PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN … · Spesimen yang digunakan berbentuk plat strip ... 2.2.4...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user i

PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING

KHROM DEKORATIF TANPA LAPISAN DASAR, DENGAN LAPISAN DASAR TEMBAGA DAN TEMBAGA-NIKEL

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Disusun Oleh :

YOGIK DWI MUSTOPO NIM. I 1404033

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011


commit to user ii

PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING

KHROM DEKORATIF TANPA LAPISAN DASAR, DENGAN LAPISAN DASAR TEMBAGA DAN TEMBAGA-NIKEL

Disusun oleh

Yogik Dwi Mustopo NIM. I 1404033

Dosen Pembimbing I

Eko Surojo, ST., MT. NIP. 196904112000031006

Dosen Pembimbing II

Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT. NIP. 197202292000121001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari senin tanggal 05 April 2011

1. Dody Ariawan, ST., MT. ............................................... NIP. 197308041999031003

2. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT ……………………………... NIP. 197101031997021001

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan, ST., MT. NIP. 197308041999031003

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT NIP. 197202292000121001


commit to user iii

ABSTRAK

Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada katoda dengan cara elektrolisis yang bertujuan membentuk permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu pelapisan khrom terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses elektroplating khrom dekoratif tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel.

Pada penelitian ini digunakan bahan pelapis (anoda) adalah tembaga murni, nikel murni dan timbal, bahan yang dilapisi (katoda) adalah baja karbon rendah AISI 1023. Cairan elektrolit yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah larutan tembaga sianida (CuCN), pelapisan nikel adalah nikel sulfat (NiSO4) dan pelapisan khrom adalah khrom oksida (CrO3). Spesimen yang digunakan berbentuk plat strip dengan panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm. Pelaksanaan pelapisan untuk tembaga, nikel menggunakan arus 1 Ampere dan khrom 4.5 Ampere, jarak anoda-katoda 100 mm, dan lamanya pelapisan tembaga, nikel 2 menit. Variasi waktu pelapisan khrom yaitu 5, 10 dan 15 menit. Untuk setiap variasi terdiri dari 3 spesimen.

Berdasarkan hasil penelitian dapat dilihat bahwa peningkatan waktu akan menaikkan ketebalan lapisan khrom. Sedangkan adhesivitas lapisan yang paling baik adalah pada spesimen khrom dekoratif tanpa lapisan dasar. Dan untuk tingkat adhesivitas lapisan yang paling buruk adalah pada spesimen khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Dari hasil percobaan didapatkan rata-rata ketebalan paling besar untuk waktu 15 menit yaitu 9.40 µm pada khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Kata kunci : Elektroplating khrom dekoratif, variasi waktu, ketebalan lapisan, adhesivitas


commit to user iv

ABSTRACT

The aim of this research in to investigate the effect of time on chrome plating thickness and coating adhesives on decorative chromium electroplating process without base coating, with copper and copper-nickel base coating.

Coating material (anode) is pure copper, pure nickel and lead, the coated material (cathode) is low carbon steel AISI 1023. The electrolyte used in the copper plating is copper cyanide (CuCN), nickel plating used nickel sulfate (NiSO4), chromium plating used chrome oxide (CrO3). The specimens is strip-shaped plate with 100 mm length, 30 mm width, and 0,7 mm thick. The current used in copper and nickel is 1 Ampere, 4,5 Ampere for chromium. Anode-cathode distance is 100 mm, and duration of copper and nickel 2 minutes the variation of time were 5, 10, and 15 minutes.

The results of this research show that the thickness of chromium coating increased along increasing plating time. The best adhesives coating reached at without based coating chrome specimen. The worst occurred at copper-nickel based coating chrome specimen. The average of thickness is 9,40 µm on copper-nickel based coating. Keywords: Electroplating chrome decorative, time variation, the thickness of the coating, adhesives


commit to user v

MOTTO;

v Aku memang bukan yang terbaik, tapi aku kan berusaha melakukan dan

memberikan yang terbaik dari hidupku.

v Tiada yang sia-sia dalam hidup ini jika tetap berada di Jalan Alloh SWT.

v Kesombongan adalah awal kematian kehidupan.

v Ridho ILLahi karena ridho ibu, do’a ayah adalah berkah-NYA.

v "Janganlah kamu bersikap lemah, dan janganlah (pula) kamu bersedih hati,

padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya), jika kamu

orang-orang yang beriman".

(QS. Ali Imran:139)

v “Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu

telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah urusan yang lain, dan hanya

kepada Tuhan-mulah hendaknya kamu berharap”.

(QS. A Lam Nasyrah, 94)


commit to user vi

Persembahan;

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan;

v Pada Mu Ya Allah, ini adalah bagian dari setitik buih di lautan

ilmuMu, Ridhoilah jalan hamba.

v Untuk Ibu setiap tetes keringat, hembusan nafas dan air matamu serta

do’amu hanya untuk anakmu, terimakasih atas segalanya.

v Untuk Bapak yang selalu mendoakan dan melimpahkan kasih sayang

untukku, terimakasih atas segalanya.

v Inung terimakasih atas do’a, semangat, dukungan untuk menyelesaikan

kuliahku.

v Keluargaku yang telah mengukir jiwa raga ini.

v Semua teman-temanku yang memberikan warna tersendiri dalam

episode hidupku.


commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak, maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya kepada:

1. Bapak Eko Surojo, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi.

2. Bapak Wahyu Purwo R, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi.

3. Bapak Dodi Ariawan, ST., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin dan

Dosen Penguji yang telah memberikan saran-saran.

4. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, M.,T., selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran.

5. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran.

6. Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya.

7. Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material.

8. ”To My Friend” Blink, Boly, Danang, Yepe, Ngadiman, Wawan, Doni, Agus,

Didin, Marlon, Ndariyono, mr Pandu, Carolina, Jhimbung dan semuanya

semoga sukses selalu.

9. Nur Salim Nasyiroh (Inung) terima kasih atas bantuan dan dorongannya.

10. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini.


commit to user viii

11. Teman-teman S1 Extension yang telah memberikan bantuan dan dukungan

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Tiada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu,

penulis berharap masukan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik. Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya.

Penyusun


commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman Judul.................................................................................................. i

Halaman Pengesahan ....................................................................................... ii

Halaman Abstrak.............................................................................................. iii

Halaman Motto ................................................................................................ v

Halaman Persembahan ..................................................................................... vi

Kata Pengantar ................................................................................................. vii

Daftar Isi .......................................................................................................... ix

Daftar Tabel. .................................................................................................... xi

Daftar Gambar .................................................................................................. xii

Daftar Lampiran ............................................................................................... xiii

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 2

1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................... 2

1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................. 3

BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................ 4

2.1 Dasar Teori .............................................................................................. 4

2.2.1 Pelapisan Logam ......................................................................... 4

2.2.2 Bahan Pelapis .............................................................................. 5

2.2.3 Proses Pengerjaan Pendahuluan .................................................. 5

2.2.4 Prinsip Kerja Lapis Listrik .......................................................... 7

2.2 Kajian Yang Telah Dilakukan ................................................................. 11


commit to user x

BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................. 12

3.1 Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 12

3.2 Bahan Penelitian ..................................................................................... 13

3.3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan ........................................................... 16

3.4 Pelaksanaan Penelitian ........................................................................... 18

3.4.1 Persiapan Spesimen Uji .............................................................. 18

3.4.2 Pengerjaan Awal ......................................................................... 18

3.4.3 Proses Pelapisan .......................................................................... 18

3.5 Pengujian ................................................................................................. 20

3.5.1 Pengujian Tampak Fisik.............................................................. 20

3.5.2 Pengukuran Ketebalan ................................................................ 21

3.5.3 Pengujian Adhesivitas Lapisan ................................................... 21

BAB IV. DATA DAN ANALISA ................................................................... 22

4.1 Bahan (Substrat) Katoda ......................................................................... 22

4.2 Tampak Fisik........................................................................................... 22

4.3 Ketebalan Lapisan ................................................................................... 23

4.4 Pengujian Adhesivitas Lapisan ............................................................... 28

BAB V. PENUTUP.......................................................................................... 29

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 29

5.2 Saran........................................................................................................ 29

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 30

LAMPIRAN ... .................................................................................................. 31


commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Komposisi kimia baja karbon rendah .......................................... 22

Tabel 4.2. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan

dasar dengan variasi waktu pelapisan khrom............................... 26

Tabel 4.3. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan

dasar tembaga dengan variasi waktu pelapisan khrom ................ 26

Tabel 4.4. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan

dasar tembaga-nikel dengan variasi waktu pelapisan khrom ....... 26


commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Mekanisme proses pelapisan .................................................... 7

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ............................................................. 12

Gambar 3.2. Anoda tembaga......................................................................... 13

Gambar 3.3. Anoda nikel .............................................................................. 13

Gambar 3.4. Anoda khrom ............................................................................ 13

Gambar 3.5. Larutan tembaga ....................................................................... 14

Gambar 3.6. Larutan nikel ............................................................................ 15

Gambar 3.7. Larutan khrom .......................................................................... 16

Gambar 3.8. Rectifier .................................................................................... 16

Gambar 3.9. Coating thickness measuring instrument dualscope ® mpor .. 17

Gambar 3.10. Hasil pelapisan tembaga ......................................................... 19

Gambar 3.11. Hasil pelapisan tembaga-nikel ............................................... 19

Gambar 3.12. Hasil pelapisan tembaga-nikel-khrom.................................... 20

Gambar 3.13. Metode bend test .................................................................... 21

Gambar 4.1. Hasil pelapisan khrom dekoratif .............................................. 23

Gambar 4.2. Pengukuran ketebalan lapisan .................................................. 24

Gambar 4.3. Grafik perbandingan ketebalan lapisan khrom dengan variasi

waktu pelapisan khrom ............................................................ 25

Gambar 4.4. Grafik perbandingan berat lapisan khrom dengan variasi

waktu pelapisan khrom ............................................................ 27

Gambar 4.5. Grafik perbandingan efisiensi katoda dengan variasi waktu

pelapisan khrom ....................................................................... 27

Gambar 4.6. Hasil pengujian adhesivitas ...................................................... 28


commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Data Hasil Penimbangan Berat lapisan khrom ........................ 32

Lampiran 2 Data Hasil Pengujian Ketebalan .............................................. 33


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan teknologi dewasa ini yang semakin pesat

banyak barang yang diciptakan oleh manusia, dimana semua barang tersebut

banyak yang terbuat dari logam. Barang-barang dari logam ini memerlukan

sentuhan akhir atau finishing agar dapat terlihat lebih menarik dan tahan lama.

Baja karbon rendah mempunyai sifat yang mudah ditempa dan mudah

dimesin. Pemanfaatan baja dengan kandungan karbon yang rendah dalam

industri pengolahan logam sangat banyak. Contohnya adalah pipa, gear, paku,

dan bahan konstruksi, baik dalam bentuk profil atau batangan. Baja karbon

rendah memiliki kadar unsur paduan terbatas umumnya di bawah 2%.

Penggunaannya yang berinteraksi langsung dengan lingkungan menyebabkan

logam tersebut sangat rentan terhadap korosi. Bahan dari logam ini memerlukan

pengerjaan akhir atau finishing agar dapat terlihat lebih menarik dan

meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Finishing logam merupakan bidang yang sangat luas, salah satu cara dari

finishing logam yang banyak diterapkan adalah elektroplating. Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm, tromol dan bagian-bagian mesin

lainnya.

Di daerah Solo khususnya, juga sudah berkembang industri kecil

elektroplating yang mengerjakan barang-barang yang menggunakan pelapisan

tembaga-nikel-khrom dimana biasanya pelapisan tersebut bertujuan sebagai

pelapis protektif-dekoratif. Pelapisan ini biasanya digunakan pada benda-benda

kerajinan dari logam dan beberapa bagian dari kendaraan. Maksud dari

protektif-dekoratif ini adalah untuk melindungi benda-benda tersebut dari korosi

dan untuk mendapatkan benda-benda yang memiliki tingkat kecerahan/kilap

yang bagus sehingga dapat menampilkan keindahan.

Menurut Suarsana (2008) tembaga banyak digunakan sebagai perhiasan,

dimana untuk memperindah penampilan dari tembaga tersebut maka

1


commit to user

2

permukaannya dilapisi dengan logam lain seperti emas, perak, nikel ataupun

khrom. Di udara tembaga memiliki ketahanan korosi yang cukup baik. Akan

tetapi di dalam larutan yang korosif maka tembaga akan teroksidasi membentuk

oksida tembaga yang sangat beracun dan penampilannya akan menjadi kebiru-

biruan sehingga terlihat kurang menarik. Untuk mengatasi masalah tersebut

maka salah satu cara yang dapat digunakan adalah dengan elektroplating atau

pelapisan dengan khrom dekoratif, karena masih minimnya informasi tentang

ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan yang dipengaruhi oleh lamanya waktu

pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dan dengan lapisan dasar

tembaga, tembaga-nikel.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, maka dapat dirumuskan suatu masalah yaitu

“Bagaimana pengaruh waktu terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

proses elektroplating khrom dekoratif tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar

tembaga dan tembaga-nikel ?”

1.3. Batasan Masalah

Untuk memenuhi arah penelitian yang baik dan lebih terfokus, ditentukan

batasan masalah sebagai berikut:

1. Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah plat baja AISI 1023.

2. Larutan elektrolit yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah larutan

tembaga sianida (CuCN), pelapisan nikel adalah nikel sulfat (NiSO4) dan

pelapisan khrom adalah khrom oksida (CrO3).

3. Kondisi larutan elektrolit dianggap sama.

4. Jarak anoda katoda 100 mm.

5. Temperatur larutan dianggap konstan ± 50°C.

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh waktu pelapisan khrom tanpa lapisan dasar dan

pelapisan khrom dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel pada

pelapisan khrom dekoratif terhadap tingkat ketebalan lapisan.


commit to user

3

2. Mengetahui sifat adhesivitas lapisan mana yang paling baik dari variasi

penelitian yang dilakukan.

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating,

khususnya pelapisan khrom dekoratif.

2. Dapat dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya.

3. Dapat mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif, sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari.

4. Dapat mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal.

1.5. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Bab I Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah,

maksud dan tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan

sistematika penulisan.

2. Bab II Landasan Teori, berisi dasar teori, tinjauan pustaka dan teori

mengenai pelapisan logam secara listrik, komponen-komponennya maupun

jenis pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya.

3. Bab III Metode Penelitian, berisi diagram alir, bahan yang digunakan, mesin

dan alat yang digunakan, tempat penelitian, serta prosedur pelaksanaan

penelitian, dan pengujian.

4. Bab IV Data dan Analisis, berisi data hasil pengujian dan analisis hasil

pengukuran ketebalan lapisan dari proses pelapisan yang dilakukan.

5. Bab V Penutup, berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan.


commit to user

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Dasar Teori

2.2.1. Pelapisan Logam

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair, kemudian logam

yang akan dilapisi yang disebut logam dasar dicelupkan ke dalam logam cair

tersebut, sehingga pada permukaan logam dasar akan terbentuk lapisan berupa

paduan antara logam pelapis dan logam dasar.

Pelapisan logam dengan semprot adalah suatu proses pelapisan dengan

cara penyemprotan partikel-pertikel halus dari logam cair dengan disertai gas

bertekanan tinggi dan panas pada logam yang akan dilapisi/logam dasar.

Pelapisan secara listrik merupakan proses pelapisan suatu logam atau

non logam secara elektrolisis melalui penggunaan arus listrik searah (direct

current/DC) dan larutan kimia (elektrolit). Pelapisan bertujuan membentuk

permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya.

Terjadinya endapan pada proses disebabkan adanya ion-ion bermuatan listrik

melalui elektrolit. Ion-ion pada elektrolit tersebut akan mengendap pada katoda.

Endapan yang terjadi bersifat adhesif terhadap logam dasar. Selama proses

pengendapan berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit yaitu

reaksi reduksi dan oksidasi yang diharapkan berlangsung terus menerus menuju

arah tertentu secara tetap. Untuk itu diperlukan arus listrik searah dan tegangan

yang konstan (Saleh, 1995).

Prinsip dasar dari proses lapis listrik adalah berdasarkan pada Hukum

Faraday yang menyatakan bahwa jumlah zat-zat yang terbentuk dan terbebas

pada elektroda selama elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang

mengalir dalam larutan elektrolit. Di samping itu jumlah zat yang dihasilkan

oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis adalah sebanding dengan berat

ekivalen masing-masing zat tersebut.

Dalam pelaksanaan proses pelapisan listrik ada beberapa hal yang perlu

diperhatikan yaitu arus yang dibutuhkan untuk melapis (rapat arus), temperatur

4


commit to user

5

larutan, waktu pelapisan dan kosentrasi larutan. Plating termasuk salah satu cara

menanggulangi korosi pada logam dan juga berfungsi sebagai ketahanan bahan.

Di samping itu plating juga memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi.

2.2.2. Bahan Pelapis

Tembaga (copper) adalah salah satu logam yang termasuk dalam

kelompok logam bukan besi (non ferro) yang banyak digunakan di industri,

karena sifat daya hantar listrik dan panasnya yang sangat baik. Sehingga dengan

mudah dapat dibentuk seperti ditempa, dirol, ditarik menjadi kawat, dan

sebagainya dalam keadaan panas maupun dingin. Pada industri pelapisan,

tembaga banyak digunakan sebagai pelapis baik dalam bentuk tembaga murni

maupun paduannya seperti kuningan dan perunggu (Saleh, 1995).

Nikel (nickel) adalah logam yang banyak digunakan pada industri kimia,

akumulator dan pelapisan logam, karena sifatnya yang tahan korosi dan lunak.

Nikel berwarna putih keperak-perakan, berkristal halus, sehingga bila dipoles

dan sebagai lapis lindung akan kelihatan tampak rupa yang indah dan

mengkilap. Nikel memiliki kekerasan dan kekuatan sedang, keuletannya dan

daya hantar listrik baik (Saleh, 1995).

Khrom (chromium) adalah suatu logam yang mempunyai kekerasan

yang tinggi, sehingga memberikan tampak rupa yang indah. Chromium banyak

digunakan untuk lapis lindung alat-alat kecepatan tinggi (high speed tool),

cetakan (die) dan bahan pemadu dalam pembuatan stainless steel. Chromium

dapat diendapkan/dilapisi dengan cara lapis listrik (electroplating) dan semprot

logam (metal spraying) (Hartomo dan Kaneko, 1995).

2.2.3. Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatment)

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam, permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan. Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi. Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung

atom bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartomo dan Kaneko,


commit to user

6

1995). Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan :

- Menghilangkan semua pengotor yang ada di permukaan benda kerja seperti

pengotor organik, anorganik/oksida dan lain-lainnya.

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif.

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya, tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja. Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda, sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing. Prinsipnya sama seperti proses

gerinda, tetapi roda polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun, kulit,

laken dan sebagainya.

b. Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses pembersihan dengan pelarut bertujuan untuk membersihkan lemak,

minyak, garam dan kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik, Proses

pembersihan pada temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut

organik, tetapi dilakukan pada temperatur kamar dengan cara diusap/dioles.

c. Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Pekerjaan ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel, karena lemak maupun minyak tersebut akan

mengganggu pada proses pelapisan. Pencucian dengan alkalin digolongkan

dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkalin degreasing) dan dengan cara

elektro (elektro degreasing). Pembersihan secara biasa adalah merendamkan

benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam keadaan panas selama 5-10 menit.

Lamanya perendaman harus disesuaikan dengan kondisi permukaan benda

kerja. Seandainya lemak atau minyak yang menempel lebih banyak, maka

dianjurkan lamanya perendaman ditambah hingga permukaan bersih dari noda-

noda tersebut.


commit to user

7

d. Pencucian dengan Asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

perendaman. Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain :

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat ( H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorid (HF)

Untuk benda kerja dari besi/baja cor yang masih mengandung sisa-sisa

pasir dapat digunakan larutan campuran dari asam sulfat dan asam fluorid, sebab

larutan tersebut dapat berfungsi untuk menghilangkan serpih juga dapat

membersihkan sisa-sisa pasir yang menempel pada benda kerja (Saleh, 1995).

2.2.4. Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating merupakan rangkaian dari arus listrik, anoda, larutan elektrolit

dan katoda (benda kerja). Keempat gugusan ini disusun sedemikian rupa,

sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut:

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Larutan elektrolit ditampung dalam bak

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolit

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik

dapat dilihat pada gambar 1.1.

Gambar 1.1. Mekanisme proses pelapisan (Suarsana, 2008)


commit to user

8

Keterangan :

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listrik (potensial) searah dialirkan antara kedua elektroda anoda

dan katoda dalam larutan elektrolit, maka muatan ion positif ditarik oleh katoda.

Sementara ion bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut

dinetralisir oleh kedua elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan

pada elektroda katoda.

a. Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung. Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif. Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan.

Komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga, nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Azhar, 1995):

- Komposisi pembuatan larutan tembaga :

- CuCN 26,25 gr/1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr/1

- NaCN 34,50 gr/1 - Bright Gl-3 5 ml/1

- Na2CO3 30 gr/1 - Bright Gl-4 8 ml/1

- Komposisi pembuatan larutan nikel :

- NiSO4 250 gr/1 - Bright I-06 5 ml/1

- NiCL2 50 gr/1 - Bright M-07 2 ml/1

- H3BO3 40 gr/1

- Komposisi pembuatan larutan khrom :

- CrO3 250 gr/1

- H2SO4 2,5 ml/1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan

dilapis. Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi

anionnya tidak mudah tereduksi.


commit to user

9

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh

konsentrasi dari garam logamnya, bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi

untuk diendapkan, akan terjadi endapan/lapisan yang terbakar pada rapat arus

yang relatif rendah.

Beberapa bahan/zat kimia sengaja ditambahkan kedalam larutan

elektrolit bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu. Sifat-sifat

tersebut antara lain penampilan (appearance), kegetasan lapisan (brittleness),

keuletan (ductility), kekerasan (hardness).

b. Anoda (elektroda positif)

Pada proses pelapisan secara listrik, peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan. Pengaruh kemurnian/kebersihan anoda terhadap

elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan.

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) yaitu tembaga murni, untuk pelapisan nikel menggunakan anoda

terlarut yaitu anoda nikel murni, sedangkan untuk pelapisan khrom

menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode) yaitu dengan anoda timbal

(Pb).

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit di antara

kedua elektroda, maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi), selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda. Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode). Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus, anoda ini disebut anoda tak larut (unsoluble anoda).

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nickel,

paduan timbal-tin, karbon, platina-titanium dan lain sebagainya. Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik. Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk:

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda


commit to user

10

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan. Beberapa kriteria

yang perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah :

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

c. Air

Pada industri pelapisan secara listrik, air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia. Biasanya pengunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokkan dalam empat macam yaitu :

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan dan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses. Air ledeng dipakai untuk proses pembilasan, pencucian,

proses etsa dan pendingin. Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai

khusus untuk pembuatan larutan.

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik. Air

ledeng yang masih mengandung kation dan anion, jika bercampur dengan ion-

ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi lapisan. Unsur-unsur

yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan magnesium,

karena mudah bereaksi dengan cadmium sianida, tembaga sianida, perak sianida

dan senyawa-senyawa lainnya, sehingga akan mempercepat kejenuhan larutan.

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti, bikarbonat, sulfat, klorida dan nitrat. Unsur-unsur garam

logam alkali (sodium/potassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung, adanya logam-logam berat seperti besi

dan mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran


commit to user

11

(roughness), gores (streakness), noda-noda hitam (staining), warna yang suram

(iridensceat) atau mengkristal (Saleh, 1995).

2.2. Kajian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus, hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus.

Huang dkk (2007) melakukan penelitian karakterisasi nikel-krom

multilayers pada suhu 30ºC dengan memvariasikan arus. Hasilnya menunjukkan

bahwa dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan lapisan akan

semakin bertambah.

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan kromium trivalent dengan bahan substrat tembaga. Jarak

antara anoda dan katoda adalah 50 mm, dengan memvariasikan suhu pada 20,

25, 30, 35, 40, 45 dan 55ºC. Studi ini menunjukan bahwa hasil lapisan yang

tebal dan halus dapat diperoleh pada suhu yang tinggi.

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja melalui proses elektroplating

dengan memvariasikan waktu pelapisan 120, 180 dan 240 menit. Sedangkan

temperatur yang dipakai adalah 60-70°C. Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan, maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja. Hasil menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60°C lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70°C.

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pelapisan akan meningkat, demikian juga

tingkat kecerahannya, dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel yang cukup lama, variasi waktu pencelupan yang

lama juga menyebabkan meningkatnya iluminasi cahaya atau tingkat

kecerahannya.


commit to user

12

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 3.1

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

Mulai

Pengerjaan awal Pre Treatment

Selesai

Analisis

Kesimpulan

Pengujian ketebalan lapisan

Pelapisan tembaga

Persiapan spesimen uji P : 100 mm, L : 30 mm, T : 0.7 mm

Pelapisan nikel

Pelapisan khrom variasi waktu pelapisan khrom

5, 10, 15 menit

Pengujian adhesivitas lapisan

Pembilasan

12


commit to user

13

3.2. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini :

a. Logam yang dilapisi adalah plat baja

Plat dengan ukuran panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm.

b. Anoda pelapis

- Tembaga

Gambar 3.2. Anoda tembaga

- Nikel

Gambar 3.3. Anoda nikel

- Khrom

Gambar 3.4. Anoda khrom

c. Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan tembaga :

- CuCN 26,25 gr/1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr/1

- NaCN 34,50 gr/1 - Bright Gl-3 5 ml/1

- Na2CO3 30 gr/1 - Bright Gl-4 8 ml/1


commit to user

14

Cara pembuatan :

- Menimbang bahan–bahan sesuai dengan berat dan keperluannya.

- Menyediakan air bersih sebanyak 6 liter.

- 4,5 liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak.

- Memasukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut :

a) Memasukkan sodium sianida dan mengaduknya hingga larut.

b) Kemudian memasukkan tembaga sianida dan mengaduknya hingga

larut.

c) Setelah itu memasukkan sodium karbonat dan mengaduknya

hingga larut.

d) Kemudian memasukkan rochelle dan mengaduknya hingga larut.

e) Setelah semuanya larut, air yang sisa 1,5 liter dimasukkan sambil

mengaduknya hingga homogen, lalu disaring.

f) Setelah itu memasukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk

hingga homogen.

Gambar 3.5. Larutan tembaga

- Komposisi pembuatan larutan nikel :

- NiSO4 250 gr/1 - Bright I-06 5 ml/1

- NiCL2 50 gr/1 - Bright M-07 2 ml/1

- H3BO3 40 gr/1

Cara pembuatan :



- 4,5 liter air dimasukkan ke dalam bak.


commit to user

15



a) Memasukkan nickel sulfat dan aduk hingga larut.

b) Kemudian memasukkan nickel chlorid dan mengaduknya hingga

larut.

c) Memasukkan boric acid dan mengaduknya hingga larut.

d) Mengaduk larutan hingga homogen, kemudian air yang sisa 1,5

liter dimasukkan sambil mengaduknya hingga homogen.

e) Setelah disaring, brightener i-06 dan m-07 dimasukkan ke dalam

larutan.

f) Setelah itu larutan siap untuk digunakan.

Gambar 3.6. Larutan nikel

- Komposisi pembuatan larutan khrom :

- CrO3 250 gr/1

- H2SO4 2,5 ml/1

Cara pembuatan :



- 4,5 liter air dimasukkan ke dalam bak.



a) Memasukkan chromic oxide dan mengaduknya hingga larut.

b) Kemudian memasukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil

mengaduknya hingga larut.


commit to user

16

c) Setelah itu, air yang sisa 1,5 liter dimasukkan juga sambil diaduk

hingga larut.

d) Larutan yang telah mengalami penyaringan sudah bisa digunakan.

Gambar 3.7. Larutan khrom

3.3. Mesin dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di Laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS. Adapun alat yang digunakan sebagai berikut :

a. Rectifier

Rectifier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus

bolak-balik (AC) menjadi sumber arus searah (DC). Dengan rectifier tegangan

dan arus yang akan digunakan dalam penelitian dapat diatur.

Gambar 3.8. Rectifier

b. Bak plating

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan

elektrolit yang akan digunakan di dalam penelitian Bak plating atau bak

penampung diupayakan tidak terbuat dari logam, karena larutan elektrolit

yang digunakan dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif

terhadap logam.


commit to user

17

c. Bak pembersih

Setelah spesimen diplating, spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan. Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating.

d. Thermometer

Thermometer digunakan untuk mengukur temperatur larutan.

e. Heater

Digunakan untuk memanaskan larutan sampai dengan temperatur yang

diinginkan.

g. Stop watch

Digunakan untuk menghitung waktu pencelupan.

h. Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan

untuk menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam.

i. Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen. Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 0.1 mm.

j. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum

dan sesudah pencelupan.

k. Coating thickness measuring instrumen

Alat ini berfungsi untuk mengukur ketebalan lapisan logam yang melapisi

logam induk pada proses elektroplating. alat yang dipakai adalah Dualscope®

MPOR

Gambar 3.9. Coating thickness measuring instrument dualscope® mpor


commit to user

18

3.4. Pelaksanaan Penelitian

3.4.1. Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh waktu terhadap

ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses elektroplating khrom dekoratif

tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel. Bahan

substrat yang digunakan dalam penelitian adalah plat baja, dengan ukuran

panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm. Kemudian permukaan benda

uji dihaluskan dengan menggunakan kertas amplas.

3.4.2. Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata, maka dilakukan proses

degreasing, yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran

dan lemak-lemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih. Kemudian

setelah itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih

terhadap benda uji.

3.4.3. Proses Pelapisan

Langkah-langkah dalam proses pelapisan :

1. Spesimen yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu.

2. Spesimen yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5 menit.

3. Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih.

4. Pelaksanaan pelapisan tembaga :

a. Menimbang berat spesimen sebelum dilapisi.

b. Memanaskan larutan dengan heater sampai temperatur 50°C.

c. Memasukkan benda kerja ke dalam larutan tembaga tersebut.

d. Menghubungkan rectifier ke sumber arus listrik, benda kerja ke kutub

negatif, sedangkan anoda ke kutub positif.

e. Setelah semuanya siap, tombol on di rectifier dihidupkan.

f. Setelah 2 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih.

g. Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya.


commit to user

19

Gambar 3.10. Hasil pelapisan tembaga

5. Pelaksanaan pelapisan nikel :



c. Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel.





bersih.

g. Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya.

Gambar 3.11. Hasil pelapisan tembaga-nikel

6. Pelaksanaan pelapisan khrom :



c. Benda kerja yang telah dilapisi tembaga dan tembaga-nikel dibilas,

kemudian dimasukkan ke dalam larutan khrom.





bersih.


commit to user

20

g. Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan waktu :

- waktu pencelupan = 5 menit



h. Setelah selesai pencelupan, benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih.

Gambar 3.12. Hasil pelapisan tembaga-nikel-khrom

7. Pelaksanaan proses akhir :

a. Setelah benda kerja dilapisi khrom, kemudian dilakukan pengeringan.

b. Melakukan pengujian tampak fisik.

c. Melakukan pengujian pengukuran ketebalan.

d. Melakukan pengujian adhesivitas.

e. Pengolahan data hasil penelitian.

3.5. Pengujian

3.5.1. Pengujian tampak fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masing–masing benda uji setelah mendapat proses elektroplating

dengan cara melihat dan memfoto setiap benda uji. Setelah proses pelapisan

selesai, spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan. Setelah

permukaan benar-benar sudah bersih dan kering, maka dapat dilakukan

pengamatan tampak fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut :

1. Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain.

2. Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya.

3. Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya,

dan melihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya.


commit to user

21

3.5.2. Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian ini bertujuan mengetahui ketebalan yang melapisi

permukaan spesimen uji dengan alat Coating Thickness Measuring Instrument

Dualscope® MPOR, dimana pengujian ini tidak akan merusak spesimen uji

yang telah ada. Maka dapat dilakukan pengujian ketebalan lapisan dengan cara

sebagai berikut :

1. Mengkalibrasi Dualscope® MPOR.

2. Menguji spesimen pada 3 titik, yaitu di bagian pinggir kiri, ditengah dan di

bagian pinggir kanan.

3. Menguji dengan spesimen yang lainnya.

3.5.3. Pengujian adhesivitas lapisan.

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian Bend

Test sesuai dengan ASTM B 571-97. Pengujian ini untuk mengetahui

adhesivitas lapisan yang terjadi pada masing–masing benda uji, langkah-

langkah persiapan dan pengujiannya adalah sebagai berikut :

1. Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder, sampai kedua kaki

benda uji sejajar. Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen.

Memeriksa daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut.

2. Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda.

Gambar 3.13. Metode bend test

Keterangan : A : Mandrel

B : Spesimen uji

100 mm

A B

0.7

mm

2.8

mm


commit to user

22

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

4.1. Bahan Subtrat (katoda)

Spesimen uji yang berupa plat baja strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam

tersebut. Dari hasil pengujian komposisi kimia di laboratorium logam ceper,

spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja karbon

rendah AISI 1023.

Tabel 4.1. Komposisi kimia baja karbon rendah Unsur Kandungan (%) Unsur Kandungan (%)

Fe 98,9 Co 0,0050

C 0,244 Cu 0,0079

Si 0,0347 Nb 0,0030

Mn 0,671 Ti 0,0020

P 0,0233 V 0,0066

S 0,0154 W 0,0250

Cr 0,0160 Pb 0,0100

Mo 0,0050 Ca 0,0005

Ni 0,0172 Zr 0,0043

Al 0,0378

4.2. Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai.

Apabila permukaan spesimen benar-benar sudah bersih dan kering, maka

dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan. Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara visual, dibandingkan

kemudian diambil fotonya.

22


commit to user

23

Gambar 4.1. Hasil pelapisan khrom dekoratif

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil yang didapat dalam

pelapisan khrom dekoratif terdapat perbedaan seperti terlihat pada gambar 4.1.

Pengamatan secara visual menunjukkan pelapisan tembaga-nikel-khrom

terlihat mengkilap dibandingkan dengan pelapisan khrom dekoratif tanpa

lapisan dasar. Hal ini terjadi karena pada proses pelapisan khrom dekoratif

umumnya terlebih dahulu melalui lapisan dasar (strike), fungsi dari lapisan

dasar nikel tersebut menjadikan logam yang dilapisi tahan terhadap karat dan

memberikan dasar yang mengkilap terhadap lapisan khrom tersebut, karena

pada pelapisan khrom larutan elektrolitnya tidak menggunakan bahan

pemengkilap (brightener) (Saleh, 1995).

4.3. Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik, permukaan spesimen hasil

pelapisan harus dijaga untuk tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan. Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan alat coating thickness instrumen dualscope mpor. Sebelum

Khrom langsung

Tembaga-Nikel-Khrom

Tembaga-Khrom


commit to user

24

dilakukan pengukuran, terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk

logam dasar Fe dan kalibrasi. Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan

lapisan.

Gambar 4.2. Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik, yaitu di

bagian pinggir kiri, ditengah dan di bagian pinggir kanan. Dari data

pengukuran yang diperoleh, kemudian diambil ketebalan rata-ratanya untuk

setiap variasi waktu. Grafik rata-rata hasil pengukuran dapat ditunjukkan pada

gambar 4.3, ketebalan rata-rata khrom dekoratif dengan lapisan dasar

tembaga-nikel selama 5, 10, 15 menit didapatkan ketebalan berturut-turut

sebesar 4,76, 6,20, 9,40 µm.

Grafik rata-rata hasil pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa

spesimen dengan variasi waktu pelapisan khrom untuk ketebalan rata-rata

khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga selama 5, 10, 15 menit

didapatkan ketebalan berturut-turut sebesar 3,33, 4,63, 6,90 µm.

Grafik rata-rata hasil pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa

spesimen dengan variasi waktu pelapisan khrom untuk ketebalan rata-rata

khrom dekoratif tanpa lapisan dasar selama 5, 10, 15 menit didapatkan

ketebalan berturut-turut sebesar 1,33, 2,05, 3,60 µm. Grafik rata-rata hasil

pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa ketebalan khrom dengan lapisan

dasar tembaga-nikel lebih tebal dibandingkan dengan khrom tanpa lapisan

dasar. Hal ini dikarenakan lapisan khrom tersebut tidak dilapisi dengan lapisan

dasar tembaga. Fungsi dari lapisan dasar tembaga itu adalah sebagai lapisan

pertama yang berfungsi untuk memberikan kekuatan rekatan pada pelapisan

khrom tersebut, dapat ditunjukkan pada gambar 4.3.


commit to user

25

Gambar 4.3. Grafik perbandingan ketebalan lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom

Dari hasil pengukuran ketebalan rata-rata tiap variasi terjadi

peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu pelapisan khrom. Hal ini

terjadi karena waktu yang semakin meningkat mengakibatkan dampak

terhadap pengendapan ion di permukaan katoda semakin bertambah.

Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan katoda akan berdampak

terhadap ketebalan katoda.

Secara teoritis untuk pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dan

variasi waktu pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan dibawah ini.

Diketahui : Arus : 4,5 A

Waktu pelapisan : 5 menit = 300 detik

Berat lapisan terukur (We) : 0,10 gr

Luas permukaan subtrat / katoda : 0,003 m²

Luas permukaan anoda : 0,006 m²

Berat lapisan teoritis (Bteori) 52,00 Bteori (Wt) = I.t.e ‗ 4,5 A. 300s. 3 ‗ 0,24 gr F 96500 Efisiensi katoda (η katoda) η katoda ‗ We x 100% ‗ 0,10 x 100% ‗ 42,80 % Wt 0,24 Rapat Arus katoda ‗ I ‗ 4,5 ‗ 1500 A/m² A katoda 0.003 Rapat Arus anoda ‗ I ‗ 4,5 ‗ 750 A/m² A anoda 0.006


commit to user

26

Dengan cara yang sama, dilakukan juga perhitungan untuk variasi

waktu 5, 10 dan 15 menit. Maka akan didapat data hasil perhitungan efisiensi

katoda pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dengan variasi waktu pelapisan khrom

Variasi Waktu 5 menit 10 menit 15 menit Arus 4,5 A 4,5 A 4,5 A Berat lapisan terukur 0,10 gr 0,22 gr 0,39 gr Berat lapisan teoritis 0,24 gr 0,48 gr 0,72 gr Rapat Arus katoda 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² Rapat Arus anoda 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² η katoda 42,80 % 45,70 % 54,10 %

Tabel 4.3. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga dengan variasi waktu pelapisan khrom


Tabel 4.4. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel dengan variasi waktu pelapisan khrom


Dari tabel 4.2, 4.3 dan 4.4 dapat dibuat grafik berat lapisan khrom dengan

waktu yang dipakai dalam proses pelapisan, dan grafik kurva antara efisiensi

katoda dengan waktu yang dipakai dalam proses pelapisan.


commit to user

27

Gambar 4.4. Grafik perbandingan berat lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom

Gambar 4.5. Grafik perbandingan efisiensi katoda dengan variasi waktu pelapisan khrom

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang

menempel pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis.

Sementara berat lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat

spesimen sebelum dan sesudah dilakukan proses pelapisan.

Efisiensi katoda dan berat lapisan akan semakin meningkat sejalan

dengan waktu yang terpakai dalam proses pelapisan dapat ditunjukkan pada

gambar 4.4 dan 4.5. Ini disebabkan karena semakin lama waktu terpakai pada

proses pelapisan maka lapisan yang menempel pada katoda akan semakin

tebal dan katoda akan bertambah berat. Efisiensi yang semakin besar


commit to user

28

memperlihatkan bahwa berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin

mendekati berat lapisan yang dapat menempel secara teoritis.

4.4. Pengujian Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian Bend

Test sesuai dengan ASTM B 571-97. Setelah dilakukan pengujian terhadap

setiap spesimen. Dapat dilihat bahwa untuk khrom dekoratif tanpa lapisan

dasar terlihat tidak terjadi retakan pada setiap spesimennya. Sedangkan untuk

khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga terlihat bahwa terjadi retakan

sedikit di bagian pinggir spesimen tersebut. Sedangkan untuk khrom dekoratif

dengan lapisan dasar tembaga-nikel dapat terlihat jelas bahwa setiap

spesimennya mengalami pengelupasan di seluruh area bagian atas spesimen

tersebut.

Gambar 4.6. Hasil pengujian adhesivitas

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen

dapat ditunjukkan pada gambar 4.6. Hasil yang didapat dari pengujian ini

adalah terjadinya retakan dan pengelupasan terhadap spesimen khrom

dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Hal ini diakibatkan karena

tebalnya lapisan khrom tersebut. Sedangkan untuk spesimen yang tidak

mengalami retakan dan pengelupasan pada spesimen khrom dekoratif tanpa

lapisan dasar. Dikarenakan tebal lapisan khromnya lebih tipis dibandingkan

lapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel.

Khrom langsung Tembaga-Nikel-Khrom Tembaga-Khrom


commit to user

29

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, pengujian dan analisa yang telah

dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Waktu berpengaruh pada peningkatan ketebalan lapisan. Semakin lama

waktu yang dipakai saat pelapisan maka ketebalan lapisan semakin

bertambah. Ketebalan yang paling besar pada penelitian ini adalah hasil

pelapisan tembaga-nikel-khrom dengan variasi waktu 15 menit yaitu 9.40

µm. Hal ini dikarenakan adanya lapisan dasar tembaga-nikel yang

membuat lapisan khrom akan lebih cepat menempel dibandingkan lapisan

khrom tanpa lapisan dasar.

2. Untuk pengamatan tampak fisik hasil yang paling mengkilap adalah pada

khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Hal ini dikarenakan

adanya lapisan dasar nikel yang terdapat pada lapisan khrom tersebut.

3. Pengujian adhesivitas lapisan dengan bend test menunjukan bahwa nilai

adhesivitas lapisan yang paling baik adalah pada spesimen khrom

dekoratif tanpa lapisan dasar. Untuk tingkat adhesivitas lapisan yang

paling buruk adalah pada spesimen khrom dekoratif dengan lapisan dasar

tembaga-nikel.

5.2. Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi waktu

pencelupan khrom terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses

pelapisan khrom dekoratif. Selanjutnya pada penelitian berikutnya disarankan:

1. Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain

yang dapat mempengaruhi proses pelapisan.

2. Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan.

29


commit to user

30

DAFTAR PUSTAKA

Adyani, I.A.S., 2009, Pengaruh Kuat Arus Terhadap Ketebalan dan Kekerasan

Lapisan Krom Pada Stoneware dan Earthenware, Jurnal Teknologi

Elektro Vol. 8 No. 2 Juli-Desember 2009, Mataram.

Hartomo, A.J. dan Kaneko, T., 1995, Mengenal Pelapisan Logam

(elektroplating), Andi Offset, Yogyakarta.

Huang, A.C., Chen, C.Y., Hsu, C.C., dan Lin, C.S., 2007, Characterization Of

Cr–Ni Multilayers Electroplated From A Chromium–Nickel Bath Using

Pulse Current, Scripta Materialia 57 (2007) 61-64, National Taiwan

University, Taiwan.

Kuai, H.X., Zhou, Q.G., Zhen, C.B., Bo, Z.N., Ye, W.L., dan Jian, X.L, 2007,

Process Of Pulse Electrodeposition Nanocrystalline Chromium From

Trivalent Chromium Bath, Transactions of Nonferrous Metals Society of

China 17 (2007) s685-s691, Hunan University of Technology, China.

Napitupulu, R.A.M., 2005, Pengaruh Temperatur dan Waktu Pelapisan Terhadap

Laju Pelapisan Nikel Pada Baja Karbon Rendah, Jurnal Teknik Simetrika

Vol. 4 No. 2 Agustus 2005: 345-351, Sumatra Utara.

Saleh, A.A., 1995, Pelapisan Logam, Buku Pegangan Industri Elektroplating,

Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin, Bandung.

Suarsana, I.K., 2008. Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel Pada Tembaga Dalam

Pelapisan Khrom Dekoratif, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakram Vol. 2

No. 1, Juni 2008 (48-60), Jimbaran Bali.


commit to user

31

LAMPIRAN


commit to user

32

HASIL PENIMBANGAN BERAT KHROM

Pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar (tembaga-nikel)

Pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar (tembaga)

Pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar

Waktu pelapisan

Sebelum dilapisi (gr)

Sesudah dilapisi (gr)

Berat lapisan khrom (gr)

5 menit 13.71 13,91 0,20 10 menit 12,43 12,82 0,39 15 menit 11,16 12,61 0,65

Waktu pelapisan




5 menit 13,29 13,44 0,15 10 menit 13,48 13,79 0,31 15 menit 13,24 13,71 0,55

Waktu pelapisan




5 menit 13,61 13,71 0,10 10 menit 13,24 13,46 0,22 15 menit 13,15 13,54 0,39

PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN … · Spesimen yang digunakan berbentuk plat strip ... 2.2.4...

Documents

Transcript of PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN … · Spesimen yang digunakan berbentuk plat strip ... 2.2.4...