TUGAS AKHIR
PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP KETEBALAN LAPISAN TEMBAGA PADA PROSES ELEKTROPLATING PLAT BAJA KARBON RENDAH
Diajukan guna memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
SULISTIYANTO NIM : D 200 070 035
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014
i
v
MOTTO
JANGAN MUDAH MENYERAH PADA KEGAGALAN, JADIKAN KEGAGALAN ITU UNTUK MEMACU DIRI KITA AGAR BERUSAHA LEBIH BAIK LAGI.
( SULISTIYANTO ) JIKA KITA MAU BERUSAHA DAN BERDOA , NISCAYA PASTI KITA AKAN MENUAI HASIL YANG MEMUASKAN.
( SULISTIYANTO )
vi
PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP KETEBALAN LAPISAN TEMBAGA PADA PROSES ELEKTROPLATING PLAT BAJA KARBON RENDAH Sulistiyanto, Bibit sugito, Pramuko IP Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro email :
[email protected].
ABSTRAKSI Proses elektroplating merupakan proses pelapisan permukaan logam dengan logam lain. Proses pelapisan dilakukan dalam larutan elektrolit dengan menggunakan arus listrik searah (DC). Proses Elektroplating dengan menggunakan pelapisan tembaga pada plat Baja Karbon Rendah.Tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini adalah mengetahui pengaruh variasi waktu tahan celup proses Elektroplating Tembaga pada plat Baja Karbon Rendah terhadap kekasaran dan ketebalan lapisan tembagannya. Pada pengujian ini digunakan bahan plat Baja Karbon Rendah dengan ukuran panjang 10 cm x lebar 5 cm x tebal 16 mm sebanyak 3 spesimen. Parameter yang digunakan, spesimen 1 pelapisan tembaga dengan variasi waktu tahan celup 8 detik, rapat arus 14 ampere, tegangan 9 volt, Spesimen 2 mengunakan variasi waktu 8 detik, rapat arus 15 ampere, tegangan 9 volt, dan Spesimen 3 menggunakan variasi waktu 8 detik, rapat arus 17 ampere, tegangan 9 volt. Setelah selesai diplating material diuji tingkat ketebalan lapisan tembaganya dengan foto mikro (Standart ASTM B 487), uji kekasaran dengan alat (Surface tester (Surfcorder SE 1700) dan foto makro. Dari pengujian ketebalan diperoleh hasil Spesimen 1 pelapisan tembaga 14 ampere ketebalan lapisannya 1,52 µm, spesimen 2 pelapisan tembaga 15 ampere ketebalan lapisannya 2,14 µm, Spesimen 3 pelapisan 17 ampere ketebalan lapisanya 3,80 µm. Sedangkan untuk hasil uji kekasaran diperoleh tingkat kekasaran rata-rata, pencelupan dengan rapat arus 14 ampere tingkat kekasaran 0,45 µm, Pencelupan 15 ampere tingkat kekasaran 0,35 µm, dan Pencelupan 17 ampere didapat tingkat kekasaran 0,32 µm. Kata kunci : Elektroplating, Tembaga, Struktur mikro, Kekasaran.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.“ PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP KETEBALAN
LAPISAN
ELEKTROPLATING
PLAT
TEMBAGA BAJA
KARBON
PADA
PROSES
RENDAH
“,
dapat
terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada : 1. Ir. Agus Riyanto, MT, sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Ir Bibit Sugito, MT, selaku pembimbing utama yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. 4. Ir. Pramuko IP. MT, selaku pembimbing pendamping yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 5. Bapak ,Ibu dan Keluarga tercinta, yang tiada hentinya memberikan doa, cinta, dan kasih sayang yang tulus serta motivasi yang tak ternilai kepada penulis. 6. Adik tercinta yang selalu memberikan semangat dan doa untuk terus maju. 7. Teman satu tim terimakasih untuk semangat, kerja keras dan kerjasamanya.
viii
DAFTAR ISI
Hal Halaman Judul .................................................................................. i Pernyataan Keaslian Skripsi ............................................................. ii Halaman Persetujuan .........................................................................iii Halaman Pengesahan ...................................................................... iv Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................. v Lembar Motto dan Persembahan....................................................... vi Abstrak ............................................................................................. vii Kata Pengantar ................................................................................ viii Daftar Isi .......................................................................................... x Daftar Gambar ................................................................................. xiii Daftar Tabel ..................................................................................... xv Daftar Simbol ................................................................................... xvii Daftar Lampiran ............................................................................... xviii Bab I Pendahuluan 1.1. Latar belakang.................................................................1 1.2. Perumusan masalah.........................................................2 1.3. Tujuan penelitian..............................................................2 1.4. Metode penelitian.............................................................2 1.5. Manfaat penelitian............................................................3 1.6. Batasan masalah..............................................................4 1.7. Sistematika penulisan......................................................4
x
Bab II Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori 2.1. Kajian pustaka.................................................................7 2.2. Landasan teori................................................................9 2.2.1. elektroplating................................................................9 2.2.2. Baja karbon rendah....................................................14 2.2.3. Pengaruh waktu pada Hukum Faraday......................14 2.2.4.Bahan pelapis logam...................................................18 2.2.5. Pengaruh arus pada elektrokimia...............................22 Bab III Metodologi penelitian 3.1. Rancangan penelitian dan diagram alir penelitian........28 3.2. Bahan dan alat..............................................................30 3.3. a. Alat uji ketebalan lapisan dengan foto mikro ...........40 (standar ASTM B 487) b. Alat uji kekasaran.....................................................42 Bab IV Data hasil penelitian dan pembahasan 4.1. Data hasil penelitian dan pembahasan.........................45 4.2. a. Data hasil penelitian ................................................45 b. Uji ketebalan pelapisan dengan foto mikro...............46 (standar ASTM B 487) c. Uji foto makro..........................................................55 d. Uji kekasaran...........................................................56 4.3. Pembahasan hasil penelitian.......................................57
xi
Bab V Kesimpulan dan saran 5.1. Kesimpulan...................................................................60 5.2. Saran............................................................................61
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Proses reduksi dan oksidasi...................................... 12
Gambar 2.2
Rangkaian sel elektrolis.............................................. 25
Gambar 3.1
Skema diagram Alir Penelitian ................................... 28
Gambar 3.2
Mesin poles ................................................................ 30
Gambar 3.3
Bak larutan lembaga................................................. 31
Gambar 3.4
Power sapply ............................................................. 32
Gambar 3.5
Aruometer fur lauge beaume 27%.............................. 32
Gambar 3.6
Gerinda dan poli poles................................................ 33
Gambar 3.7
Batu hijau/langsol ...................................................... 33
Gambar 3.8 Thermometer ............................................................. 34 Gambar 3.9
Jig................................................................................ 34
Gambar 3.10 Sarung tangan rajut ….............................................. 35 Gambar 3.11 Stop wacth......................... ......................................... 35 Gambar 3.12 Heat exchanger........................................................... 36 Gambar 3.13 Gelas ukur.................................................................. 36 Gambar 3.14 Clamp meter................................................................ 37 Gambar 3.15 Vernier kaliper............................................................. 38 Gambar 3.16 Timbangan digital....................................................... 38 Gambar 3.17 Plat baja karbon rendah ............................................ 39 Gambar 3.18 Batangan tembaga..................................................... 39 Gambar 3.19 Larutan tembaga........................................................ 40 Gambar 3.20 Olympus metalurgical ................................................. 42 Gambar 3.21 Alat ukur kekasaran surface tester............................ 43 xiii
Gambar 4.2
Grafik berat spesimen yang dilapisi tembaga...............45
Gambar 4.3
Grafik hubungan arus listrik dengan berat tembaga yang menempel....................................................................46
Gambar 4.5
Gambar struktur mikro spesimen 1..............................47
Gambar 4.6
Gambar struktur mikro spesimen 2..............................47
Gambar 4.7
Gambar stuktur mikro spesimen 3...............................48
Gambar 4.8
Gambar grafik hubungan arus listrik dengan ketebalan lapisan..........................................................................49
Gambar 4.9 Grafik perbandingan tebal lapisan sebenarnya dengan tebal lapisan secara teoritis..................................................54 Gambar 4.10 Gambar foto makro spesimen baja 1...........................55 Gambar 4.11 Gambar foto makro spesimen baja 2...........................55 Gambar 4.12 Gambar foto makro spesimen baja 3...........................56 Gambar 4.13 Grafik tingkat kekasaran rata-rata.................................57
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Tabel data hasil penelitian pertambahan berat.............45
Tabel 4.4
Tabel hasil pengamatan struktur mikro.........................46
Tabel 4.13
Tabel hasil pengujian kekasaran permukaan................56
xv
DAFTAR SIMBOL
W = Berat ion yang diendapkan ( gram ) i
= Arus yang dialirkan ( ampere )
t
= Waktu (detik)
z = Valensi dari logam yang akan dilapisi Ar = Massa atom relatif F = Konstanta faraday ( 96.500 ) η = Efisiensi ( % ) W ’= Berat lapisan ( gram ) W = Berat lapisan menurut hukum Faraday ( gram )
ɤ = Berat jenis
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar 4.15 Gambar hasil elektroplating............................ lampiran Gambar 4.16 gambar pengujian ketebalan..……..……..…..
lampiran
Gambar 4.17 Tembaga (cupper - Cu).......…......................
lampiran
Gambar 4.18 Data Pengujian komposisi tembaga...........…
lampiran
Gambar 4.19 daftar periodik..…………………....................
lampiran
xvii
