STUDI PELAPISAN KROM PADA BAJA KARBON DENGAN RAPAT ARUS 5 AMPERE TEGANGAN 12 VOLT DAN VARIASI WAKTU PENCELUPAN 10, 20, 30, 40 DAN 50 MENIT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
PUBLIKASI ILMIAH Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh:
NURDIN SALIM D 200 080 067
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
ii
iii
iv
STUDI PELAPISAN KROM PADA BAJA KARBON DENGAN RAPAT ARUS 5 AMPERE TEGANGAN 12 VOLT DAN VARIASI WAKTU PENCELUPAN 10, 20, 30, 40 DAN 50 MENIT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA Abstrak Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menyelediki pengaruh parameter proses pelapisan krom yaitu waktu pencelupan terhadap struktur mikro dan kekerasan permukaan produk. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen dengan menggunakan elektroda baja karbon, larutan elektrolit krom, zat aditif, sumber arus searah, dan perlengkapan plating lain. Struktur mikro produk krom diamati untuk mengukur kekrasan. Hasil penelitian ini akan menambah pengetahuan bagi pelaku indutri krom untuk memperbaiki kualitas produk baik untuk perlindungan terhadap korosi, peningkatan ketahanan aus, maupun untuk menambah nilai dekoratif produknya. Kata Kunci: krom, waktu pencelupan, struktur mikro, kekerasan permukaan
Abstracts The purpose of this study was to investigate the influence of process parameters, namely chrome plating immersion time to microstructure and surface hardness of the product. The study was conducted with an experimental method using electrodes carbon steel, chrome electrolyte solution, additives, direct current source, and other plating equipment. Chrome product microstructure was observed to analyze the thickness of the coating. Evaluation of the mechanics carried out to measure the hardness. The results of this study will add to knowledge for industrial players to improve the product quality of chrome whish is good for protection against corrosion, increased wear resistance, as well as to add the value of decorative product. Keywords: Chrome, immersion time, the microstructure, surface hardness
1
1. PENDAHULUAN Di negara berkembang seperti Indonesia, pelapisan logam krom memegang peranan yang cukup penting terutama di sektor industri. Beberapa sektor industri yang menggunakan krom antara lain dapat dijumpai pada industri barang elektronik, instalasi minyak dan gas, industri otomotif, industri manufaktur, industri pertanian dan industri dirgantara. Beberapa dari industri tesebut dapat dijumpai dengan skala kecil, menengah maupun besar. Cukup sulit untuk mendapatkan distribusinya, tetapi dilihat dari pemakaian bahan bakunya, industri krom cukup banyak berkontribusi dalam perindustrian dan perdagangan. Secara umum lapisan krom digunakan dalam dua kategori yaitu untuk keperluan dekorasi atau menambah keindahan benda dan untuk keperluan perlindungan terhadap logam substratnya dari aus dan korosi. 2. METODE Batasan Masalah Adapun permasalahan dalam melakukan elektroplating sebagai berikut: 1. Proses yang digunakan adalah elektroplating menggunakan satu lapisan pada baja karbon, yaitu krom. 2. Besaran yang digunakan dalam melakukan elektroplating menggunakan 5 ampere dan 12 volt. 3. Waktu pencelupan krom untuk semua spesiment dibagi 5 waktu pencelupan yaitu: dengan menggunakan 10, 20, 30, 40 dan 50 menit. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui ketebalan dan kekerasan spesiment terhadap lapisan krom dengan metode pencelupan baja karbon ke dalam larutan elektrolit menggunakan variasi waktu pencelupan yang telah ditentukan. Manfaat Penelitian Dalam penelitian yang dilakukan ada beberapa manfaat yang bisa didapatkan. Di antaranya adalah: 1. Mengetahui proses elektroplating khususnya krom beserta tahapan-tahapannya. 2. Sebagai refrensi/bekal berwirausaha elektroplating untuk sektor industri kecil/menengah. Tinjauan Pustaka Unsur krom pada dasarnya mempunyai sifat yang keras dan brittle, warna putih keabu-abuan dan titik leleh 1850 °C. Logam yang dilapisi dengan krom dapat bertahan sampai temperatur 400 °C dengan kekerasan sekitar 450–1000 VHN. Tetapi kekerasan tersebut turun pada kondisi temperatur yang lebih tinggi, misalnya ketika dipanaskan pada temperatur 800°C maka kekerasan lapisan krom turun menjadi sekitar 200 VHN. Sifat kekerasan tinggi tersebut menjadikan lapisan krom sesuai untuk penggunaan komponen yang bekerja pada beban aus tinggi dan temperatur tinggi seperti bor dan gerinda. Meskipun demikian keausan bahan tidak bisa dikatakan mempunyai hubungan langsung dengan kekerasan karena keausan bahan juga dipengaruhi oleh keuletan dan elastisitas bahan. Selain itu, kondisi substrate juga sangat menentukan keausan bahan. Lapisan krom juga mempunyai sifat tahan korosi. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Struktur Mikro Proses krom pada tembaga pertama dilakukan dengan memvariasikan waktu celup dengan waktu 10, 20, 30, 40 dan 50 menit, dengan menggunakan arus listrik DC sebesar 5 Ampere. Penampang hasil elektroplating krom dengan dapat dilihat pada gambar 1–5. Hasil dari pengamatan morfologi pada penampang benda kerja hasil produk krom menunjukkan bahwa dengan bertambahnya waktu celup maka benda kerja mempunyai permukaan dengan ketebalan yang makin tinggi.
Gambar 1. Waktu 10 menit
2
Gambar 2. Waktu 20 menit
Gambar 3. Waktu 30 menit
Gambar 4. Waktu 40 menit
Gambar 5. Waktu 50 menit Hasil pengukuran pada gambar penampang lapisan menunjukkan bahwa dengan waktu celup 10, 20, 30, 40 dan 50 menit akan menghasilkan ketebalan lapisan krom rata-rata sebesar 24.7, 25.3, 26.5, 27.7 dan 28.9 µm. Dengan demikian pertambahan waktu celup akan menyebabkan ketebalan lapisan krom makin tinggi. Hal ini sudah sesuai dengan hukum Faraday yang menyatakan bahwa kenaikan waktu elektroplating akan menyebabkan bertambahnya ketebalan lapisan.
3
Tabel uji ketebalan No Waktu celup 1 10 menit 2 20 menit 3 30 menit 4 40 menit 5 50 menit
Tebal lapisan krom (µm) 24,7 25,3 26,5 27,7 28,9
50
Ketebalan (µm)
40 30
24,7
25,3
26,5
27,7
28,9
10
20
30
40
50
20 10
0 Waktu celup (menit)
Gambar 6. Ketebalan lapisan krom dengan variasi waktu celup Hasil Pengujian Kekerasan Pengujian kekeraasan dilakukan pada permukaan atas lapisan krom. Hasil pengujian terhadap kekerasan dengan variasi waktu celup pada proses elektroplating baja karbon dapat dilihat pada gambar 7. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan waktu celup 10, 20, 30, 40 dan 50 menit akan menghasilkan masing-masing dengan nilai kekerasan 158.2, 160.4, 166.5, 175.6 dan 181.1 VHN. Dengan bertambahnya waktu celup akan menyebabkan kenaikan harga kekerasan lapisan krom yang makin besar. Nilai ini kurang sesuai dengan literatur yang ada untuk harga kekerasan krom yaitu sekitar 750–900 HV. Hal ini kemungkinan disebabkan karena beban indentor yang terlalu besar (100 kgf) sehingga nilai kekerasan cenderung mengarah ke nilai kekerasan baja karbon yang berkisar 100-150 VHN. Namun demikian besarnya harga kekerasan ini dapat dijadikan acuan untuk memperkirakan kekerasan yang diinginkan. Tabel uji kekerasan No Waktu celup 1 10 menit 2 20 menit 3 30 menit 4 40 menit 5 50 menit
Kekerasan (VHN) 158,2 160,4 166,5 175,6 181,1
4
Kekerasan (VHN)
300 250 200
158,2
160,4
166,5
175,6
181,1
10
20
30
40
50
150
100 50 0
Waktu celup (menit) Gambar 7. Kekerasan lapisan krom dengan variasi waktu celup
4. PENUTUP Kesimpulan Dari hasil studi pelapisan elektroplating krom pada substrate baja karbon dengan menggunakan variasi waktu, maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Kenaikan waktu pencelupan akan menyebabkan hasil plating dengan kecenderungan yang sama yaitu ketebalan lapisan yang makin bertambah, 2. Pertambahan waktu celup akan menyebabkan terjadinya kenaikan kekerasan. Saran Penelitian ini telah memberikan informasi pengaruh parameter proses elektroplating yaitu waktu pencelupan terhadap ketebalan dan kekerasan. Akan tetapi terdapat beberapa masalah yang timbul yang menjadi tantangan bagi penelitian lanjutan, antara lain: 1. Dengan bertambahnya waktu celup maka akan diperoleh kekerasan yang makin tinggi, tetapi kurang sesuai dengan literatur sehingga perlu menggunakan uji kekerasan dengan beban indentor yang lebih kecil. 2. Proses elektroplating juga sangat terbatas penggunaannya karena harus dilakukan di lokasi pabrik, sedangkan benda kerja kadang sangat sulit dibawa ke pabrik seperti komponen-komponen pada kapal laut yang sangat besar biayanya jika harus dibawa ke lokasi pabrik. Penelitian lanjutan dapat dilakukan dengan menggunakan metode HVOF pada krom atau metode lainnya yang lebih sederhana. 3. Larutan elektrolit yang digunakan kurang bersahabat dengan lingkungan karena dapat menimbulkan pencemaran air dan tanah jika dibuang secara sembarangan. Dengan demikian diperlukan usaha untuk menemukan metode baru agar proses plating tidak berbahaya bagi lingkungan. 5. DAFTAR PUSTAKA Hartono Amtom J; Tomojiro Kaneda, 1995, Mengenal Pelapisan Logam (Elektroplating), Yogyakarta, Andi Offiset. Aloysius. S; A. Supriharto, 2002, “Ketrampilan Elektroplating BLK Industri Semarang”, hal lapiran, Semarang. Agus Pramono, 2002, Pembuatan Dies Dengan Metode Elektroplating Tembaga, Nikel Dan Krom Dengan Rapat Arus 3 Ampere Dan Variasi Pencelupan 900 s, 1800 s, 2700 s Pada Polimer, (Tugas Akhir S-1 Fakultas Teknik) Surakarta, UMS. Van Vlack. Djaprie, S, (Alih Bahasa) 1994, Ilmu Logam Dan Teknologi Bahan, Edisi ke-5, Jakarta, PT Erlangga. Purwanto; Huda S, 2005, “Teknologi Industri Elektroplating”, Badan Penerbit Universitas Dipenogoro, Semarang. Sucayo, Bagiyo, 1999, Ilmu Logam, Surakarta, PT Tiga Serangkai
5
