perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id pengaruh …/pengaruh... · 2.4.1. pengertian baja ......

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

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


commit to user

ix

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 3.4.1. Pengukuran Ketebalan Lapisan .................................................... 30 3.4.1. Pengukuran Kekerasan ................................................................. 30


commit to user

x

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

xi

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

xii

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


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


waktu 30,40,50, dan 60 menit. ............................................................................43


commit to user v

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

vi

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

1

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

2

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

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

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Untuk mengetahui pengaruh kuat arus listrik pada 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”.

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

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

6

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 masing-

masing 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

7

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 produk atau benda kerja. Pelapisan ini sangat digemari


commit to user

8

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 adalah karbon. Selain itu mengandung pula campuran


commit to user

9

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% .


- 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%.


- 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

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

11

- 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/cm3

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

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

12

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 ke dalam logam cair tersebut. Pelapisan


commit to user

13

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= F

etI ..

................................................................................................. (2.1)

Keterangan :

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t = Waktu (detik)


commit to user

14

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 = B

We .............................................................................................. (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

15

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

16

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 besar dan terjadi

penguraian garam logam. Temperatur tinggi akan 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

17

- 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 perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut.


commit to user

18

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

19

Anoda

Elektrolit

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 2.2.

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.

4

3

2 1

Sumber Arus

Katoda


commit to user

20

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

21

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

22

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

23

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

24

kerja. Hal ini dikarenakan agar tidak tidak terjadi kelebihan arus pada ujung benda

kerja dan ketebalan akan bisa lebih merata.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id pengaruh …/pengaruh... · 2.4.1. pengertian baja ......

Documents