1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Logam kadmium (Cd) merupakan salah satu logam penting di dunia industri. Karena

sifatnya yang dapat ditempa, elastis, lembut, konduktor yang baik, dan tahan terhadap korosi,

logam jenis ini banyak digunakan, baik sebagai pelapis maupun campuran material berbagai

barang, seperti komponen sepeda motor, mobil, pesawat terbang, dan kapal laut, peralatan

pabrik, dan komponen elektronik dan optik [1]. Selain itu, sifat logam Cd yang lebih reaktif

daripada paduan baja mengakibatkan logam jenis ini dapat berperan sebagai anoda korban

(sacrificial anodic protection) paduan tersebut. Bila pelapis paduan baja rusak, lapisan logam Cd

dapat “menarik” proses oksidasi dan korosi yang seharusnya terjadi pada paduan baja. Sehingga,

paduan baja tetap terlindungi dari serangan korosi walaupun pelapis logam Cd rusak [2]. Akan

tetapi, penggunaan logam Cd saat ini dibatasi karena logam jenis ini tergolong logam berat yang

bersifat toksik dan karsinogenik [3].

Untuk mengganti penggunaan logam Cd yang bersifat toksik dan karsinogenik, logam

alternatif yang sejenis, yaitu zink (Zn) yang lebih ramah lingkungan banyak digunakan saat ini.

Sama seperti logam Cd, pelapisan logam Zn juga dapat berperan sebagai anoda korban. Akan

tetapi, karena logam jenis ini sukar ditempa, kurang elastis, bersifat lebih isolator, lebih reaktif,

dan menghasilkan produk korosi yang banyak, penggunaan logam Zn murni tidak dapat

sepenuhnya menggantikan logam Cd. Dalam lingkungan air laut, pelapis Zn murni cenderung

lebih mudah berkarat daripada pelapis Cd. Akibatnya, pelapisan dengan logam Zn tidak dapat

melindungi material secara jangka panjang. Terutama bila dalam kondisi lingkungan yang

agresif [4],[5]. Oleh karena itu, penelitian mengenai perpaduan logam Zn dengan material

lainnya guna menggantikan logam Cd menjadi sangat penting. Terutama di negara yang tingkat

humiditasnya tinggi, seperti Indonesia.

Beberapa penelitian penting mengenai pelapisan paduan Zn telah banyak dilakukan selama

40 tahun terakhir ini guna mengganti penggunaan logam Cd [6]. Akan tetapi, penelitian yang ada

kebanyakan berupa perpaduan antar logam jenis satu dengan logam jenis lainnya. Seperti paduan

logam Zn-Cu, Zn-Mn, Zn-Fe, Zn-Co, Zn-Sn, dan Zn-Ni [7-10]. Sedangkan penelitian mengenai

pelapisan paduan Zn dengan material organik, seperti plastik, tergolong jarang dilakukan,

mengingat sebagian besar material organik memiliki konduktivitas listrik yang rendah, sukar

larut dalam air, dan tidak dapat terionisasi. Sifat-sifat tersebut menyebabkan sebagian besar

material organik tidak dapat dielektroplating. Padahal, material organik memiliki ketahanan

2

korosi terhadap senyawa polar yang sangat tinggi. Hal ini dikarenakan sebagian besar material

organik bersifat inert.

Untuk mendeposisikan atau melapisi logam dengan material organik yang bersifat inert,

teknik electrophoretic deposition (EPD) dapat dipakai. Berbeda dengan teknik elektroplating

yang memanfaatkan arus listrik guna mengionisasi logam, teknik EPD memanfaatkan prinsip

pergerakan partikel koloid dalam suatu medium, biasanya air, yang disebabkan oleh adanya

medan listrik pada elektroda [11]. Dalam prosesnya, partikel tersebut ditambahkan suatu

dispersan guna “memberi” muatan pada partikel tersebut sehingga partikel tersebut bergerak

menuju elektroda yang muatannya berlawanan. Salah satu material organik yang berhasil

dideposisikan dengan teknik EPD adalah plastik jenis polistirena (PS).

Berdasarkan uraian di atas, perlu dilaksanakan penelitian mengenai teknik rekayasa

elektrodeposisi untuk memadukan sifat mekanik dan sifat anoda korban logam Zn dengan sifat

inert material organik guna mengganti penggunaan logam Cd. Salah satu material organik yang

berpotensi adalah polipropilena (PP). Material organik tersebut merupakan bahan penyusun

plastik yang biasa digunakan di dalam kehidupan sehari-hari yang bersifat tidak dapat atau sukar

diuraikan di dalam tanah. Sehingga bahan tersebut terakumulasi di alam secara melimpah. Data

tahun 2008 dari Deputi Pengendalian Pencemaran Kementerian Negara Lingkungan Hidup

(KLH) menyebutkan, setiap individu rata-rata menghasilkan 120 gram sampah plastik tiap hari.

Dengan asumsi ada sekitar 220 juta penduduk Indonesia, maka sampah plastik yang tertimbun

mencapai 26.500 ton/hari, sedangkan jumlah timbunan sampah nasional diperkirakan mencapai

176.000 ton/hari [14].

Sejauh literatur yang peneliti temukan, elektrodeposisi logam dipadukan material organik

lainnya telah berhasil dilakukan dengan menggunakan logam Ni-polietilena murni. Kehadiran

polietilena (PE) murni yang menempel pada logam secara signifikan meningkatkan ketahanan

logam terhadap korosi akibat senyawa polar, meningkatkan tingkat kekerasan, dan meningkatkan

ketahanan aus [15]. Namun, belum terdapat penelitian mengenai elektrodeposisi logam Zn

dipadukan dengan limbah plastik PP. Hal inilah yang memicu peneliti untuk menemukan metode

rekayasa elektrodeposisi logam Zn dipadukan limbah plastik PP guna menggantikan penggunaan

logam Cd. Maka dari itu, peneliti melakukan penelitian yang berjudul, “Elektrodeposisi

Material Komposit Zn-PP sebagai pelapis Anti Karat.” Di dalam penelitian ini, peneliti

mengombinasikan metode elektroplating yang bertujuan untuk mendeposisikan logam Zn

dengan metode EPD yang bertujuan untuk mendeposisikan limbah plastik PP. Persoalan pokok

yang hendak dikaji pada penelitian ini ialah metode elektrodeposisi logam Zn dipadukan limbah

PP, efektifitas lapisan Zn-PP dalam menghambat korosi.

3

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, dapat dirumuskan tiga rumusan masalah sebagai

berikut :

1. Bagaimana metode elektrodeposisi Zn-PP pada permukaan logam?

2. Bagaimana efektifitas lapisan Zn-PP dalam menghambat korosi logam?

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Spesimen uji yang dilapisi Zn-PP pada penelitian ini merupakan pelat baja karbon

rendah.

2. PP yang digunakan pada penelitian ini merupakan limbah plastik yang telah diolah

menjadi pellet.

3. Medium uji laju korosi pelat baja karbon rendah adalah larutan NaCl 3,5%.

4. Laju korosi baja karbon rendah berjenis korosi seragam.

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mempelajari metode elektrodeposisi Zn-PP dan pengaruh komponen elektrodeposisi

(voltase dan konsentrasi bubuk PP) terhadap massa deposisi lapisan Zn-PP dan persentase

volume PP yang menempel pada lapisan Zn.

2. Mengetahui pengaruh besarnya persentase volume PP yang menempel pada lapisan

terhadap laju korosi logam

1.5. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan memberikan manfaat kepada berbagai pihak, terutama masyarakat

umum. Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagi Peneliti

Mengetahui teknik rekayasa elektrodeposisi yang baru.

2. Bagi Masyarakat

Memberikan alternatif teknik rekayasa elektrodeposisi baru guna mengganti penggunaan

logam Cd.

3. Bagi Lingkungan

Mengurangi timbunan limbah plastik yang terdapat di alam dan mengurangi pencemaran

yang ditimbulkan akibat timbunan limbah plastik tersebut.

4

1.6. Hipotesis

Peneliti mengajukan beberapa hipotesis terkait penelitian ini. Daftar hipotesis tersebut

adalah sebagai berikut :

1. Besarnya voltase yang diaplikasikan dan konsentrasi partikel PP dalam suspensi

berbanding lurus terhadap besarnya massa deposisi sampel dan persentase volume

partikel PP yang menempel pada proses elektrodeposisi.

2. Besarnya persentase volume partikel PP yang menempel pada lapisan berbanding lurus

terhadap ketahanan korosi lapisan komposit Zn-PP.

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1. Elektrodeposisi

Elektrodeposisi adalah suatu metode pelapisan material dengan cara mengalirkan arus listrik

kepada material tersebut dan kepada elektroda. Dalam hal ini, material yang akan dilapisi dapat

berperan sebagai katoda maupun anoda. Metode elektrodeposisi dapat dibagi menjadi dua, yakni

metode elektroplating dan metode electrophoretic deposition (EPD).

2.1.1. Elektroplating

Elektroplating merupakan suatu proses penggunaan arus listrik untuk mengurangi

kandungan kation logam terlarut sehingga kation logam tersebut membentuk lapisan logam

yang koheren pada elektroda. Prinsip kimia dari proses ini ialah oksidasi logam anoda (+)

sehingga terbentuk kation-kation logam dan reduksi kation logam kepada katoda (-) sehingga

kation-kation logam menempel pada katoda. Proses ini dipakai untuk mendapatkan

karakteristik tertentu dari sebagian atau seluruh permukaan material yang akan dilapisi,

seperti ketahanan abrasi maupun aus, ketahanan terhadap korosi, lubrisitas, estetika, dll.

Elektroplating dilakukan dengan cara mengalirkan arus listrik DC kepada elektroda yang

direndam ke dalam larutan elektrolit. Larutan elektrolit harus mengandung satu atau lebih

garam logam terlarut agar arus listrik dapat mengalir. Dalam hal ini, material yang akan

dilapisi berfungsi sebagai katoda sedangkan material pelapis berfungsi sebagai anoda. Akan

tetapi, proses elektroplating tidak selalu mengonsumsi anoda. Bila anoda yang dipakai adalah

timah atau karbon, sumber kation logam berasal dari larutan elektrolit. Sehingga, larutan

elektrolit harus diganti setelah beberapa kali penggunaan.

Sebelum proses elektoplating dilaksanakan, terlebih dahulu harus dilakukan perlakuan

awal terhadap material yang akan dilapisi. Proses ini sangat penting karena kontaminan atau

produk korosi yang menempel pada permukaan material dapat mengurangi tingkat adhesi,

bahkan mencegah proses pelapisan itu sendiri. Secara umum, proses pembersihan permukaan

material terdiri dari tiga tahap, yaitu degreasing, pembersihan alkali, dan pickling, Proses

yang pertama dan kedua berfungsi untuk membersihkan permukaan material dari minyak,

debu, kotoran, dan kontaminan organik lainnya. Sedangkan proses yang ketiga berfungsi

untuk membersihkan permukaan material dari produk korosi [16].

Teknologi elektroplating sangat banyak digunakan pada berbagai barang di kehidupan

sehari-hari. Barang-barang seperti perhiasan, kerajinan, komponen sepeda motor dan mobil,

6

peralatan pabrik, alat-alat perkantoran dan pertanian, komponen elektronik dan optik, dan

lain-lain tidak dapat terlepas dari proses elektroplating pada pengerjaan tahap akhirnya.

Metode in banyak dipakai karena memiliki beberapa kelebihan. Antara lain, temperature

proses rendah, peralatan relatif murah, komposisi larutan luas, laju pengendapan cepat,

porositas pada lapisan rendah, dan dapat menghasilkan beberapa lapisan [17].

2.1.2. Electrophoretic Deposition (EPD)

Penerapan medan listrik guna menggerakkan partikel koloid yang telah didispersikan dan

“diberi” muatan dalam suatu medium agar terdeposisi kepada elektroda dinamakan proses

electrophoretic deposition (EPD) [11]. Berbeda dengan metode elektroplating dimana arus

listrik digunakan untuk mereduksi logam anoda menjadi kation-kation logam, metode EPD

menggunakan arus listrik guna menggerakkan partikel koloid dalam suatu medium. Dalam hal

ini, besarnya medan listrik lebih berperan daripada rapat arus listrik. Adapaun persamaan laju

partikel terdispersi akibat pengaruh medan listrik dapat diekspresikan ke dalam persamaan

berikut. [11]

Keterangan :

Vp : Laju partikel terdispersi

: Permitivitas dielektrik medium EPD

: Zeta potensial (indikator kestabilan partikel)

: Medan listrik seragam

: Viskositas medium EPD

Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa tingkat kualitas EPD ditentukan oleh empat

faktor : (1) Permitivitas dielektrik medium EPD ; (2) Kestabilan partikel ; (3) Besarnya medan

listrik ; (4) Viskositas medium EPD. Faktor (1), (2), dan (3) berbanding lurus terhadap

kualitas EPD sedangkan faktor (4) berbanding terbalik terhadap kualitas EPD.

Metode EPD berfungsi untuk mendeposisikan material yang tidak dapat terionisasi oleh

arus listrik. Sebagai contoh, pelapisan logam dengan hidroksiapatit, kitosan, TiO2, CNT, dan

berbagai jenis keramik dapat dilakukan dengan menerapkan metode ini. Untuk melaksanakan

proses tersebut, material pelapis harus direduksi ukurannya hingga berskala mikro bahkan

nano. Beberapa jenis dispersan dapat ditambahkan ke dalam suatu medium agar terbentuk

suspensi yang homogen [11]. Hal tersebut diperlukan karena faktor kestabilan partikel

memainkan peranan penting dalam proses EPD.

7

2.2. Korosi

Korosi berasal dari bahasa latin corrodere, yang bermakna “menggerogoti hingga

berkeping-keping.” Definisi umum dari kata “korosi” ialah reaksi kimia atau reaksi

elektrokimia suatu lingkungan dengan suatu material, biasanya logam, dan dapat mengakibatkan

deteriorasi logam [22], [23]. Maksud lingkungan pada konteks ini ialah segala sesuatu yang

mengalami kontak langsung dengan suatu material. Korosi dapat digolongkan menjadi berbagai

jenis menurut penyebabnya dan proses terjadinya [22], [24], [25].

2.2.1. Jenis-jenis Korosi

2.2.1.1. Korosi Seragam

Korosi seragam adalah korosi yang terjadi pada permukaan logam secara merata

akibat reaksi kimia karena pH air yang rendah (asam) dan udara yang lembab, sehingga

makin lama logam makin menipis. Biasanya korosi tipe ini terjadi pada pelat baja atau

profil dan logam homogen. Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara diberi lapis dinding

yang mengandung inhibitor. [24]. [25]

2.2.1.2. Korosi Galvanis

Korosi yang disebabkan karena adanya kontak dua jenis logam yang berbeda dalam

suatu sistem elektrolit, sehingga logam yang lebih anodic atau lebih reaktif akan terkorosi

(dalam hal ini teroksidasi). Korosi galvanis dapat ditanggulangi dengan beberapa cara,

yaitu : (1) Memberi isolator yang cukup tebal, (2) Memasang proteksi katodik, dan (3)

Menambahkan inhibitor pada cairan. [24], [25]

2.2.2. Metode Penghambatan Korosi pada Logam

2.2.2.1. Pemilihan Material

Pemilihan material merupakan upaya pertama untuk menghambat korosi pada logam.

Setiap unsur logam memiliki kereaktifan yang berbeda-beda, sebagai contoh logam Au

(emas) dan Pt (platinum) memiliki kereaktifan yang rendah, sedangkan logam Zn (seng),

Mg (magnesium), dan Li (lithium) memiliki kereaktifan yang tinggi. Oleh karena itu,

pemilihan jenis logam hendaknya disesuaikan berdasarkan tingkat aggresivitas

lingkungannya. Biasanya, perpaduan logam (alloying) dilaksanakan untuk mendapatkan

logam dengan kereaktifan rendah. [22], [24]

Untuk mengetahui kecocokan paduan logam terhadap lingkungan, pengujian laju

korosi dapat dilakukan dengan menggunakan dua metode. Yakni, metode kehilangan berat

(weight loss) dan metode elektrokimia. Pengujian tersebut dilakukan untuk mengukur laju

penetrasi korosi terhadap paduan logam. Hasil pengujian laju korosi tersebut kemudian

8

dicocokkan dengan tabel di bawah ini untuk menentukan kecocokan paduan logam

terhadap lingkungan

Tabel 2.1.

Indikator Kecocokan Paduan Logam berdasarkan Laju Korosinya[26]

Relative

Corrosion

Resistance

mils/yr millimeters/yr micron/yr nanometers/h picometer/s

Outstanding < 1 < 0,02 < 25 < 2 < 1

Excellent 1-5 0,02-0,1 25-100 2-10 1-5

Good 5-20 0,1-0,5 100-500 10-50 20-50

Fair 20-50 0,5-1 500-1000 50-150 20-50

Poor 50-200 1-5 1000-5000 150-500 50-200

Unacceptable 200+ 5+ 5000+ 500+ 200+

Sumber : William dan David (2010)

2.2.2.2. Proteksi Katodik

Proteksi katodik memanfaatkan prinsip korosi galvanis dimana apabila terdapat dua

logam yang bersentuhan, logam yang lebih reaktif akan mengalami korosi, sedangkan

logam yang kurang reaktif akan terlindungi. Dalam hal ini, logam yang lebih reaktif akan

menjadi logam korban untuk melindungi logam lain dari korosi. Logam-logam reaktif,

seperti Zn atau Cd sering dipakai dalam metode ini. [22], [24]

2.2.2.3. Pelapisan (Coatings)

Pelapisan logam dengan tujuan melindungi logam terhadap korosi dapat digolongkan

menjadi dua, yaitu pelapisan metalik dan pelapisan nonmetalik (organik dan anorganik).

[22]. Penggunaan lapisan metalik dapat dilaksanakan dengan dua pilihan, yaitu lapisan

metalik yang kurang reaktif dan yang lebih reaktif. Akan tetapi, saat ini lapisan metalik

yang lebih reaktif, seperti Zn, yang lebih banyak dipakai. Hal ini dikarenakan pelapisan

logam dengan logam lain yang kurang reaktif dapat memicu terjadinya korosi galvanis

pada logam yang dilapisi. Menurut Azis (wawancara, 15 Januari 2015), pada saat ini

pelapisan logam dengan Zn atau galvanizing merupakan metode pelapisan yang paling

banyak dipakai di dunia. Hal ini disebabkan faktor rendahnya harga dari logam Zn itu

sendiri dan sifat Zn yang lebih reaktif daripada baja.

9

2.3. Pelapisan Kadmium

Pelapisan kadmium merupakan suatu proses melapisi suatu permukaan material (biasanya

logam) dengan kadmium. Proses ini dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain dengan

cara vacuum deposition dan sputtering, mechanical deposition, dan cara elektrodeposisi [27].

Komposisi larutan elektrodeposisi kadmium yang biasa digunakan adalah larutan kadmium

sianida dalam kondisi basa. Komposisi larutan tersebut dapat diperoleh dengan cara

mencampurkan logam kadmium maupun oksida kadmium dengan senyawa NaCN, NaOH, dan

agen pencerah (brightening agents) [28].

2.3.1. Karakteristik Lapisan Kadmium

Logam kadmium memiliki sifat-sifat yang sulit ditandingi oleh logam lainnya. Hal

tersebut menyebabkan logam ini banyak diaplikasikan sebagai pelapis peralatan elektronik,

otomotif, dan aeronautika. Sifat konduktivitas listriknya yang baik, mudah disolder, dan tidak

menghasilkan produk korosi yang sedikit menyebabkan logam ini dipakai pada peralatan

elektronik. Kemudian sifatnya yang tahan terhadap korosi pada lingkungan air laut dan alkali

menyebabkan logam ini dipakai sebagai pelapis spare part kendaraan bermotor. Selain itu,

logam ini juga dapat berperan sebagai anoda korban yang cocok dengan aluminium, sehingga

dapat diaplikasikan dalam bidang industri aeronautika [27].

Unsur Cd memiliki golongan yang sama dengan unsur Zn. Hal ini menyebabkan pelapis

Cd memiliki karakterisitik yang hampir sama dengan pelapis Zn. Sama seperti Zn, bila

pelapis Cd terpapar oksigen dalam udara bebas, akan terbentuk lapisan pasif kadmium

hidroksida yang akan melindungi logam dari proses korosi. Pelapis kadmium hidroksida ini

memiliki karakteristik licin dan bertahan dalam kondisi lingkungan rentang pH 5-14. Selain

itu, pelapis Cd juga dapat berperan sebagai anoda korban layaknya Zn. Ketiga karakteristik

itulah yang menyebabkan logam Cd banyak digunakan pada lingkungan air laut karena

ketahanan korosinya yang sangat tinggi dibanding Zn.

Terdapat beberapa penelitian mengenai laju korosi pelapis Cd. Tabel di bawah ini

menunjukkan laju korosi pelapis Cd dalam tiga lingkungan yang berbeda-beda.

10

Tabel 2.2.

Laju Korosi Logam Kadmium[29]

No Logam Industri Sub Urban Air Laut

1

Kadmium

10,4 micron/tahun[30]

2,2 micron/tahun[30]

1,3 micron/tahun[30]

2 25,0 micron/tahun[31]

- 5,0 micron/tahun[31]

3 33,3 micron/tahun[32]

- 5,3 micron/tahun[32]

4 - - 10,7 micron/tahun[33]

5 4,3 micron/tahun[29]

- 1,23-1,89 micron/tahun[29]

Sumber : Morrow, H. (2003)

2.3.2. Toksisitas dan Pelarangan Logam Kadmium

Kadmium tergolong logam berat beracun dan karsinogenik. Unsur ini tidak memiliki

peran biologis apapun di dalam tubuh makhluk hidup. Keracunan disebabkan karena unsur ini

terakumulasi dalam hati dan ginjal kemudian terikat sebagai metalothionein,. Sekitar 60% Cd

terakumulasi dalam ginjal dan hati, sedangkan sisanya tersebar di seluruh tubuh. Unsur ini

akan berada dalam darah selama rentang waktu 75 -128 hari. Setelah itu, logam tersebut akan

terakumulasi dalam organ tubuh. Di dalam metalothionein, unsur Cd akan terikat dengan

gugus sulfhidril (-SH) dalam enzim karboksil sisteinil, histidil, hidroksil, dan fosfatil dari

protein dan purin. Pengikatan tersebut mengakibatkan terhambatnya aktivitas enzim. Selain

mekanisme keracunan tersebut, logam Cd juga dapat mengakibatkan perubahan epigenetik

ekspresi DNA, penghambatan atau peningkatan regulasi jalur transportasi khususnya di

segmen proksimal S1 dari tubulus ginjal, gangguan kompetitif terhadap aktivitas fisiologis ion

Zn atau Mg, penghambatan sintesis Heme, dan gangguan fungsi mitokondria yang berpotensi

menginduksi apoptosis. [34]

Unsur Cd masuk ke dalam tubuh melalui inhalasi (terhirup) dan ingesti (tertelan).

Sepuluh hingga lima puluh persen debu Cd, bergantung dari ukuran partikel masuk melalui

sistem pernapasan. Sedangan lima hingga sepuluh persen logam Cd masuk melalui ingesti.

Penyerapan unsur ini akan semakin besar pada orang yang mengalami defisiensi Zn, kalsium,

maupun zat besi. Selain melalui inhalasi dan ingesti, logam Cd juga dapat masuk melalui

aktivitas merokok. [34]

Kasus keracunan logam Cd yang pernah terjadi adalah kasus penyakit itai-itai yang

terjadi di Toyama Prefektur, Jepang pada tahun 1912. Korban dari kasus tersebut sebagian

besar adalah wanita menopause yang memiliki kadar zat besi atau mineral dalam tubuh yang

rendah [3]. Logam Cd adalah salah satu dari enam substansi yang dibatasi penggunaannya

oleh negara anggota Uni Eropa dalam hukumnya, Restriction on Hazardous Substances

11

(RoHS). Hukum RoHS tersebut melarang penggunaan unsur kadmium, timbal, dan merkuri

dalam komponen cat, pigment, kabel PVC, solder, produk televisi dan fotografi, komponen

logam, lampu bohlam, dan baterai [35]. Selain itu, The International Agency for Research on

Cancer juga menggolongkan kadmium dan senyawa-senyawanya sebagai unsur karsinogenik.

Masuknya unsur tersebut dalam tubuh dapat menyebabkan osteoporosis, kanker paru-paru,

prostat, dan payudara [36].

2.3.3. Substitusi Logam Kadmium

Logam kadmium memiliki sifat yang sulit ditandingi oleh pelapis logam lainnya. Logam

Zn, yang segolongan dengan logam Cd dalam Tabel Periodik Unsur tidak dapat

menggantikan logam tersebut karena sifat unsur Zn yang tidak tahan korosi dalam lingkungan

asam dan air laut. Walaupun demikian, logam Cd bersifat toksik dan karsinogenik, sehingga

penggunaannya dilarang atau dibatasi oleh negara-negara tertentu. Oleh karena itu, substitusi

logam kadmium telah menjadi masalah selama 40 tahun terakhir ini. Beberapa penelitian

telah dilaksanakan guna menghasilkan pelapis substitusi logam Cd. Penelitian yang ada

kebanyakan berupa perpaduan logam Zn yang dapat berperan sebagai anoda korban dengan

logam lain yang lebih mulia guna menurunkan laju korosi lapisannya, seperi pelapisan logam

Zn-Ni, Zn-Cu, Zn-Mn, Zn-Fe, Zn-Co, dan Zn-Sn. Pelapisan Zn-Ni dengan kadar Ni 14-18%

merupakan substituen yang paling populer di masyarakat. Hal ini dikarenakan pelapisan Zn-

Ni dengan kadar tersebut dapat menurunkan laju korosi Zn dengan signifikan sekaligus

mempertahankan sifat anoda korban lapisan tersebut tanpa dipasifasi dengan lapisan krom.

Akan tetapi, tetap saja berbagai substituen yang ada hanya dapat diaplikasikan pada kondisi

dengan kebutuhan tertentu. Hingga saat ini, belum terdapat substituen yang dapat

menggantikan pelapis Cd di segala kebutuhan. [7-10]

2.4. Polipropilena (PP)

Polipropilena (PP) adalah sebuah polimer thermoplastic yang dibuat oleh industri kimia dan

digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil, alat tulis, perlengkapan

laboratorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer Polipropilena

memiliki titik leleh yang bervariasi antara 130-171°C dan memiliki ketahanan yang cukup baik

terhadap berbagai senyawa polar, baik encer maupun pekat pada suhu ruang. Adapun ilustrasi

struktur rantai polimer polipropilena (PP) adalah sebagai berikut:

12

Gambar 2.1. : Struktur rantai polimer polipropilena

Sumber: www.en.wikipedia.org

Sifat-sifat fisik, mekanik, dan termal polipropilena adalah sebagai berikut:

Tabel 2.3.[37]

Sifat Fisik, Mekanik, dan Termal Polipropilena

Properti Homopolimer Kopolimer

Berat jenis 0,90-0,91 0,89-0,91

Adsorpsi air (%) 0,01-0,03 0,03

Tensile strength (MPa) 31,03-41,37 27,58-37,92

Elongation at break (%) 100-600 200-500

Tensile modulus (MPa) 113,7-155,1 89,6-124,1

Flexural modulus (MPa) 117,2-172,3 89,6-137,9

Impact strength (J/m) 21-75 59-747

Konduktivitas termal

(W/mK)

0,22 0,22

Koefisien ekspansi termal

(10-4

m/m. °C)

1,4-1,8 1,08-1,80

UL Flammability rating HB HB

Sumber : International Association of Plastic Distribution

13

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Jenis dan Metode Penelitian

Jenis penelitian yang digunakan pada penelitian ini ialah deskriptif kuantitatif, yaitu

menjelaskan hubungan antar variabel dengan menganalisis data numerik. Sedangkan metode

yang digunakan adalah studi laboratorium (eksperimen) dan studi literatur. Penelitian

eksperimen dapat diartikan sebagai metode penelitian yang digunakan untuk mencari pengaruh

perlakuan tertentu terhadap yang lain dalam kondisi yang terkendalikan [38]. Metode

eksperimen pada penelitian ini diperlukan untuk : (1) mengetahui pengaruh komponen

elektrodeposisi (voltase listrik DC dan konsentrasi bubuk PP dalam larutan elektrolit) terhadap

massa deposisi lapisan Zn-PP yang dihasilkan dan persentase volume partikel PP yang

menempel pada lapisan. (2) mengetahui pengaruh persentase volume partikel PP yang menempel

pada lapisan terhadap laju korosi logam (pelat baja karbon rendah). Adapun metode studi

literatur diperlukan untuk membandingkan hasil eksperimen terhadap data sekunder.

3.2. Waktu, Lokasi, dan Kegiatan Penelitian

Tabel 3.1.

Rancangan Waktu, Lokasi, dan Kegiatan Penelitian

Tanggal Lokasi Kegiatan

14 Maret 2015 Rumah peneliti Pemilihan ide penelitian

20 Maret 2015 SMA Negeri 3 Semarang,

FMIPA Universitas Diponegoro

Konsultasi ide penelitian

Studi literatur

23 - 24 Maret 2015 Rumah peneliti Perancangan desain penelitian

29 - 30 Maret 2015 Rumah peneliti Penyusunan proposal penelitian

31 Maret 2015 FMIPA Universitas Diponegoro Konsultasi desain penelitian

1 April 2015 SMA Negeri 3 Semarang Penyusunan proposal penelitian

2 April 2015 FMIPA Universitas Diponegoro Konsultasi proposal penelitian

3 - 4 April 2015 SMA Negeri 3 Semarang Finalisasi proposal penelitian

5 Mei 2015 SMA Negeri 3 Semarang Konsultasi penelitian

6 - 26 Juni 2015 Lingkungan sekitar kota

Semarang

Pengumpulan dan preparasi alat-

bahan penelitian

23 Juni – 3 Juli 2015 Lab. Elektroplating Pusat Trial and Error tahap I

14

Penelitian Fisika LIPI

3 – 7 Juli 2015 Lab. Elektroplating Pusat

Penelitian Fisika LIPI

Studi literatur, Trial and Error

tahap II

7 – 26 Juli 2015 Rumah peneliti, Lingkungan

sekitar kota Semarang

Studi literatur, pengumpulan,

dan preparasi alat-bahan

penelitian

27 Juli – 2 Agustus 2015

Lab. Kimia SMAN 3 Semarang,

kantor LIPI Pusat Jakarta

Eksperimen, karakterisasi tahap

I (massa deposisi, SEM, XRD,

dan EDX mapping), dan

monitoring evaluasi penelitian

2 - 12 Agustus 2015 Lab. Kimia SMAN 3 Semarang Eksperimen tahap II (pembuatan

ulang sampel), karakterisasi

tahap II (uji korosi), dan analisis

data

10 - 12 Agustus 2015 Rumah peneliti, SMAN 3

Semarang

Pengolahan data, konsultasi

penelitian, dan penyusunan

laporan penelitian

13 Agustus 2015 SMAN 3 Semarang Konsultasi penulisan

3.3. Desain Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan melalui dua tahap. Tahap pertama mempelajari pengaruh voltase

listrik DC dan konsentrasi bubuk PP yang terdapat dalam larutan elektrolit terhadap massa

deposisi lapisan Zn-PP dan persentase volume PP yang menempel pada lapisan permukaan

spesimen. Variabel kontrol pada tahap ini adalah suhu, waktu, arus listrik, dan kecepatan

pengadukan. Tahap kedua mempelajari pengaruh persentase volume PP yang menempel pada

lapisan permukaan spesimen terhadap laju korosi spesimen. Hasil yang diharapkan dari kedua

tahapan tersebut yaitu : (1) Mengetahui voltase listrik DC dan konsentrasi bubuk PP optimum

yang terdapat dalam larutan elektrolit yang dapat menghasilkan lapisan komposit Zn-PP dengan

parameter besarnya persentase volume PP yang menempel pada lapisan permukaan spesimen

dan porositas lapisan Zn-PP. (2) Mengetahui persentase volume PP optimum yang menempel

pada lapisan permukaan spesimen dengan parameter laju korosi spesimen.

Adapun skema pengolahan limbah plastik jenis PP serta komposisi larutan elektrolit pada

setiap tahapan pra-elektrodeposisi hingga pasca-elektrodeposisi dapat dilihat pada ilustrasi

bawah ini.

15

Gambar 3.1. : Rancangan pengolahan spesimen pra-elektrodeposisi hingga pasca-elektrodeposisi

16

3.4. Skema Proses Elektrodeposisi

Pada proses elektrodeposisi, katoda yang digunakan adalah sebatang pelat baja karbon

rendah berdimensi 1 cm x 1 cm x 0,1 cm yang telah dilubangi. Pelubangan tersebut bertujuan

untuk menggantungkan sampel dengan kawat berarus listrik. Sedangkan anoda yang digunakan

adalah dua pelat Zn berdimensi 15 cm x 2,5 cm x 0,05 cm. Jarak antara anoda dan katoda adalah

4 mm. Sumber arus DC yang digunakan adalah beberapa aki 12 volt yang dirangkai seri (jumlah

aki yang dipasang bergantung pada variabel bebasnya) sedangkan besarnya arus listrik DC

dikontrol dengan memasang resistor (bergantung pada voltase yang diaplikasikan). Skema proses

elektrodeposisi material komposit Zn-PP dapat dilihat pada ilustrasi berikut.

Gambar 3.2. : Ilustrasi proses elektrodeposisi material komposit Zn-PP

Adapun resistor yang dipasang untuk masing-masing voltase yang diaplikasikan agar arus

listrik DC terkontrol 7-10 mA adalah sebagai berikut : (1) 12 Volt : 107,5 Ohm ; (2) 24 Volt :

212 Ohm ; dan (3) 48 Volt : 415 Ohm.

3.5. Alat dan Bahan Penelitian

Alat-alat yang diperlukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

17

Tabel 3.2.

Alat dan Bahan Penelitian

Alat Penelitian Bahan Penelitian

Gelas beaker dan gelas ukur Spesimen baja karbon rendah (1 cm x

1cm x 0,1 cm) sebanyak 36 batang

Pipet volumetri dan pengaduk kaca Pelat Zn ( 15 cm x 2,5 cm x 0,5 cm)

sebanyak 4 batang

Statif dan klem Limbah PP yang telah diolah menjadi

pellet PP recycle

Benang jahit Aquadest

Neraca digital (3 angka belakang koma) Garam Na4P2O7.2H2O teknis

Penggaris dan jangka sorong Garam NaCl pro analis

Triplek berdimensi 15x15x0,5 cm2 Larutan HF (konsentrasi 55%) teknis

Ayakan dengan nomor 100 mesh Bubuk ZnO teknis

Akumulator 12 volt Senyawa ZnSO4.5H2O teknis

Amperemeter atau multitester Surfaktan anionik sodium dodecyl

sulphate (SDS) teknis

Resistor 7,5 Ohm, 47 Ohm, 56 Ohm,

dan 100 Ohm berdaya 2 Watt

Senyawa aseton teknis

Mesin blender Senyawa CH3COOH

Pembakar spiritus Senyawa natrium sitrat. 2H2O teknis

Kabel, kawat, dan penjepit buaya Koloid KF (konsentrasi 0,25 g/mL)

Magnetic stirrer dan magnetic bar Larutan HCl (konsentrasi 30,5%) teknis

Ultrasonic Cleaner

Scanning Electron Microscope (SEM)

Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy

(EDX)

X-Ray Diffraction Spectroscopy (XRD)

3.6. Metode Karakterisasi Sampel

Karakterisasi sampel diperlukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan tiap tahapan pada

penelitian ini. Adapun berbagai metode untuk mengkarakterisasi sampel pada tiap tahapan

penelitian dapat dilihat pada subbab di bawah ini.

18

3.6.1. Morfologi Permukaan

Karakterisasi morfologi permukaan dilakukan dengan menggunakan SEM dan EDX

spektroskop guna mendeteksi keberadaan partikel PP, menghitung persentase volume partikel

PP yang menempel pada lapisan permukaan spesimen, dan mengamati porositas lapisan Zn-

PP setelah proses elektrodeposisi. Indikator adanya partikel PP dan penghitungan persentase

volume partikel PP yang menempel ditentukan berdasarkan pembacaan unsur karbon yang

dianalisis dengan EDX spektroskop. Sedangkan porositas lapisan Zn-PP diukur berdasarkan

pembacaan unsur oksigen yang dianalisis dengan EDX spektroskop.

Penghitungan persentase volume partikel PP menggunakan metode volume fraction by

systematic manual point count berdasarkan ASTM E562-02 [39]. Kerapatan kotak yang

digambar guna menghitung persentase volume partikel PP adalah 104/mm

2. Rincian prosedur

metode tersebut adalah sebagai berikut :

1. Menandai sampel pelat baja karbon rendah yang telah diberi perlakuan.

2. Mengambil foto permukaan lapisan pelat baja karbon rendah dengan SEM perbesaran

250 kali. Kemudian dipetakan unsur-unsur karbon, oksigen, besi, dan zinknya dengan

EDX spektroskop.

3. Menentukan skala foto permukaan sampel. Dalam penelitian ini, peneliti memilih skala 1

cm : 20 micron. Kemudian, foto permukaan sampel hasil pembacaan SEM dan EDX

mapping dicetak.

4. Menggambar kotak-kotak pada foto permukaan sampel sesuai dengan skala dan

kerapatan kotak yang sudah ditentukan di atas.

5. Menghitung jumlah kotak yang ditempati oleh unsur karbon. Apabila suatu kotak

dipenuhi oleh unsur karbon seluruhnya, maka dihitung satu. Bila suatu kotak dipenuhi

oleh unsur karbon setengahnya, maka dihitung setengah. Penghitungan persentase

volume menggunakan persamaan berikut.

Keterangan :

Pv : Persentase volume PE maupun PP (%)

Pi : Jumlah kotak yang dipenuhi unsur karbon

PT : Jumlah total kotak yang terdapat pada gambar

19

3.6.2. Unsur Lapisan Komposit Zn-PP

Identifikasi unsur lapisan komposit Zn-PP berdasarkan pembacaan spektroskop X-ray

diffraction (XRD). Indikator adanya partikel PP yang menempel dilihat dari adanya

gelombang-gelombang asing yang terbaca pada XRD selain Fe dan Zn.

3.6.3. Laju Korosi

Pengujian laju korosi sampel berdasarkan pada ASTM G 31-72 dengan menggunakan

prinsip kehilangan berat sampel pada interval waktu tertentu (weight loss) [40]. Pengujian ini

bertujuan untuk mengukur laju penetrasi korosi terhadap suatu permukaan sampel. Medium

uji yang digunakan adalah larutan NaCl 3,5% (pH = 7). Waktu perendaman sampel selama 2

hari (48 jam). Rincian metode pengujian laju korosi adalah sebagai berikut :

1. Menandai sampel pelat baja karbon rendah yang telah dilapisi Zn-PP.

2. Dengan hati-hati, memasang benang jahit pada lubang sampel yang telah disiapkan

sebelumnya.

3. Mencelupkan sampel yang akan diuji kedalam larutan NaCl 3,5% (pH = 7) kemudian

benang jahit dipasang pada statif dan klem sehingga sampel menggantung.

4. Menunggu proses uji korosi selama 2 hari (48 jam).

5. Setelah proses uji korosi selesai, mengambil sampel yang telah diuji kemudian

dibersihkan dari produk korosi dengan cara direndam dalam larutan NH4Cl konsentrasi

100 g/L bersuhu 70°C selama 3 menit [41]. Kemudian sampel dikeringkan

6. Penghitungan laju penetrasi korosi sampel menggunakan persamaan berikut :

Keterangan :

CR : Laju penetrasi korosi (milimeter/tahun)

m : Selisih massa awal dengan massa akhir (gram)

K : Konstanta faktor (8,75 x 104)

: Densitas sampel (g/cm3)

A : Luas permukaan yang diuji (cm2)

t : Waktu perendaman (jam)

20

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Elektrodeposisi Material Komposit Zn-PP

Proses elektrodeposisi dengan menggabungkan metode EPD dengan elektroplating telah

berhasil dilakukan kepada permukaan sampel baja karbon rendah. Proses elektrodeposisi diawali

dengan proses elektroplating Zn terlebih dahulu kepada permukaan logam selama 10 menit

kemudian dilanjutkan dengan proses elektrodeposisi (EPD-elektroplating) selama 30 menit.

Setelah proses elektrodeposisi selesai, sampel diberi perlakuan Heat-Treatment supaya daya

lekat (adhesi) partikel PP menjadi lebih kuat.

4.2. Pengaruh Voltase dan Konsentrasi bubuk PP terhadap Massa Deposisi Zn-PP

Data hasil eksperimen pada subbab ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.1.

Pengaruh Voltase dan Konsentrasi bubuk PP terhadap Massa Deposisi Zn-PP

Tanda

sampel

Luas permukaan

(cm2)

Massa Awal

(mg)

Massa Akhir

(mg)

Massa deposisi

(mg/cm2)

P1TI 2,30 790 820 11,36

P1T2 2,54 878 917 13,31

P1T3 2,32 796 827 11,52

P2T1 2,33 800 810 3,72

P2T2 2,30 789 813 9,05

P2T3 2,17 738 757 7,66

Zn murni 2,37 813 839 9,52

Keterangan : Data di atas merupakan massa deposisi hasil proses elektrodeposisi dengan

waktu yang sama (total waktu 40 menit). Adapun data massa deposisi elektroplating Zn biasa

dicantumkan sebagai pembanding. P1 : konsentrasi bubuk PP : 20 g/L ; P2 : konsentrasi bubuk

PP : 60 g/L ; T1 : voltase 12 volt ; T2 : voltase 24 volt ; T3 : voltase 48 volt.

Dari data tabel di atas. dapat disusun grafik yang menggambarkan hubungan voltase dan

konsentrasi partikel PP terhadap massa deposisi Zn-PP. Grafik tersebut dapat dilihat di bawah

ini.

21

Grafik 4.1.

Pengaruh Voltase dan Konsentrasi bubuk PP terhadap Massa Deposisi Zn-PP

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa peningkatan voltase yang diaplikasikan pada rentang

12-24 volt sebanding lurus dengan besarnya massa deposisi lapisan Zn-PP. Hal ini dikarenakan

bila voltase yang diaplikasikan semakin besar maka medan listrik antar elektroda menjadi

semakin besar pula. Meningkatnya medan listrik antar elektroda tersebut akan mendorong lebih

banyak partikel PP yang telah didispersikan ke dalam larutan elektrolit dan “diberi” muatan oleh

surfaktan SDS kepada katoda sampel. Sehingga, massa deposisi meningkat. Akan tetapi, pada

rentang 24-48 volt terjadi penurunan massa deposisi partikel PP. Peneliti berhipotesis bahwa laju

deposisi partikel PP akibat medan listrik yang dinaikkan tersebut menjadi lebih cepat daripada

laju deposisi ion Zn. Sehingga permukaan sampel menjadi terisolasi oleh partikel PP.

Terisolasinya permukaan sampel tersebut mengakibatkan ion Zn tidak dapat terdeposisi kepada

sampel, sehingga massa deposisi menurun.

Dari grafik di atas juga dapat diamati bahwa pada konsentrasi partikel PP 60 g/L terjadi

penurunan massa deposisi. Peneliti berhipotesis bahwa pada konsentrasi partikel PP tersebut, laju

deposisi partikel PP menjadi lebih cepat daripada laju deposisi ion Zn. Sehingga berakibat pula

pada terisolasinya permukaan sampel oleh partikel PP. Terisolasinya permukaan sampel oleh

partikel PP tersebut menyebabkan ion Zn tidak dapat terdeposisi kepada sampel, sehingga massa

deposisi menurun.

Berdasarkan data pada subbab ini yang menunjukkan bahwa : (1) voltase yang diaplikasikan

tidak selalu berbanding lurus terhadap massa deposisi dan (2) perubahan konsentrasi partikel PP

11,36

13,31

11,52

3,72

9,05

7,66

0

2

4

6

8

10

12

14

12 24 48

Mass

a d

ep

osi

si (

mg/c

m2)

Voltase yang diaplikasikan (Volt)

PP = 20 g/L

PP = 60 g/L

22

dari 20 g/L menjadi 60 g/L menyebabkan penurunan massa deposisi. Maka, hipotesis peneliti

poin ke (1) tidak dapat diterima

4.3. Morfologi Permukaan Lapisan Komposit Zn-PP

Sejauh eksperimen yang peneliti lakukan, partikel PP yang dikompositkan dengan Zn telah

berhasil dideposisikan kepada sampel dengan mengaplikasikan voltase 12 – 48 volt kepada

larutan Zn elektrolit yang mengandung suspensi PP 20 g/L atau 60 g/L, dimana arus listrik DC

dikontrol 7-10 mA. Foto-foto hasil karakterisasi morfologi permukaan sampel pra dan pasca

pelapisan komposit Zn-PP secara makrostruktur dengan pengamatan dapat dilihat pada gambar

di bawah ini.

Gambar 4.1. : Pengamatan makrostruktur pra dan pasca sampel dilapisi lapisan

komposit Zn-PP

Keterangan : 1) sampel sebelum diberi perlakuan, 2) sampel terlapis Zn, 3) lapisan

komposit Zn-PP sebelum heat-treatment ; a) P1T1 ; b) P1T2 ; c) P1T3 ; d) P2T1 ; e)

P2T2 ; f) P2T3

Dari gambar di atas, dapat dikonfimasi bahwa proses elektrodeposisi dengan voltase 12-48

volt dan konsentrasi partikel PP 20 g/L dan 60 g/L telah berhasil mendeposisikan partikel PP.

Dapat dilihat bahwa terdapat perubahan warna sampel dari yang sebelumnya mengkilap (belum

23

diberi perlakuan), menjadi tampak kusam (telah dilapisi Zn), kemudian menjadi terdapat partikel

PP yang menempel (telah dilapisi Zn-PP).

Gambar di atas juga menunjukkan bahwa partikel PP sebagian besar terdeposisi di ujung-

ujung sampel. Hal demikian terjadi karena bila sampel diberi muatan listrik, muatan tersebut

akan terkonsentrasi pada ujung-ujung sampel (benda-benda yang runcing). Sehingga, medan

listrik pada ujung sampel menjadi lebih besar. Oleh karena medan listrik pada ujung sampel

lebih besar daripada bagian tengah sampel, deposisi partikel PP lebih terkonsentrasi pada bagian

tersebut.

Hasil pengamatan morfologi permukaan lapisan komposit secara mikrostruktur dapat dilihat

pada gambar di halaman selanjutnya.

24

25

Gambar 4.2. : Pengamatan mikrostruktur lapisan komposit Zn-PP

Dari data EDX mapping di halaman sebelumnya, dapat dikonfirmasi bahwa lapisan

komposit Zn-PP telah berhasil dibentuk dengan cara mengombinasikan metode EPD dengan

elektroplating. Hal tersebut dibuktikan oleh adanya unsur karbon yang menjadi indikator

keberadaan partikel PP dan unsur Zn yang menjadi indikator keberhasilan proses elektroplating.

Hasil identifikasi unsur lapisan komposit Zn-PP berdasarkan pembacaan XRD spektroskop,

dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

26

Gambar 4.3. : Karakterisasi spektroskop XRD

Keterangan : Lapisan komposit Zn-PP P2T3 (atas) dan lapisan Zn murni (bawah).

Berdasarkan karakterisasi spektroskop XRD di atas, dapat dilihat bahwa terdapat peak

gelombang Zn pada lapisan komposit Zn-PP yang tampak mirip dengan karakterisasi XRD pada

elektroplating Zn murni. Hal tersebut mengindikasikan bahwa logam Zn telah berhasil

dideposisikan kepada logam dengan menggunakan metode kombinasi EPD-elektroplating. Selain

itu pada interval 0-37 positron [+2Theta](Copper(Cu)), dapat diamati pula peak gelombang asing.

Peneliti berhipotesis bahwa peak asing tersebut adalah unsur karbon yang mengindikasikan

bahwa partikel PP telah terdeposisi pada lapisan komposit bersama Zn.

Oleh karena sejauh ini peneliti belum menemukan kondisi optimum yang memungkinkan

terbentuknya lapisan komposit Zn-PP yang rapat, merata, dan memiliki porositas rendah. maka

karakterisasi penghitungan persentase volume partikel PP yang menempel dan uji korosi belum

dapat dilakukan. Hal ini disebabkan persebaran partikel PP yang terlokalisasi akan menyebabkan

penghitungan persentase volume partikel PP menjadi tidak valid. Sedangkan proses uji korosi

tidak dapat dilaksanakan dengan alasan keterbatasan waktu. Kedepannya, perlu dilaksanakan

optimasi proses elektrodeposisi agar terbentuk lapisan komposit Zn-PP yang rapat, merata, dan

berporositas rendah.

Berdasarkan hasil pada subbab 4.2. dan 4.3. yang menunjukkan proses elektrodeposisi pada

penelitian ini belum dapat menghasilkan lapisan komposit Zn-PP yang merata dan berporositas

rendah, maka karakterisasi penghitungan persentase volume partikel PP dan karakterisasi laju

korosi sampel belum dapat dilaksanakan. Akibatnya, hipotesis peneliti poin ke (2) belum dapat

diuji kebenarannya.

27

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang diperoleh pada bab IV, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai

berikut :

1. Proses elektrodeposisi material komposit Zn-PP telah berhasil dilaksanakan dengan cara

mengaplikasikan voltase 12-48 volt ke dalam larutan elektrodeposisi yang telah

ditambahkan partikel PP konsentrasi 20 atau 60 g/L dan surfaktan anionik SDS

konsentrasi 0,1 g/L. Proses heat-treatment dapat meningkatkan kekuatan adhesi PP

2. Pada rentang voltase 12-24 volt, voltase yang diaplikasikan berbanding lurus terhadap

massa deposisi lapisan komposit Zn-PP. Akan tetapi, pada rentang 24-48 volt, voltase

yang diaplikasikan berbanding terbalik terhadap massa deposisi lapisan komposit. Oleh

karena itu, voltase dan konsentrasi partikel PP optimum, ditinjau dari besarnya massa

deposisi yang terbentuk adalah 24 volt dan 20 g/L.

3. Berdasarkan pengamatan makrostruktur, SEM, dan EDX mapping, partikel PP bersama

Zn telah berhasil dideposisikan pada sampel logam. Hal ini ditandai dengan adanya unsur

karbon dan Zn yang terdeteksi oleh EDX mapping.

4. Berdasarkan karakterisasi XRD, elektrodeposisi Zn-PP dengan mengombinasikan metode

EPD dengan elektroplating dapat mendeposisikan logam Zn bersama dengan partikel PP.

Hal ini dibuktikan dengan keberadaan peak gelombang Zn dan peak gelombang asing

yang diprediksi adalah unsur karbon penyusun utama polipropilena.

5.2. Saran

Oleh karena eksperimen sampai saat ini belum menemukan kondisi optimum guna

memproduksi lapisan komposit Zn-PP yang rapat, merata, dan berporositas rendah. Kedepannya,

perlu dilaksanakan penelitian mengenai optimasi pelapisan komposit Zn-PP. Dalam hal ini,

peneliti menyarankan : (1) ukuran partikel PP dalam larutan elektrodeposisi direduksi ukurannya

hingga berskala nano dan (2) dilaksanakan penelitian mengenai senyawa yang dapat

mendispersikan partikel PP dengan stabil.

28

UCAPAN TERIMA KASIH

Peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang terlibat dalam

penyusunan karya tulis ilmiah ini :

1. Drs. H. Bambang Nianto Mulyo, M.Ed, selaku Kepala Sekolah SMA Negeri 3 Semarang

yang telah bersedia mengizinkan peneliti untuk mengikuti lomba ini.

2. Dra. Eko Wulansari, M.Si, selaku wakil Kepala Sekolah SMA Negeri 3 Semarang bidang

Sarana dan Prasarana yang telah mengizinkan peneliti untuk menggunakan sarana dan

prasarana Laboratorium Kimia A dan B SMA Negeri 3 Semarang untuk keperluan

penelitian ini.

3. Dr. Toto Sudiro, selaku pembimbing I dari LIPI yang telah bersedia membimbing,

memberikan saran dan kritik yang membangun, mengakomodasi peneliti selama

melakukan penelitian di Pusat Penelitian Fisika LIPI, membantu peneliti melaksanakan

proses karakterisasi, dan dengan sabar mengoreksi karya tulis ilmiah ini.

4. Soleh Amin, S.Pd, M.Pd, selaku pembimbing II dari SMA Negeri 3 Semarang yang telah

memotivasi, memberi dukungan, dan mengoreksi karya tulis ilmiah ini.

5. Dr. Heri Sutanto, selaku dosen Fisika FSM Universitas Diponegoro yang telah

memberikan banyak saran dan kritik yang membangun selama penyusunan karya tulis

ilmiah ini.

6. Orang tua, yang telah membantu dan mendukung peneliti dalam penyusunan karya tulis

ilmiah ini.

7. Rekan-rekan peneliti seperjuangan : Ilham, Cenanda, Sekar, Tuah, dan Duva yang telah

memotivasi dan mendukung peneliti dalam penyusunan karya tulis ilmiah ini.

8. Semua pihak yang tidak dapat peneliti sebutkan di sini. Yang telah mendukung peneliti

dalam penyusunan karya penelitian ini.

Peneliti berharap agar karya tulis ilmiah ini dapat bermanfaat bagi segala pihak terutama

masyarakat umum. Peneliti menyadari bahwa karya tulis ilmiah ini jauh dari kesempurnaan, oleh

karena itu peneliti memohon kritik dan saran supaya dapat mengembangkan karya tulis ilmiah

ini menjadi lebih baik di kemudian hari.

Semarang, 13 Agustus 2015

Peneliti

29

DAFTAR PUSTAKA

[1] Holleman, A. F.; Wiberg, E; Wiberg, Nils (1985). Cadmium. Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 91–100 (in German). Walter de Gruyter.

pp. 1056–1057.

[2] Marce R.E, in : Metals Handbook, Vol. 5, ninth ed., ASM International, metals Park, OH, 1982, p. 256

[3] Morrow, H. (2010). Cadmium and Cadmium Alloys. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons. pp. 1–36.

[4] D. Figueroa, M.J. Robinson, Corros. Sci. 50 (2008) 1066-1079

[5] J.A. Bates, Plat. Surf. Finish 81 (1994) 36-40

[6] “Guidance to the use of Cadmium alternatives in the protective coating of defence equipment published” by Defence Procurement Agency in

2005

[7] C. Savall, D. Sylla, M. Gadouleau, Ph. Rafait, J. Creus, Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct. Process 430 (2006) 165-171

[8] F.J. Fabri Miranda, O.E. Barcia, O.R. Mattos, R. Wiar, J. Electrochem. Soc. 144 (1997) 3441-3448

[9] C.-C. Hu, C.-K. Wang, Electrochim. Acta 51 (2006) 4125-4134

[10] R. Ramanauskas, L. Muleshkova, L. Maldonado, P. Dobrovolskis, Corros. Sci. 40 (1998) 401-410

[11] Dickerson, James H., Aldo R. Boccaccini. (2012). Electrophoretic Deposition of Nanomaterials. New York : Springer Science

[12] Li, T. (2004). Development of piezoelectric tubes for micromotor. PhD thesis, Nanyang Technological University

[13] Chen, Y.H., Li, T., Ma, J. et al. (2007) Development of FGM monomorph actuator for impedance pump application. Key. Eng. Mater. 334–

335, 1077–1080

[14] Kurniawan, Sheva Handy. (2011). Pengaruh Penggunaan Serat Plastik Terhadap Nilai Daya Dukung Tanah. Program Sarjana. Universitas

Atma Jaya Yogyakarta. Yogyakarta.

[15] Hamid, Z. Abdel, I.M. Ghayad. Characteristics of electrodeposition of Ni-polyethylene composite coatings. Materials Letters 53 (2002)

[16] Lou, Helen H., Yinlun Huang. (2006). Electroplating. Encyclopedia of Chemical Processing. DOI : 10.1081/E-ECHP-120007747.

[17] Sutrisno. Kajian Tinning (Sn Plating) dalam Dunia Industri. Jurnal Foundry Vol. 3 No. 1 April 2013 ISSN : 2087-2259

[18] American Galvanizers Association. (2011). Zinc Coatings : A Comparative Analysis of Process and Performance Characteristics. Colorado

: American Galvanizers Association

[19] Porter, Frank C. (1994). Corrosion Resistance of Zinc and Zinc Alloys. CRC Press. p. 121. ISBN 0-8247-9213-0.

[20] Winand, René. (2010). Modern Electroplating, Fifth Edition. New Jersey : John Wiley & Sons, Inc.

[21] Yuniardi, Doddi. (2005). Elektroplating. doddi_y.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/27221/elektroplating.pdf

[22] ASTM. (2000). Corrosion : Understanding the Basics. Pennsylvania : ASTM

[23] Rani, B.E. Amitha, Bharathi Bai J. Basu. Green Inhibitors for Corrosion Protection of Metals and Alloys : An Overview. International

Journal of Corrosion Volume (2012), Article ID 380217, 15 pages

[24] Sidiq, M. Fajar. Analisa Korosi dan Pengendaliannya. Jurnal Foundry Vol. 3 No. 1 April (2013) ISSN : 2087-2259

[25] Utomo, Budi. Jenis Korosi dan Penanggulangannya. Jurnal T. Perkapalan, Vol 6, No.2, Juni (2009)

[26] Calister, William D., David G. Rethwisch. (2010). Materials Science and Engineering An Introduction; 8th Edition.

[27] Llewellyn, Thomas O. (1994). Cadmium. United States Department of The Interior, Bureau of Mines

[28] Cadmium Council, Inc., New York. (1980). Technical Notes on Cadmium. Cadmium Production Properties and Uses. pp. 9

[29] Morrow, H. (2003). The Release of Cadmium to the Environment Due to Corrosion from Anthropogenic Sources. International Cadmium

Association.

[30] Meyer, W. T. (1986) “Automotive Cadmium: Safe at the Plate, Sound as a Pigment,” Society for Automotive Engineers (SAE) International

Congress and Exposition, Detroit, Michigan, February 24-28, 1986

[31] Carter, V.E. (1977). “Coating Performance: Cadmium,” Metallic Coatings for Corrosion Control, Butterworth-Heinemann, London, UK,

pages 111-112.

[32] Shreir, L. L. (1976). “The Protective Action of Metallic Coatings – Cadmium,” Corrosion(2nd Edition): Volume 2, Corrosion Control,

Butterworth-Heinemann, London, UK, 1976.

[33] Farrara, R. A. (1984). “Cadmium Plating vs. Other Coatings to Prevent Corrosion,” Technical Report ARLCB-MR-84013, U.S. Army

Armament Research and Development Center, Large Caliber Weapon Systems Laboratory, Benet Weapons Laboratory, Watervliet, NY, April

1984.

[34] Robin A. Bernhoft, Cadmium Toxicity and Treatment, The Scientific World Journal, vol. (2013), Article ID 394652, 7 pages, 2013.

doi:10.1155/2013/394652

[35] European Commission Decision of 12 October 2006 amending, for the purposes of adapting to technical progress, the Annex to Directive

2002/95/EC of the European Parliament and of the Council as regards exemptions for applications of lead and cadmium (notified under document

number C(2006) 4790). Journal of the European Union. 14 October 2006.

[36] IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Volume 58

[37]International Association of Plastic Distribution. Typical Properties of Polypropylene.

https://www.iapd.org/bookstore/property_tables/pp.pdf. Diakses pada tanggal 10 April 2015

[38] Sugiyono. (2012). Metode Penelitian Kombinasi (Mixed Methods). Bandung : Alfabeta

[39] ASTM Standard E 562-02. Standard Test Method for Determining Volume Fraction by Systematic Manual Point Count.

[40] ASTM Standard G-31. Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals

[41] ASTM Standard G-1 90. Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens

[42] Kennell, G.F., K.L. Heppner, R.W. Evitts. (2008) A Critical Crevice Solution and iR Drop Crevice Corrosion Model. Corrosion Science 50:

1716.