SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Disusun Oleh : YOGIK DWI MUSTOPO NIM. I

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING KHROM DEKORATIF TANPA LAPISAN DASAR, DENGAN LAPISAN DASAR TEMBAGA DAN TEMBAGA-NIKEL SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Disusun Oleh :

YOGIK DWI MUSTOPO NIM. I 1404033

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

commit to user i


digilib.uns.ac.id

PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING KHROM DEKORATIF TANPA LAPISAN DASAR, DENGAN LAPISAN DASAR TEMBAGA DAN TEMBAGA-NIKEL Disusun oleh

Yogik Dwi Mustopo NIM. I 1404033

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Eko Surojo, ST., MT. NIP. 196904112000031006

Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT. NIP. 197202292000121001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari senin tanggal 05 April 2011

1. Dody Ariawan, ST., MT. NIP. 197308041999031003

...............................................

2. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT NIP. 197101031997021001

……………………………...

Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Mesin

Koordinator Tugas Akhir

Dody Ariawan, ST., MT. NIP. 197308041999031003

Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT NIP. 197202292000121001

commit to user ii


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada katoda dengan cara elektrolisis yang bertujuan membentuk permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu pelapisan khrom terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses elektroplating khrom dekoratif tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel. Pada penelitian ini digunakan bahan pelapis (anoda) adalah tembaga murni, nikel murni dan timbal, bahan yang dilapisi (katoda) adalah baja karbon rendah AISI 1023. Cairan elektrolit yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah larutan tembaga sianida (CuCN), pelapisan nikel adalah nikel sulfat (NiSO4) dan pelapisan khrom adalah khrom oksida (CrO3). Spesimen yang digunakan berbentuk plat strip dengan panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm. Pelaksanaan pelapisan untuk tembaga, nikel menggunakan arus 1 Ampere dan khrom 4.5 Ampere, jarak anoda-katoda 100 mm, dan lamanya pelapisan tembaga, nikel 2 menit. Variasi waktu pelapisan khrom yaitu 5, 10 dan 15 menit. Untuk setiap variasi terdiri dari 3 spesimen. Berdasarkan hasil penelitian dapat dilihat bahwa peningkatan waktu akan menaikkan ketebalan lapisan khrom. Sedangkan adhesivitas lapisan yang paling baik adalah pada spesimen khrom dekoratif tanpa lapisan dasar. Dan untuk tingkat adhesivitas lapisan yang paling buruk adalah pada spesimen khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Dari hasil percobaan didapatkan rata-rata ketebalan paling besar untuk waktu 15 menit yaitu 9.40 µm pada khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Kata kunci : Elektroplating khrom dekoratif, variasi waktu, ketebalan lapisan, adhesivitas

commit to user iii


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT The aim of this research in to investigate the effect of time on chrome plating thickness and coating adhesives on decorative chromium electroplating process without base coating, with copper and copper-nickel base coating. Coating material (anode) is pure copper, pure nickel and lead, the coated material (cathode) is low carbon steel AISI 1023. The electrolyte used in the copper plating is copper cyanide (CuCN), nickel plating used nickel sulfate (NiSO4), chromium plating used chrome oxide (CrO3). The specimens is strip-shaped plate with 100 mm length, 30 mm width, and 0,7 mm thick. The current used in copper and nickel is 1 Ampere, 4,5 Ampere for chromium. Anode-cathode distance is 100 mm, and duration of copper and nickel 2 minutes the variation of time were 5, 10, and 15 minutes. The results of this research show that the thickness of chromium coating increased along increasing plating time. The best adhesives coating reached at without based coating chrome specimen. The worst occurred at copper-nickel based coating chrome specimen. The average of thickness is 9,40 µm on copper-nickel based coating. Keywords: Electroplating chrome decorative, time variation, the thickness of the coating, adhesives

commit to user iv


digilib.uns.ac.id

MOTTO; v Aku memang bukan yang terbaik, tapi aku kan berusaha melakukan dan memberikan yang terbaik dari hidupku. v Tiada yang sia-sia dalam hidup ini jika tetap berada di Jalan Alloh SWT. v Kesombongan adalah awal kematian kehidupan. v Ridho ILLahi karena ridho ibu, do’a ayah adalah berkah-NYA. v "Janganlah kamu bersikap lemah, dan janganlah (pula) kamu bersedih hati, padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya), jika kamu orang-orang yang beriman". (QS. Ali Imran:139) v “Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah urusan yang lain, dan hanya kepada Tuhan-mulah hendaknya kamu berharap”. (QS. A Lam Nasyrah, 94)

commit to user v


digilib.uns.ac.id

Persembahan; Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan; v

Pada Mu Ya Allah, ini adalah bagian dari setitik buih di lautan ilmuMu, Ridhoilah jalan hamba.

v

Untuk Ibu setiap tetes keringat, hembusan nafas dan air matamu serta do’amu hanya untuk anakmu, terimakasih atas segalanya.

v

Untuk Bapak yang selalu mendoakan dan melimpahkan kasih sayang untukku, terimakasih atas segalanya.

v

Inung terimakasih atas do’a, semangat, dukungan untuk menyelesaikan kuliahku. v

v

Keluargaku yang telah mengukir jiwa raga ini.

Semua teman-temanku yang memberikan warna tersendiri dalam episode hidupku.

commit to user vi


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, karunia dan hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari bantuan dari berbagai pihak, maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya kepada: 1. Bapak Eko Surojo, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi. 2. Bapak Wahyu Purwo R, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi. 3. Bapak Dodi Ariawan, ST., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Dosen Penguji yang telah memberikan saran-saran. 4. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, M.,T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran-saran. 5. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran-saran. 6. Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya. 7. Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral maupun material. 8. ”To My Friend” Blink, Boly, Danang, Yepe, Ngadiman, Wawan, Doni, Agus, Didin, Marlon, Ndariyono, mr Pandu, Carolina, Jhimbung dan semuanya semoga sukses selalu. 9. Nur Salim Nasyiroh (Inung) terima kasih atas bantuan dan dorongannya. 10. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam terselesaikannya skripsi ini.

commit to user vii


digilib.uns.ac.id

11. Teman-teman S1 Extension yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Tiada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis berh arap masukan dan s aran dari pa ra p embac a s ehingga skripsi ini menjadi l ebih b ai k. Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca pada umumnya.

Penyusun

commit to user viii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Halaman Judul..................................................................................................

i

Halaman Pengesahan .......................................................................................

ii

Halaman Abstrak..............................................................................................

iii

Halaman Motto ................................................................................................

v

Halaman Persembahan .....................................................................................

vi

Kata Pengantar .................................................................................................

vii

Daftar Isi ..........................................................................................................

ix

Daftar Tabel. ....................................................................................................

xi

Daftar Gambar..................................................................................................

xii

Daftar Lampiran ...............................................................................................

xiii

BAB I. PENDAHULUAN ...............................................................................

1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................

1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................

2

1.3 Batasan Masalah .....................................................................................

2

1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ...............................................................

2

1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................

3

BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................

4

2.1 Dasar Teori ..............................................................................................

4

2.2.1 Pelapisan Logam .........................................................................

4

2.2.2 Bahan Pelapis ..............................................................................

5

2.2.3 Proses Pengerjaan Pendahuluan ..................................................

5

2.2.4 Prinsip Kerja Lapis Listrik ..........................................................

7

2.2 Kajian Yang Telah Dilakukan.................................................................

11

commit to user ix


digilib.uns.ac.id

BAB III. METODE PENELITIAN .................................................................

12

3.1 Diagram Alir Penelitian ..........................................................................

12

3.2 Bahan Penelitian .....................................................................................

13

3.3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan ...........................................................

16

3.4 Pelaksanaan Penelitian ...........................................................................

18

3.4.1 Persiapan Spesimen Uji ..............................................................

18

3.4.2 Pengerjaan Awal .........................................................................

18

3.4.3 Proses Pelapisan ..........................................................................

18

3.5 Pengujian .................................................................................................

20

3.5.1 Pengujian Tampak Fisik..............................................................

20

3.5.2 Pengukuran Ketebalan ................................................................

21

3.5.3 Pengujian Adhesivitas Lapisan ...................................................

21

BAB IV. DATA DAN ANALISA ...................................................................

22

4.1 Bahan (Substrat) Katoda .........................................................................

22

4.2 Tampak Fisik...........................................................................................

22

4.3 Ketebalan Lapisan ...................................................................................

23

4.4 Pengujian Adhesivitas Lapisan ...............................................................

28

BAB V. PENUTUP..........................................................................................

29

5.1 Kesimpulan .............................................................................................

29

5.2 Saran........................................................................................................

29

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................

30

LAMPIRAN ... ..................................................................................................

31

commit to user x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 4.1. Komposisi kimia baja karbon rendah ..........................................

22

Tabel 4.2. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dengan variasi waktu pelapisan khrom...............................

26

Tabel 4.3. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga dengan variasi waktu pelapisan khrom ................

26

Tabel 4.4. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel dengan variasi waktu pelapisan khrom .......

commit to user xi

26


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1. Mekanisme proses pelapisan ....................................................

7

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian .............................................................

12

Gambar 3.2. Anoda tembaga.........................................................................

13

Gambar 3.3. Anoda nikel ..............................................................................

13

Gambar 3.4. Anoda khrom ............................................................................

13

Gambar 3.5. Larutan tembaga .......................................................................

14

Gambar 3.6. Larutan nikel ............................................................................

15

Gambar 3.7. Larutan khrom ..........................................................................

16

Gambar 3.8. Rectifier ....................................................................................

16

Gambar 3.9. Coating thickness measuring instrument dualscope ® mpor ..

17

Gambar 3.10. Hasil pelapisan tembaga .........................................................

19

Gambar 3.11. Hasil pelapisan tembaga-nikel ...............................................

19

Gambar 3.12. Hasil pelapisan tembaga-nikel-khrom....................................

20

Gambar 3.13. Metode bend test ....................................................................

21

Gambar 4.1. Hasil pelapisan khrom dekoratif ..............................................

23

Gambar 4.2. Pengukuran ketebalan lapisan ..................................................

24

Gambar 4.3. Grafik perbandingan ketebalan lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom ............................................................

25

Gambar 4.4. Grafik perbandingan berat lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom ............................................................

27

Gambar 4.5. Grafik perbandingan efisiensi katoda dengan variasi waktu pelapisan khrom .......................................................................

27

Gambar 4.6. Hasil pengujian adhesivitas ......................................................

28

commit to user xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1 Data Hasil Penimbangan Berat lapisan khrom ........................

32

Lampiran 2 Data Hasil Pengujian Ketebalan ..............................................

33

commit to user xiii

1 digilib.uns.ac.id


BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Seiring dengan perkembangan teknologi dewasa ini yang semakin pesat banyak barang yang diciptakan oleh manusia, dimana semua barang tersebut banyak yang terbuat dari logam. Barang-barang dari logam ini memerlukan sentuhan akhir atau finishing agar dapat terlihat lebih menarik dan tahan lama. Baja karbon rendah mempunyai sifat yang mudah ditempa dan mudah dimesin. Pemanfaatan baja dengan kandungan karbon yang rendah dalam industri pengolahan logam sangat banyak. Contohnya adalah pipa, gear, paku, dan bahan konstruksi, baik dalam bentuk profil atau batangan. Baja karbon rendah memiliki kadar unsur paduan terbatas umumnya di bawah 2%. Penggunaannya yang berinteraksi langsung dengan lingkungan menyebabkan logam tersebut sangat rentan terhadap korosi. Bahan dari logam ini memerlukan pengerjaan akhir atau finishing agar dapat terlihat lebih menarik dan meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Finishing logam merupakan bidang yang sangat luas, salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah elektroplating. Saat ini sudah banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagianbagian mesin kendaraan seperti swing arm, tromol dan bagian-bagian mesin lainnya. Di daerah Solo khususnya, juga sudah berkembang industri kecil elektroplating yang mengerjakan barang-barang yang menggunakan pelapisan tembaga-nikel-khrom dimana biasanya pelapisan tersebut bertujuan sebagai pelapis protektif-dekoratif. Pelapisan ini biasanya digunakan pada benda-benda kerajinan dari logam dan beberapa bagian dari kendaraan. Maksud dari protektif-dekoratif ini adalah untuk melindungi benda-benda tersebut dari korosi dan untuk mendapatkan benda-benda yang memiliki tingkat kecerahan/kilap yang bagus sehingga dapat menampilkan keindahan. Menurut Suarsana (2008) tembaga banyak digunakan sebagai perhiasan, dimana untuk memperindah commit penampilan to user dari tembaga tersebut maka

1


2 digilib.uns.ac.id

permukaannya dilapisi dengan logam lain seperti emas, perak, nikel ataupun khrom. Di udara tembaga memiliki ketahanan korosi yang cukup baik. Akan tetapi di dalam larutan yang korosif maka tembaga akan teroksidasi membentuk oksida tembaga yang sangat beracun dan penampilannya akan menjadi kebirubiruan sehingga terlihat kurang menarik. Untuk mengatasi masalah tersebut maka salah satu cara yang dapat digunakan adalah dengan elektroplating atau pelapisan dengan khrom dekoratif, karena masih minimnya informasi tentang ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan yang dipengaruhi oleh lamanya waktu pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dan dengan lapisan dasar tembaga, tembaga-nikel.

1.2. Perumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas, maka dapat dirumuskan suatu masalah yaitu “Bagaimana pengaruh waktu terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses elektroplating khrom dekoratif tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel ?”

1.3. Batasan Masalah Untuk memenuhi arah penelitian yang baik dan lebih terfokus, ditentukan batasan masalah sebagai berikut: 1. Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah plat baja AISI 1023. 2. Larutan elektrolit yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah larutan tembaga sianida (CuCN), pelapisan nikel adalah nikel sulfat (NiSO4) dan pelapisan khrom adalah khrom oksida (CrO3). 3. Kondisi larutan elektrolit dianggap sama. 4. Jarak anoda katoda 100 mm. 5. Temperatur larutan dianggap konstan ± 50°C. 1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh waktu pelapisan khrom tanpa lapisan dasar dan pelapisan khrom dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel pada commit to user pelapisan khrom dekoratif terhadap tingkat ketebalan lapisan.

3 digilib.uns.ac.id


2. Mengetahui sifat adhesivitas lapisan mana yang paling baik dari variasi penelitian yang dilakukan. Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating, khususnya pelapisan khrom dekoratif. 2. Dapat dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya. 3. Dapat mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating terutama pada elektroplating khrom dekoratif, sehingga dapat menerapkan mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari. 4. Dapat mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan yang maksimal.

1.5. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Bab I Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, maksud dan tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan. 2. Bab II Landasan Teori, berisi dasar teori, tinjauan pustaka dan teori mengenai pelapisan logam secara listrik, komponen-komponennya maupun jenis pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya. 3. Bab III Metode Penelitian, berisi diagram alir, bahan yang digunakan, mesin dan alat yang digunakan, tempat penelitian, serta prosedur pelaksanaan penelitian, dan pengujian. 4. Bab IV Data dan Analisis, berisi data hasil pengujian dan analisis hasil pengukuran ketebalan lapisan dari proses pelapisan yang dilakukan. 5. Bab V Penutup, berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian yang dilakukan.

commit to user

4 digilib.uns.ac.id


BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Dasar Teori 2.2.1. Pelapisan Logam Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair, kemudian logam yang akan dilapisi yang disebut logam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut, sehingga pada permukaan logam dasar akan terbentuk lapisan berupa paduan antara logam pelapis dan logam dasar. Pelapisan logam dengan semprot adalah suatu proses pelapisan dengan cara penyemprotan partikel-pertikel halus dari logam cair dengan disertai gas bertekanan tinggi dan panas pada logam yang akan dilapisi/logam dasar. Pelapisan secara listrik merupakan proses pelapisan suatu logam atau non logam secara elektrolisis melalui penggunaan arus listrik searah (direct current/DC) dan larutan kimia (elektrolit). Pelapisan bertujuan membentuk permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya. Terjadinya endapan pada proses disebabkan adanya ion-ion bermuatan listrik melalui elektrolit. Ion-ion pada elektrolit tersebut akan mengendap pada katoda. Endapan yang terjadi bersifat adhesif terhadap logam dasar. Selama proses pengendapan berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit yaitu reaksi reduksi dan oksidasi yang diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu secara tetap. Untuk itu diperlukan arus listrik searah dan tegangan yang konstan (Saleh, 1995). Prinsip dasar dari proses lapis listrik adalah berdasarkan pada Hukum Faraday yang menyatakan bahwa jumlah zat-zat yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan elektrolit. Di samping itu jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis adalah sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut. Dalam pelaksanaan proses pelapisan listrik ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu arus yang dibutuhkan commit tountuk user melapis (rapat arus), temperatur

4

5 digilib.uns.ac.id


larutan, waktu pelapisan dan kosentrasi larutan. Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan juga berfungsi sebagai ketahanan bahan. Di samping itu plating juga memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi.

2.2.2. Bahan Pelapis Tembaga (copper) adalah salah satu logam yang termasuk dalam kelompok logam bukan besi (non ferro) yang banyak digunakan di industri, karena sifat daya hantar listrik dan panasnya yang sangat baik. Sehingga dengan mudah dapat dibentuk seperti ditempa, dirol, ditarik menjadi kawat, dan sebagainya dalam keadaan panas maupun dingin. Pada industri pelapisan, tembaga banyak digunakan sebagai pelapis baik dalam bentuk tembaga murni maupun paduannya seperti kuningan dan perunggu (Saleh, 1995). Nikel (nickel) adalah logam yang banyak digunakan pada industri kimia, akumulator dan pelapisan logam, karena sifatnya yang tahan korosi dan lunak. Nikel berwarna putih keperak-perakan, berkristal halus, sehingga bila dipoles dan sebagai lapis lindung akan kelihatan tampak rupa yang indah dan mengkilap. Nikel memiliki kekerasan dan kekuatan sedang, keuletannya dan daya hantar listrik baik (Saleh, 1995). Khrom (chromium) adalah suatu logam yang mempunyai kekerasan yang tinggi, sehingga memberikan tampak rupa yang indah. Chromium banyak digunakan untuk lapis lindung alat-alat kecepatan tinggi (high speed tool), cetakan (die) dan bahan pemadu dalam pembuatan stainless steel. Chromium dapat diendapkan/dilapisi dengan cara lapis listrik (electroplating) dan semprot logam (metal spraying) (Hartomo dan Kaneko, 1995).

2.2.3. Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatment) Sebelum dilakukan pelapisan pada logam, permukaan logam harus disiapkan untuk menerima adanya lapisan. Persiapan ini bertujuan untuk meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi. Permukaan yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartomo dan Kaneko, commit to user

6 digilib.uns.ac.id


1995). Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan pendahuluan dengan tujuan : - Menghilangkan semua pengotor yang ada di permukaan benda kerja seperti pengotor organik, anorganik/oksida dan lain-lainnya. - Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif. Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya, tetapi secara umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut : a. Pembersihan Secara Mekanik Pekerjaan

ini

bertujuan

untuk

menghaluskan

permukaan

dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada benda kerja. Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram tersebut dilakukan dengan mesin gerinda, sedangkan untuk menghaluskan permukaannya dilakukan dengan proses buffing. Prinsipnya sama seperti proses gerinda, tetapi roda polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun, kulit, laken dan sebagainya. b. Pembersihan dengan Pelarut (Solvent) Proses pembersihan dengan pelarut bertujuan untuk membersihkan lemak, minyak, garam dan kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik, Proses pembersihan pada temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik, tetapi dilakukan pada temperatur kamar dengan cara diusap/dioles. c. Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing) Pekerjaan ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau minyak-minyak yang menempel, karena lemak maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan. Pencucian dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkalin degreasing) dan dengan cara elektro (elektro degreasing). Pembersihan secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam keadaan panas selama 5-10 menit. Lamanya perendaman harus disesuaikan dengan kondisi permukaan benda kerja. Seandainya lemak atau minyak yang menempel lebih banyak, maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah hingga permukaan bersih dari nodanoda tersebut. commit to user


7 digilib.uns.ac.id

d. Pencucian dengan Asam (Pickling) Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui perendaman. Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam antara lain : - Asam klorida (HCl) - Asam sulfat ( H2SO4) - Asam sulfat dan asam fluorid (HF) Untuk benda kerja dari besi/baja cor yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari asam sulfat dan asam fluorid, sebab larutan tersebut dapat berfungsi untuk menghilangkan serpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir yang menempel pada benda kerja (Saleh, 1995).

2.2.4. Prinsip Kerja Lapis Listrik Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau elektroplating merupakan rangkaian dari arus listrik, anoda, larutan elektrolit dan katoda (benda kerja). Keempat gugusan ini disusun sedemikian rupa, sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai berikut: - Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik - Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik - Larutan elektrolit ditampung dalam bak - Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolit Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat pada gambar 1.1.

commit to pelapisan user Gambar 1.1. Mekanisme proses (Suarsana, 2008)

8 digilib.uns.ac.id


Keterangan : (1) Anoda (bahan pelapis) (2) Katoda (benda yang dilapisi) (3) Elektrolit (4) Sumber arus searah Bila arus listrik (potensial) searah dialirkan antara kedua elektroda anoda dan katoda dalam larutan elektrolit, maka muatan ion positif ditarik oleh katoda. Sementara ion bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda. a. Larutan Elektrolit Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan media proses berlangsung. Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif. Tiap jenis pelapisan larutan elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan. Komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga, nikel dan khrom adalah sebagai berikut (Azhar, 1995): - Komposisi pembuatan larutan tembaga : - CuCN

26,25 gr/1

- NaK (C4H 4O 6) 45 gr/1

- NaCN

34,50 gr/1

- Bright Gl-3

5 ml/1

- Bright Gl-4

8 ml/1

- Na2CO3 30 gr/1

- Komposisi pembuatan larutan nikel : - NiSO4

250 gr/1

- Bright I-06

5 ml/1

- NiCL2

50 gr/1

- Bright M-07 2 ml/1

- H3BO3

40 gr/1

- Komposisi pembuatan larutan khrom : - CrO3

250 gr/1

- H2SO4

2,5 ml/1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis. Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak mudah tereduksi. commit to user


9 digilib.uns.ac.id

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi dari garam logamnya, bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk diendapkan, akan terjadi endapan/lapisan yang terbakar pada rapat arus yang relatif rendah. Beberapa bahan/zat kimia sengaja ditambahkan kedalam larutan elektrolit bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu. Sifat-sifat tersebut antara lain penampilan (appearance), kegetasan lapisan (brittleness), keuletan (ductility), kekerasan (hardness). b. Anoda (elektroda positif) Pada proses pelapisan secara listrik, peranan anoda sangat penting dalam menghasilkan kualitas lapisan. Pengaruh kemurnian/kebersihan anoda terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu diperhatikan. Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut (soluble anode) yaitu tembaga murni, untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut yaitu anoda nikel murni, sedangkan untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode) yaitu dengan anoda timbal (Pb). Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit di antara kedua elektroda, maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen (reduksi), selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada elektroda katoda. Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda terlarut (soluble anode). Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai penghantar arus, anoda ini disebut anoda tak larut (unsoluble anoda). Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nickel, paduan timbal-tin, karbon, platina-titanium dan lain sebagainya. Anoda ini diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh larutan dengan atau tanpa aliran listrik. Tujuan dipakainya anoda tidak larut adalah untuk: - Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan - Mengurangi nilai investasi peralatan - Memelihara keseragaman jarak anodatodan katoda commit user


10 digilib.uns.ac.id

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan. Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah : - Efisiensi anoda yang akan dipakai - Jenis larutan elektrolit - Kemurnian bahan anoda - Bentuk anoda - Rapat dan kepasitas arus yang disuplai - Cara pembuatan anoda c. Air Pada industri pelapisan secara listrik, air merupakan salah satu unsur pokok yang selalu harus tersedia. Biasanya pengunaan air pada proses lapis listrik dikelompokkan dalam empat macam yaitu : - Air untuk pembuatan larutan elektrolit - Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap - Air untuk pembilasan dan - Air untuk proses pendingin Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan untuk suatu proses. Air ledeng dipakai untuk proses pembilasan, pencucian, proses etsa dan pendingin. Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus untuk pembuatan larutan. Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik. Air ledeng yang masih mengandung kation dan anion, jika bercampur dengan ionion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi lapisan. Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan magnesium, karena mudah bereaksi dengan cadmium sianida, tembaga sianida, perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya, sehingga akan mempercepat kejenuhan larutan. Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari garam-garam seperti, bikarbonat, sulfat, klorida dan nitrat. Unsur-unsur garam logam alkali (sodium/potassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan sewaktu operasi pelapisan berlangsung, adanya logam-logam berat seperti besi dan mangan sebagai pengotor commit menimbulkan to usercacat-cacat antara lain kekasaran



(roughness), gores (streakness), noda-noda hitam (staining), warna yang suram (iridensceat) atau mengkristal (Saleh, 1995).

2.2. Kajian Yang Telah Dilakukan Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi arus, hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan vickers akan semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi arus. Huang dkk (2007) melakukan penelitian karakterisasi nikel-krom multilayers pada suhu 30ºC dengan memvariasikan arus. Hasilnya menunjukkan bahwa dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan lapisan akan semakin bertambah. Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan menggunakan larutan kromium trivalent dengan bahan substrat tembaga. Jarak antara anoda dan katoda adalah 50 mm, dengan memvariasikan suhu pada 20, 25, 30, 35, 40, 45 dan 55ºC. Studi ini menunjukan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus dapat diperoleh pada suhu yang tinggi. Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja melalui proses elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 120, 180 dan 240 menit. Sedangkan temperatur yang dipakai adalah 60-70°C. Dengan naiknya temperatur dan waktu pelapisan, maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan baja. Hasil menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60°C lebih tinggi dibanding pada temperatur 70°C. Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu pencelupan maka ketebalan hasil pelapisan akan meningkat, demikian juga tingkat kecerahannya, dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan karena waktu pelapisan nikel yang cukup lama, variasi waktu pencelupan yang lama juga menyebabkan meningkatnya iluminasi cahaya atau tingkat kecerahannya. commit to user



BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian yang ditunjukkan pada gambar 3.1 Mulai Persiapan spesimen uji P : 100 mm, L : 30 mm, T : 0.7 mm

Pengerjaan awal Pre Treatment

Pelapisan tembaga Pelapisan nikel Pelapisan khrom variasi waktu pelapisan khrom 5, 10, 15 menit

Pembilasan Pengujian ketebalan lapisan Pengujian adhesivitas lapisan Analisis Kesimpulan Selesai Gambar 3.1. Diagram alir penelitian commit to user 12



3.2. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini : a.

Logam yang dilapisi adalah plat baja Plat dengan ukuran panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm.

b.

Anoda pelapis -

Tembaga

Gambar 3.2. Anoda tembaga -

Nikel

Gambar 3.3. Anoda nikel -

Khrom

Gambar 3.4. Anoda khrom c. Larutan elektrolit - Komposisi pembuatan larutan tembaga : - CuCN

26,25 gr/1

- NaK (C4H 4O 6)

45 gr/1

- NaCN

34,50 gr/1

- Bright Gl-3

5 ml/1

- Bright Gl-4

8 ml/1

- Na2CO3 30 gr/1

commit to user



Cara pembuatan : - Menimbang bahan–bahan sesuai dengan berat dan keperluannya. - Menyediakan air bersih sebanyak 6 liter. - 4,5 liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak. - Memasukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara berurutan sebagai berikut : a) Memasukkan sodium sianida dan mengaduknya hingga larut. b) Kemudian memasukkan tembaga sianida dan mengaduknya hingga larut. c) Setelah itu memasukkan sodium karbonat dan mengaduknya hingga larut. d) Kemudian memasukkan rochelle dan mengaduknya hingga larut. e) Setelah semuanya larut, air yang sisa 1,5 liter dimasukkan sambil mengaduknya hingga homogen, lalu disaring. f) Setelah itu memasukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga homogen.

Gambar 3.5. Larutan tembaga - Komposisi pembuatan larutan nikel : - NiSO4

250 gr/1

- Bright I-06

5 ml/1

- NiCL2

50 gr/1

- Bright M-07 2 ml/1

- H3BO3

40 gr/1

Cara pembuatan : - Menimbang bahan–bahan sesuai dengan berat dan keperluannya. - Menyediakan air bersih sebanyak 6 liter. - 4,5 liter air dimasukkan ke dalam bak. commit to user



- Memasukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara berurutan sebagai berikut : a) Memasukkan nickel sulfat dan aduk hingga larut. b) Kemudian memasukkan nickel chlorid dan mengaduknya hingga larut. c) Memasukkan boric acid dan mengaduknya hingga larut. d) Mengaduk larutan hingga homogen, kemudian air yang sisa 1,5 liter dimasukkan sambil mengaduknya hingga homogen. e) Setelah disaring, brightener i-06 dan m-07 dimasukkan ke dalam larutan. f) Setelah itu larutan siap untuk digunakan.

Gambar 3.6. Larutan nikel - Komposisi pembuatan larutan khrom : - CrO3

250 gr/1

- H2SO4

2,5 ml/1

Cara pembuatan : - Menimbang bahan–bahan sesuai dengan berat dan keperluannya. - Menyediakan air bersih sebanyak 6 liter. - 4,5 liter air dimasukkan ke dalam bak. - Memasukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara berurutan sebagai berikut : a) Memasukkan chromic oxide dan mengaduknya hingga larut. b) Kemudian memasukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil mengaduknya hingga larut. commit to user



c) Setelah itu, air yang sisa 1,5 liter dimasukkan juga sambil diaduk hingga larut. d) Larutan yang telah mengalami penyaringan sudah bisa digunakan.

Gambar 3.7. Larutan khrom

3.3. Mesin dan Alat Yang Digunakan Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di Laboratorium Bahan Jurusan Teknik Mesin UNS. Adapun alat yang digunakan sebagai berikut : a. Rectifier Rectifier

adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus

bolak-balik (AC) menjadi sumber arus searah (DC). Dengan rectifier tegangan dan arus yang akan digunakan dalam penelitian dapat diatur.

Gambar 3.8. Rectifier b. Bak plating Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit yang akan digunakan di dalam penelitian Bak plating atau bak penampung diupayakan tidak terbuat dari logam, karena larutan elektrolit yang digunakan dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif commit to user terhadap logam.



c. Bak pembersih Setelah spesimen diplating, spesimen dibilas dengan air bersih pada bak pembersih yang telah disiapkan. Bak pembersih ini berfungsi untuk membersihkan spesimen dari sisa larutan plating. d. Thermometer Thermometer digunakan untuk mengukur temperatur larutan. e. Heater Digunakan untuk memanaskan larutan sampai dengan temperatur yang diinginkan. g. Stop watch Digunakan untuk menghitung waktu pencelupan. h. Gerinda listrik Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam. i. Jangka sorong Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen. Pembacaan skala pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 0.1 mm. j. Timbangan digital Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan sesudah pencelupan. k. Coating thickness measuring instrumen Alat ini berfungsi untuk mengukur ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses elektroplating. alat yang dipakai adalah Dualscope® MPOR

Gambar 3.9. Coating thickness commit to usermeasuring instrument dualscope® mpor



3.4.

Pelaksanaan Penelitian

3.4.1. Persiapan Spesimen Uji Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh waktu terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses elektroplating khrom dekoratif tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel. Bahan substrat yang digunakan dalam penelitian adalah plat baja, dengan ukuran panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm. Kemudian permukaan benda uji dihaluskan dengan menggunakan kertas amplas. 3.4.2. Pengerjaan Awal Setelah spesimen benda uji halus dan rata, maka dilakukan proses degreasing, yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan lemak-lemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih. Kemudian setelah itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih terhadap benda uji.

3.4.3. Proses Pelapisan Langkah-langkah dalam proses pelapisan : 1. Spesimen yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu. 2. Spesimen yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5 menit. 3. Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih. 4. Pelaksanaan pelapisan tembaga : a. Menimbang berat spesimen sebelum dilapisi. b. Memanaskan larutan dengan heater sampai temperatur 50°C. c. Memasukkan benda kerja ke dalam larutan tembaga tersebut. d. Menghubungkan rectifier ke sumber arus listrik, benda kerja ke kutub negatif, sedangkan anoda ke kutub positif. e. Setelah semuanya siap, tombol on di rectifier dihidupkan. f. Setelah 2 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air bersih. g. Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya. commit to user



Gambar 3.10. Hasil pelapisan tembaga 5. Pelaksanaan pelapisan nikel : a. Menimbang berat spesimen sebelum dilapisi. b. Memanaskan larutan dengan heater sampai temperatur 50°C. c. Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke dalam larutan nikel. d. Menghubungkan rectifier ke sumber arus listrik, benda kerja ke kutub negatif, sedangkan anoda ke kutub positif. e. Setelah semuanya siap, tombol on di rectifier dihidupkan. f. Setelah 2 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air bersih. g. Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya.

Gambar 3.11. Hasil pelapisan tembaga-nikel 6. Pelaksanaan pelapisan khrom : a. Menimbang berat spesimen sebelum dilapisi. b. Memanaskan larutan dengan heater sampai temperatur 50°C. c. Benda kerja yang telah dilapisi tembaga dan tembaga-nikel dibilas, kemudian dimasukkan ke dalam larutan khrom. d. Menghubungkan rectifier ke sumber arus listrik, benda kerja ke kutub negatif, sedangkan anoda ke kutub positif. e. Setelah semuanya siap, tombol on di rectifier dihidupkan. f. Setelah 2 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air bersih.

commit to user



g. Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan waktu : - waktu pencelupan = 5

menit

- waktu pencelupan = 10 menit - waktu pencelupan = 15 menit h. Setelah selesai pencelupan, benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air bersih.

Gambar 3.12. Hasil pelapisan tembaga-nikel-khrom 7. Pelaksanaan proses akhir : a. Setelah benda kerja dilapisi khrom, kemudian dilakukan pengeringan. b. Melakukan pengujian tampak fisik. c. Melakukan pengujian pengukuran ketebalan. d. Melakukan pengujian adhesivitas. e. Pengolahan data hasil penelitian.

3.5. Pengujian 3.5.1. Pengujian tampak fisik Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi terhadap masing–masing benda uji setelah mendapat proses elektroplating dengan cara melihat dan memfoto setiap benda uji. Setelah proses pelapisan selesai, spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan. Setelah permukaan benar-benar sudah bersih dan kering, maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut : 1. Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain. 2. Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya. 3. Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya, dan melihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya. commit to user



3.5.2. Pengujian ketebalan lapisan Pengujian ini bertujuan mengetahui ketebalan

yang melapisi

permukaan spesimen uji dengan alat Coating Thickness Measuring Instrument Dualscope® MPOR, dimana pengujian ini tidak akan merusak spesimen uji yang telah ada. Maka dapat dilakukan pengujian ketebalan lapisan dengan cara sebagai berikut : 1. Mengkalibrasi Dualscope® MPOR. 2. Menguji spesimen pada 3 titik, yaitu di bagian pinggir kiri, ditengah dan di bagian pinggir kanan. 3. Menguji dengan spesimen yang lainnya. 3.5.3. Pengujian adhesivitas lapisan. Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian Bend Test sesuai dengan ASTM B 571-97. Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas lapisan yang terjadi pada masing–masing benda uji, langkahlangkah persiapan dan pengujiannya adalah sebagai berikut : 1. Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder, sampai kedua kaki benda uji sejajar. Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen. Memeriksa daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut.

100 mm

Gambar 3.13. Metode bend test

Keterangan :

A : Mandrel B : Spesimen uji

commit to user

0.7 mm

A

B

2.8 mm

2. Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda.



BAB IV DATA DAN ANALISIS

4.1.

Bahan Subtrat (katoda) Spesimen uji yang berupa plat baja strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut. Dari hasil pengujian komposisi kimia di laboratorium logam ceper, spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja karbon rendah AISI 1023.

Tabel 4.1. Komposisi kimia baja karbon rendah Unsur Kandungan (%) Unsur Kandungan (%)

4.2.

Fe

98,9

Co

0,0050

C

0,244

Cu

0,0079

Si

0,0347

Nb

0,0030

Mn

0,671

Ti

0,0020

P

0,0233

V

0,0066

S

0,0154

W

0,0250

Cr

0,0160

Pb

0,0100

Mo

0,0050

Ca

0,0005

Ni

0,0172

Zr

0,0043

Al

0,0378

Tampak Fisik Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai.

Apabila permukaan spesimen benar-benar sudah bersih dan kering, maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan. Masing-masing spesimen dari masing-masing variasi diamati secara visual, dibandingkan kemudian diambil fotonya. commit to user 22



Khrom langsung

Tembaga-Khrom

Tembaga-Nikel-Khrom

Gambar 4.1. Hasil pelapisan khrom dekoratif

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil yang didapat dalam pelapisan khrom dekoratif terdapat perbedaan seperti terlihat pada gambar 4.1. Pengamatan secara visual menunjukkan pelapisan tembaga-nikel-khrom terlihat mengkilap dibandingkan dengan pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar. Hal ini terjadi karena pada proses pelapisan khrom dekoratif umumnya terlebih dahulu melalui lapisan dasar (strike), fungsi dari lapisan dasar nikel tersebut menjadikan logam yang dilapisi tahan terhadap karat dan memberikan dasar yang mengkilap terhadap lapisan khrom tersebut, karena pada pelapisan khrom larutan elektrolitnya tidak menggunakan bahan pemengkilap (brightener) (Saleh, 1995).

4.3.

Ketebalan Lapisan Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik, permukaan spesimen hasil

pelapisan harus dijaga untuk tetap bersih karena akan dilakukan pengujian ketebalan lapisan. Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan menggunakan alat coating thickness dualscope mpor. Sebelum commit to instrumen user



dilakukan pengukuran, terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk logam dasar Fe dan kalibrasi. Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan lapisan.

Gambar 4.2. Pengukuran ketebalan lapisan Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik, yaitu di bagian pinggir kiri, ditengah dan di bagian pinggir kanan. Dari data pengukuran yang diperoleh, kemudian diambil ketebalan rata-ratanya untuk setiap variasi waktu. Grafik rata-rata hasil pengukuran dapat ditunjukkan pada gambar 4.3, ketebalan rata-rata khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel selama 5, 10, 15 menit didapatkan ketebalan berturut-turut sebesar 4,76, 6,20, 9,40 µm. Grafik rata-rata hasil pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa spesimen dengan variasi waktu pelapisan khrom untuk ketebalan rata-rata khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga selama 5, 10, 15 menit didapatkan ketebalan berturut-turut sebesar 3,33, 4,63, 6,90 µm. Grafik rata-rata hasil pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa spesimen dengan variasi waktu pelapisan khrom untuk ketebalan rata-rata khrom dekoratif tanpa lapisan dasar selama 5, 10, 15 menit didapatkan ketebalan berturut-turut sebesar 1,33, 2,05, 3,60 µm. Grafik rata-rata hasil pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa ketebalan khrom dengan lapisan dasar tembaga-nikel lebih tebal dibandingkan dengan khrom tanpa lapisan dasar. Hal ini dikarenakan lapisan khrom tersebut tidak dilapisi dengan lapisan dasar tembaga. Fungsi dari lapisan dasar tembaga itu adalah sebagai lapisan pertama yang berfungsi untuk memberikan kekuatan rekatan pada pelapisan khrom tersebut, dapat ditunjukkan pada gambar 4.3. commit to user



Gambar 4.3. Grafik perbandingan ketebalan lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom Dari hasil pengukuran ketebalan rata-rata tiap variasi terjadi peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu pelapisan khrom. Hal ini terjadi karena waktu yang semakin meningkat mengakibatkan dampak terhadap pengendapan ion di permukaan katoda semakin bertambah. Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan katoda akan berdampak terhadap ketebalan katoda. Secara teoritis untuk pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dan variasi waktu pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan dibawah ini. Diketahui : Arus

: 4,5 A

Waktu pelapisan

: 5 menit = 300 detik

Berat lapisan terukur (We)

: 0,10 gr

Luas permukaan subtrat / katoda

: 0,003 m²

Luas permukaan anoda

: 0,006 m²

Berat lapisan teoritis (Bteori) 52,00 Bteori (Wt) = I.t.e ‗ 4,5 A. 300s. 3 ‗ 0,24 gr F 96500 Efisiensi katoda (η katoda) η katoda ‗ We x 100% ‗ 0,10 x 100% ‗ 42,80 % Wt 0,24 Rapat Arus katoda ‗ I ‗ 4,5 ‗ 1500 A/m² A katoda 0.003 Rapat Arus anoda ‗ I ‗commit 4,5to ‗user 750 A/m² A anoda 0.006



Dengan cara yang sama, dilakukan juga perhitungan untuk variasi waktu 5, 10 dan 15 menit. Maka akan didapat data hasil perhitungan efisiensi katoda pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dengan variasi waktu pelapisan khrom Variasi Waktu 5 menit 10 menit 15 menit Arus 4,5 A 4,5 A 4,5 A Berat lapisan terukur 0,10 gr 0,22 gr 0,39 gr Berat lapisan teoritis 0,24 gr 0,48 gr 0,72 gr -3 -3 Rapat Arus katoda 1,5.10 A/mm² 1,5.10 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² Rapat Arus anoda 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² η katoda 42,80 % 45,70 % 54,10 % Tabel 4.3. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga dengan variasi waktu pelapisan khrom Variasi Waktu 5 menit 10 menit 15 menit Arus 4,5 A 4,5 A 4,5 A Berat lapisan terukur 0,15 gr 0,31 gr 0,55 gr Berat lapisan teoritis 0,24 gr 0,48 gr 0,72 gr -3 -3 Rapat Arus katoda 1,5.10 A/mm² 1,5.10 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² -4 -4 Rapat Arus anoda 7,5.10 A/mm² 7,5.10 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² η katoda 62,50 % 64,50 % 76,20 % Tabel 4.4. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel dengan variasi waktu pelapisan khrom Variasi Waktu 5 menit 10 menit 15 menit Arus 4,5 A 4,5 A 4,5 A Berat lapisan terukur 0,20 gr 0,39 gr 0,65 gr Berat lapisan teoritis 0,24 gr 0,48 gr 0,72 gr Rapat Arus katoda 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² Rapat Arus anoda 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² η katoda 83,30 % 84,40 % 90,70 % Dari tabel 4.2, 4.3 dan 4.4 dapat dibuat grafik berat lapisan khrom dengan waktu yang dipakai dalam proses pelapisan, dan grafik kurva antara efisiensi katoda dengan waktu yang dipakai dalam proses pelapisan.

commit to user



Gambar 4.4. Grafik perbandingan berat lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom

Gambar 4.5. Grafik perbandingan efisiensi katoda dengan variasi waktu pelapisan khrom Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis. Sementara berat lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan sesudah dilakukan proses pelapisan. Efisiensi katoda dan berat lapisan akan semakin meningkat sejalan dengan waktu yang terpakai dalam proses pelapisan dapat ditunjukkan pada gambar 4.4 dan 4.5. Ini disebabkan karena semakin lama waktu terpakai pada proses pelapisan maka lapisan yang menempel pada katoda akan semakin commit to user tebal dan katoda akan bertambah berat. Efisiensi yang semakin besar



memperlihatkan bahwa berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati berat lapisan yang dapat menempel secara teoritis.

4.4.

Pengujian Adhesivitas Lapisan Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian Bend

Test sesuai dengan ASTM B 571-97. Setelah dilakukan pengujian terhadap setiap spesimen. Dapat dilihat bahwa untuk khrom dekoratif tanpa lapisan dasar terlihat tidak terjadi retakan pada setiap spesimennya. Sedangkan untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga terlihat bahwa terjadi retakan sedikit di bagian pinggir spesimen tersebut. Sedangkan untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel dapat terlihat jelas bahwa setiap spesimennya mengalami pengelupasan di seluruh area bagian atas spesimen tersebut.

Khrom langsung

Tembaga-Khrom

Tembaga-Nikel-Khrom

Gambar 4.6. Hasil pengujian adhesivitas Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen dapat ditunjukkan pada gambar 4.6. Hasil yang didapat dari pengujian ini adalah terjadinya retakan dan pengelupasan terhadap spesimen khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Hal ini diakibatkan karena tebalnya lapisan khrom tersebut. Sedangkan untuk spesimen yang tidak mengalami retakan dan pengelupasan pada spesimen khrom dekoratif tanpa lapisan dasar. Dikarenakan tebal lapisan khromnya lebih tipis dibandingkan lapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. commit to user



BAB V PENUTUP

5.1.

Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian, pengujian dan analisa yang telah

dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Waktu berpengaruh pada peningkatan ketebalan lapisan. Semakin lama waktu yang dipakai saat pelapisan maka ketebalan lapisan semakin bertambah. Ketebalan yang paling besar pada penelitian ini adalah hasil pelapisan tembaga-nikel-khrom dengan variasi waktu 15 menit yaitu 9.40 µm. Hal ini dikarenakan adanya lapisan dasar tembaga-nikel yang membuat lapisan khrom akan lebih cepat menempel dibandingkan lapisan khrom tanpa lapisan dasar. 2. Untuk pengamatan tampak fisik hasil yang paling mengkilap adalah pada khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Hal ini dikarenakan adanya lapisan dasar nikel yang terdapat pada lapisan khrom tersebut. 3. Pengujian adhesivitas lapisan dengan bend test menunjukan bahwa nilai adhesivitas lapisan yang paling baik adalah pada spesimen khrom dekoratif tanpa lapisan dasar. Untuk tingkat adhesivitas lapisan yang paling buruk adalah pada spesimen khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel.

5.2.

Saran Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi waktu

pencelupan khrom terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses pelapisan khrom dekoratif. Selanjutnya pada penelitian berikutnya disarankan: 1. Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang dapat mempengaruhi proses pelapisan. 2. Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan. commit to user

29



DAFTAR PUSTAKA

Adyani, I.A.S., 2009, Pengaruh Kuat Arus Terhadap Ketebalan dan Kekerasan Lapisan Krom Pada Stoneware dan Earthenware, Jurnal Teknologi Elektro Vol. 8 No. 2 Juli-Desember 2009, Mataram. Hartomo,

A.J.

dan

Kaneko,

T.,

1995,

Mengenal

Pelapisan

Logam

(elektroplating), Andi Offset, Yogyakarta. Huang, A.C., Chen, C.Y., Hsu, C.C., dan Lin, C.S., 2007, Characterization Of Cr–Ni Multilayers Electroplated From A Chromium–Nickel Bath Using Pulse Current, Scripta Materialia 57 (2007) 61-64, National Taiwan University, Taiwan. Kuai, H.X., Zhou, Q.G., Zhen, C.B., Bo, Z.N., Ye, W.L., dan Jian, X.L, 2007, Process Of Pulse Electrodeposition Nanocrystalline Chromium From Trivalent Chromium Bath, Transactions of Nonferrous Metals Society of China 17 (2007) s685-s691, Hunan University of Technology, China. Napitupulu, R.A.M., 2005, Pengaruh Temperatur dan Waktu Pelapisan Terhadap Laju Pelapisan Nikel Pada Baja Karbon Rendah, Jurnal Teknik Simetrika Vol. 4 No. 2 Agustus 2005: 345-351, Sumatra Utara. Saleh, A.A., 1995, Pelapisan Logam, Buku Pegangan Industri Elektroplating, Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin, Bandung. Suarsana, I.K., 2008. Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel Pada Tembaga Dalam Pelapisan Khrom Dekoratif, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakram Vol. 2 No. 1, Juni 2008 (48-60), Jimbaran Bali.

commit to user



LAMPIRAN

commit to user



HASIL PENIMBANGAN BERAT KHROM Pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar (tembaga-nikel) Waktu Sebelum Sesudah Berat lapisan pelapisan dilapisi (gr) dilapisi (gr) khrom (gr) 5 menit 13.71 13,91 0,20 10 menit 12,43 12,82 0,39 15 menit 11,16 12,61 0,65 Pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar (tembaga) Waktu Sebelum Sesudah pelapisan dilapisi (gr) dilapisi (gr) 5 menit 13,29 13,44 10 menit 13,48 13,79 15 menit 13,24 13,71

Berat lapisan khrom (gr) 0,15 0,31 0,55

Pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar Waktu Sebelum Sesudah pelapisan dilapisi (gr) dilapisi (gr) 5 menit 13,61 13,71 10 menit 13,24 13,46 15 menit 13,15 13,54

Berat lapisan khrom (gr) 0,10 0,22 0,39

commit to user

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Disusun Oleh : YOGIK DWI MUSTOPO NIM. I

Recommend Documents