SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Disusun oleh : FRANSISKUS SUKMA ADE PUTRA NIM

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH ARUS DAN WAKTU PELAPISAN HARD CHROME TERHADAP KETEBALAN LAPISAN DAN KEKERASAN PADA PLAT BAJA KARBON RENDAH AISI 1026 DENGAN ELEKTROPLATING MENGGUNAKAN HCrO3 250 gr/lt DAN H2SO4 1,25 gr/lt

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Disusun oleh : FRANSISKUS SUKMA ADE PUTRA NIM. I1407024

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI

INTISARI .................................................................................................................. v ABSTRACT ................................................................................................................ vi KATA PENGANTAR .............................................................................................. vii DAFTAR ISI ............................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xi DAFTAR TABEL ................................................................................................ xii BAB I. PENDAHULUAN ........................................................................................ 1 1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2. Perumusan Masalah ............................................................................... 3 1.3. Batasan Masalah ..................................................................................... 3 1.4. Maksud dan Tujuan Penelitian................................................................ 4 1.5. Sistematika Penulisan ........................................................................... 4 BAB II. DASAR TEORI .......................................................................................... 6 2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................................... 6 2.2. Teori Pelapisan ...................................................................................... 7 2.2.1. Pelapisan Logam.................................................................................. 7 2.2.2. Jenis Pelapisan Logam......................................................................... 8 2.2.2.1. Pelapisan Dekoratif..................................................................... 8 2.2.2.2. Pelapisan Protektif...................................................................... 8 2.2.2.3. Pelapisan Dengan Sifat Khusus Permukaan............................... 8 2.3. Material Logam....................................................................................... 8 2.4. Baja ......................................................................................................... 9 2.4.1. Pengertian Baja ............................................................................. 9 2.4.2. Jenis Baja Karbon ......................................................................... 9 2.4.3. Standarisasi Baja Karbon .............................................................. 10 2.5. Krom (Chrome)....................................................................................... 11 2.5.1. Krom Dan Sifatnya........................................................................ 11 2.5.2. Klasifikasi Pelapisan Krom........................................................... 12 2.5.2.1. Pelapisan Krom Dekoratif................................................... 12 2.5.2.2. Pelapisan Krom Keras (Hard Chrome)............................... 12 2.6. Metode Pelapisan Logam........................................................................ 12 2.7. Elektroplating.......................................................................................... 13 2.8. Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatment)................................... 16 2.9. Prinsip Kerja Lapis Listrik (Elektroplating)............................................ 18 2.10. Reaksi Pada Pelapisan Krom Keras (Hard Chrome)............................ 22 BAB III. METODE PENELITIAN .......................................................................... 24 3.1. Alat Yang digunakan .............................................................................. 24 3.1.1. Alat Penelitian .............................................................................. 24 3.1.2. Alat Pengujian............................................................................... 26 3.2. Bahan Penelitian...................................................................................... 27 3.3. Pelaksanaan Penelitian........................................................................... 28 3.3.1. Persiapan Spesimen Uji................................................................. 28 3.3.2. Pengerjaan Awal (Pre Treatment)................................................. 29 3.3.3. Proses Pelapisan ............................................................................ 29 3.4. Pengujian................................................................................................. 30 commit .................................................... to user 3.4.1. Pengukuran Ketebalan Lapisan 30 3.4.1. Pengukuran Kekerasan ................................................................. 30 ix


digilib.uns.ac.id

3.5. Diagram Alir Penelitian ......................................................................... 32 BAB IV. DATA DAN ANALISIS ........................................................................... 33 4.1. Pengukuran Ketebalan Lapisan ............................................................ 33 4.2. Pengaruh Waktu Terhadap Ketebalan Lapisan ......................... ........... 35 4.3. Pengaruh Arus Terhadap Ketebalan Lapisan ....................................... 36 4.4. Pengukuran Nilai Kekerasan Awal Benda Kerja................................... 37 4.5. Pengukuran Nilai Kekerasan Benda Kerja............................................ 38 4.6. Pengaruh Waktu Terhadap Kekerasan................................................... 39 4.7. Pengaruh Arus Terhadap Kekerasan ..................................................... 40 4.8. Pengaruh Arus Dan Waktu Terhadap Efisiensi Katoda ........................ 41 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 44 5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 44 5.2. Saran ...................................................................................................... 44 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.2. Mekanisme proses pelapisan ........................................................... 19 Gambar 2.3. Bentuk–bentuk anoda larut ..............................................................21 Gambar 3.1. Alat penelitian .................................................................................25 Gambar 3.2. Skema rangkaian alat penelitian .....................................................25 Gambar 3.3. Alat pengujian .................................................................................26 Gambar 3.5. Pengujian vickers secara skematis ...................................................31 Gambar 3.6. Diagram alir penelitian ....................................................................32 Gambar 4.1. Pengukuran ketebalan lapisan .........................................................33 Gambar 4.2. Grafik hubungan ketebalan lapisan terhadap waktu pelapisan hard chrome sebagai fungsi arus .................................................................................35 Gambar 4.3. Grafik hubungan ketebalan lapisan terhadap kuat arus listrik sebagai fungsi waktu .........................................................................................................36 Gambar 4.6. Grafik nilai kekerasan mikro vickers sebagai fungsi kuat arus pada beberapa kisaran waktu. ........................................................................................39 Gambar 4.7. Grafik nilai kekerasan mikro vickers sebagai fungsi waktu pada beberapa kisaran arus. ...........................................................................................40

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1. sifat-sifat logam krom.............................................................................................11 Tabel 4.1. Komposisi kimia benda kerja ................................................................................27 Tabel 4.2. Data hasil pengukuran ketebalan lapisan dengan arus 0,5 A ................................34 Tabel 4.3. Data hasil pengukuran ketebalan lapisan dengan arus 1 A ...................................34 Tabel 4.4. Data hasil pengukuran ketebalan lapisan dengan arus 1,5 A .................................34 Tabel 4.5. Data hasil pengukuran ketebalan lapisan dengan arus 2 A ...................................34 Tabel 4.6. Data hasil pengukuran ketebalan lapisan dengan arus 2,5 A ................................35 Tabel 4.10. Nilai kekerasan mikro awal benda kerja ............................................................37 Tabel 4.11. Nilai kekerasan mikro benda kerja setelah pelapisan ..........................................38 Tabel 4.6. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 0,5 A dengan variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit. .............................................................................. 42 Tabel 4.7. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1A dengan variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit. ...............................................................................42 Tabel 4.8. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1,5 A dengan variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit. ...............................................................................42 Tabel 4.9. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 2 A dengan variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit. ...............................................................................42 Tabel 4.10. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 2,5 A dengan variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit. ............................................................................43

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

PENGARUH ARUS DAN WAKTU PELAPISAN HARD CHROME TERHADAP KETEBALAN LAPISAN DAN KEKERASAN PADA PLAT BAJA KARBON RENDAH AISI 1026 DENGAN ELEKTROPLATING MENGGUNAKAN HCrO3 250 gr/lt DAN H2SO4 1,25 gr/lt

Fransiskus Sukma Ade Putra Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia E-mail : [email protected]

Intisari

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh arus terhadap ketebalan lapisan dan nilai kekerasan mikro serta pengaruh waktu terhadap ketebalan lapisan dan nilai kekerasan mikro dalam proses elektroplating hard chrome. Benda kerja yang dipakai adalah plat baja karbon rendah AISI 1026 dengan dimensi panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 3 mm . Elektroplating yaitu suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis. Penelitian ini dilakukan dengan variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit sedangkan untuk variasi arus 0,5, 1, 1,5, 2 dan 2,5 A. Larutan elektrolit dengan komposisi HCrO3 250 gr/lt DAN H2SO4 1,25 gr/lt. Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscope® MPOR. Pengukuran nilai kekerasan mikro dengan menggunakan alat Mikro Hardness Vickers. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan waktu pencelupan dan arus akan diiringi oleh peningkatan ketebalan lapisan serta nilai kekerasan mikro. Hasil ketebalan lapisan dan kekerasan terbaik diperoleh pada arus 2,5 A dengan waktu 50 menit yaitu sebesar 2,51 µm dan 400,17 VHN. Sedangkan laju peningkatan terbaik diperoleh pada waktu 40 menit yaitu 2,067 µm dan 375,03 VHN. Selain itu seiring peningkatan arus dan waktu efisiensi katoda juga mengalami peningkatan, efisiensi katoda terbaik diperoleh pada arus 2,5 A dengan waktu 50 menit yaitu 86,11%.

Kata kunci : baja karbon rendah, elektroplating, hard chrome, kekerasan, ketebalan

commit to user v


digilib.uns.ac.id

THE INFLUENCES OF ELECTRICAL CURRENT AND LENGTH OF TIME DURING HARD CHROME PLATING TO THE LAYER THICKNESS AND HARDNESS OF LOW CARBON STEEL PLATE AISI 1026 BY ELECTROPLATING USING HCrO3 250 g/L AND H2SO4 1,25 g/L

Fransiskus Sukma Ade Putra Mechanical Engineering Department Engineering Faculty, Sebelas Maret University Surakarta, Indonesia E-mail : [email protected]

Abstract

The purpose of this research is to find out the influence of electrical current as well as the influence of length of time to the layer thickness and micro hardness value in hard chrome electroplating process. This research uses low carbon steel plate AISI 1026 with specification 100 mm (length), 30 mm (width), and 3 mm (thickness) as work-piece. Electroplating is a sedimentation process of metal ions or substances on cathode or negative electrode by electrolysis. This research is done in length of time varying from 30, 40, 50, to 60 minutes by using electrical current varying from 0,5, 1, 1,5, 2, to 2,5 A. This research uses electrolyte solution composed of HCrO3 250 g/L and H2SO4 1,25 g/L. Layer thickness is measured by using coating thickness measuring instrument dualscope® MPOR, while micro hardness value is measured by using Micro Hardness Vickers tool. The result of this research shows that the increase of electrical current and length of time during coating will be followed by the increase of layer thickness and micro hardness value. The optimal result of layer thickness and hardness is 2,51 µm and 400,17 VHN which is gained on 2,5 A in 50 minutes. Meanwhile, the optimal rate of increase is 2,067 µm and 375,03 VHN which is gained in 40 minutes. In addition, cathode efficiency increases in line with the increase of electrical current and length of time. The optimal cathode efficiency is 86,11% which is gained on 2,5 A in 50 minutes. Key words: low carbon steel, electroplating, hard chrome, hardness, thickness commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Penggunaan material logam terutama besi dan baja dalam bidang rekayasa

teknik banyak ditemukan di industri dalam skala besar, menengah maupun kecil. Penerapannya sendiri sangat luas dan bergantung pada kebutuhan dikarenakan banyaknya sifat dan karakter yang dimilikinya. Baja adalah paduan logam yang tersusun dari besi sebagai unsur utama dan karbon sebagai unsur penguat. Berdasarkan kandungan unsur karbonnya, baja dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu baja karbon rendah, medium dan tinggi. Baja karbon rendah mempunyai sifat yang mudah ditempa dan mudah dimesin. Contoh penggunaan baja karbon rendah adalah pipa, gear, shafts, rivets, paku, dan bahan kontruksi baik dalam bentuk profil atau batangan. Baja karbon rendah memiliki kadar unsur paduan terbatas umumnya diantara 0,05% - 0,3% karbon (C) dan tergantung aplikasi yang digunakan (ASM metal handbook Vol.1,1990). Dalam penggunaannya seringkali terjadi kerusakan yang tidak sesuai dengan waktu yang telah diperhitungkan sebelumnya, sehingga kualitas maupun sifat logam menjadi menurun sehingga akan menambah biaya untuk proses maintenance dan bisa berdampak kerugian. Keadaan yang seperti ini akan mengurangi daya guna logam tersebut dan menjadi kurang maksimal. Salah satu kerusakan diakibatkan oleh adanya reaksi dari luar berupa reaksi elektrokimia dengan lingkungan (korosi)

maupun beban dinamis yang dikenakan secara

berulang-ulang yang dapat mengikis permukaan logam. Korosi merupakan reaksi antara logam dan lingkungan yang terjadi secara elektrokimia dan menyebabkan penurunan mutu logam (Saleh, 1995). Banyak sekali yang dapat dilakukan untuk mencegah atau menghambat terjadinya korosi antara lain proteksi anodik atau katodik, pelapisan (coating), penggunaan anoda timbal dan pengunaan inhibitor.

commit to user 1

2 digilib.uns.ac.id


Sifat baja yang kuat, ulet dan tangguh serta tahan aus sangat dipertimbangkan karena disesuaikan dengan penggunaannya dalam aplikasi bidang teknik rekayasa. Pada dasarnya dua komponen yang saling kontak dan bergesekan akan membuat permukaan benda akan mengalami keausan dan hal ini sangat banyak ditemukan pada peralatan/elemen suatu mesin misalnya sock absorber, cylinder liner, hydraulic rod, brake piston, dies and molds. Dengan menurunnya tingkat ketahanan aus maka diperlukan suatu penyelesaian akhir agar dapat mengurangi kegagalan pada suatu komponen mesin tersebut sehingga dapat meningkatkan umur pakai serta biaya untuk proses produksi. Proses penyelesaian akhir suatu logam (metal finishing) sangat diperlukan untuk mendapatkkan hasil pembentukan yang baik selain itu bisa menambah tingkat keindahan/penampilan maupun sifat fisik dan mekanik sesuai yang diinginkan. Salah satu cara yang dilakukan yaitu dengan memberikan lapisan pada permukaan logam untuk mendapatkan lapisan yang lebih tebal dan lebih keras. Kekerasan suatu permukaan logam dapat ditingkatkan dengan beberapa metode diantaranya: a) Perlakuan panas (heat treatment) b) Perlakuan mekanis (mechanical treatment) c) Perlakuan termokimia (thermochemical treatment) Salah satu metode yang dapat meningkatkan nilai kekerasan dengan tanpa merubah bagian inti dari logam adalah dengan perlakuan secara termokimia. Beberapa metode yang diterapkan meliputi karburasi (carburizing), nitridasi (nitriding), carbonitriding dan chromizing. Chromizing atau pemberian lapisan krom merupakan salah satu metode yang sering digunakan oleh masyarakat karena sangat mudah diaplikasikan, selain itu proses yang diterapkan juga relatif lebih mudah dan murah dibandingkan dengan yang lain. Metode yang dipakai yaitu dengan pelapisan listrik (elektroplating), celup panas (hot dip galvanis) dan semprot logam (metal spraying). Penggunaan didasarkan pada material yang akan dilapis, bagaimana fungsinya, dan bagaimana penggunaan material tersebut. commit to user

3 digilib.uns.ac.id


Pada proses elektroplating ada beberapa parameter yang dapat mempengaruhi hasil pelapisan yaitu waktu, tegangan, arus, temperatur dan elektrolit (Hartomo,A.J., dan Kaneko, T, 1992). Parameter-parameter tersebut sangat berpengaruh terhadap ketebalan dan kekerasan

mikro pada hasil pelapisan tersebut. Maka untuk mendapatkan

komposisi hasil pelapisan yang terbaik perlu dilakukan penelitian lebih lanjut agar dalam proses pelapisan krom keras plat baja karbon rendah tipe AISI 1026 dapat diperoleh hasil yang baik khususnya pengaruh arus dan waktu terhadap hasil terbaik yang didapatkan.

1.2.

Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah “Bagaimana pengaruh arus

dan waktu pelapisan hard chrome terhadap ketebalan lapisan dan tingkat kekerasan mikro pada baja karbon rendah AISI 1026 dengan proses elektroplating menggunakan HCrO3 250 gr/lt dan H2SO4 1,25 gr/lt”.

1.3.

Batasan Masalah Untuk mengarahkan agar penelitian bisa sesuai dengan tujuan yang

diharapkan maka penulis memberikan beberapa batasan masalah yaitu : 1. Bahan katoda yang dipakai yaitu plat baja karbon rendah dengan dimensi panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 3 mm. 2. Larutan elektrolit yang digunakan adalah : a) Asam kromat (HCrO3) sebanyak 250 gr/lt. b) Asam sulfat (H2SO4) sebanyak 1,25 gr/lt. 3. Temperatur larutan elektrolit dianggap konstan 25-30 °C. 4. Anoda yang dipakai adalah anoda timah. 5. Jarak anoda dan katoda dibuat konstan yaitu sebesar 100 mm. 6. Arus yang divariasikan adalah 0,5, 1, 1,5, 2 dan 2,5 A. 7. Waktu yang divariasikani selama proses pelapisan adalah 30, 40, 50 dan 60 menit.

commit to user

4 digilib.uns.ac.id


1.4.

Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : a. Untuk

mengetahui

pengaruh

kuat

elektroplating hard chrome terhadap

arus

listrik

pada

proses

ketebalan dan kekerasan mikro

pada plat baja karbon rendah AISI 1026 menggunakan HCrO3 250 gr/lt dan H2SO4 1,25 gr/lt”. b. Untuk mengetahui pengaruh waktu proses elektroplating hard chrome terhadap ketebalan dan kekerasan mikro pada plat baja karbon rendah AISI 1026 menggunakan HCrO3 250 gr/lt dan H2SO4 1,25 gr/lt”. Manfaat dari penelitian ini adalah : a. Menambah referensi dalam mengembangkan ilmu pengetahuan dalam bidang elektroplating khususnya untuk pelapisan krom keras/hard chrome. b. Dapat dijadikan sebagai acuan untuk penelitian lebih lanjut. c. Mampu menambah pemahaman pengetahuan mengenai mekanisme pelapisan secara elektroplating dengan benar khususnya pelapisan krom keras sehingga dapat menganalisis serta menerapkan dalam kehidupan sehari-hari. d. Mengetahui kombinasi variabel khususnya arus dan waktu untuk mendapatkan hasil pelapisan berupa ketebalan maupun kekerasan mikro yang maksimal pada proses elektroplating krom keras/hard chrome.

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 Tinjauan Pustaka, berisi dasar teori mengenai pelapisan logam secara

listrik,

komponen-komponenya

maupun

jenis

pengerjaan

pendahuluan pada benda kerjanya serta penelitian yang telah dilakukan. commit to user

5 digilib.uns.ac.id


3. Bab III Metode Penelitian, berisi diagram alir penelitian, bahan yang digunakan, mesin dan alat yang digunakan, tempat penelitian, prosedur pelaksanaan penelitian dan pengujian. 4. Bab IV Data dan Analisis, berisi data hasil pengujian dan analisa hasil pengukuran ketebalan serta kekerasan mikro dari proses pelapisan yang dilakukan. 5. Bab V Penutup, berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian yang dilakukan.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka Sukrawan, Y (2001) melakukan penelitian tentang variasi rapat arus pada proses pelapian krom keras pada cincin torak. Parameter yang dipakai yaitu pada kondisi temperatur 40 oC, dan konsentrasi larutan elektrolit 250 g/l asam kromat, 2,5 g/l asam sulfat serta dengan lamanya waktu pelapisan 60 menit. Pelapisan dilakukan atas berbagai variasi rapat arus mulai dari 20 A/dm2 sampai 140 A/dm2. Proses pelapisan yang memenuhi syarat adalah proses pelapisan dengan rapat arus 50, 55, 80, 100, 120 dan 140 A/dm2, sedangkan kondisi optimum dicapai pada rapat arus 100 A/dm2. Penelitian Malau,V (2009) bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi tegangan, suhu dan lama proses pelapisan krom keras terhadap kekerasan dan laju keausan spesifik lapisan krom pada permukaan baja S45C. Pelapisan dengan krom dilakukan dalam larutan elektrolit dengan kandungan asam kromat 250 g/liter dan asam sulfat 2,5 g/liter. Parameter pelapisan meliputi variasi tegangan (3, 4 ½, 6 dan 9 volt), suhu (40, 45, 55 dan 60oC) dan lama pelapisan (30, 40, 50 dan 60 menit). Tegangan, lama dan suhu pelapisan yang paling tepat masingmasing adalah 6 V, 50 menit dan 55 oC untuk memperoleh hasil optimum/terbaik dengan kekerasan tertinggi dan keausan spesifik terendah. Adyani (2009) Penelitian yang telah dilakukan 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. Ketebalan yang dihasilkan tiap perubahan arus dari 0,24, 0,54 dan 0,74 A cenderung mengalami peningkatan. Sedangkan untuk nilai kekerasan mikro yang dihasilkan paling besar yaitu pada arus 0,74 A dengan distribusi arus sebanyak tiga titik. Prado, R A (2009) meneliti pelapisan krom keras pada cobalt paduan sebagai pelapisan krom keras alternatif. Hasil yang diperoleh bahwa dengan commit to user 6

7 digilib.uns.ac.id


meningkatnya arus maka akan meningkatkan kualitas hasil pelapisan seperti kekerasan, laju pelapisan, efisiensi katoda, dan ketahanan terhadap korosi. Alian, H (2010) melakukan penelitian mengenai pengaruh tegangan pada pelapisan seng dan krom dengan proses elektroplating terhadap kekerasan dan laju korosinya. Dari hasil pengujian didapat pelapis krom lebih baik dari pelapis seng dalam memproteksi baja karbon terhadap laju korosi dalam lingkungan air laut. Demikian juga untuk kekerasan yang dihasilkan, penambahan kekerasan terbesar didapat pada tegangan lisrik 12 Volt, pada pelapis krom kekerasan bertambah dari 116,67 VHN menjadi 120,13 VHN, pada pelapisan seng mengalami penurunan nilai kekerasan dari 116,67 VHN menjadi 109,35 VHN. Protsenko V.S. dkk (2011)

melakukan studi eksperimental mengenai

karakteristik pelapisan krom keras dengan larutan trivalen krom. Dalam penelitiannya didapatkan bahwa rapat arus mempengaruhi sifat mekanik yang dihasilkan terutama nilai kekerasannya.

Kenaikan nilai kekerasan terbaik

ditunjukkan pada saat rapat arus mengalami kenaikan dari 15 A/dm2 sampai dengan 25 A/dm2 . 2.2. Teori Pelapisan 2.2.1. Pelapisan Logam Pelapisan logam merupakan suatu cara yang dilakukan untuk memberikan perubahan sifat tertentu pada permukaan benda kerja, dengan demikian benda kerja tersebut akan mengalami perbaikan sifat mekaniknya dan tidak menutup kemungkinan pula akan terjadi perbaikan sifat fisiknya. Pelapisan logam merupakan bagian akhir dari proses produksi yang dilakukan setelah benda kerja mencapai tahap bentuk akhir atau setelah dilakukan proses permesinan dan dilakukan proses penghalusan terhadap permukaan benda kerja. Oleh sebab itu proses pelapisan merupakan suatu pekerjaan finishing atau sering disebut dengan proses penyelesaian akhir dari suatu produk benda kerja.

2.2.2. Jenis Pelapisan Logam 2.2.2.1. Pelapisan Dekoratif Pelapisan dekoratif bertujuan untuk menambah keindahan tampak rupa/secara tampilan suatu produkcommit atau benda kerja. Pelapisan ini sangat digemari to user


8 digilib.uns.ac.id

oleh masyarakat karena warna yang cemerlang tidak mudah terkorosi dan dapat bertahan lama. 2.2.2.2. Pelapisan Protektif Pelapisan protektif bertujuan untuk melindungi logam/benda kerja dari pengaruh korosi yang disebabkan oleh reaksi dengan lingkungan. Hal ini disebabkan karena logam pelapis dapat memutus interaksi dengan lingkungan sehingga akan terhindar dari proses oksidasi. 2.2.2.3. Pelapisan untuk sifat khusus permukaan Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat khusus pada permukaan benda kerja/suatu produk akhir misalnya sifat mekaniknya seperti kekerasan. Selain itu juga dapat mendapatkan sifat fisik yang lebih baik misalnya ketebalan lapisan serta tampak rupa secara tampilan. Dengan kata lain pelapisan ini merupakan paduan antara pelapisan dekoratif dan protektif untuk mendapatkan sifat khusus pada permukaan yang lebih baik. Salah satu pelapisan yang sering diaplikasikan adalah pelapisan dengan krom. 2.3. Material Logam Material digolongkan menjadi empat yaitu logam, plastik, keramik dan komposit. Logam dipakai sebagai material utama dalam bidang teknik karena kekuatan, keuletannya relatif tinggi, relatif mudah untuk diubah menjadi produk lain, relatif tahan terhadap temperatur tinggi. Material logam dibagi menjadi dua lagi yaitu ferrous dan non ferrous. Logam yang termasuk dalam ferrous adalah: 1. Besi cor (besi cor putih, besi cor kelabu, besi cor nodular dan besi cor malleable). 2. Baja karbon (baja karbon rendah, baja karbon medium, baja karbon tinggi). 3. Baja paduan (baja paduan rendah, baja paduan tinggi).

2.4. Baja 2.4.1. Pengertian Baja Baja (steel) merupakan suatu campuran antara besi dan karbon dimana unsur penyusun utamanya adalahcommit karbon.toSelain user itu mengandung pula campuran

9 digilib.uns.ac.id


unsur lain yang jumlahnya dibatasi seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si), mangan (Mn). 2.4.2. Jenis Baja Karbon Baja karbon dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan jumlah kandungan karbonya, sesuai kandungan karbonya baja karbon (carbon steel), dibagi menjadi tiga yaitu : a. Baja karbon rendah (low carbon steel) dengan kadar karbon (C) 0,05 % 0,3% . Mempunyai sifat sebagai berikut: - Mudah ditempa dan mudah di mesin. - Penggunaannya: - 0,05 % - 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, - 0,20 % - 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings. b. Baja karbon menengah (medium carbon steel) dengan kadar karbon (C) 0,30% - 0,50% . Mempunyai sifat sebagai berikut: - Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah. - Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. - Penggunaan: - 0,30 % - 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles. - 0,40 % - 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screw drivers. - 0,50 % - 0,60 % C : hammers dan sledges. c. Baja karbon tinggi (high carbon steel) dengan kadar karbon (C) 0,6 % - 1,5%. Mempunyai sifat sebagai berikut: - Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. - Mempunyai kandungan karbon 0,60 % - 1,50 % C. Penggunaan dalam kehidupan sehari-hari: - screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools commit to user

10 digilib.uns.ac.id


for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters. 2.4.3. Standarisasi Baja Karbon Standardisasi adalah proses merumuskan, merevisi, menetapkan, dan menerapkan standar, dilaksanakan secara tertib dan kerjasama dengan semua pihak. Standar Nasional Indonesia adalah standar yang ditetapkan oleh instansi teknis setelah mendapat persetujuan dari Dewan Standardisasi Nasional, dan berlaku secara nasional di Indonesia. Selain standarisasi nasional ada pula standarisasi dari Jepang yang biasa di singkat dengan JIS ( Japan Industrial Standar ) dan AISI (Americal Iron and Steel Institute) dan dari berbagai Negara lain. Ada beberapa tipe standarisasi yang umumnya digunakan pada baja, termasuk baja karbon, diantaranya adalah : - AISI (American Iron Steel Institute). - SAE (Society for Automotive Engineering). - JIS (Japanese Industrial Standard). - SNI (Standar Nasional Indonesia). Standarisasi dengan sistem AISI dan juga SAE merupakan tipe standarisasi dengan berdasarkan pada susunan atau komposisi kimia yang ada dalam suatu baja. Ada beberapa ketentuan dalam Standarisasi baja berdasarkan AISI atau SAE, yaitu : Dinyatakan dengan 4 atau 5 angka: 1.

Angka pertama menunjukkan jenis baja.

2.

Angka kedua menunjukkan: a. Kadar unsur paduan untuk baja paduan sederhana. b. Modifikasi jenis baja paduan untuk baja paduan yang kompleks.

3.

Dua angka atau tiga angka terakhir menunjukkan kadar karbon perseratus persen.

4.

Bila terdapat huruf di depan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatan bajanya.

Contoh standarisasi Baja karbon dengan AISI-SAE : AISI 1026, berarti :

commit to user



- Angka 1 : Baja Karbon. - Angka 0 : Persentase bahan alloy (paduan). - Angka 26 : Kadar karbon (0,26% karbon). 2.5. Krom (Chrome) 2.5.1. Krom dan sifatnya Kromium/krom adalah termasuk bahan logam nonferro yang dalam tabel periodik termasuk grup VIb dan diberi lambang Cr. Logam krom lebih mulia dari besi (Fe) dengan sifat sebagai berikut: Tabel 2.1. sifat-sifat logam krom (Lowenheim, F.A., 1978) Berat Atom

52,01

Nomor Atom

24

Struktur Atom

BCC

Berat Jenis

7,91 gr/cm

Titik Cair

1920 oC

Valensi

2;3;6

Titik Didih

2260 oC

Koefisien Muai panas

6,20 in/ oC

Daya Hantar Panas

38,5 Cal/m jam

3

Sifat lain yang sangat menonjol adalah mudah teroksidasi dengan udara membentuk lapisan kromium oksida pada permukaan. Lapisan tersebut akan bersifat kaku, tahan korosi, tidak berubah warna terhadap perubahan cuaca. Akan tetapi akan larut dalam asam klorida, sedikit larut dalam asam sulfat, dan tidak akan larut dalam asam nitrat.

2.5.2. Klasifikasi Pelapisan Krom Pelapisan krom dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu : 2.5.2.1. Pelapisan krom dekoratif commit to user



Pada pelapisan ini umumnya sebelum dilakukan pelapisan dengan krom terlebih dahulu dilakukan pelapisan dengan tembaga kemudian nikel. Tebal lapisan yang dihasilkan dari pelapisan krom dekoratif berkisar antara 0,25-0,5 µm. Hasil yang paling penting adalah secara tampak rupa atau sifat fisik saja. 2.5.2.2 Pelapisan Krom Keras (hard chrome) Pelapisan krom keras ini sering disebut dengan industrial krom yaitu pelapisan krom yang memanfaatkan sifat-sifat krom untuk mendapatkan sifat mekanik maupun sifat fisik yang lebih baik dan dapat diaplikasikan pada peralatan/bahan yang membutuhkan sifat seperti: ketahanan panas tinggi, ketahanan aus tinggi, tahan terhadap lingkungan yang korosif serta memiliki koefisien gesekan rendah. Pada pelapisan krom keras, krom diendapkan pada logam dasar secara langsung tanpa pelapisan perantara. Biasanya lapisan ini lebih tebal dari krom dekoratif dan tentunya akan lebih keras. Berbeda dengan lapisan tembaga dan nikel yang berfungsi sebagai anoda adalah tembaga dan nikel. Untuk pelapisan krom keras logam krom tidak akan berfungsi dengan baik sebagai anoda, sehingga dalam pelapisan krom digunakan anoda yang tidak larut yaitu timah. Krom keras dapat menghasilkan lapisan yang lebih tebal dari pelapisan protektif maupun dekoratif dan tentunya mempunyai kekerasan yang lebih tinggi. Krom keras sering disebut dengan industrial chromium plating karena banyak digunakan pada alat-alat industri dan komponen otomotif yang mengalami kontak mekanis dengan gerakan dinamik antara dua komponen misalnya cylinder liner, piston rings, poros engkol, dan hydraulic rams. Selain itu juga krom keras juga diterapkan pada cetakan plastik, metal forming, dan cutting tools. 2.6. Metode pelapisan logam Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah pelapisan logam. Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda antara lain secara celup panas (hot dip galvanis), semprot logam (metal spraying) dan secara listrik (elektroplating). Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair, kemudian logam yang dilapis/logam dasar dicelupkan ketodalam commit user logam cair tersebut. Pelapisan



logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapis/logam dasar. 2.7. Elektroplating Elektroplating yaitu suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis. Terjadinya suatu endapan pada proses ini adalahn karena adanya ion-ion bermuatan listrik berpindah dari suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dari elektrolisis tersebut akan mengendap pada katoda, sedangkan endapan yang terjadi bersifat adesif terhadap logam dasar. Selama proses pengendapan atau deposit berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu secara tetap. Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan yang konstan (Saleh, 1995). Michael faraday menemukan hubungan antara produk suatu endapan ion logam dengan jumlah arus yang dipakai untuk mengendapkannya. Hubungan ini diungkapkan dalam hukum faraday sebagai berikut : 1. Jumlah bahan yang terdekomposisi pada saat berlangsungnya proses elektrolisa berbanding lurus dengan kuat arus (ampere) dan waktu pengaliran arus (detik) dalam suatu elektrolit. 2. Jumlah arus yang sama akan membebaskan jumlah ekivalen yang sama dari berbagai unsur. Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus seperti berikut ini: B=

I .t.e ................................................................................................. (2.1) F

Keterangan : B = Berat zat yang terbentuk (g) I = Jumlah arus yang mengalir (A) t = Waktu (detik) commit to user



e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi unsur tersebut) F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen suatu zat 1F = 96.500 Coulumb Hukum Faraday sangat erat kaitanya dengan efisiensi arus yang terjadi pada proses pelapisan listrik. Efisiensi katoda dapat dituliskan dengan rumus : η=

We B

.............................................................................................. (2.2)

dimana : µ = Efisiensi katoda (%) We = Berat lapisan terukur (gram) B = Berat lapisan sesuai hukum faraday (gram) Plating termasuk salah satu cara untuk mencegah/mengurangi terjadinya korosi pada logam dan juga berfungsi sebagai ketahanan bahan serta untuk memperbaiki sifat bahan itu sendiri. Di samping itu plating juga memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi, yaitu warna dan tekstur tertentu, serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan konduktivitas permukaan atau daya pantul. Dalam pelaksanaan proses pelapisan listrik ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu arus yang dibutuhkan untuk untuk melapis (rapat arus), temperatur larutan, waktu pelapisan dan konsentrasi larutan. Distribusi perpindahan ion-ion logam selama proses berlangsung akan dipengaruhi oleh besarnya arus, luas permukaan bahan yang akan dilapis, temperatur larutan, tegangan dan konsentrasi larutan. Menurut Hartomo dan Kaneko (1995) parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan adalah :

1. Konsentrasi Larutan commit to user



Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan. pH larutan sebaiknya ditentukan terlebih dahulu agar dapat digunakan untuk melihat atau mengecek kemampuan dari larutan dalam menghasilkan lapisan yang baik. Pada umumnya untuk larutan yang bersifat alkali, derajat keasaman (pH) berkisar antara 11-14, sedangkan untuk larutan yang bersifat asam, pH berkisar 4,5-6,5. Untuk mengatur nilai pH sesuai yang diinginkan, digunakan sodium atau potassium hydroksida dan asam sulfat untuk larutan yang bersifat asam. Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan kasar pada permukaan benda yang dilapisi. 2. Rapat Arus Rapat arus adalah bilangan yang menyatakan jumlah arus listrik yang mengalir per satuan luas permukaan elektroda. Rapat arus terbagi dalam dua macam rapat arus anoda (anode currenty) dan rapat arus katoda (cathode current). Pada 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. Rapat arus dapat diatur, makin tinggi rapat arus, makin meningkat kecepatan pelapisan dan dapat memperkecil bentuk kristal. Tetapi bila rapat arus terlalu tinggi akan mengakibatkan lapisan kasar, bersisik dan akan terbakar/hitam. Untuk proses lapis listrik ini faktor rapat arus memegang peranan sangat penting, karena akan mempengaruhi efisiensi arus. Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen. Bila diatas dijelaskan bahwa arus dalam proses lapis listnk diinginkan dalam kondisi yang konstant, maksud dari pernyataan tersebut adalah tegangan tidak akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai. Sehingga untuk memvariabelkan ampere, maka yang divariabelkan hanyalah tahanannya saja, sedangkan voltasenya tetap. Satuan rapat arus dinyatakan dalam A/dm2 atau A/ft2 atau A/in2.

commit to user



3. Temperatur Temperatur larutan dapat mempengaruhi hasil lapisan. Kenaikan temperatur larutan menyebabkan bertambahnya ukuran kristal. Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi dan melindungi pelapisan. Keseimbangan temperatur ditentukan oleh beberapa faktor seperti ketahanan, jarak anoda dan katoda, serta ampere yang digunakan. Pada temperatur yang tinggi, daya larut bertambah penguraian garam

logam.

Temperatur tinggi akan

besar dan terjadi membuat

tingginya

konduktivitas serta menambah mobilitas ion logam tetapi viscositas jadi berkurang. Kurangnya viscositas menyebabkan endapan ion logam pada katoda akan lebih cepat sirkulasinya. 4. Tegangan (Voltage) Proses pelapisan listrik membutuhkan tegangan yang konstan, maksudnya tegangan tidak akan berubah oleh besar kecilnya ampere yang terpakai. 5. Waktu Pelapisan Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil pelapisan yang terjadi dipermukaan produk yang dilapis. Kenaikan temperatur akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusitas larutan elektrolit, berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang. 6. Throwing power Yang dimaksud dengan Throwing power ialah kemampuan larutan penyalur menghasilkan lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak antara anoda dan permukaan komponen selama proses. 2.8. Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatment) Sebelum dilakukan proses pelapisan

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, 1995). Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan pendahuluan dengan tujuan :

commit to user



- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti pengotor organik dan anorganik/oksida. - 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/wheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun, kulit dan laken. Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas, kadang-kadang diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening. b. Pembersihan dengan Pelarut (Solvent) Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak, minyak, garam dan kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik. Proses pembersihan pada temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik dan dilakukan pada temperatur kamar dengan cara diusap/dioles. c. Pembersihan dengan Alkali (Degreasing) Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau minyak-minyak yang menempel. Pembersihan ini perlu sekali, karena lemak maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan, karena mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasar/benda kerja. Pencucian dengan alkali digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkali degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing). Pembersihan secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkali 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 hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut. commit to user

perendaman ditambah



d. Pencucian dengan asam (Pickling) Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui peredaman. Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam antara lain : - Asam klorida (HCl) - Asam sulfat (H2SO4) - Asam sulfat dan asam fluorida (HF) Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda). Gas H2 yang timbul dapat mereduksi ferrioksida (Fe2O3) menjadi ferrooksida (Fe3O4) yang mudah larut. Dalam reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan menghasilkan pembersihan yang merata. Untuk benda kerja dari besi/baja cor yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari asam sulfat dan asam fluorida, sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain untuk menghilangkan oksida/serpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir yang menempel pada benda kerja (Saleh, 1995). 2.9. Prinsip Kerja Lapis Listrik (Elektroplating) Elektroplating adalah suatu proses pelapisan dimana terjadi pengendapan suatu lapisan logam tipis pada permukaan yang dilapisi dengan menggunakan arus listrik. Biasanya proses elektroplating dilakukan dalam suatu bejana atau cawan yang terdiri dari elektroda yang dihubungkan dengan arus listrik searah (DC) dimana rangkaian ini disebut sel elektrolisa. Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau elektroplating adalah 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 - Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya commit to user



Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat pada gambar 2.2.

4

2

Sumber Arus

Anoda

Katoda

Elektrolit

1

3

Gambar 2.2. Mekanisme proses pelapisan (Alian, 2010) Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara 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. Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen. 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. Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis. Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak mudah tereduksi. Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya lapisan, tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan. 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. commit to user



Beberapa bahan/zat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu. Sifat-sifat tersebut antara lain tampak rupa (appearance), kegetasan lapisan (brittleness), keuletan (ductility) dan kekerasan (hardness). b. Anoda (elektroda positif ) Pada proses pelapisan secara listrik, peranan anoda sangat penting dalam menghasilkan kualitas lapisan yang baik. Pengaruh kemurnian/kebersihan anoda terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu diperhatikan. Untuk pelapisan krom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode). Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan dapat

memberikan

keuntungan

yaitu

meningkatkan

distribusi

endapan,

mengurangi kontaminasi larutan, menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai, meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah dalam proses pelapisan. Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara 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 saja (conductor of current), anoda ini disebut anoda tak larut (unsoluble anoda). Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel, paduan timbal-timah, 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 anoda dan katoda commit to user



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 Efisiensi anoda akan turun/berkurang akibat adanya logam pengotor (metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan. Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda, tetapi rapat arus yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada anoda, sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas permukaan anoda. Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan anoda

dengan

katoda

adalah

2:1,

karena

kontaminasi

anoda

adalah

penyebab/sumber utama pengotor, maka usahakan menggunakan anoda semurni mungkin. Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda yang akan dilapis. Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa, sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata. Rapat arus anoda usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan. Contoh dari bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Bentuk–bentuk anoda larut (Saleh, 1995) commit to user



c. Air Pada industri pelapisan secara listrik, air merupakan salah satu unsur pokok yang selalu harus tersedia. Biasanya penggunaan air pada proses lapis listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu : - Air untuk pembuatan larutan elektrolit - Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap - Air untuk pembilasan - Air untuk proses pendingin Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan untuk suatu proses. Air ledeng/kota dipakai untuk proses pembilasan, pencucian, proses etsa dan pendingin. Sedangkan air bebas mineral (aquades) dipakai khusus untuk pembuatan larutan. Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik. Air ledeng/kota yang masih mengandung kation dan anion, jika bercampur dengan ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapan/lapisan. Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan magnesium, karena mudah bereaksi dengan kadmium 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, kecuali pada larutan lapis nikel. Hal ini disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power). Pada plat lapis nikel dihasilkan lapisan yang getas (brittle). Adanya logam-logam berat seperti besi dan mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran (roughness), porous, gores (streakness), noda-noda hitam (staining), warna yang suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular. Untuk itu maka diperlukan air murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang menguap (Saleh, 1995). 2.10. Reaksi pada pelapisan krom keras (hard chrome) commit to user



Mekanisme pengendapan ion pada pelapisan krom keras dengan elektroplating cukup kompleks. Ion kromat (CrO3) merupakan sumber ion Cr yang akan mengendap dan membentuk lapisan pada permukaan katoda(benda yang akan dilapis).Asam kromat dalam air cenderung akan membentuk asam dikromat (dichromic acid, H2Cr2O7). Asam dikromat berwujud Cr2O72- dalam larutan elektrolit dan selanjutnya akan mengendap untuk membentuk lapisan pada permukaan katoda. Ada 3 reaksi secara simultan pada katoda yaitu : 1). Pengendapan Cr : Cr2O7 2- + 14H+ + 12e-

2Cr + 7 H2O

2). Pembentukan H2 : 2H+ + 2e-

H2

3). Pembentukan ion Cr : Cr2O7 2- + 14H+ + 6e-

2Cr3+ + 7 H2O

Ada 3 reaksi secara simultan pada anoda yaitu: 1). Pelepasan O: 2H2O

O2 + 4H+ + 4e-

2). Oksidasi ion Cr : 2Cr3- + 6H2O

2CrO3 + 12H+ + 6e-

3). Pembentukan PbO2 : Pb + 2H2O

PbO2 + 4H- + 4e-

Krom tidak dapat berfungsi sebagai anoda dengan baik karena dapat dengan mudah larut di dalam larutan asam kromat. Maka sebagai pengganti digunakan anoda timah hitam (Pb) yang bersifat tidak mudah larut dalam larutan asam kromat. Lapisan PbO2 akan menyelimuti anoda pada saat dilakukan proses pelapisan. PbO2 mempunyai fungsi untuk membantu proses pembentukan ion Cr3+ dan mengendalikan jumlah ion yang ada. Lapisan PbO2 akan membuat alliran arus berkurang sehingga ion Cr3+ yang terbentuk tidak akan berlebihan. Bila ion Cr3+ yang terbentuk berlebihan maka akan membuat permukaan spesimen akan menjadi lebih kasar karena ion yang terdeposit tidak terbentuk secara teratur. Anoda yang baik mempunyai bentuk dan ukuran sesuai dengan benda kerja yang akan dilapisi tetapi disarankan agar anoda lebih pendek dari benda commit to user



kerja. Hal ini dikarenakan agar tidak tidak terjadi kelebihan arus pada ujung benda kerja dan ketebalan akan bisa lebih merata.

commit to user

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Disusun oleh : FRANSISKUS SUKMA ADE PUTRA NIM

Recommend Documents