TUGAS AKHIR - RL 1585

PENGARUH KONSENTRASI CuCN DANGELATIN DALAM ELEKTROLIT GEL CuCNTERHADAP KETEBALAN LAPISAN TEMBAGAPADA ELEKTROPLATING BAJA JIS G 3141

MOHAMAD ALDHINRP. 2705 100 034

Dosen PembimbingProf. Dr. Ir. Sulistijono, DEADr. Diah Susanti ST., MT

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGIFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2009

UNDERGRADUATE THESIS - RL 1585

THE EFFECT OF CuCN AND GELATINECONCENTRATION IN CuCN ELECTROLYTEGEL TO THICKNESS OF Cu DEPOSIT INELECTROPLATING OF JIS G 3141 STEEL

MOHAMAD ALDHINRP. 2705 100 034

AdvisorProf. Dr. Ir. Sulistijono, DEADr. Diah Susanti ST., MT

MATERIAL AND METALLURGICAL ENGINEERING DEPARTMENTIndustrial Technology FacultySepuluh Nopember Institute of TechnologySurabaya 2009

LAPORAN TUGAS AKHIR

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI - ITS ii

PENGARUH KONSENTRASI CuCN DANGELATIN DALAM ELEKTROLIT GEL

CuCN TERHADAP KETEBALAN LAPISANTEMBAGA PADA ELEKTROPLATING BAJA

JIS G 3141

TUGAS AKHIRDiajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana TeknikPada

Bidang Studi Teknologi PelapisanProgram Studi S-1 Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

Fakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

Oleh :

MOHAMAD ALDHINRP: 2705.100.034

Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir :

Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA ..…………...(Pembimbing I)Dr. Diah Susanti ST., MT ……………(Pembimbing II)

SURABAYAJuli 2009

LAPORAN TUGAS AKHIR

ABSTRAK V

PENGARUH KONSENTRASI CuCN DANGELATIN DALAM ELEKTROLIT GEL CuCN

TERHADAP KETEBALAN LAPISAN TEMBAGAPADA ELEKTROPLATING BAJA JIS G 3141

Nama Mahasiswa : Mohamad AldhiNRP : 2705 100 034Jurusan : Teknik Material dan Metalurgi

FTI - ITSDosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA

Dr. Diah Susanti ST., MTAbstrak

Baja JIS G 3141 merupakan baja jenis karbon rendah.Proses elektroplating sering dilakukan terhadap baja ini untukmeningkatkan ketahanannya terhadap korosi ataupunmemperbaiki propertisnya.

Penelitian pada metode alternatif elektroplating inibertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi CuCN (15 gr/l;35 gr/l; 55gr/l; 75 gr/l ) dan gelatin sebagai gelling agent ( 5%;7% ) dalam elektrolit gel CuCN terhadap ketebalan deposit Cuhasil elektroplating yang dilakukan tanpa pencelupan pada bajaJIS G 3141.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahankonsentrasi CuCN akan meningkatkan ketebalan deposit Cusedangkan penambahan konsentrasi gelatin akan mengurangiketebalan deposit Cu. Elektrolit gel CuCN dengan konsentrasiCuCN 75 gr/l dan gelatin 5% menghasilkan deposit cu palingtebal ( 4 μm ) sedangkan elektrolit gel CuCN dengan konsentrasiCuCN yang sama dan gelatin 7% hanya menghasilkan deposit Cusetebal 3,8 μm.

Kata kunci : Elektroplating, Elektrolit Gel, konsentrasi, Gelatin,CuCN, Lapisan tembaga

LAPORAN TUGAS AKHIR

ABSTRAK VII

THE EFFECT OF CuCN AND GELATINECONCENTRATION IN CuCN GEL

ELECTROLYTE TO THICKNESS OF CuDEPOSIT IN ELECTROPLATING OF JIS G 3141

STEEL

Name : Mohamad AldhiNRP : 2705 100 034Major : Teknik Material dan Metalurgi

FTI - ITSAdvisors : Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA

Dr. Diah Susanti ST., MTAbstract

JIS G 3141 is low carbon steel. Electroplating processoften carried out on this steel to increase the resistant fromcorrosion or improve its properties.

The aim of this research of the alternative method ofelectroplating is to knowing the influence of CuCN concentration(15 gr/l; 35 gr/l; 55gr/l; 75 gr/l) and gelatin concentrarion asgelling agent (5%; 7%) in gel electrolytes CuCN to the thicknessof Cu deposit resulted from electroplating of JIS G 3141 steelthat carried out without immersion.

The results of this research show that the increasing inconcentration of CuCN will increase the thickness of Cu depositwhile the increasing in concentration of gelatin will reduce thethickness of Cu deposit. Gel electrolyte CuCN with concentrationof CuCN 75 gr/l and gelatin 5% produce Cu deposit the thickest(4 μm) while gel electrolyte CuCN with the same concentration ofCuCN and gelatin 7% only produced Cu deposit with a thicknessof 3.8 μm.

key words: Electroplating, Gel electrolyte, concentration,Gelatin, CuCN, Cu deposit

LAPORAN TUGAS AKHIR

KATA PENGANTAR ix

KATA PENGANTAR

Allhamdullilah atas limpahan rahmat dan karunia AllahSWT, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir sertamenyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul: PENGARUHKONSENTRASI CuCN DAN GELATIN DALAM ELEKTROLITGEL CuCN TERHADAP KETEBALAN LAPISAN TEMBAGAPADA ELEKTROPLATING BAJA JIS G 3141.

Laporan Tugas Akhir ini merupakan salah satu tugas yangharus diselesaikan setiap mahasiswa jurusan Teknik Material &Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut TeknologiSepuluh Nopember Surabaya untuk meraih gelar sarjana teknikdan memenuhi mata kuliah Tugas Akhir.

Pada kesempatan kali ini penyusun mengucapkan banyakterima kasih kepada :1. Allah SWT yang memberi kemudahan ditengah kesulitan2. Ayah, Ibu, saudara, dan teman-teman yang selalu memberikan

bantuan baik secara moril dan materiil.3. Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA selaku dosen pembimbing tugas

akhir.4. Dr. Diah Susanti selaku co-dosen pembimbing.5. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Material dan

Metalurgi FTI-ITS.Penyusun menyadari adanya keterbatasan di dalam

penyusunan laporan ini sehingga Penyusun berharap akan adanyasaran dan kritik yang sifatnya membangun terhadap laporan tugasakhir ini.

Surabaya, Juli 2009

Penyusun

LAPORAN TUGAS AKHIR

DAFTAR ISI xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ........................................................................ iLEMBAR PENGESAHAN........................................................... iiiABSTRAK ................................................................................... vABSTRACT ................................................................................. viiKATA PENGANTAR................................................................... ixDAFTAR ISI ................................................................................ xiDAFTAR GAMBAR ................................................................... xvDAFTAR TABEL ....................................................................... xviiLAMPIRAN ................................................................................ xixBAB I PENDAHULUAN .......................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................ 11.2 Perumusan Masalah .................................................... 21.3 Batasan Masalah ......................................................... 21.4 Tujuan Penelitian ........................................................ 21.5 Manfaat Penelitian ...................................................... 21.6 Sistematika Penulisan ................................................. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................. 52.1 Konsep Dasar Elektroplating ...................................... 5

2.1.1. Pertumbuhan Deposit ......................................... 82.1.2. Hukum Faraday .................................................. 92.1.3. Ketebalan Deposit ............................................... 102.1.4. Efisiensi Plating .................................................. 102.1.5. Elektrolit

2.1.5.1. Rendaman Asam Dengan GaramSederhana ............................................... 12

2.1.5.2. Rendaman Yang MengandungGaram Kompleks ................................... 13

2.1.5.3. Buffer (penyangga) dan komponenLainnya .................................................. 13

2.1.6. Konduktivitas Ion ................................................ 132.1.7. Elektroda ............................................................. 132.1.8. Variabel-Variabel dalam Proses

Elektroplating .................................................... 16

LAPORAN TUGAS AKHIR

DAFTAR ISIxii

2.1.8.1 Konsentrasi Elektrolit ............................ 162.1.8.2. Sirkulasi Elektrolit ................................. 162.1.8.3. Temperatur dan Waktu .......................... 162.1.8.4. Rapat Arus ............................................. 172.1.8.5. Daya Tembus (Throwing Power) .......... 172.1.8.6. Jarak Anoda – Katoda ........................... 18

2.2. Persiapan Material Sebelum Elektroplating ................ 182.2.1. Pembersihan Material dari Kotoran

dan Minyak (Degreasing) ...................................... 192.2.2. Pembersihan Permukaan dari Scale (Pickling) ..... 202.2.3. Pembersihan Material Setelah

Proses Pickling (Fluxing) ...................................... 202.2.4. Rinsing .................................................................. 20

2.3. Pelapisan Tembaga Sianida ......................................... 212.3.1. Karakteristik Tembaga .......................................... 212.3.2. Larutan Elektrolit Pada Elektroplating

Tembaga Sianida ................................................... 222.3.3. Fungsi Komponen Utama Elektrolit

Tembaga Sianida ................................................... 232.3.3.1. Tembaga Sianida (Copper Cyanide,

CuCN ) ................................................. 232.3.3.2. Potasium Sianida (KCN) dan

Sodium Sianida (NaCN) ....................... 242.3.3.3. Sianida Bebas ........................................ 242.3.3.4. Sodium Karbonat (Na2CO3) .................. 24

2.4. Definisi Gel ................................................................. 252.5. Penggunaan Gelatin sebagai Gelling Agent

Elektrolit ..................................................................... 252.6. Karakteristik Gelatin ................................................... 262.7. Komposisi Gel Elektrolit CuCN.................................. 302.8. Baja JIS G 3141 .......................................................... 30

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.................................... 313.1. Diagram Alir Percobaan ............................................ 313.2. Peralatan dan Bahan .................................................. 32 3.2.1. Peralatan Percobaan ......................................... 32

LAPORAN TUGAS AKHIR

DAFTAR ISI xiii

3.2.2. Bahan Percobaan ............................................. 323.3. Prosedur Penelitian .................................................... 33

3.3.1 Preparasi Spesimen ........................................... 333.3.2. Preparasi Elektrolit Gel CuCN ......................... 343.3.3 Susunan Rangkaian elektroplating .................... 38

3.4. Proses Elektroplating ................................................ 383.5. Pengujian Ketebalan ................................................. 393.6. Pengamatan Hasil Elektroplating Dengan

Scanning Electron Microscope (SEM) dan Pengujian Unsur Cu Pada Deposit Dengan EDS (Energi Dispersive Spectrometry) ............................ 40

3.7. X-Ray Diffraction (XRD) ........................................ 423.8. Rancangan Percobaan .............................................. 44

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................... 45 4.1 Hasil Penelitian ........................................................ 45

4.1.1. HASIL PENGAMATAN FOTO MAKROSPESIMEN ................................................... 45

4.1.2. HASIL PENGUJIAN KETEBALANDEPOSIT Cu PADA SPESIMEN ................ 47

4.1.3. HASIL PENGAMATAN FOTO MIKROSPESIMEN ................................................... 49

4.1.4. HASIL EDX SPESIMEN ............................. 514.1.5. HASIL PENGUJIAN XRD SPESIMEN ...... 54

4.2 Pembahasan .............................................................. 564.2.1. Pengaruh Konsentrasi CuCN Terhadap

Ketebalan Deposit Cu ................................. 564.2.2. Pengaruh Konsentrasi Gelatin Terhadap

Ketebalan Deposit Cu ................................... 57BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................... 59

4.1 Kesimpulan ............................................................. 594.2 Saran ....................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 61LAMPIRAN................................................................................. 63UCAPAN TERIMA KASIH ....................................................... 71BIODATA PENULIS ................................................................. 73

LAPORAN TUGAS AKHIR

DAFTAR ISI xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Contoh Skema Sistem elektroplating......................... 7Gambar 2.2 Perubahan formasi rantai dari gelatinsaat pendinginan (Gelatine Handbook:Theory and Industrial Practice) ..................................................... 25Gambar 2.3 Gelatin dalam Bentuk serbuk (Gelatine Handbook:Theory and Industrial Practice ...................................................... 28Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Percobaan ............................... 30Gambar 3.2 Dimensi spesimen .................................................... 33Gambar 3.3 Elektrolit Gel CuCN .................................................37Gambar 3.4 Neraca Analitik Sartorius BP 110 S .........................37Gambar 3.6 Proses elektroplating menggunakan elektrolitgel CuCN ...................................................................................... 43Gambar 4.1 (A) Spesimen dielektroplating dengan CuCN15 gr/l dan 5% gelatin ................................................................... 45Gambar 4.1 (B) Spesimen dielektroplating dengan CuCN35 gr/l dan 5% gelatin ....................................................................45Gambar 4.1 (C) Spesimen dielektroplating dengan CuCN55 gr/l dan 5% gelatin.....................................................................45Gambar 4.1 (D) Spesimen dielektroplating dengan CuCN75 gr/l dan 5% gelatin ....................................................................45Gambar 4.2 (A) Spesimen dielektroplating dengan CuCN15 gr/l dan 7% gelatin .............................................................. 46Gambar 4.2 (B) Spesimen dielektroplating dengan CuCN35 gr/l dan 7% gelatin ....................................................................46Gambar 4.2 (C) Spesimen dielektroplating dengan CuCN55 gr/l dan 7% gelatin ...................................................................46Gambar 4.2 (D) Spesimen dielektroplating dengan CuCN75 gr/l dan 7% gelatin ...................................................................46Gambar 4.3. Grafik Ketebalan deposit Cu pada Spesimenyang dielektroplaitng menggunakan elektrolit gel CuCNdengan konsentrasi gelatin 5% ..................................................... 48Gambar 4.4. Grafik Ketebalan deposit Cu pada Spesimenyang dielektroplaitng menggunakan gel elektrolit CuCN

LAPORAN TUGAS AKHIR

DAFTAR ISIxvi

dengan konsentrasi gelatin 7% ..................................................... 48Gambar 4.5. Grafik impose Ketebalan deposit Cu pada Sampleyang dielektroplaitng menggunakan gel elektrolit CuCNdengan gelatin 5%dan 7% ............................................................. 48Gambar 4.6 (A) Foto top view Spesimen dielektroplatingdengan CuCN 15 gr/l dan 5% gelatin (perbesaran 3000X) ......... 49Gambar 4.6 (B) Foto top view Spesimen dielektroplatingDengan CuCN 55 gr/l dan 5 % gelatin (perbesaran 2300X) ......... 49Gambar 4.7 (A) Foto top view Spesimen dielektroplatingdengan 15 gr/l CuCN dan 7% gelatin ........................................... 50Gambar 4.7(B). Foto top view Spesimen dielektroplatingdengan CuCN 55gr/l dan 7% gelatin ........................................... 50Gambar 4.8 (A) Foto SEM cross sectionspesimen yang dielektroplating dengan konsentrasiCuCN 75gr/l dan 5% gelaitn, (perbesaran 2000X) ....................... 51Gambar 4.8 (B) Foto SEM cross sectionSpesimen yang dielektroplating dengan konsentrasiCuCN 75 gr/l dan 7% Gelatin (perbesaran 3000X) ...................... 51Gambar 4.9 Hasil EDS diambil dari top view Spesimenyang dielektroplating dengan elektrolit gel CuCNdengan konsentrasi CuCN 15 gr/l dan 5% gelatin ....................... 52Gambar 4.10 Hasil EDS diambil dari top view Spesimenyang dielektroplating dengan elektrolit gel CuCNdengan konsentrasi CuCN 55 gr/l dan 5% gelatin................ ........ 52Gambar 4.11 Hasil EDS diambil dari top view Spesimenyang dielektroplating dengan elektrolit gel CuCNdengan konsentrasi CuCN 15 gr/l dan 7% gelatin ........................ 53Gambar 4.12 Hasil EDS diambil dari top view Spesimen yang dielektroplating dengan CuCN 55 gr/l dan 7% gelatin .......53Gambar 4.13 Hasil Pengujian XRD pada permukaandeposit Cu spesimen yang dielektroplating elektrolit gel CuCNdengan konsentrasi CuCN 15 gr/l dan 5% gelatin....................... 55Gambar 4.14 Hasil Pengujian XRD pada permukaandeposit Cu spesmen yang dielektroplating elektrolit gel CuCNdengan konsentrasi CuCN 75 gr/l dan 7% gelatin....................... 56

LAPORAN TUGAS AKHIR

DAFTAR ISI xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Potensial Elektroda Standar .......................................... 15Tabel 2.2 larutan elektrolit tipe strike ( sumber : purwanto, syamsul Huda 2005) .................................. 22Tabel 2.3 Komposisi gelatin ......................................................... 27Tabel 2.4 kondisi untuk membuat elektrolit gel dengan gelatin ...29Tabel 3.1 konsentrasi CuCN dan Gelatin .................. .................. 34Tabel 3.2 Rancangan Pengukuran ketebalan denganMiniTest 600 data (Setelah Elektroplating dengantembaga sianida) ............................................................................ 43Tabel 4.1 Hasil pengujian Ketebalan Deposit Cu Pada Sampledengan menggunakan mini test 600 B ...........................................47

LAPORAN TUGAS AKHIR

DAFTAR ISI xix

LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel ketebalan deposit Cu pada Spesimenberdasrkan pengukuran menggunakan Minitest 600..................... 63Lampiran 2. Tabel Berat Spesimen Sebelum Dielektroplating.... 63Lampiran 3. Tabel Berat Spesimen Setelah Dielektroplating...... 64Lampiran 4. Tabel Berat Deposit Cu Pada spesimen................... 65Lampiran 5. Tabel ketebalan Deposit Cu Pada Spesimenberdasarkan perhitungan ............................................................... 66Lampiran 6. Hasil Pengamatan SEM dan PengujianEDS Spesimen 1............................................................................. 67Lampiran 7. Hasil Pengamatan SEM dan PengujianEDS Spesimen 3............................................................................ 68Lampiran 8. Hasil Pengamatan SEM dan PengujianEDS Spesimen 5............................................................................. 69Lampiran 9. Hasil Pengamatan SEM dan PengujianEDS Spesimen7............................................................................. 70