. .JSSN08s4-067s 63-67 ArtikelPenelitian:
Jurnal Sains & Matematika Volume 18, Nomor 2 April20l0
KUALITAS DAI\ MORTOLOGI HASIL ELEKTRODEPOSISI KOBAL PADA SUBSTRAT TEMBAGA TERIIADAP PENGARUH RAPAT ARUS DAI{ ASAM BORAT Siti Elin Huriyati, Abdut Haris, Didik SetiyoWidodo LaboratoriumKimia Analitilg JurusanKimia, FakultasMIPA, UniversitasDiponegoro,Semarang
ABSTRAK--Telah dilakukan penelitian tentang pengaruhrapat arus dan asam borat terhadap kualitasdan morfologi hasil elektrodeposisikobal padasubstrattembaga.Elektrodeposisikobal padasubstrat tembagadilakukan selamaI jam dengananodakarbon dan katodatembagapada larutantanpa asamborat 0,O25Ncnf . danpenambahan asamborat 7,ZOtvtdenganvariasirapatarus0,005;0,010;0,015;0,020; Hasil elektrodeposisidianalisis menggunakanAtomie Absorption Spectrophotometry(AAS), Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Energt Dispersive X-roy Spectroscory (EDS). Hasil analisis AAS menunjukkanbahwa kandunganlogam kobal meningkat seiring denganmeningkatnyarapat arus. Hasil analisisSEM menunjukkanmorfologi endapandenganpenambahanasamborat menghasilkandiameterdan ketebalan yang lebih kecil dengan butiran endapan yang lebih rata dan halus. Hasil analisis EDS menunjukkankomposisi endapandenganpenambahanasamborat memiliki kemurnian lebih tinggi yakni sebesarl0Oyo. Keberadaanasamborat mampumeningkatkankualitasdanmorfologi endapankobal. Kata kunci: elektrodqosisi, hobal, asan borol, rapat arus
PENDAHTILUAN Kobal memiliki dayatarik yang cukup besar karena bersifat magnetis dalam aplikasinya diberbagai industri seperti pelapisanlogam, bahan semikonduktordan komponenelekhonik. Kobal dapatdiperoleh mudahdengancaraelektrodeposisi. Pengendapan kobal secara elektrokimia dipilih karenamemiliki banyak kelebihan antara lain prosesnya cepat, sederhanadan tidak memerlukanpemisahan terlebih dahulu, serta efisiensi yang tinggi sehingga diperoleh logam dengan tingkat kemurnian yang tinggi. Prinsip metode elekhodeposisiadalahpembentukanendapan logam pada katoda dengan menggunakan bantuan energi listrik melalui suatu elekholittrl. Hasil elekhodeposisidipengaruhi beberapahal antara lain, pemilihan bahan elektroda, rapat .rrus, elekholit, overpotensial, dan penambahan agen pengompleks. Pada penelitian ini digunakanvariasi rapat arus dan penambahanrat aditif berupa asam borat. Variasi rapat arus dilakukan karenarapat arus merupakanparameteryang perlu diperhatikan supaya endapan yang diperoleh kualitas yang baik dan
tidak sampai terbakart3l. Adanya asam borat juga mampu meningkatkan adsorpsi katoda terhadap ion logam kobal yang terdapat dalam larutan sehingga mampu menghasilkan hasil pelapisan dengan kekuatan penempelan yang lebih baikl4l. Asam borat ditambahkan pada pengendapan lapis tipis tembaga untuk menghalangi penguftmgan proton tI pada proses reduksi IIrOpi. Elekhodeposisi Zn dan Ni dengan penambahan asam borat memberikan kualitas hasil endapan yang lebih baik dibandingkan tanpa penambahan asam borat asam boratt61. Adanya menghasilkan Zn dan Ni pada campuran logam terdeposisi dengan lapisan permukaan yang lebih halust7l. Penggunaan asam borat telah banyak digunakan dalam preparasi produk kobal nanowfues untuk menghasilkan butiran endapanyang lebih tipis dan halust8l. dianalisis Hasil elekhodeposisi Atomie Absorption menggunakan Spectrophotometry (AAS) untuk mengetahui kandungan logam kobal dalam endapan, Scanning Electron MicroscoTry (SEM) untuk mengetahui morfologi permukaan endapan dan Energt Dispersive X-rcy Spectroscopty (EDS) untuk mengetahui komposisi endapan kobal.
Siti Elin H, Abdul Haris, Didik SetyoW.: kualitas dm morfologi hasil elektrodeposisi...
63
Artikel Penelitian
PERCOBAAI\ Dengan mengoptimasi parameterparameter elektrodeposisi yakni rapat arus dan penambahan zat aditif asam borat dapat diperoleh suatu endapan kobal dengan kualitas dan morfologi yang lebih baik. Substrat (katoda) yang digunakan yakni tembaga sebelumnya dibersihkan terlebih dahulu dengan cfia mengampelas lalu dibersihkan dengan menggunakan akuades. Selanjutnya substrat yang telah bersih siap digunakan untuk proses elektrodeposisi. Karbon digunakan sebagai anoda, sedangkan tembaga sebagai katoda. Larutan elektrolit yang digunakan yaitu CoSOa.TWO 0,1 M. Proses elektrodeposisi berlangsung pada berbagai variasi rapat arus 0,005; 0,010; 0,015; 0,020; 0,025 Ncnf baik tanpa asam borat maupun dengan penambahan asam borat 1,20 M. yang Endapan kobal terbentuk ditimbang untuk mengetahui kuantitas endapan dan dilarutkan dalam asam nitrat 3 M untuk menentukan laju pelarutan endapan. Kandungan logam kobal dalam endapan dianalisis dengan menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) PE 3110 pada panjang gelombang 240,7 nm dengan sensitivitas 0,053 pglml. Morfologi permukaan endapan dianalisis dengan menggunakan Scanning Electron Microsc opy (Jeol JSM 6360 LA). Komposisi endapan dengan menggunakan Energt Dispersive Xray Spectroscopy(Jeol JSM 6360 LA). I{ASIL PEMBAHASAI\T Elektrodeposisi dilakukan dengan menggunakan anoda karbon dan katoda (substrat) tembaga. Proses ini berlangsung selama I jam dalam berbagai variasi rapat arus. Kandungan logam kobal hasil elektrodeposisi pada substrat tembaga dapat diketahui melalui analisis AAS. Semakin besar rapat arus yang digunakan, kobal yang mengendap pada katoda lembaga akan semakin banyak. Hal tersebut sesuai dengan hukum Faraday yang menyatakan bahwa Massa zat yang terjadi akibat reaksi kimia pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah listrik yang melalui larutan selama elektrolisistel.
J. Sains& Mat. Yol. 18 No. 2 April2010: 63-67
a16 €14
8,, Eto
+M E* p fisFrlmg
En
+BdFn&Fl (bEEnBG)
E4 z2 x0
0
0.m5
0.01
0.015
0"02
0.f25
0.03
htstlrus|^kn1
Grafik Pengaruh Rapat Arus terhadap KandunganLogam Kobal padaElektrodeposisi Tanpa Asam Borat dan PenambahanAsam 120 100 -3m <60
E 10 20 0 0
0.005
0.01 0.015 0.02 n+rrroAafl
0.025
0.03
Grafik Pengaruh Rapat Arus terhadap Efisiensi Arus pada Elektrodeposisi Tanpa Asam Borat dan PenambahanAsam Borat 1,20M Perbandingan berat endapan secara praktek dan teoritis menghasilkan efisiensi arustrl. Pada rapat arus kecil, efisiensi arus memiliki nilai yang besar karena pada potensial tersebut energi listrik yang mengalir hanya digunakan untuk mengendapkan ion logam kobal. Pada rapat arus besar, nilai efisiensi arus menunm dikarenakan pada rapat arus ini potensial yang terpasang telah melampaui potensial kerja ak, sehingga energi tidak hanya digunakan untuk mengendapkan logam kobal. Untuk mengetahui kekuatan lapisan kobal pada substrat tembaga dilakukan pelarutan endapan kobal yang dihasilkan ke dalam larutan HNO3 3M hingga endapan kobal dapat terlarut semua. Asam nitrat merupakan asam anorganik yang bersifat oksidator kuag sehingga mampu melarutkan berbagai logamttol.
64
Artikel Penelitian
/\/^.*-/ /
\
/ ^
+Lal,P*nen{rrshtl
\
--+-
/
Taroilss +l4Pdilhl{mgint{ Ds@lBHn
/ 0.015 0.@ edP|r0@
Grafik Pengaruh Rapat Arus terhadap Laju Pelarutan Kobal pada Elekfrodeposisi Tanpa AsamBorat 1,20M AsamBorat danPenambahan
Melalui SEM, hasil elektrodeposisi tartpa asam borat menunjukkan morfologi permukaan endapan yang cenderung tidak rata, dengan butiran berbentuk acak dan tidak beraturan, serta kenampakan fisik yang kasar. Diameter pori-pori endapan pada rentang 0,769-1,077 pm. Hal ini berbeda dengan penambahan asam borat yang mampu permukaaan menunjukkan morfologi endapan yang lebih ratq dengan butiran endapan berbentuk lonjong beraturan, serta kenampakan fisik yang halus. Diameter poripori endapanpada rentang 0,308--0,538 pm. Pada elektrodeposisi dengan penambahan asam borat pembentukan gas H2 dapat dikurangi sehingga penyerapan katoda menjadi logam kobal terhadap ion meninskattal.
Gambar Hasil Analisis SEM (Tampak Atas) a) Tanpa PenambahanAsam Borat, b) Dengan PenambahanAsam Borat 1,20 M
65
Artikel Penelitian
mampu borat Adanya asam menghasilkan permukaan yang lebih rata dan tipis. Pada elekhodeposisi tanpa asam borat dihasilkan endapandenganlapisanyang tebal
yakni pada rentang 7,0-7,5 pm. Penambahan asam borat mampu menghasilkan endapan dengan lapisan yang tipis yakni pada rentang 4,4-4,5 pm.
Gambar Hasil Analisis SEM (Tampak Samping) AsamBorat 1,20M Asam Borat, b) DenganPenambahan a) TanpaPenambahan Komposisiunsur-unsurdi dalamendapanhasil elektrodeposisidapatdiketahuimelalui EDS. Besarnya komposisiendapandinyatakandalambentukpersenatom(%At). Komposisiendapankobal tanpaasamborat A,$lyo. 7,79o/o sertaS sebesar sebesar92,20Vo danterdapatimpuritasO sebesar
kFl if ' :l ' irr ffi
lil :li l* ;:ti ds lr i!'i gj-i ilt 'fiti
:il |1 ili !trfr
Gambar Hasil Analisis EDS Endapan Kobal pada Substrat Tembaga Tanpa Penambahan AsamBorat
Dapat dijelaskan bahwa dengan adanya asam borat mampu menghasilkan endapan kobal dengan kualitas yang lebih baik. Hal ini terlihat pada kekuatan dan kemurnian endapanyang dihasilkan. Disamping itu,
J. Sains& Mat. Vol. 18No. 2 April2010: 63-67
ri{rx tryt {!. ;rl@d rl:;l [{: 'SP. ]0& [:::
ri[x iilt
I
'tr{{i:
Gambar Hasil Analisis EDS Endapan Kobal pada Substrat Tembaga dengan Penambahan AsamBorat 1.20M asam borat juga mampu menghasilkan morfologi endapan yang lebih baik. Hal ini ditunjukkan dengan butiran endapan dengan diameter pori-pori yang jauh lebih kecil dan sehingga ketebalan yang lebih tipis menampilkan kenampakan fisik lebih baik.
66
Anikel Penelitian
SIMPULAN Kandungan logam kobal maksimal sebesar 15,1125mg denganrapat arus 0,025 Ncnrt pada elektrodeposisitanpa asam borat dan 9,4875 mg denganrapat arus 0,025 Alcmz padaelektrodeposisi denganasamborat 1,20 M. 1. Diameter butiran endapan kobal tanpa asam borat pada rentang 0,769-1,077 pm dan tebal lapisan 7,0-7,5 Urn, sedangkan dengan penambahan asam borat pada rentang0,308-0,538pm dan tebal lapisan4,G4,5 pm. 2.
Komposisi endapan kobal tanpa penambahan asam borat sebesar 92,20Yo, sedangkan pada penambahan asam borat sebesar 100%.
3.
Penambahanasam borat mampu meningkatkan kualitas dan morfologi permukaanendapanhasil elektrodeposisikobal pada substrat tembaga.
DAFTAR PUSTAKA I. Sanders, A. H., 1950, 'oElectroplating", International TextbookCompany,Pennsf vania. 2. Riegeq P. H., Igg4, "Electrochemisfilr",Champmanand Hall, New York. 3. Purwanto, dan Huda, S., 2005, "Teknologi Industri Elektroplating", Badan Penerbit Universitas Diponegoro,Semarang.
4.. Wu, Y., Chang,D., Kim, D., dan Kovon, S. C., 2003, *Influence of Boric Acid on the Electrodepositing Processand Structuresof Ni Alloy Coating", Surface and Coatings Technolog,t, 173, 259-264. 5. Dahlan,D., DaudA.R., RadimanS., dan Yahya, R., 2005, "Pengendapan Lapis Tipis Nikel dan Sifat Korosinya", Fakultas Sains dan TekonologiUKM, Malaysia. 6- Shivakumara, S., Manohar, u., Arthoba Y., dan Venkatesha,T, V., 2007, *Influence of Additives on Electrodeposition of Bright Zn-Ni Alloy on Mild Steel from Acid SulphateBath", BuIl Mater,Sci,Vol. 30,No. 5" 455-462. 7. Krisha,A, M. M.,7-al
Siti Elin H, Abdul Haris, Didik SetyoW.: kualitas dan modologi hasil elektrodeposisi
67
