PENGARUH WAKTU ELECTROPLATING DAN POWDERCOATING NiCr TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA KARBON SPCC- SD

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional

PENGARUH WAKTU ELECTROPLATING DAN POWDERCOATING NiCr TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA KARBON SPCC- SD Abdul Rasyad1 dan Budiarto2 1PT.Utama Raya Motor Industri Jl.Pasar Kemis, Keroncong, Tangerang, Banten Email:[email protected], Fax.021.5903911 2Pusat Pengembangan Energi Nuklir, Batan, Jakarta Jl. Abdul Rokhim, Mampang Prapatan, Jakarta Email: [email protected]

ABSTRAK PENGARUH WAKTU ELECTROPLATING DAN POWDER COATING NiCr TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA KARBON SPCC-SD. Telah dilakukan penelitian pengaruh waktu electroplating dan powdercoating nikel-krom terhadap sifat mekanis dan struktur mikro pada baja karbon SPCC-SD. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pelapisan nikelkrom(NiCr) dengan proses electroplating dan powdercoating terhadap perubahan sifat mekanis dan struktur mikro pada baja karbon SPCC-SD untuk peralatan kantor dan komponen otomotif. Kondisi saat proses electroplating dengan arus sebesar 3 Amper dan tegangan 15 Volt. Variasi waktu celup pada sampel adalah 5, 10, dan 15 menit. Pengujian sifat mekanis yaitu uji kekerasan dengan metode Vicker untuk mengetahui ketahanan, pengujian tarik untuk mengetahui kekuatan tarik dan pengujian struktur mikro dengan mikroskop optik untuk melihat strukturmikro serta ketebalan pelapisan nikel-krom. Hasil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa nilai kekerasan berbeda antara proses electroplating(137,412-199,626 HV) dengan proses powdercoating (127,696-180,328 HV). Hasil pengujian tarik pada sampel baja SPCC-SD asli nilai kekuatan tarik sebesar 322 N/mm2, dan elongation () sebesar 44%. Setelah proses powdercoating nilai kekuatan tarik turun menjadi 309 - 317 N/mm2 dan elongation () turun menjadi 42%. Tapi nilai kekuatan tarik naik sesudah proses electroplating nikel-krom menjadi 334 - 346 N/mm2, dan nilai elongation () turun menjadi 40%. Hasil pengamatan strukturmikro pada baja SPCC-SD sebelum dan sesudah proses pelapisan NiCr memperlihatkan adanya fasa - ferrit saja. Kata kunci : Electroplating, Baja Karbon SPCC-SD, Uji kekerasan, Uji Tarik, struktur mikro

ABSTRACT THE EFFECT OF TIME ELECTROPLATING AND POWDERCOATING NiCr ON MECHANICAL PROPERTIES AND STRUCTURE OF CARBON STEEL MICRO SPCC-SD. Investigated the influence of time of electroplating and nickel-chrome powdercoating on mechanical properties and microstructure of carbon steel SPCC-SD has been carry out. The purpose of this study was to determine the effect of nickelchrome plating (NiCr) with the process of electroplating and powdercoating to changes in mechanical properties and microstructure of carbon steel SPCC-SD for office equipment and automotive components. Conditions during the process of electroplating with a current of 3 Amperes and voltage 15 Volt. The variation of holding time on samples of carbon steel dipped was 5, 10, and 15 minutes. Testing mechanical properties of Vicker hardness test method to find the resistance, tensile testing to determine the tensile strength and microstructure examination with optical microscope to view the microstructure and thickness as well as influence the type of nickel-chrome plating. Hardness testing results showed that the hardness values vary between the process of electroplating (137.412 to 199.626 HV) with powdercoating process (127.696 to 180.328 HV). Tensile test results on samples of steel SPCC-SD original value of 322 N/mm2 tensile strength, and elongation () by 44%. After powdercoating process of tensile strength values decreased to 309-317 N/mm2 and elongation () dropped to 42%. But the value of tensile strength increased after nickel-chromium electroplating process became 334-346 N/mm2, and the value of elongation () dropped to 40%. Observations on the microstructure of steel SPCC-SD before and after the coating process showed a phase NiCr  - ferrite alone. Keywords: Electroplating, Carbon SteelSPCC-SD, hardnesstest, TensileTesting, micro struktur

ISSN 1979-1208

424


1.

PENDAHULUAN

Perkembangan industri dan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi membuat kebutuhan manusia makin terpenuhi. Dengan demikian ilmu pengetahuan dan teknologi material harus tampil sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan, misalnya material logam harus tampil indah dan menarik. Untuk peralatan rumah tangga harus kuat dan tahan lama, dan seterusnya. Atas dasar tersebut, dibutuhkan suatu upaya untuk mempercantik maupun melindungi logam dari bahaya kerusakan atau korosi. Pada proses pembuatan komponenkomponen permesinan, rumah tangga, perkantoran, dan industri, dibutuhkan material dengan sifat kekerasan dan tahan karat yang tinggi. Baja karbon rendah dan sedang merupakan salah satu jenis material yang memiliki sifat kekerasan yang baik namun sifat tahan karat yang buruk. Untuk itu perlu diadakan suatu perlakuan agar baja karbon rendah dan sedang ini memiliki sifat tahan karat yang baik dan sifat dekoratif yang indah. Banyak cara dapat dilakukan untuk meningkatkan sifat tahan karat dari baja karbon rendah dan sedang, salah satu alternatif yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan proses pelapisan listrik pada baja tersebut dengan menggunakan bahan pelapis tahan karat seperti nikel, tembaga, seng, krom, dan lain-lain. Sumber logam pelapis dalam larutan didapat dari garam nikel. Pengaruh dari konsentrasi garam nikel dalam larutan dapat dijelaskan sebagai berikut. Bila konsentrasi garam nikel tinggi, maka rapat arus akan semakin tinggi dan kecepatan pelapisan meningkat. Sedangkan bila konsentrasi garam nikel rendah, maka permukaan lapisan akan "terbakar" bila rapat arus tinggi dan efisiensi katoda menjadi rendah [1] . Penambahan nikel klorida dimaksudkan untuk meningkatkan korosi anoda dan konduktivitas larutan. Lapisan yang dihasilkan dari larutan dengan konsentrasi nikel klorida tinggi adalah lebih halus permukaannya, lebih keras dan struktur kristalnya lebih halus. Bila konsentrasi asam borat terlalu rendah, maka akan mengurangi aksi penyanggaan dalam lapisan katoda dan membuat sulitnya pengontrolan pH larutan [1]. Proses nickel plating awalnya digunakan sebagai pelapis tahan karat dari besi. Dalam perkembangannya nickel plating juga berfungsi sebagai pelapis dekoratif dari beberapa logam lain seperti Aluminium, Zinc, atau Stainless steell [2]. Jenis proses nickel plating ada 2 macam, yaitu bright nickel plating dan semi bright nickel plating . Untuk proses yang menggunakan keduanya, yaitu untuk lapisan pertama menggunakan semi bright kemudian baru bright disebut proses duplex nickel plating. Proses ini mempunyai daya tahan karat lebih kuat dari pada hanya satu proses nickel plating saja [1]. Untuk meningkatkan ketahanan karatnya, nickel plating biasanya dilapisi lagi dengan chrom plating. Dan jenis proses yang digunakan disebut decorative chrom plating. Decorative chrom plating juga membuat warna lapisan terlihat lebih putih, karena warna lapisan nikel berwarna putih kekuningan, sedang lapisan krom berwarna kebiruan [1]. Dalam penelitian ini, akan diteliti bagaimana pengaruh pelapisan yaitu secara powder coating krom dan electroplating nikel-krom pada baja SPCC-SD dengan variasi waktu proses pelapisan terhadap sifat mekanis dan strukturmikro permukaannya. Pelapisan listrik bertujuan untuk melapisi logam pada permukaan logam atau permukaan yang konduktif melalui proses elektrokimia atau elektrolisa, agar mencapai permukaan yang tahan korosi dan penampilannya bagus, mengkilap, cemerlang darisegi estetika. Komponen yang akan dilapisi dicelupkan di dalam larutan yang mengandung ionion logam yang akan diendapkan serta dijadikan katoda yang dihubungkan dengan kutub negatif sedangkan anoda dicelupkan dalam larutan dan dihubungkan dengan positif serta arus yang digunakan adalah arus searah (arus DC). Arus dari sumber DC mengalir keluar rangkaian proses pelapisan listrik melalui electron-electron yang bergerak hingga ke permukaan katoda, selanjutnya masuk kedalam elektrolit melalui proses reduksi, didalam

ISSN 1979-1208

425

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional larutan elektrolit dihantarkan oleh elektrolit yang ada di dalam larutan akhrnya masuk kepermukaan anoda pada saat oksidasi. Potensial yang ada diantara anoda dan katoda dapat menggerakan atau menghantarkan muatan melintasi larutan logam untuk menentukan laju anion yang dihantarkan/dipindahkan. Electroplating atau lapis listrik adalah suatu proses pengendapan/deposisi suatu logam pelindung yang dikehendaki diatas logam lain dengan cara elektrolisasi. Biasanya elektrolisasi dilakukan dalam suatu bejana yang disebut sel elektrolisa yang berisi larutan elektrolit/ rendaman (bath). Pada rendaman ini tercelup paling tidak dua elektroda masingmasing elektroda dihubungkan dengan arus listrik, terbagi menjadi kutub positif dan negatif dikenal dengan kutub katoda dan anoda[1,3]. Selama prose lapis listrik berlangsung terjadi reaksi kimia pada daerah elektroda/ elektrolit; baik reaksi reduksi maupun oksidasi. Karena ada proses lapis listrik reaksi diharapkan berjalan terus menerus menuju arah tertentu secara tetap, maka hal yang paling penting dalam proses ini adalah mengoperasikan proses dengan arus searah. Komponenkomponen yang berperan penting dalam suatu proses lapis listrik adalah larutan elektrolit (sumber pelapis), anoda, katoda (benda kerja/bahan uji),dan sirkuit luar. Mengalirnya arus searah melalui suatu larutan berkaitan degan gerak partikel bermuatan (ion). Ujung-ujung keluar masuknya arus dari/ke larutan disebut elektroda, seperti diketahui, pada bagian anoda reaksi yang terjadi adalah reaksi oksidasi sedangkan pada katoda reaksinya adalah reaksi reduksi. Pergerakan dari ion-ion larutan yang ada menyebabkan terjadinya kedua macam reaksi pada sistem elektrolisa tersebut. Ion yang bergerak migrasi ke anoda disebut anion, sedangkan yang bergerak ke katoda disebut kation Jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit (larutan pelapis) akan terjadi aliran ion-ion dalam larutan. Ion positif bermigrasi ke arah elektroda negatif (katoda) dan ion negatif bermigrasi ke arah elektroda positif (anoda) bersamaan dengan ini terjadi proses pemindahan muatan pada kedua elektroda (elektrolisa). Migrasi dari ion-ion tersebut menimbulkan reaksi reduksi (yang dilakukan katoda/benda kerja) dan reaksi oksidasi (yang dilakukan anoda). Reaksi dalam proses electroplating yang berlangsung pada umumnya dapat digambarkan sebagai berikut: M n+ + ne

M 0 (di katoda) menempel pada logam bahan uji

Faraday menemukan hubungan antara produk suatu endapan pelais dari ion logam dengan jumlah arus listrik yang dipakai untuk mengedapkannya. Hukum elektrolisa Faraday (1833) sampai saat ini merupakan basis utama pemahaman elektrokimia yaitu, (1) jumlah perubahan kimia oleh satuan arus listrik yang mengalir, (2) jumlah aneka bahan berbeda yang dibebaskan oleh sejumlah tertentu listrik sebanding dengan berat ekivalen kimianya Hukum faraday dapat dituliskan sebagai berikut [7-9]: e.I.t W=

(gram) 96500

(1)

Dimana: W = berat endapan pelapis (gram), I =arus listrik (amper), e = berat ekivalen kimianya (massa atom dibagi dengan valensinya), dan t = waktu (detik). Dari rumus di atas, ketebalan endapan pelapis dapat diperoleh dengan perhitungan:

ISSN 1979-1208

426


Berat endapan Density =

(gram/cm 3)

(2)

Volume

Dengan mengukur langsung permukaan benda kerja/bahan uji (katoda), ketebalan dapat ditentukan sebagai berikut:

Volume

(cm3)

Ketebalan (cm) =

(3) Luas permukaan

(cm2)

Arus total yang mengalir melalui sistem menghasilkan perhitungan besar logam yang terlapiskan. Dalam proses lapis listrik (electroplating) yang lebih penting adalah ketebalan rata-rata, bukan berat total logam yang terendapkan. Ketebalan rata-rata akan tergantung pada berat total logam yang diendapkan dan luas permukaan dimana endapan menyebar. Dalam hal ini satu variabel yang dikenal dengan rapat arus sangat penting untuk diperhatikan. Rapat arus didefenisikan sebagai jumlah arus pada suatu luas permukaan tertentu yang biasa dinyatakan sebagai amper/m2. Proses pelapisan nikel merupakan salah satu proses akhir yang banyak diterapkan dalam industri barang-barang logam. Proses lapis listrik yang terjadi merupakan proses pelapisan yang dilakukan dalam media larutan elektrolit dengan bantuan arus listrik searah. Larutan elektrolit nikel yang banyak digunakan dalam dekade sekarang adalah hasil modifikasi watts, yang diumumkan tahun 1916 oleh Prof O.P Watts sendiri, dimana dalam larutan digunakan garam nikel klorida sebagai pelapisan nikel terjadi pembentukan lapisan di atas permukaan katoda/benda kerja dengan mereduksi ion-ion logam pelapis yang menempel pada benda kerja tersebut. Oleh karena itu prosesnya disebut proses pelapisan katodik. Pelapisan menggunakan nikel dapat dilakukan dengan berbagai jenis larutan elektrolit. Lapisan nikel dapat diklasifikasikan menurut jenis larutan elektrolit yang digunakan diantaranya terdapat larutan watt’s (watt’s bath), larutan sulfat (all sulfate bath), larutan klorida (all choride bath), larutan nikel hitam (black nikel bath), larutan nikel suram (cold bath). Langkah-langkah operasi pelapisan nikel seperti pada pelapisan logam lainnya, tetapi pada operasi ini perlu diperhatikan pH larutan, karena larutan mempunyai kecendrungan besar untuk menjadi alkalin. Begitu pula terhadap temperatur dan rapat arus perlu diperhatikan karena akan mempengaruhi sifat-sifat lapisan yang dihasilkan. Dalam proses elektrolisa nikel terjadi reaksi pada katoda, yaitu proses reduksi dari ion-ion nikel dengan bantuan elektron-elektron yang berasal dari sumber arus searah. Reaksinya yang terjadi pada katoda dimana pereduksi terjadi dapat dituliskan sebagai berikut: Ni2+ + 2e 2H + 2e

ISSN 1979-1208

Ni0 H2

427

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Dan sebaliknya pada anoda terjadi reaksi : Ni0 Ni2+ + 2e 4 OHO2 + 2H2O = 4e 2 CL Cl2 + 2e Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan Nikel adalah sebagai berikut (7-9): 1.3.1. Konsentrasi larutan Konsentrasi larutan ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan. Pada larutan elektrolit nikel mempunyai batas-batas pH yang diinginkan agar proses tersebut berlangsung baik, berkisar antara 1,5 – 5,2 jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka akan menjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada permukaan benda yang dilapisi. 1.3.2. Rapat arus Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang mengalir persatuan luas permukaan elektroda. Terbagi dalam dua macam rapat arus dan rapat arus katoda. Proses lapis listrik rapat arus yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda, yaitu banyaknya arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas permukaan benda kerja yang akan dilapisi. Untuk proses lapis listrik ini faktor rapat arus memegang peranan sangat penting, karena akan mempengaruhi efesiensi pelapisan reaksi reduksi oksidasi dan difusi dari hasil pelapisan pada permukaan benda yang dilapis. 1.3.3. Temperatur dan waktu Pelapisan Temperatur terlalu rendah dan rapat arus yang cukup optimum akan mengakibatkan hasil pelapisan menjadi kasar dan kusam, tetapi jika temparatur tinggi dengan rapat arus yang optimum maka hasil pelapisan menjadi tidak merata. Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil pelapisan yang terjadi dipermukaan produk yang dilapis. Kenaikan tempertur akan menyebabkan naiknya konduktifitas dan difusitas larutan elektrolit, berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang. Sampai batas-batas tertentu hal ini akan meningkatkan kuat arus, sehngga laju pengendepanan dan efesiensi arus akan naik, akan tetapi rapat arus yang lebih tinggi karena naiknya konduktifitas jenis larutan mempercepat tercapainya rapat arus batas. Hal ini menyebabkan turunnya harga efesiensi arus. Keadaan ini cenderung mengarah pada lapisan yang kasar tetapi keuntungannya akan mengurangi terserapnya gas hydrogen dalam lapisan dan dapat menurunkan kekerasan lapisan.

2.

METODOLOGI PENELITIAN

2.1.

Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini adalah penelitian menganalisis pengaruh electroplating dan powdercoating nikel-krom pada baja SPCC-SD yang ditinjau dari uji sifat mekanis dan uji struktur mikro/morfologi permukaan, yang digunakan sebagai bahan pembuatan peralatan kantor/rumah tangga. Waktu penelitian selama 5 bulan. Karakterisasi sampel di Laboratorium Bidang Bahan Industri Nuklir, Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) BATAN, dan B2TKS BPPT, kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang, Banten.

ISSN 1979-1208

428

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional 2.2. Bahan dan Alat Penelitian 2.2.1. Bahan Bahan utama dan bahan pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Tabel 1. Komposisi Unsur Kimia dari Baja Karbon SPCC-SD Unsur C Si Mn P S Al N Komposisi (% berat) 0,15 0,6 0,251 0,07 0,01 0,037 0,059 Unsur Ni Cu V Mo Ti Cr Fe Komposisi (% berat) 0,021 0,02 0,005 0,003 0,001 0,01 Sisanya Bahan–bahan: 1. Larutan Nickel Sulfat, 2. Larutan Nickel Clorida, 3. Larutan Asam Borak, 4. Larutan Asam Sulfat, 5. Chrome Trioxide,-6 .Chrome Netzmittel, 7. Coustic Soda, 8. Etanol dan HCl 33%, 9. Bahan epoxy resin dan hardener, 10. Larutan etsa 3 % Nital (3% volume HNO3 + 97 % etanol), 11. Kertas amplas berbagai ukuran, 12. Polishing cloth (beludru), 13. Pasta alumina ukuran 1 m dan 0.05 m. 2.2.2. Alat Alat-alat yang digunakan antara lain: 1. Mikroskop stereo 2. Kamera digital Olympus D-380 3. Gergaji besi (hand saw) 4. Alat gerinda dan poles Struers Dap-V dan Karl Kolb 5. Hair dryer untuk mengeringkan sampel 6. Mikroskop optik NIKON tipe UFX-35 DX yang dilengkapi dengan camera digital Clemex vision PE 3.5 dan terhubung dengan komputer 7. Vickers Micro-hardness tester Shimadzu tipe M 8. Alat uji tarik shneidiejr 2.3.

Prosedur Penelitian Adapun langkah-langkah dalam melakukan proses pelapisan electroplating nikel-krom adalah sebagai berikut : a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan selama pelapisan. b. Memasang semua alat untuk proses pelapisan. c. Mempersiapkan larutan, kemudian larutan tersebut dipanaskan sampai suhu 60°C untuk pelapisan nikel dan 50°C untuk pelapisan krom dekoratif. d. Mempersiapkan benda kerja yang akan dilapis dan telah dibersihkan dengan larutan pembersih. e. Proses pelapisan pertama, benda kerja yang akan dilapisi diletakkan pada kutub negatif dan plat nikel pada kutub positif. f. Benda kerja dicelupkan kemudian stop kontak dihidupkan. g. Pelapisan dilakukan dengan waktu sesuai dengan ketebalan lapisan yang diinginkan, sebagai contoh waktu pencelupan yaitu 5,10, dan 15 menit. h. Pembilasan dilakukan pada benda kerja sebelum dilakukan proses kedua. i. Proses pelapisan kedua, benda kerja dicelupkan ke dalam larutan krom dengan tegangan 5 Volt dan waktu pencelupan selama 2 menit. j. Pembersihan benda kerja sebelum dilakukan pengujian iluminasi cahaya dan pengukuran ketebalan. k. Pengujian iluminasi cahaya dilakukan pada permukaan benda kerja yang datar dan yang terlihat paling cerah serta mengukur ketebalannya.

ISSN 1979-1208

429


3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1.

Pengamatan Mikrostruktur dengan Mikroskop Optik Pada pengamatan struktur mikro dari beberapa sampel baja SPCC-SD dengan menggunakan mikroskop optik didapatkan hasil sebagai berikut:

Gambar 1. Morfologi Permukaan Tampang Lintang Baja SPCC-SD asli, Pembesaran 100x

a b c Gambar 2. Morfologi Permukaan Baja SPCC-SD Cara Powdercoating, Pembesaran 100x, Waktu Celup: A. 5 Menit., B. 10 Menit., C. 15 Menit.

A b c Gambar 3. Morfologi Permukaan Baja SPCC-SD Cara Electroplating, Pembesaran 100x, Waktu Celup: A. 5 Menit., B. 10 Menit., C. 15 Menit Gambar 1, diatas memperlihatkan sampel baja SPCC-SD asli. Dari Gambar 2a, sampai dengan 2c adalah menunjukkan morfologi permukaan tampang lintang sampel baja SPCCSD setelah proses powder coating krom, dimana hanya teramati strukturmikro ferit (-Fe), tidak tampak pearlite (Fe3C) dan ketebalan lapisan krom sekitar 35 – 50,8 m. Juga untuk Gambar 3a sampai dengan 3c, adalah menunjukkan morfologi permukaan tampang lintang sampel baja SPCC-SD setelah proses electroplating nikel-krom, dimana hanya teramati struktur mikro ferit (-Fe), tidak tampak pearlite (Fe3C) dan ketebalan lapisan nikel-krom sekitar 7,49 – 16,78 m. 3.2.

Pengujian kekerasan dengan micro hardness tester Pada pengujian kekerasan dari beberapa sampel baja SPCC-SD menggunakan metoda Vicker’s Hardness, dengan rumus: HV = (1854,4 x P) / drata22

(4)

Hasil pengukuran kekerasan dapat dilihat pada Tabel 2, dan Gambar 4, 5a-c, dan 6a-c, dibawah memperlihatkan hasil identor dari sampel baja SPCC-SD asli, maupun setelah

ISSN 1979-1208

430

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional proses powder coating krom dan electroplating nikel-krom. Dari Gambar 5a-c adalah menunjukkan morfologi permukaan berbentuk belah ketupat sampel baja SPCC-SD setelah proses powder coating krom dengan nilai kekerasan sekitar 127,696 HV – 180,328 HV.

Gambar 4. Hasil Identor Uji Kekerasan Sampel Asli Baja SPCC-SD

a. b. c. Gambar 5. Hasil Identor Uji Kekerasan Baja SPCC-SD, Powder coating Lama Waktu Pelapisan, A. 5 Menit, B. 10 Menit, Dan C. 15 Menit

a. b. c Gambar 6. Hasil Identor Uji Kekerasan Baja SPCC-SD, Electroplating Lama Waktu Pelapisan, A. 5 Menit, B. 10 Menit, Dan C. 15 Menit Tabel 2. Data Hasil Uji Kekerasan Baja SPCC-SD Sebelum dan Sesudah Proses Pelapisan Krom dengan Nikel-Krom. No. Nama Sampel Nilai Kekerasan (HV) 1. Sampel Asli(normal) 93,81 2 Sampel dari hasil Electroplating (EP1) 137,412 (EP3) 196,38 (EP3) 199,626 3. Sampel dari hasil Powder coating(PC1) 127,696 (PC2) 153,116 (PC3) 180,328 Dimana nilai kekerasan meningkat dibanding nilai kekerasan sebelum pelapisan krom sebesar 93,808 HV. Untuk Gambar 6a-c adalah menunjukkan morfologi permukaan berbentuk belah ketupat sampel baja SPCC-SD setelah proses electroplating nikel-krom dengan nilai kekerasan sekitar 137,412 HV – 199,626 HV. Ternyata ada perbedaan yang signifikan nilai kekerasan yang diakibatkan cara proses pelapisan yang beda pada waktu 10 menit yaitu 43 HV. Hal ini disebabkan karena lapisan yang terbentuk semakin tebal, namun distribusi kekerasan nya tidak merata.Dengan kekerasan semakin meningkat sejalan dengan bertambahnya titik distribusi arus, sehingga akan menyebabkan semakin cepat proses pengendapan ion-ion elektrolit kedalam permukaan benda kerja. Hal ini berpengaruh

ISSN 1979-1208

431

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional terhadap ketebalan lapisan, dimana ketebalan lapisan sangat berpengaruh terhadap nilai kekerasan. 3.3.

Pengujian kekuatan tarik dengan alat universal testing. Pada pengujian kekuatan tarik dari beberapa sampel baja SPCC-SD menggunakan alat mesin uji universal hasilnya dapat dilihat pada Tabel 3. Dari Tabel 3 diatas memperlihatkan bahwa hasil uji kekuatan tarik dari sampel baja SPCC-SD asli nilai kekuatan tarik sebesar 322 N/mm2, dan elongation () sebesar 44%. Setelah dilakukan proses powder coating krom nilai kekuatan tarik turun menjadi 309 - 317 N/mm2 dan elongation () turun menjadi 42%. Akan tetapi nilai kekuatan tarik naik sesudah proses electroplating nikelkrom menjadi 334 - 346 N/mm2, dan nilai elongation () turun menjadi 40%. 3.4.

Pembahasan Pengamatan secara morfologi permukaan atau struktur mikro sesudah proses electroplating nikel-krom dan powder coating krom pada baja SPCC-SD dengan variasi waktu dan sebelum proses pelapisan dilihat pada gambar 3.2.1 – 3.2.3a-c dari tampang lintang menunjukkan ada lapisan dengan ketebalan yang bisa diukur. Pada pemakaian lapisan nikel-krom secara electroplating pada dasar baja SPCC-SD dan rentang waktu antara 5 menit, 10 menit dan 15 menit menunjukkan hasil pelapisan yang mempunyai bobot lebih kecil dan secara dekoratif lebih mengkilap dikarenakan cukupnya waktu yang dibutuhkan dalam proses electroplating nikel-krom. Akan tetapi untuk proses powder coating krom pada lapisan dasar baja SPCC-SD menghasilkan bobot lapisan yang lebih besar dan suram, tetapi mudah terkelupas karena gesekan. Tabel 3. Data Hasil Uji Kekuatan Tarik Pada Baja SPCC-SD Sebelum Dan Sesudah Pelapisan Nikel-Krom. Ao Fm u  No Keterangan 2 2 2 (mm ) (kN) (N/mm ) (kgf/mm ) (%) 1. 47,32 15,25 322 32,8 44 Sampel asli 2. 51,83 16,00 309 31,9 42 PC-Cr1 3. 50,45 16,00 317 32,3 42 PC-Cr2 4. 50,08 15,50 309 31,5 40 PC-Cr3 5. 50,85 17,00 334 34,1 40 EP-NiCr1 6. 49,06 17,00 346 35,3 40 EP-NiCr2 7. 48,09 16,25 336 34,4 40 EP-NiCr3 Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil penelitian, penggunaan proses electroplating nikel-krom dan proses powder coating krom pada baja SPCC-SD berbagai tingkatan waktu memberikan hasil tebal lapisan yang berbeda-beda. Perbedaan ini mempunyai kecenderungan bahwa makin lama waktu yang digunakan maka tebal lapisan yang terbentuk cenderung semakin besar. Untuk menghasilkan lapisan dengan electroplating nikel-krom yang baik maka dipilih komposisi larutan dengan pH rendah dan untuk mengontrol pH agar tetap pada kisaran angka 1 – 5 maka digunakan asam sulfat. Kuat arus merupakan bilangan yang menyatakan jumlah arus listrik yang mengalir melewati tiap satuan waktu electroplating nikel-krom. Dengan adanya hal ini menunjukkan bahwa kuat arus yang digunakan berperan aktif terhadap tebal lapisan yang terbentuk. Pemakaian kuat arus yang terlalu besar menyebabkan gelembung-gelembung gas disekitar benda kerja yang berakibat pada penghambatan partikel-partikel logam nikel dan krom yang akan menempel secara sempurna pada benda kerja dan proses yang terjadi terlalu

ISSN 1979-1208

432

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional cepat. Sedangkan apabila kuat arus yang digunakan terlalu kecil maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tebal lapisan yang sama menjadi semakin lama. Tegangan merupakan hasil kali arus listrik dengan hambatan, pada tegangan yang sama dengan jarak yang berbeda maka jumlah aliran arus menjadi berbeda. Jarak antara anoda dan katoda pada electroplating nikel-krom merupakan faktor hambatan bagi arus listrik, tahanan arus listrik pada larutan elektrolit lebih besar dari logam. Karena jarak anoda-katoda berpengaruh terhadap jumlah hambatan yang harus dilalui arus listrik sehingga penurunan tebal lapisan seiring dengan penurunan jumlah arus diberikan yang diberikan kepada benda yang dilapisi. Jarak anoda-katoda yang digunakan diatur seoptimum mungkin. Apabila jarak anoda-katoda terlalu jauh menyebabkan berat lapisan yang terlalu kecil, namun demikian jarak anoda-katoda yang terlalu dekat menyebabkan lapisan menjadi kasar. Kesesuaian antara jarak antara anoda-katoda menjadi salah satu faktor untuk menghasilkan pelapisan nikel-krom pada baja SPCC-SD yang diharapkan. Hasil pengukuran kekerasan, ternyata ada perbedaan yang signifikan nilai kekerasan yang diakibatkan cara proses pelapisan yang beda pada waktu 10 menit yaitu 43 HV. Hal ini disebabkan karena lapisan yang terbentuk semakin tebal, namun distribusi kekerasannya tidak merata. Dengan kekerasan semakin meningkat sejalan dengan bertambahnya titik distribusi arus, sehingga akan menyebabkan semakin cepat proses pengendapan ion-ion elektrolit kedalam permukaan benda kerja. Hal ini berpengaruh terhadap ketebalan lapisan, dimana ketebalan lapisan sangat berpengaruh terhadap nilai kekerasan.Kekerasan semakin meningkat seiring dengan semakin tebalnya lapisan yang terjadi pada proses pelapisan. Dari hasil-hasil para peneliti yang terdahulu[8,9,10], mengatakan bahwa secara umum diperoleh sifat-sifat mekanis dari larutan nikel krom (electroplating) lebih besar dibanding dengan serbuk kromium (powder coating) misal keausan, ketahanan dan kekasaran. Terbentuknya oksida dan porositas ternyata mempengaruhi sifat-sifat mekanisnya dimana pada porositas yang dihasilkan pada serbuk kromium menurunkan sifat-sifat mekanisnya, sedangkan oksida pada larutan nikel krom meningkatkan kekerasan dan sifat keausannya. Ini dapat dijelaskan bahwa pada ikatan lapisan dibatas antar muka (interface), terjadi difusi kromium maupun nikel ke substrat hanya pada daerah-daerah "aktif” dengan kedalaman difusi yang terbatas. Hal ini ditunjukkan dengan meningkatnya kadar kromium dan nikel pada permukaan substrat serta terjadinya peningkatan kekerasan lintang substrat pada jarak tertentu dari permukaan.

4.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian tentang pengaruh proses powder coating krom dan electroplating nikel-krom dengan variasi waktu pada baja SPCC-SD dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Ada perbedaan tebal lapisan nikel-krom dan lapisan krom akibat beda proses pelapisan pada waku yang sama yaitu powder coating dan electroplating nikel-krom. 2. Ada perbedaan nilai hasil uji kekuatan tarik akibat beda proses pelapisan pada waktu sama yaitu powder coating dan electroplating nikel-krom. 3. Tidak ada perbedaan yang signifikan ditinjau dari pengamatan mikro struktur akibat dua proses pelapisan yaitu powder coating dan electroplating nikel-krom, hanya terlihat fasa -ferrit saja. 4. Ada perbedaan nilai hasil uji kekerasan akibat beda proses pelapisan pada waktu 10 menit sekitar 43 HV, dimana nilai kekerasan cara powder coating lebih kecil dibanding electroplating nikel-krom.

ISSN 1979-1208

433


DAFTAR PUSTAKA [1] ARSIANTO, S. A., Mengenal Teknik Pelapisan Logam. Bandung: Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin.1995. [2] ARIKUNTO, S., Prosedur Penelitian: Rineka Cipta, 1990. [3] TOMIJIRO, K. dan Anton, J. H. Mengenal Pelapisan Logam Electroplating, Yogyakarta: Andi Offset.1992. [4] HADI, S. Statistik. Yogyakarta: Andi Offset.1985. [5] SATOTO INDRAWAN, Menjadi Pengusaha Electroplating Chrome, Andi Offset, Yogyakarta, 2007. [6] SUCAHYO, B. Ilmu Logam. Surakarta: Tiga Serangkai.1994. [7] http://en.wikipedia.org/wiki/Electroplating [8] SUARSANA, I. KETUT, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM Vol.2, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 2002. [9] BAMBANG SANTOSA,MARTIJANTI, ”Pengaruh Waktu dan Rapat Arus Pada Proses Pelapisan Nikel Terhadap Ketebalan Lapisan”, Majalah Ilmiah Kopertis, Nomor 11, Juni 2004, hal 32 – 35. 2004 [10] AGUS SOLEHUDIN, LENI JUWITA, ”Simulasi Proses Pelapisan Logam Nikel Dekoratif untuk meningkatkan Kualitas Produk”, Majalah Ilmiah Kartika Wijayakusuma, Vol 10, No.1, Pebruari2002, hal 40-46.2002 [11] -------, Metals Hand Book, Volume 2, “Heat Treating, Cleaning and Finishing”, 1964.

DISKUSI 1.

Pertanyaan dari Sdr. Wahri S. (Univ.Bangka Belitung) Mohon dijelaskan hasil penelitian saudara, perbedaan apa saja dari dua metode yang berlainan ini? Jawaban : Dalam penelitian yang telah dilakukan, menunjukkan adanya perbedaan hasil uji dari dua metode yang dipergunakan, antara lain: 1. Pada tebal lapisan nikel-krom dan lapisan krom ada perbedaan akibat beda proses pelapisan walaupun lama waktu proses sama yaitu powder coating dan electroplating NiCr. 2. Beda nilai hasil uji kekuatan tariknya, walaupun waktu proses sama 3. Ada perbedaan nilai hasil uji kekerasan akibat beda proses pelapisan pada waktu 10 menit sekitar 43 HV, dimana nilai kekerasan cara powder coating lebih kecil dibanding electroplating NiCr.

ISSN 1979-1208

434

PENGARUH WAKTU ELECTROPLATING DAN POWDERCOATING NiCr TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA KARBON SPCC- SD

Recommend Documents