PENGARUH JARAK ANODA DAN KATODA TERHADAP KETEBALAN LAPISAN, LAJU DEPOSIT DAN EFISIENSI ARUS PELAPISAN ELEKTROPLATING SENG PADA BAJA KARBON RENDAH
SKRIPSI
OLEH ARDIAN WIDIATMOKO K25009006
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini
Nama
: Ardian Widiatmoko
NIM
: K2509006
Jurusan/Program Studi
: PTK/Pendidikan Teknik Mesin
Menyatakan bahwa skripsi saya berjudul “PENGARUH JARAK ANODA DAN KATODA TERHADAP KETEBALAN LAPISAN, LAJU DEPOSIT DAN EFISIENSI ARUS PELAPISAN ELEKTROPLATING SENG PADA BAJA KARBON RENDAH” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka.
Apabila pada kemudian hari terbukti atau dibuktikan skripsi ini hasil jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.
Surakarta,
Oktober 2013
Yang membuat pernyataan
Ardian Widiatmoko commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH JARAK ANODA DAN KATODA TERHADAP KETEBALAN LAPISAN, LAJU DEPOSIT DAN EFISIENSI ARUS PELAPISAN ELEKTROPLATING SENG PADA BAJA KARBON RENDAH
Oleh: ARDIAN WIDIATMOKO K25009006
Skripsi diajukan Untuk Mendapatkan Ijin Menyusun Skripsi pada Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSETUJUAN
Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Surakarta, Oktober 2013
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Drs. Ranto, M.T.
Yuyun Estriyanto, ST., M.T.
NIP. 19610926 198601 1 001
NIP. 19780113 200112 1 009
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.
Hari
:
Tanggal
:
Tim Penguji Skripsi Nama Terang
Tanda Tangan
Ketua
: Danar Susilo Wijayanto, S.T, M. Eng.
______________
Sekretaris
: Basori, S.Pd, M.Pd.
______________
Anggota I
: Drs. Ranto, M.T.
______________
Anggota II
: Yuyun Estriyanto, S.T, M.T.
______________
Disahkan oleh Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Dekan,
Prof. Dr. H.M.Furqon Hidayatullah, M.Pd. NIP 196007271987021001
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK Ardian Widiatmoko. PENGARUH JARAK ANODA DAN KATODA TERHADAP KETEBALAN LAPISAN, LAJU DEPOSIT DAN EFISIENSI ARUS PELAPISAN ELEKTROPLATING SENG PADA BAJA KARBON RENDAH. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Oktober 2013. Tujuan penelitian ini adalah (1) mengetahui pengaruh jarak anoda dan katoda terhadap ketebalan lapisan, laju deposit dan efisiensi arus pada proses pelapisan elektroplating seng material baja karbon rendah; (2) mengetahui jarak anoda dan katoda yang menghasilkan ketebalan lapisan, laju deposit dan efisiensi arus paling optimal pada proses pelapisan elektroplating seng material baja karbon rendah Penelitian kuantitatif deskriptif ini menggunakan desain eksperimen. Sampel yang digunakan baja karbon rendah AISI 1006 (panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 3 mm) dan media larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan Zincate (NaOH: 525 gr/l, ZnO: 97,50 gr/l, FeCl3: 0,975 gr/l, NaK(C4H4O6): 9,750 gr/l & Aquadest: 1 l). Tegangan sebesar 8 V digunakan pada variasi jarak anoda katoda 4, 6, 8, 10, 12 dan 14 cm. Pengumpulan data ketebalan dalam penelitian menggunakan ini foto mikro dengan Metallurgical Microscop With inverted (Olympus PME 3). Hasil penelitian ini adalah: (1) jarak anoda-katoda berpengaruh pada ketebalan lapisan, laju deposit dan efisiensi arus proses elektroplating seng pada baja karbon rendah; dan (2) jarak efektif anoda-katoda yang menghasilkan ketebalan, laju deposit dan efisiensi arus yang optimal adalah 10 cm, dengan ketebalan lapisan seng yang dihasilkan sebesar 40 µm, laju deposit sebesar 733,33 10-3 mg/s dan efisiensi arus sebesar 12,03 %. Semakin dekat jarak anoda katoda semakin tipis lapisan seng yang dihasilkan serta laju deposit dan efisiensi arus semakin rendah. Hal ini karena tingginya volume gas hidrogen (H2) yang dihasilkan pada jarak dekat sehingga laju ion seng terhambat. Jarak anoda katoda yang terlalu jauh akan berakibat pada semakin lemahnya energi aktivasi, sehingga laju ion seng yang akan diendapkan di katoda berkurang.
Kata kunci: pelapisan seng, anoda katoda, ketebalan lapisan, laju deposit, efisiensi arus
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT Ardian Widiatmoko. THE EFFECT OF DISTANCE OF CATHODE AND ANODE TOWARD LAYER THICKNESS, DEPOSIT RATE, AND CURRENT EFFICIENCY IN THE ELECTROPLATING PROCESS OF ZINC ON LOW CARBON STEEL. Thesis. Teacher Training and Education Faculty, Sebelas Maret University Surakarta, October 2013. The objectives of this study are (1) to determine the effects of the distance of anode-cathode toward the layer thickness, deposit rate, and current efficiency in the process electroplating of zinc on low carbon steel material, (2) to determine the effective anode-cathode distance for optimal layer thickness, deposit rate, and current efficiency in the electroplating process of zinc on low carbon steel material. This quantitative descriptive study used experimental design. The sample used was AISI 1006 low carbon steel (length: 100 mm, width: 30 mm, and thickness: 3 mm) and the medium used was electrolyte solution Zincate (NaOH: 525 gr/l, ZnO: 97,50 gr/l, FeCl3: 0,975 gr/l, NaK(C4H4O6): 9,750 gr/l & Aquadest: 1 l). An 8 volt electricity voltage was applied in different distances of anodecathode of 4, 6, 8, 10, 12 and 14 cm. In this study layer thickness data collecting used micro photo with Metallurgical Microscop With inverted (Olympus PME 3). The resulted of this study are: (1) the distance of anode-cathode brought effects on the thickness of the layers, the rate of deposit, and current efficiency of zinc electroplating process on low carbon steel; and (2) the effective distance of anode-cathode for optimal thickness, deposit rate and current efficiency was 10 cm; resulting in layer thickness (40 µm), rate of deposit (733.33 10-3 mg/s) and current efficiency (12.03%). The closer the distance of anode-cathode, the thinner the zinc layer, the lower the rate deposit, and the lower the current efficiency. This was due to the emerging constraint of hydrogen (H2). On the opposite, the farther distance of anode-cathode resulted in weaker activation energy, causing slower deposit rate of zinc. Key words: zinc plating, distance of anode-cathode, layer thickness, the deposit rate, current efficiency
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
#
“karena. sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan, sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan.” (QS Al-Insyirah : 5-6).
#
“Carilah ilmu itu sejak dari ayunan sampai masuk ke liang lahat”(HR. Muslim)
#
Mencoba, gagal sekali. Tak pernah mencoba, gagal selamanya. (Albert Einstein)
#
I hear and I forget. I see and I remember. I do and I understand. (Confucius)
#
Without hard work, nothing grows but weeds. (Gordon B. Hinckley)
#
Believe you can and you're halfway there. (Theodore Roselvet)
#
I can't change the direction of the wind, but I can adjust my sails to always reach my destination. (Jimmy Dean)
#
There are two ways of spreading light: to be the candle or the mirror that reflects it. (Edith Wharton)
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk: “Bapak Kasimo Widodo dan Ibu Yamini Umi Sya’diyah” Doamu yang tulus dan tak pernah terputus, dorongan dan semangatmu yang begitu besar, harapanmu yang begitu mulia, dan kasih sayangmu yang tak terbatas. Semuanya telah memberikan semangat yang begitu besar kepadaku, untuk mencapai cita-citamu yang begitu mulia. “Bapak Sri Marsono dan Ibu Retno Palupi” Doa, dorongan, semangat dan kasih sayangmu menjadikan adik siap menjalani hari. Terimakasih telah mengarahkanku menjadi yang lebih baik.. “Mas Sigit, Mbak Harmi dan Mbak Naswati” Terimakasih atas bantuannya dan yang telah menginspirasiku menjadi lebih baik. “Liefde” Terimakasih membantuku tetap semangat menjalani hari. Semua teman-teman PTM 2009 Terimakasih kepada semua teman khususnya nama yang tersebut dan umumnya teman-teman angkatan 2009 atas kerjasamanya selama kuliah dan akan menjadi sebuah kenangan yang tak terlupakan. Memiliki teman seperti kalian adalah sebuah kebanggaan buatku. Semua teman-teman ICT & FICOS Terimakasih telah membimbing saya untuk mengasah soft skill dan commit to user ilmu pengetahuan yang bermanfaat untuk masa depan saya ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah Yang Maha Pengasih dan Penyayang, yang maha memberi ilmu, inspirasi dan kemudahan. Berkat ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “PENGARUH JARAK ANODA DAN KATODA TERHADAP KETEBALAN LAPISAN, LAJU DEPOSIT DAN EFISIENSI ARUS PELAPISAN ELEKTROPLATING SENG PADA BAJA KARBON RENDAH”. Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Universitas Sebelas Maret Surakarata. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarata. 2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Drs. Ranto, M.T., selaku Pembimbing I, yang selalu memberikan arahan dalam penyusunan skripsi ini. 5. Yuyun Estriyanto, S.T., M.T., selaku Pembimbing II, yang selalu memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan skripsi ini. 6. Basori, S.Pd., M.Pd., selaku PA yang telah memberikan arahan dan motivasi dalam penyusunan skripsi ini. 7. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Pendidikan Teknik yang mendukung kelancaran skripsi ini. commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
8. Kepala Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper, yang telah memberikan kesempatan melakukan research pengujian komposisi kimia. 9. Kepala Laboratorium Teknik Mesin, Universitas Sebelas Maret Surakarta, yang
telah
memberikan
kesempatan
melakukan
research
pelapisan
elektroplating seng. 10. Kepala Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi Universitas Gajah Mada, yang telah memberikan kesempatan melakukan research pengujian foto mikro. 11. Kepala Laboratorium Metalurgi, Program Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Yogyakarta, yang telah memberikan kesempatan melakukan research pengujian ketebalan. 12. Kepala Laboratorium Metalurgi, Program Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Malang, yang telah memberikan kesempatan melakukan research pengujian ketebalan. 13. Bp. Maruto Adi Prabawa, S.T. dan Bp. Lasinta Ari Nendra Wibawa, S.P.d., yang telah membagi pengalamannya tentang pelapisan elektroplating. 14. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak mungkin disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan penulis. Meskipun demikian, penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta,
Oktober 2013
Penulis,
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL........................................................................................
i
HALAMAN PERNYATAAN .........................................................................
ii
HALAMAN PENGAJUAN.............................................................................
iii
HALAMAN PERSETUJUAN.........................................................................
iv
HALAMAN PENGESAHAN..........................................................................
v
HALAMAN ABSTRAK..................................................................................
vi
HALAMAN MOTTO ...................................................................................... viii HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................
ix
KATA PENGANTAR .....................................................................................
x
DAFTAR ISI.................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv DAFTAR TABEL............................................................................................ xvi DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah................................................................
1
B. Identifikasi Masalah ......................................................................
2
C. Batasan Masalah............................................................................
3
D. Perumusan Masalah.......................................................................
4
E. Tujuan Penelitian...........................................................................
4
F. Manfaat Penelitian.........................................................................
5
BAB II KAJIAN PUSTAKA A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan ..........................
6
1. Kajian Teori..............................................................................
6
a. Baja.....................................................................................
6
b. Seng .................................................................................... commit to user c. Elektroplating .....................................................................
8
xii
8
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
d. Ketebalan Lapisan .............................................................. 25 e. Laju Deposit ....................................................................... 26 f. Efisiensi Arus ..................................................................... 27 g. Pengaruh Jarak Anoda Katoda terhadap Proses Elektroplating ..................................................................... 27 h. Reaksi Kimia ...................................................................... 28 2. Penelitian yang Relevan ........................................................... 29 B. Kerangka Berfikir.......................................................................... 30 C. Hipotesis ....................................................................................... 31 BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................... 33 1. Tempat Penelitian..................................................................... 33 2. Waktu Penelitian ...................................................................... 33 B. Rancangan/Desain Penelitian........................................................ 34 C. Pengumpulan Data ........................................................................ 36 1. Identifikasi Variabel ................................................................. 36 2. Metode Pengumpulan Data ...................................................... 37 3. Instrumen Penelitian................................................................. 37 D. Analisis Data ................................................................................. 48 E. Prosedur Penelitian........................................................................ 38 4. Mulai......................................................................................... 39 5. Studi Literatur........................................................................... 39 6. Pelaksanaan Eksperimen .......................................................... 39 7. Pendeskripsian Data ................................................................. 48 8. Analisis Data ............................................................................ 48 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data .............................................................................. 49 1. Pengujian Komposisi.............................................................. 49 2. Pengujian Ketebalan ............................................................... 50 3. Pengujian Berat....................................................................... 54 commit to user a. Laju Deposit ....................................................................... 55 xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
b. Efisiensi Arus ..................................................................... 58 B. Pembahasan .................................................................................. 59 1. Pembahasan Uji Komposisi.................................................... 59 2. Pembahasan Uji Ketebalan..................................................... 59 3. Pembahasan Uji Berat ............................................................ 61 a. Laju Deposit ....................................................................... 61 b. Efisiensi Arus ..................................................................... 62 4. Temuan Penelitian .................................................................. 63 BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan....................................................................................... 65 B. Implikasi ....................................................................................... 66 C. Saran ............................................................................................. 67 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 68 LAMPIRAN..................................................................................................... 70
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1. Mekanisme Proses Pelapisan .................................................................. 10 2.2. Bentuk – bentuk anoda larut ................................................................... 20 2.3. Coating Thickness Measuring Instrument .............................................. 26 3.1. Prosedur penelitian.................................................................................. 38 3.2. Rectifier ................................................................................................... 39 3.3. Stop Watch .............................................................................................. 40 3.4. Gerinda Listrik ........................................................................................ 41 3.5. Neraca Digital ......................................................................................... 41 3.6. Metallurgical Microscop With inverted (Olympus PME 3)..................... 41 3.7. Jangka Sorong .......................................................................................... 42 3.8. Dimensi Spesimen Baja karbon Rendah .................................................. 42 3.9. Dimensi Anoda Seng ............................................................................... 43 3.10.Bagan Tahap Eksperimen ........................................................................ 44 4.1. Grafik Analisa Ketebalan Lapisan Elektroplating Seng. ........................ 53 4.2. Gambar Foto Mikro Perbesaran 100 kali Variasi Jarak 4 cm dan 6 cm.
53
4.3. Gambar Foto Mikro Perbesaran 100 kali Variasi Jarak 8 cm dan 10 cm ........................................................................................................... 53 4.4. Gambar Foto Mikro Perbesaran 100 Kali Variasi Jarak 12 cm dan 14 cm ........................................................................................................... 54 4.5. Grafik Berat Deposit Lapisan Elektroplating Seng................................. 54 4.6. Grafik Laju Deposit Pelapisan Elektroplating Seng ............................... 57 4.7. Grafik Efisiensi Arus Pelapisan Elektroplating Seng ............................. 59 4.8. Keadaan Proses Elektroplating Seng dengan Jarak Anoda Katoda 10 cm 64 4.9. Keadaan Proses Elektroplating Seng dengan Jarak Anoda Katoda 4 cm 64
commit to user
xv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
3.1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian.................................................................. 32 3.2. Desain Penelitian....................................................................................... 34 4.1. Komposisi Unsur Kimia Spesimen Baja Karbon Rendah ...................... 51 4.2. Hasil Analisis Ketebalan Lapisan Elektroplating Seng ............................ 52 4.3. Hasil Pengukuran Berat Spesimen sebelum dan sesudah Pelapisan Seng
55
4.4. Hasil Perhitungan Laju Deposit Pelapisan Elektroplating Seng ............... 56 4.6. Hasil Perhitungan Berat Efisiensi Arus Pelapisan Elektroplating Seng ... 58
commit to user
xvi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1. Hasil Pengujian Komposisi Unsur Kimia .................................................. 70 2. Hasil Pengukuran Berat Spesimen ............................................................. 73 3. Hasil Analisis Ketebalan lapisan................................................................ 74 4. Perhitungan Laju Deposit........................................................................... 75 5. Hasil Perhitungan laju deposit ................................................................... 76 6. Perhitungan Efisiensi Arus......................................................................... 77 7. Hasil Perhitungan Efisiensi Arus ............................................................... 78 8. Foto Larutan Elektrolit............................................................................... 79 9. Foto Pengerjaan Awal ................................................................................
81
10. Foto Proses Pelapisan Seng........................................................................
84
11. Foto Persiapan Foto Mikro.........................................................................
91
12. Foto Mikro Spesimen.................................................................................
93
13. Surat Permohonan Izin Penyusunan Skripsi .............................................. 102 14. Surat Keputusan Dekan FKIP tentang Izin Penyusunan Skripsi ............... 103 15. Surat Permohonan Izin Research ............................................................... 104 16. Surat Keterangan Melakukan Riset di Laboratorium Material UNS ........ 108
commit to user
xvii
