PELAPISAN NIKEL PADA BAJA KARBON RENDAH DENGAN METODE ELEKTROPLATING SEBAGAI ANTI KOROSI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RUSDALENA 070801016
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: PELAPISAN NIKEL PADA BAJA KARBON RENDAH DENGAN METODE ELEKTROPLATING SEBAGAI ANTI KOROSI Kategori : SKRIPSI Nama : RUSDALENA Nomor Induk Mahasiswa : 070801016 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 9 Agustus 2011
Diketahui Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
DR. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
Pembimbing
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS NIP. 195903101987031002
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PELAPISAN NIKEL PADA BAJA KARBON RENDAH DENGAN METODE ELEKTROPLATING SEBAGAI ANTI KOROSI
SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 9 Agustus 2011
RUSDALENA 070801016
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pelapisan Nikel pada Baja Karbon Rendah dengan Metode Elektroplating sebagai Anti Korosi, yang dilaksanakan di Laboratorium Electroplating Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan dan pengujiannya di Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Perdinan Sinuhaji, MS selaku Dosen Pembimbing penulis serta Drs. Infarizal dan Safitri selaku pembimbing di lapangan yang telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Dr. Luhut Sihombing, M.Si selaku Dosen Wali penulis selama mengikuti perkuliahan, kepada Ketua dan Sekretaris Jurusan Departemen Fisika DR. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, M.Si, Dekan FMIPA USU Dr. Sutarman, M.Sc serta semua Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada yang paling kucintai dan kusayangi Ayahanda Sumarno dan Ibunda Tuminem yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil, kepada kakak-kakak ku tersayang Warni/Ali, Asiati/Usup, dan Idariati/Agus, Abang-abang ku tersayang Erdianto/Nita, Sutrisno dan Wahyudi, keponakan ku yang selalu membuatku tersenyum Nining dan Ery serta seluruh keluarga besar yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, penulis ucapkan banyak terima kasih. Akhirnya tidak terlupakan untuk rekan seperjuangan ku Siska Futri Nst dan sahabat-sahabat ku (Juriah, Irna, Isma, Juli, Eva Pgb, Rahma, Angel, Ummi, Rini, Mora, Eva R, Suci, Dila, Delo) dan adik ku Wanda serta boy friend’s (Oki, Iwan, Ichsan, Hilman dan Martin) yang selalu memberi motivasi dan semangat, buat abang-abang ku 2006 (Indra, Gilang, Riri, Deri dan Hakim) juga penulis ucapkan terima kasih, tidak terlupa juga buat semua pengurus UKMI ALFalak yang mengajariku arti kehidupan dan semua mahasiswa Fisika USU khususnya stambuk 2007 yang is the best dan mengajariku arti sebuah kekeluargaan. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat konstruktif (membangun) demi kesempurnaan penyusunan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat membawa manfaat bagi kita semua.
Universitas Sumatera Utara
PELAPISAN NIKEL PADA BAJA KARBON RENDAH DENGAN METODE ELEKTROPLATING SEBAGAI ANTI KOROSI ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pelapisan nikel pada baja karbon rendah DIN ST 37 dengan metode elektroplating. Dalam penelitian ini dilakukan pengujian kekerasan, ketebalan, korosi dan mengamati mikrostruktur. Pelapisan nikel pada baja karbon rendah divariasikan terhadap arus; 4; 5; 6; 7; dan 8 Amp, kekerasan maksimum 1212,897 MPa pada arus 8 Amp, ketebalan maksimum 0,058 mm pada arus 8 Amp, laju korosi pada masing-masing larutan NaCl (3%), H2SO4 (20%), di air dan udara, pelapisan nikel pada baja karbon rendah yang paling baik digunakan di udara daripada di air, larutan NaCl (3%) dan H2SO4 (20%), pada arus 8 Amp dengan laju korosi 0,00168 mm/thn. Mikrostruktur dari baja karbon rendah adalah ferrit dan pearlite.
Universitas Sumatera Utara
NICKEL COATING ON LOW CARBON STEEL WITH ELECTROPLATING METHOD AS ANTI-CORROSION ABSTRACT
Research has been conducted on the nickel coating on low carbon steel DIN ST 37 with the method of electroplating. In this research was tested about hardness, thickness, corrosion and observed microstructure. Nickel coating on low carbon steel is varied on current; 4; 5; 6; 7, and 8 Amp, maximum hardness 1212.897 MPa at 8 Amp current, maximum thickness of 0.058 mm at 8 Amp current, the corrosion rate at each NaCl (3%), H2SO4 (20%), in water and air, the nickel coating on low carbon steel is best used in air than in water, NaCl solution (3%) and H2SO4 (20%), in the current 8 Amp with corrosion rate of 0.00168 mm / year. Microstructure of low carbon steel is ferrite and pearlite.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan ............................................................................................................ ii Pernyataan ............................................................................................................. iii Penghargaan .......................................................................................................... iv Abstrak .................................................................................................................. v Abstract ................................................................................................................. vi Daftar Isi ............................................................................................................... vii Daftar Tabel .......................................................................................................... ix Daftar Gambar ....................................................................................................... x Bab I
Pendahuluan 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah .............................................................................. 2 1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................. 3 1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................... 3 1.6 Tempat Penelitian ............................................................................ 3 1.7 Sistematika Penulisan ...................................................................... 4
Bab II
Tinjauan Pustaka 2.1 Metode-metode Pelapisan dengan Logam ........................................ 5 2.1.1 Elektroplating ........................................................................... 5 2.1.1.1 Unsur-unsur Pokok Proses Elektroplating .......................... 6 2.1.1.2 Fungsi Elektroplating ........................................................ 7 2.1.2 Pencelupan Panas (hot dipping) ................................................ 8 2.1.3 Pelapisan dengan Penyemprotan............................................... 8 2.2 Sifat-sifat Bahan Pelapis .................................................................. 8 2.3 Baja ................................................................................................. 9 2.3.1 Pengertian Baja ........................................................................ 9 2.3.2 Sifat-sifat Baja.......................................................................... 9 2.3.3 Klasifikasi Baja ........................................................................ 9 2.4 Nikel ................................................................................................ 10 2.4.1 Sifat-sifat Nikel ........................................................................ 10 2.4.2 Nikel dan Paduannya ................................................................ 11 2.5 Karakteristik Pengujian Material ...................................................... 12 2.5.1 Ketebalan ................................................................................. 12 2.5.2 Korosi....................................................................................... 13 2.5.2.1 Korosi dalam Air atau Lingkungan Berair ......................... 14 2.5.2.2 Korosi Udara ..................................................................... 14 2.5.2.3 Prinsip-prinsip Dasar Pengendalian Korosi ........................ 15 2.5.3 Pengukuran Kekerasan Vickers................................................. 16 2.5.3.1 Keuntungan dan Kerugian Kekerasan Vickers ................... 17 2.5.4 Analisa Struktur Mikro ............................................................. 18
Universitas Sumatera Utara
Bab III
Metodologi Penelitian 3.1 Peralatan dan Bahan-Bahan.............................................................. 19 3.1.1 Peralatan................................................................................... 19 3.1.2 Bahan-Bahan ............................................................................ 20 3.2 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 21 3.3 Variabel Eksperimen ........................................................................ 22 3.3.1 Variabel Penelitian ................................................................... 22 3.3.2 Variabel Percobaan yang Diuji ................................................. 22 3.4 Prosedur Penelitian .......................................................................... 22 3.4.1 Cara Pembuatan Larutan........................................................... 22 3.4.2 Pelaksanaan Pembersihan Sampel ............................................ 23 3.4.3 Pelaksanaan Pelapisan Nikel..................................................... 23 3.5 Pengujian ......................................................................................... 25 3.5.1 Sifat Fisis ................................................................................. 25 3.5.1.1 Ketebalan (Thikcness) ....................................................... 25 3.5.1.2 Ketahanan Korosi (Corrosion Resistance) ......................... 26 3.5.2 Sifat Mekanik ........................................................................... 26 3.5.2.1 Uji Kekerasan (Vickers Hardness Test) ............................. 26 3.5.3 Analisa Mikrostruktur............................................................... 27 3.5.3.1 Mikroskop Optik (Microscope Optic)................................ 27
Bab IV
Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Penelitian ................................................................................ 29 4.1.1 Sifat Fisis ................................................................................. 29 4.1.1.1 Hasil Pengujian Ketebalan ................................................ 29 4.1.1.2 Hasil Pengujian Korosi ..................................................... 29 4.1.2 Sifat Mekanik ........................................................................... 32 4.1.2.1 Hasil Pengujian Kekerasan ................................................ 32 4.1.3 Analisa Mikrostruktur............................................................... 33 4.1.3.1 Mikroskop Optik ............................................................... 33 4.2 Pembahasan ..................................................................................... 36 4.2.1 Sifat Fisis ................................................................................. 36 4.2.1.1 Ketebalan (Thickness) ....................................................... 36 4.2.1.2 Ketahanan Korosi (Corrosion Resistance) ......................... 37 4.2.2 Sifat Mekanik ........................................................................... 40 4.2.2.1 Kekerasan (Vickers Hardness) .......................................... 40
Bab V
Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 42 5.2 Saran ............................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Berat Pelapisan Nikel untuk Uji Korosi dalam Larutan NaCl ............... 24 Tabel 3.2 Berat Pelapisan Nikel untuk Uji Kekerasan, Ketebalan dan Mikrostruktur ................................................................................ 24 Tabel 3.3 Berat Pelapisan Nikel untuk Uji Korosi dalam Air ............................... 24 Tabel 3.4 Berat Pelapisan Nikel untuk Uji Korosi dalam Larutan H2SO4 ............. 25 Tabel 3.5 Berat Pelapisan Nikel untuk Uji Korosi di Udara ................................. 25 Tabel 4.1 Pengukuran Ketebalan Pelapisan Nikel................................................ 29 Tabel 4.2 Data Laju Korosi dari Pengujian Korosi dalam NaCl (3%) .................. 30 Tabel 4.3 Data Laju Korosi dari Pengujian Korosi dalam H2O ............................ 31 Tabel 4.4 Data Laju Korosi dari Pengujian Korosi dalam H2SO4 (20%) .............. 31 Tabel 4.5 Data Laju Korosi dari Pengujian Korosi di Udara ................................ 32 Tabel 4.6 Data Pengukuran Kekerasan Lapisan Nikel ......................................... 33
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 3.1 Gambar 4.1
Rangkaian dasar elektrik untuk electroplating ................................. 6 Kekerasan Vickers Test................................................................... 16 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 21 Mikrostruktur Baja Karbon Rendah – Nikel Dengan Kuat Arus 4 Amp ............................................................................ 34 Gambar 4.2 Mikrostruktur Baja Karbon Rendah – Nikel Dengan Kuat Arus 5 Amp ............................................................................ 34 Gambar 4.3 Mikrostruktur Baja Karbon Rendah – Nikel Dengan Kuat Arus 6 Amp ............................................................................ 35 Gambar 4.4 Mikrostruktur Baja Karbon Rendah – Nikel Dengan Kuat Arus 7 A................................................................................. 35 Gambar 4.5 Mikrostruktur Baja Karbon Rendah – Nikel Dengan Kuat Arus 8 A................................................................................. 36 Gambar 4.6 Hubungan Ketebalan Pelapisan Nikel dengan Kuat Arus ................ 37 Gambar 4.7 Hubungan Laju Korosi dengan Kuat Arus dalam Larutan NaCl 3% ........................................................................... 38 Gambar 4.8 Hubungan Laju Korosi dengan Kuat Arus Pada Air ........................ 39 Gambar 4.9 Hubungan Laju Korosi dengan Kuat Arus Pada Larutan H2SO4 20% ........................................................................ 39 Gambar 4.10 Hubungan Laju Korosi dengan Kuat Arus Di Udara ........................ 40 Gambar 4.11 Hubungan Kekerasan Pelapisan Nikel dengan Kuat Arus ............... 41
Universitas Sumatera Utara
