Makalah Fisika Material
Transcript of Makalah Fisika Material
ELEKTROPLATING (PENYEPUHAN)
BAB I
PENDAHULUAN
Elektroplating merupakan salah satu aplikasi dari metode elektrokimia.
Sesuai dengan namanya, Metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan
pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang
berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam suatu sistem
elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi
elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya
reaksi spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di
mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya disebut sel elektrolisis. Peralatan
dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda-umumnya konduktor logam-
yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan
maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks,
pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok
dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda
dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni
elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di
mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.
a. Pengertian Elektroplating
Elektroplating (penyepuhan) adalah proses pelapisan logam dengan
logam yang lebih tipis melalui prinsip bahwa logam yang akan disepuh
diperlakukan sebagai katoda, dan logam penyepuh diperlakukan sebagai anoda.
Dalam penyepuhan kedua elektroda dimasukkan dalam larutan elektrolit, yaitu
larutan yang mengandung ion logam penyepuh. Elektroplating juga dapat
didefinisikan sebagai pelapisan logam pada benda padat konduktif dengan
bantuan arus listrik.
Menurut Dr. Ir. Latifah dalam bukunya Kimia Dasar 1 mengatakan
bahwa elektroplating didefinisikan sebagai proses pelapisan pada substrat
(bahan yang dilapisi) dengan proses elektrolisis.
Elektroplating atau lapis listrik atau penyepuhan merupakan salah satu
proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam menggunakan arus listrik
melalui suatu larutan elektrolit. Larutan yang digunakan harus sesuai dengan
bahan yang digunakan untuk menyepuh yang dipasang sebagai anoda. Jika
akan menyepuh benda dengan khrom, maka anoda yang digunakan adalah
khrom dan larutan elektrolit adalah asam khromat (H2CrO4). Nah, jika
elektroplating perak, tentu perak sebagai anoda dan larutannya adalah perak
nitrat.
b. Tujuan Elektroplating
Industri yang bergerak dalam bidang electroplating menerima
penyepuhan peralatan teknik maupun perbaikan lapisan logam. Dalam
produksi benda-benda logam, suatu benda yang terbuat dari logam atau aliase
logam seringkali disalut dengan suatu lapisan tipis logam lain. Penyepuhan
(electroplating) dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau
untuk memperbaiki penampilan.
Seperti pendapat Soeprapto (1994:50-51), Elektroplating adalah cara
yang digunakan untuk melapis permukaan logam besi dengan logam yang
tahan terhadap karat seperti nikel dan krom. Hasil elektroplating sangat keras
dan tahan terhadap goresan atau tumbukan. Oleh karena itu pelapisan jenis ini
sering digunakan pada pelek roda kendaraan bermotor, starter, kursi besi ,
perkakas rumah tangga, peralatan untuk membuat roti, peralatan teknik dan
lain sebagainya. Selain itu lapisan krom atau nikel pada logam Fe atau baja
dapat mengurangi terjadinya korosi dan juga dapat memperindah penampilan
benda kerja.
Di industri pembuat sepeda motor alat elektroplating ini digunakan
untuk melapis logam nikel/crom pada kanalpot, pelek roda, kick starter, stir,
reflector lampu, pedal porseling (persenalan), pedal rem dan lain sebagainya.
Penggunaan yang lebih luas adalah untuk melapis alat-alat seperti kunci pas,
kunci sok, kunci ring, kunci busi, kunci inggris, dan lain-lain.
Dari pemaparan diatas, maka pada umumnya tujuan dari elektroplating
ini adalah sebagai berikut:
1. Tujuan dekoratif
untuk mendapatkan tampilan yang lebih baik dari benda asalnya. Biasanya
pelapisan untuk mendapatkan tampilan yang lebih bagus ini menggunakan
khrom. Selain itu dengan tujuan khusus juga dapat menggunakan emas,
perak, kuningan, perunggu, nikel, tembaga, dan rhodium.
2. Tujuan protektif
Pelapisan dengan tujuan ini adalah untuk mendapatkan benda yang terlapis
dengan bahan keras sehingga menjadi tahan aus, dan terhindar dari korosi
(anti karat). Biasanya pelapisan ini dilakukan pada mesin.
3. untuk memberikan sifat khas permukaan dan sifat teknis/mekanis tertentu.
BAB II
PEMBAHASAN
a. Prinsip Kerja Metode elektroplating
Prinsip kerja dasar elektroplating adalah penempatan ion-ion logam
pelapis diatas substrat yang akan dilapisi melalui metode elektrolisis yakni
menguraikan senyawa kimia dalam larutan elektrolit dengan mengalirkan arus
searah. Arus listrik yang mengalir
dalam larutan menyebabkan
terjadinya reaksi kimia, yaitu reaksi
peruraian ion-ion dalam larutan. Ion-
ion positif akan bergerak ke katoda
dan ion-ion negatif akan bergerak
menuju anoda sehingga terjadi pelapisan pada substrat. Anoda merupakan
elektroda yang menghasilkan elektron sedangkan katoda adalah elektroda yang
menerima elektron yang merupakan tempat pengendapan saat proses
elektroplating.
Metode elektroplating dapat dilakukan dengan menggunakan dua buah
elektroda yaitu anoda dan katoda, larutan elektrolit dan sumber arus. Sebagai
anoda digunakan platina karena bersifat inert sedangkan katodanya merupakan
substrat yang dipakai untuk membuat lapisan tipis. Prinsip dasar pembuatan
lapisan tipis adalah menempatkan ion- ion positif bahan pelapis ditambah
dengan elektron yang berasal dari larutan elektrolit logam yang dilapisi.
Pada penyepuhan, logam yang akan disepuh dijadikan katode, sedangkan
logam penyepuhnya sebagai anode. Kedua elektroda ini dicelupkan dalam
larutan garam dari logam penyepuh dan dihubungkan dengan sumber arus
searah.
Perhatikan pada gambar dibawah kita mempunyai logam yang siap
disepuh. Logam penyepuhnya kita menggunakan nikel, sehingga larutan
elektrolit yang kita gunakan adalah garam NiCl2. Garam NiCl2 terionisasi
dalam air menjadi ion Ni++ dan dua ion Cl- . Sel terdiri dari dua sel yang
elektrodenya dihubungkan dengan kawat beraliran listrik searah. Logam yang
akan disepuh dihubungkan dengan kabel pada kutub negative baterai
sedangkan logam nikel dihubungkan dengan kutub positif baterai.
Objek yang disepuh menjadi bermuatan negative dan menarik ion positif
Ni++ menuju objek, kemudian electron mengalir dari anoda ke katoda. Ion Ni++
tertarik ke katoda dan direduksi menjadi Ni(p). Jadi, logam nikel (anoda)
melarut sebagai Ni++ dalam larutan, menyediakan pengganti nikel utuk logam
yang akan disepuh, dan mempertahankan larutan nikel klorida dalam sel.
Untuk setiap ion Ni++ , 2 elektron digunakan untuk menetralisasi muatan
positif dan mereduksi atom dari logam Ni++. Jumlah perubahan kimia yang
dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati sel
elektrolisis. Selama energi baterai tetap ada, nikel terus melarut dari anode dan
menyalut katoda.
Gambar 2: Proses elektroplating
Reduksi : Ni2+ (aq) + 2e Ni (p)
Oksidasi : Ni(p) Ni2+ (aq) + 2e
Total : Ni(p) (anoda) Ni(p) (katoda)
Hasil pelapisan dengan metode elektrodeposisi dipengaruhi oleh
beberapa faktor diantaranya: arus, pengadukan, kandungan larutan elektrolit,
tegangan, PH larutan elektrolit, waktu pelapisan dan suhu larutan. Susunan
atom yang menempel pada substrat dipengaruhi oleh sifat alami substrat dan
temperatur selama proses deposisi.
Dalam proses elektroplating larutan sangat penting, menurut Irfan
Ansori (1985), bahwa fungsi dari media larutan elektrolit pada proses pelapisan
elektroplating adalah sebagai pembawa elektron atau ion-ion dari anoda (bahan
pelapis) menuju kepermukaan katoda (benda kerja). Kecepatan pelapisan
tergantung dari besarnya arus listrik DC yang dipergunakan dan lama
pelapisan. Besar arus listrik dalam satuan ampere dan lama proses pelapisan
dalam satuan detik atau menit.
Selain larutan, pengaturan besar arus juga penting, menurut Syahrir
Moehtar (1981), besar arus yang digunakan pada elektroplating berpengaruh
pada tebal lapisan. Semakin luas permukaan benda kerja, energi listrik yang
dibutuhkan juga semakin besar dengan kata lain arus yang diperlukan semakin
besar. Semakin lama waktu yang digunakan untuk pelapisan, maka pelapisan
pada benda kerja semakin tebal dan merata keseluruh permukaan.
Yang termasuk elektrolit adalah asam, garam, dan basa. Perak nitrat
termasuk garam, sehingga dinamakan garam perak. Berarti perak nitrat
termasuk larutan elektrolit. Dalam larutan, garam, asam, atau basa akan pecah
menjadi ion-ion positif dan negatif. Perak nitrat dalam larutan pecah menjadi:
AgNO3→Ag++NO3−
Untuk logam-logam berikut ini, larutan yang digunakan adalah sebagai
berikut :
Kromium : asam kromium dengan asam belerang
Nikel : nikel sulfat dengan asam boric dan nikel klorida
Cadmium : cadmium sianida dengan natrium sianida dan natrium
hidroksida cadmium sianida dalam larutan alkalis
Seng : seng sulfat dengan asam boric, seng sianida dengan natrium sianida
seng sianida dalam larutan alkali, seng klorida dalam asam hidroklorida
Tembaga : tembaga sulfat asam belerang, tembaga sulfat dengan natrium,
sianida dalam larutan alkali, tembaga sianida dengan sodium sianida dalam
larutan alkali
Perak : perak sianida dalam larutan alkali, perak sianida dengan kalium
dalam larutan alkali.
gambar 3 : Elektroplating tembaga pada kunci
Faktor yang mempengaruhi dalam usaha untuk memperoleh salutan yang
tebalnya seragam dan melekat kuat pada logam dasarnya adalah:
Bersihnya permukaan yang akan disalut
Voltase
Kemurnian larutan
Temperature
Konsentrasi ion yang akan disepuhkan
Konsentrasi total ion-ion dalam larutan itu.
b. Metode kerja Elektroplating
Sebenarnya ada banyak, pelapisan bahan logam dengan menggunakan
metode elektroplating ini, namun dalam makalah ini, kami hanya akan
menyajikan satu contoh saja, yakni pelapisan dengan menggunakan Anoda
dengan bahan penyepuh (Ag) untuk melapisi sebuah cincin.
Antara lempeng perak dan cincin diberi beda potensial dengan cara
dihubungkan dengan batere. Lempeng perak dihubungkan dengan kutub positif
batere, sedangkan cincin dihubungkan dengan kutub negatif batere Dengan
Gambar . Skema penyepuhan
Ag
AgNO3
demikian maka potensial perak lebih tinggi daripada potensial cincin.
Akibatnya ion-ion positif (Ag+) akan bergerak menuju cincin (potensial
rendah), sedangkan ion-ion negatif (NO
3− ) bergerak menuju lempeng perak
(potensial tinggi). Setelah sampai pada cincin Ag+menerima sebuah elektron,
sehingga menjadi netral dan menempel pada cincin. Sementara itu, lempeng
perak melepaskan ion Ag+menggantikan ion Ag+
yang telah netral dan
melekat di cincin. Proses ini berlangsung terus menerus sampai lempeng perak
habis larut dalam larutan.
Langkah-langkah elektroplating:
(1) masukan larutan perak nitrat ke dalam bejana
(2) masukkan lempeng perak dan cincin ke dalam larutan pada sisi yang
bersebarangan
(3) Hubungkan lempeng perak dengan kutub positif batere
(4) Hubungkan benda yang akan disepuh (cincin) dengan kutub negatif batere.
(5) Setelah beberapa menit, amati warna cincin. Jika cincin sudah seperti
perak arus listrik dapat diputus.
BAB III
KESIMPULAN
Hal-hal yang dapat disimpulkan dalam makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Elektroplating (penyepuhan) adalah proses pelapisan logam dengan logam
yang lebih tipis melalui prinsip bahwa logam yang akan disepuh
diperlakukan sebagai katoda, dan logam penyepuh diperlakukan sebagai
anoda.
2. Tujuan dari elektroplating ini adalah untuk memperindah tampilan logam,
dan membuatnya tahan dari korosi (anti karat).
3. Metode elektroplating dapat dilakukan dengan menggunakan dua buah
elektroda yaitu anoda dan katoda, larutan elektrolit dan sumber arus.
logam yang akan disepuh dijadikan katode, sedangkan logam
penyepuhnya sebagai anode. Kedua elektroda ini dicelupkan dalam larutan
garam (elektrolit) tadi yang harus mengandung logam penyepuh dan
dihubungkan dengan sumber arus searah. Kemudian ditunggu sampai
logam yang disepuh berubah warnanya.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 2008. Electroplating. http://en.wikipedia.org/wiki/Electroplating.
Aryani, Pangesti. 2010. Electroplating (penyepuhan). http://www.elektroplating.org/?. Diakses tanggal 29 Maret 2011.
Irfan Ansory, (1985). Penuntun Pelajaran kimia berdasarkan Kurikulum 1984. Ganesa Exact Bandung.
Istiyono, Edi, dkk. 2008. Pengelolaan limbah industri penyepuhan logam perak (elektroplating) dilingkungan pengrajin perak, di kecamatan Yogyakarta. Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta.
Putra, Sinly Evan. 2008. Elektrosintesis, Metode Elektrokimia untuk Memproduksi Senyawa Kimia. http://www.chem-is-try.org/?sect=fokus&ext=18.
Syahrir Moehtar, (1981). Pengantar Finishing Logam. Bandung:Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin.
Sembada, Ridwan, 2010. Pembuatan Dies dengan Metode Elektroplating tembaga nikel dan khrom dengan variasi waktu pada polimer. Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Tugas Makalah
FISIKA MATERIAL
ELEKTROPLATING (PENYEPUHAN) PADA LOGAM
OLEH
KELOMPOK II
ARIONO A1 C3 07 049
SANDY PUTRA M. A1 C3 07 038
LA ASRI A1 C3 07 050
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS HALUOLEO
KENDARI
2011