METODE PELAPISAN KROM DENGAN TEKNIK CHROMATE...
72
METODE PELAPISAN KROM DENGAN TEKNIK CHROMATE CONVERSION COATINGS TUGAS AKHIR NAMA : RIO JOKO PRASETYO NIM : 140309237391 PROGRAM STUDI ALAT BERAT JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN BALIKPAPAN 2017
Transcript of METODE PELAPISAN KROM DENGAN TEKNIK CHROMATE...
METODE PELAPISAN KROM DENGAN TEKNIK
CHROMATE CONVERSION COATINGS
TUGAS AKHIR
NAMA : RIO JOKO PRASETYO
NIM : 140309237391
PROGRAM STUDI ALAT BERAT
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
BALIKPAPAN
2017
METODE PELAPISAN KROM DENGAN TEKNIK
CHROMATE CONVERSION COATINGS
TUGAS AKHIR
KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT
MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA DARI POLITEKNIK NEGERI
BALIKPAPAN
RIO JOKO PRASETYO
NIM : 140309237391
PROGRAM STUDI ALAT BERAT
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
2017
Karya Ilmiah Ini Saya Persembahkan Kepada
Bapak dan Ibu Tercinta
Cukul Susilo dan Reni
Saudara-saudaraku yang kusayangi
Insiyah, Hermawan dan Nelly Fitri Aningsih
Seseorang yang banyak membantu selama kuliah
Winda Riksadana
Sahabat-sahabatku tersayang
Ade Suwardana
Putri Wulan Mayang Sari
Risna Handayani
Uzzatul Musfiroh
Seluruh dosen dan seluruh staff Teknik Mesin Alat Berat
Teman-teman Angkatan 2014 Jurusan Teknik Mesin Alat Berat
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
Akademik Teknik Mesin Alat Berat
Terimakasih yang tak terhingga atas semua dukungannya.
ABSTRACT
Electroplating is a metal coating by electrochemical process. The use of steel in the
present is very rapid, generally widely used to overcome the tools of machinery,
construction or oil or gas pipeline. The improvement of physical properties of steel is
done by coating process using electroplating method. The purpose of this study is to be
able to perform simple chrome plating and to determine the effect of variation of the
composition of the solution and the time of electroplating process to low carbon steel
hardness with chrome plating. In this research activity using low carbon steel coated
using electroplating method with variation of HCrO3 500 gr/lt solution composition with
H2SO4 5 gr/lt and HCrO3 solution 500 gr/l with H2SO4 10 gr/lt and coating time 60, 90
and 120 minute. Further testing of micro hardness. The results of this study showed that
hard chromium hardness of HCrO3 500 gr/lt solution composition with H2SO4 5 gr/lt at
60 minutes: 163, 149, 152.7 VHN, 90 minutes duration: 162.3, 196, 3, 178.7 VHN,
duration of 120 minutes: 162.7, 172.3, 159.7 VHN. And on HCrO3 500 gr/lt solution
composition with 10 g/lt H2SO4 at time, 60 min: 147.3, 154.3, 153 VHN, 90 minutes:
152.3, 148.3, 149.3 VHN , Duration of 120 minutes: 157.7, 151, 150.7. Then it can be
concluded the longer the electroplating process will be the harder the coating results that
occur. Using a compositional variation using a 500 gr/lt HCrO3 solution with 10 g/l
H2SO4 did not occur coating and hardness equal to raw material.
Keywords: Coating, chrome, hardness, electrolit, and electroplating
ABSTRAK
Electroplating adalah pelapisan logam dengan proses elektrokimia. Penggunaan baja
pada masa sekarang ini sangatlah pesat, umumnya banyak digunakan untuk mengatasi
alat-alat permesinan, kontruksi maupun pipa minyak atau gas. Peningkatan sifat-sifat fisis
baja dilakukan dengan proses pelapisan menggunakan metode electroplating. Tujuan
penelitian ini adalah untuk dapat melakukan pelapisan krom secara sederhana dan untuk
mengetahui pengaruh variasi komposisi larutan serta lama waktu proses electroplating
terhadap kekerasan baja karbon rendah dengan pelapisan krom. Dalam kegiatan
penelitian ini menggunakan baja karbon rendah yang dilapisi menggunakan metode
electroplating dengan variasi komposisi larutan elektrolit HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4
5 gr/lt dan larutan HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4 10 gr/lt serta lama waktu pelapisan 60,
90 dan 120 menit. Selanjutnya dilakukan pengujian kekerasan mikro. Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa kekerasan lapisan krom keras pada komposisi larutan elektrolit
HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4 5 gr/lt pada lama waktu, 60 menit: 163, 149, 152,7 VHN,
lama waktu 90 menit: 162,3, 196,3, 178,7 VHN, lama waktu 120 menit: 162,7, 172,3, 159,7
VHN. Dan pada komposisi larutan elektrolit HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4 10 gr/lt pada
lama waktu, 60 menit: 147,3, 154,3, 153 VHN, lama waktu 90 menit: 152,3, 148,3, 149,3
VHN, lama waktu 120 menit: 157,7, 151, 150,7. Kemudian dapat disimpulkan semakin lama
proses electroplating maka akan semakin keras hasil pelapisan yang terjadi. Dengan
menggunakan variasi komposisi menggunakan larutan elektrolit HCrO3 500 gr/lt dengan
H2SO4 10 gr/lt tidak terjadi pelapisan dan kekerasan sama dengan raw material.
Kata Kunci: Pelapisan,krom,kekerasan,elektrolit,electroplating
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kepada ALLAH Subhanahuwata’alla
Yang Maha Kuasa, yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang, yang telah
memberikan taufik dan hidayah-Nya, serta berkah dan karunia-Nya, sehingga
penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul “Metode
Pelapisan Krom Dengan Teknik Chromate Conversion Coatings” dapat selesai
dengan baik. Shalawat serta salam selalu tercurah kepada junjungan kita Nabi
Besar Muhammad Shallallahu Alaihi Wassalam yang selalu menuntun umatnya
kepada jalan yang benar dan diridhoi oleh Allah Subhanahuwataalla. Proposal
tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan dari
Politeknik Negeri Balikpapan sebagai Diploma III pada jurusan Teknik Mesin
program studi Alat Berat.
Di dalam penyusunan proposal tugas akhir ini, bukan tanpa kendala dan
kesulitan yang dihadapi oleh penulis, tapi berkat dukungan, arahan dan bimbingan
dari semua pihak tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Untuk itu penulis
menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ramli,S.E., M.M., sebagai Direktur Politeknik Negeri Balikpapan.
2. Bapak Zulkifli,S.T., M.T., Sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Alat Berat
dan sebagai dosen pembimbing II dari penulis yang membantu memberi
arahan, serta memberi dorongan dan semangat dalam penyelesaian tugas
akhir ini.
3. Bapak Wahyu Anhar,S.T., M.Eng., sebagai pembimbing I yang telah banyak
memberikan arahan, bimbingan dan masukan dalam penyelesaian tugas akhir
ini.
4. Bapak Subur Mulyanto, S.Pd., M.T., selaku Dosen Wali yang telah banyak
memberikan arahan, motivasi dan masukan selama perkuliahan dan
penyelesaian tugas akhir ini.
5. Kedua orang tua dari penulis yang selalu memberikan doa dan dukungan,
baik secara moril maupun materi dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak dan Ibu Dosen di lingkungan Teknik Mesin Alat Berat yang telah
memberikan ilmunya selama penulis menyelesaikan proses belajar di
Politeknik Negeri Balikpapan.
7. Rekan-rekan mahasiswa Politeknik Negeri Balikpapan angkatan 2014/2017
pada umumnya dab khususnya rekan-rekan kelas 3 TM 2 mahasiswa Teknik
Mesin Alat Berat yang telah banyak membantu dan memberikan semangat
kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Proposal tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu
kritik dan saran sangat penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini.
Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis maupun bagi pihak-pihak yang
membacanya. Terima kasih.
Balikpapan, 25 Juli 2017
Rio Joko Prasetyo
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL……………………………………………………… i
LEMBAR PERSETUJUAN………………………………………………. ii
SURAT PERNYATAAN…………………………………………………. iii
SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI………….……. iv
LEMBAR PERSEMBAHAN…………………………………………….. v
ABSTRACT……………………………………………………………….... vi
ABSTRAK……………………………………………………………….... vii
KATA PENGANTAR…………………………………………………….. viii
DAFTAR ISI…………………………………………………………….… x
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………… xii
DAFTARTABEL………………………………………………………….. xiii
DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………….… xiv
BAB I PENDAHULUAN…..……………………………………………... 1
1.1 Latar Belakang................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah……………………….…………………………. 2
1.3 Batasan Masalah………………………………………….………... 2
1.4 Tujuan Penelitian……………………………………………........... 3
1.5 Manfaat Penelitian…………………………………………………. 3
BAB II LANDASAN TEORI……………………………………………... 4
2.1 Tinjauan Pustaka………………………………………………….... 4
2.2 Pengertian Electroplating…………………………………………... 5
2.3 Proses Pelapisan Electroplating……………………………………. 7
2.4 Macam-macam Pembersihan Dengan Pelarut Dalam Electroplating 9
2.5 Elektrolit Dalam Electroplating……………………………………. 10
2.6 Anoda Dalam Electroplating……………………………………..... 11
2.7 Parameter Dalam Electroplating.…………………………………... 13
2.8 Krom (Chrome)…………………………………………………..… 15
2.8.1 Krom dan Sifatnya…………………………………………………. 15
2.8.2 Klasifikasi Pelapisan Krom……………………………………….... 16
2.8.2.1 Pelapisan Krom Dekoratif………………………………………...... 16
2.8.2.2 Pelapisan Krom Keras (Hard Chrome)…………………………….. 16
2.9 Peralatan Lapis Listrik dan Prinsip Kerjanya………………………. 19
2.10 Uji Kekerasan……………………………………………………….. 20
2.11 Uji Kekerasan Metode Vickers (HV/VHN)………………………... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN………………………………….. 22
3.1 Jenis Penelitian……………………………………………………... 22
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian……………………………………... 22
3.3 Alat dan Bahan Penelitian…………………………………………. 22
3.3.1 Alat dan Bahan Persiapan Kelengkapan Alat Electroplating…….... 22
3.3.2 Alat dan Bahan Pembuatan Spesimen Pengujian………………….. 23
3.3.3 Alat dan Bahan Penelitian Pengujian Electroplating……………… 23
3.4 Alur Penelitian……………………………………………………… 24
3.5 Langkah Kerja……………………………………………………… 26
3.6 Proses Pembuatan Perlengkapan Alat Electroplating……………... 26
3.7 Proses Pembuatan Spesimen Uji Coba…………………………….. 29
3.8 Proses Pencampuran Cairan Elektrolit…………………………..…. 31
3.9 Proses Pelapisan Spesimen Uji Coba………………………………. 31
3.10 Reaksi Pada Pelapisan Krom Keras………………………………… 32
3.11 Pengujian Kekerasan Mikro………………………………………… 33
3.12 Pengukuran Kekerasan Mikro……………………………………… 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………. 35
4.1 Prinsip Kerja Alat Electroplating…………………………………... 35
4.1.1 Pengujian Spesimen Menggunakan Alat Electroplating…………… 35
4.2 Nilai Kekerasan Mikro Spesimen Pengujian………………………. 36
4.3 Pembahasan………………………………………………………… 39
BAB V PENUTUP………………………………………………………… 40
5.1 Kesimpulan………………………………………………………… 40
5.2 Saran……………………………………………………………….. 40
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………… 41
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Mekanisme proses pelapisan ..................................................6
Gambar 2.2 Alur proses electroplating. ....................................................18
Gambar 2.3 Rangkaian prinsip kerja proses lapis listrik. ......................19
Gambar 2.4 Bentuk Identor pada Pengujian Vickers. ............................20
Gambar 3.1 Diagram alur penelitian ........................................................25
Gambar 3.2 Design alat electroplating. .....................................................27
Gambar 3.3 Alat electroplating. .................................................................28
Gambar 3.4 Skematis rangkaian lapis listrik. ..........................................29
Gambar 3.5 Dimensi spesimen ..................................................................30
Gambar 3.6 Spesimen setelah di mounting. ..............................................30
Gambar 3.7 Spesimen setelah di polishing. ..............................................30
Gambar 3.8 Pengujian Vickers. .................................................................33
Gambar 3.9 Alat Uji Kekerasan Vickers ..................................................34
Gambar 3.10 Proses penekanan indentor pada spesimen ........................34
Gambar 3.11 Letak pembebanan spesimen uji ..........................................34
Gambar 4.1 Hasil pelapisan krom. ...........................................................36
Gambar 4.2 Grafik hubungan pengaruh waktu terhadap ketebalan
lapisan pada proses electroplating hard chrome
menggunakan variasi komposisi H2SO4 5 gr/ltr dan
H2SO4 10 gr/lt. ......................................................................37
Gambar 4.3 Gambar hasil uji kekerasan vickers. ....................................38
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Spesifikasi anoda terlarut. ....................................................13
Tabel 2.2. Sifat-sifat logam krom. .........................................................15
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Design Alat Electroplating
Lampiran 2 Sifat Logam Kromium
Lampiran 3 Tabel Periodik Unsur Kimia
Lampiran 4 Daftar Lokasi Penjualan dan Harga Bahan yang Digunakan
Dalam Penelitian
Lampiran 5 Gambar Persiapan Alat Electroplating
Lampiran 6 Gambar Persiapan Pengujian Pelapisan
Lampiran 7 Gambar Pengujian Pelapisan dan Pengujian Kekerasan Mikro
Benda Uji
Lampiran 8 Gambar Hasil Pelapisan Krom
Lampiran 9 Gambar Hasil Pengujian Kekerasan Mikro
Lampiran 10 Grafik Hubungan Pengaruh Waktu Terhadap Ketebalan
Lapisan Dengan Variasi Larutan Elektrolit
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan teknologi rekayasa pelapisan listrik (electroplating) telah
banyak memberikan kontribusi yang cukup signifikan terhadap laju pertumbuhan
industri dalam skala besar hingga indutri dalam skala kecil. Logam banyak
digunakan dalam berbagai kebutuhan hidup sehari-hari, mulai dari transportasi,
rumah tangga, hingga urusan pertahanan negara. Suatu jenis logam yang terdiri
dari berbagai unsur atau senyawa, dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Ada
jenis logam yang memiliki daya tahan rendah dan ada yang memiliki daya tahan
tinggi. Ada jenis logam yang mudah berkarat dan ada yang tahan karat, dan
sebagainya. Interaksi besi atau baja dengan udara dapat menyebabkan
terbentuknya Fe2O3 yang merupakan penyebab timbulnya karat dan membuat
ketahanan besi maupun baja menjadi rapuh.
Dalam suatu industri manufaktur, diperlukan logam yang memiliki
gabungan sifat dari beberapa jenis logam. Misalnya logam yang memiliki
kekuatan tinggi tetapi juga tahan terharap korosi, dengan biaya yang terjangkau.
Maka seringkali ditemukan kendala karena kesulitan memperoleh jenis logam
yang memiliki sifat-sifat tersebut. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
pun diterapkan untuk mengatasi masalah tersebut, seperti mengolah logam
tertentu terhadap logam lainnya dengan memanfaatkan proses kimia untuk
memperoleh benda dengan gabungan sifat-sifat logam yang diperlukan. Dalam hal
ini, logam yang dimanfaatkan adalah logam kromium dengan menggunakan
proses electroplating. Logam kromium digunakan pada tahap akhir proses
elektroplating, digunakan untuk meningkatkan sifat fisik dan mekanik benda yang
dilapisi. Selain itu, sesuai dengan sifatnya maka logam kromium bermanfaat
untuk membuat suatu benda menjadi tahan korosi dan juga memperindah
tampilannya menjadi keras dan berkilau.
Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating merupakan proses
pengerjaan akhir (metal finishing). Secara sederhana, electroplating dapat
diartikan sebagai proses pelapisan logam dengan menggunakan bantuan arus
listrik dan senyawa kimia tertentu untuk memindahkan partikel logam pelapis ke
material yang hendak dilapisi. Dalam pelapisan krom, saat ini terdapat dua macam
pelapisan krom yang dapat dilakukan, yaitu pelapisan krom dekoratif dengan
pelapisan krom tipis pada benda kerja yang sebelumnya telah dilapisi tembaga-
nikel dan pelapisan krom keras dengan pelapisan krom relatif tebal yang
diendapkan langsung pada benda kerja (Riyanto, Ph.D. 2013). Pelapisan krom
dapat dilakukan dengan cara yang sederhana salah satunya menggunakan sumber
tegangan dari baterai.
Penulis mengumpulkan informasi-informasi tentang electroplating dari
berbagai sumber, dikarenakan electroplating bukan hanya mencakup lingkup
keilmuan dari jurusan mesin. Pelapisan dengan elektroplating juga mencakup
beberapa ilmu dasar seperti kimia dan elektro. Berangkat dari fenomena diatas
penulis tertarik untuk mengadakan penelitian sebagai tugas akhir dengan judul
“Metode Pelapisan Krom Dengan Teknik Chromate Conversion Coatings”.
Rumusan Masalah
Berdasarkan ulasan latar belakang agar penelitian dapat dilakukan terarah
dan sesuai sasaran yang dikehendaki, maka rumusan masalah dalam penelitian ini
adalah:
1. Bagaimana pengaruh lama waktu pada proses electroplating hard chrome
terhadap tingkat kekerasan pada plat baja karbon rendah dengan
menggunakan larutan yang divariasikan HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4 5
gr/lt dan larutan HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4 10 gr/lt?.
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis memberikan batasan-batasan sebagai pedoman
untuk memfokuskan penelitian ini guna mencapai hasil yang lebih spesifik dan
memiliki kelayakan, maka penelitian ini dibatasi pada proses pengolahan:
1. Material yang digunakan untuk dilapis adalah baja karbon rendah berupa
plat dengan dimensi panjang 50mm, lebar 40mm dan tebal 4mm.
2. Larutan elektrolit yang divariasikan:
a. Asam kromat (CrO3) sebanyak 500 g/L dengan asam sulfat (H2SO4)
sebanyak 5 g/L.
b. Asam kromat (CrO3) sebanyak 500 g/L dengan asam sulfat (H2SO4)
sebanyak 10 g/L.
3. Arus yang digunakan adalah arus DC dari baterai aki dengan kapasitas 12 V
150 AH.
4. Anoda yang digunakan adalah timbal/timah hitam (Pb).
5. Jarak anoda dan elektroda dibuat konstan sebesar 100 mm.
6. Temperatur larutan elektrolit konstan sebesar 30-50ºC.
7. Model pelapisan merupakan electroplating krom keras.
8. Waktu yang divariasikan selama proses pelapisan adalah 60, 90 dan 120
menit.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui hasil pembentukan dari alat pelapisan krom.
2. Untuk mengetahui pengaruh lama waktu pada proses electroplating hard
chrome terhadap tingkat kekerasan pada plat baja karbon rendah dengan
menggunakan larutan yang divariasikan HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4 5
gr/lt dan larutan HCrO3 500 gr/lt dengan H2SO4 10 gr/lt.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian yang dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut:
1. Menambah referensi dalam mengembangkan ilmu pengetahuan dalam
bidang electroplating khususnya untuk pelapisan krom keras/hard chrome.
2. Dapat dijadikan acuan untuk penelitian lebih lanjut.
3. Mampu menambah pemahaman pengetahuan mengenai mekanisme
pelapisan secara electroplating dengan benar khususnya pelapisan krom
keras sehingga dapat menganalisa serta menerapkan dalam kehidupan
sehari-hari.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Ahmad (2011), mengadakan penelitian tentang pengaruh besar tegangan
listrik terhadap ketebalan pelapisan krom pada plat baja dengan proses
electroplating. Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan pengaruh variasi
tegangan listrik dan lama waktu electroplating terhadap ketebalan pada baja
karbon rendah dengan pelapisan krom.dari hasil penelitian ini menunjukan bahwa
semakin lama proses electroplating maka akan semakin tebal hasil pelapisan yang
terjadi.
Anhar (2016), melalui penelitian tentang mengetahui pengaruh waktu
pendeposisian He-CH4 (helium-metana) pada permukaan baja AISI 410 terhadap
angka kekasaran permukaan, menyimpulkan bahwa permukaan kasar dari bahan
baku akan mempengaruhi hasil lapisan dari permukaan benda. Sebelumnya,
pendeposisian akan meningkatkan kekasaran permukaan karena bagian atas dari
permukaan benda akan lebih cepat terlapisi dari bagian lembah. Dengan
penambahan waktu pengendapan, dan diikuti oleh peningkatan ketebalan lapisan
menyebabkan kekasaran permukaan menjadi menurun.
Bettina (2000), berhasil melaksanakan penelitian pelapisan krom keras
dapat mencapai deposit krom 20 sampai 150µm dengan kekerasan lebih dari 600
HV pada kandungan asam kromat 100-400 g/ltd dan rata-rata endapan pelapisan
1-1,5 µm/menit pada temperature 55-65ºC.
Kemudian Raharjo (2008), pada hasil penelitian mengenai komposisi
larutan elektrolit telah melaksanakan simulasi pemilihan jenis dan presentase
komposisi larutan elektrolit sebagai media pelapisan krom keras pada baja karbon
rendah dan mendapatkan komponen dan kondisi operasi krom keras yaitu: asam
kromat 240 g/lt, asam sulfat 0,87 g/lt, temperatur 45-67ºC dan rapat arus 50
A/dm² serta peningkatan nilai keras permukaan material dasar terlapis pada
spesimen berukuran diameter 30mm dan tebal 4mm.
Tomijiro (1992), pelapisan hard chrome merupakan rekayasa pelapisan
pada logam dimana depositnya lebih tebal dan waktu pelapisan lebih lama serta
dengan kecepatan pelapisan krom lebih cepat. Krom memiliki keunggulan sifat
fisik dan mekanis yaitu: memiliki angka gesekan kecil, keras dan tahan terhadap
korosi.
Waraka (2002), proses pelapisan krom dengan bantuan listrik ini bertujuan
untuk melindungi bahan yang dilapisi dengan memperbaiki mutu dari sifat
permukaan benda kerja dengan melapiskan logam lain pada logam yang
diperbaiki mutunya tadi. Logam yang digunakan untuk melapisi harus mempunyai
sifat yang lebih dari pada logam yang dilapisi dan dapat menempel dengan baik
pada logam terlapis. Logam pelapis yang banyak digunakan dalam proses lapis
listrik ini adalah nikel, tembaga, krom dan perak. Proses krom keras banyak
digunakan untuk benda-benda yang karena penggunaannya memerlukan sifat-sifat
dengan teknis tertentu. Sifat-sifat yang penting dari krom keras adalah
kekerasannya, daya lekatnya, dan daya tahan korosi. Pada krom keras ini untuk
mendapatkan hasil yang baik diantaranya kekerasan dan ketebalan diperlukan
pengaturan variabel-variabel yang ada yaitu rapat arus, temperatur, dan waktu
proses yang tepat. Pengaturan waktu dan temperatur pada proses yang tepat
nantinya akan didapat hasil pelapisan dengan ketebalan yang diinginkan sehingga
nantinya meningkatkan nilai kekerasan dan dengan teknologi lapis krom ini dapat
meningkatkan ketebalan permukaan dan kekerasan permukaan benda kerja. Untuk
mengetahui bagaimana pengaruh kondisi proses lapis krom keras terhadap tebal
pelapisan dan kekerasan permukaan, maka perlu dilakukan penelitian.
2.2 Pengertian Elektroplating
Lapis listrik (electroplating) adalah suatu proses pengendapan zat (ion-ion
logam) pada elektroda (katoda) dengan cara elektrolisa. Terjadinya proses
pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya pemindahan ion-ion bermuatan
listrik dari anoda dengan perantara larutan elektrolit, yang terjadi secara terus
menerus pada tegangan konstan hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat
membentuk lapisan permukaan benda logam. Proses electroplating melindungi
logam dasar dengan menggunakan logam-logam tertentu sebagai pelapis dan
pelindung, misalnya nikel, krom, tembaga, seng dan sebagainya. Untuk lebih
jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat pada Gambar
2.1.
Gambar 2.1 Mekanisme proses pelapisan
(Sumber: Ahmad, 2011)
Keterangan :
1. Anoda (bahan pelapis)
2. Katoda (benda yang dilapisi)
3. Elektrolit
4. Sumber arus searah
Selama proses pengendapan/deposit berlangsung terjadi reaksi kimia pada
elektroda dan elektrolit baik reduksi menuju arah tertentu secara tetap, oleh karena
itu dibutuhkan arus listrik searah dan tegangan yang konstan (Raharjo Samsudi.
2008). Prinsip teori dari lapis listrik berdasarkan pada hukum faraday yang
menyatakan bahwa:
"Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan
kuat arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut". Hukum faraday I.
m = e . i . t / 96.500……………………….[2.1]
q = i . t…………………………………….[2.2]
e = berat ekivalen = Ar/ Valensi = Mr/Valensi
i = kuat arus listrik (amper)
t = waktu (detik)
q = muatan listrik (coulomb)
Angka 96.500 merupakan bilangan faraday dengan satuan Amper detik atau
C (Riyanto, Ph.D. 2013).
"Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing
elektroda oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan
berat ekivalen masing-masing zat tersebut". Hukum faraday II (Riyanto, Ph.D,
2013).
m1 : m2 = e1 : e2……………………….[2.3]
Dimana:
m = massa zat (gram)
e = berat ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi
2.3 Proses Pelapisan Electroplating.
Proses pelapisan dengan menggunakan metode electroplating memiliki
beberapa tahapan yaitu:
1. Proses pengerjaan persiapan (Pre Treatment).
Benda kerja atau bahan yang akan dilapisi terlebih dahulu melalui proses
seperti pembersihan permukaan, modifikasi permukaan dan pembilasan. Tujuan
dari pretreatment ini adalah untuk menghapus kontaminan, seperti debu dan
lapisan tipis dari permukaan. Kontaminan permukaan terdiri dari sampah organic
dan debu mineral dari lingkungan atau proses sebelumnya atau terbentuk dari
logam itu sendiri seperti lapisan oksida. Kontaminan dan film akan mengganggu
ikatan bahan dengan logam pelapis, sehingga dapat menyebabkan hasil plating
yang tidak bagus dan bahkan mencegah deposisi. Oleh karena itu, pretreatment
permukaan adalah penting untuk menjaga kualitas plating. Sebagian besar
permukaan logam sebelum dilapisi, diperlukan tiga perlakuan yaitu: pembersihan
permukaan, modifikasi permukaan dan pembilasan (Riyanto, Ph.D, 2013).
2. 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/roda yang berputar yang permukaannya diberi
abrasive, sedangkan untuk menghaluskan permukaan dilakukan dengan proses
buffing maupun polishing, dalam berbagai tingkat kehalusan yang berbeda.
Prinsipnya sama seperti proses gerinda, tetapi roda polesnya yang berbeda
yaitu terbuat dari bahan katun,kulit dan sebagainya. Selain dari pengerjaan diatas
kadang-kadang diperlukan proses lain misalnya brushing, brightening dan
sebagainya.
3. Pembersihan dengan pelarut (solvent).
Proses ini bertujuan untuk membersihkan sesimen dari debu, lemak,
minyak, garam dan kotoran udara/mengalami korosi sebelum plating dengan
pelarut organik, alkali dan celup asam.
4. Proses pembilasan.
Pada proses persiapan pelapisan, bahan kerja akan mengandung sisa-sisa
pelarut/residu, sehingga permukaan benda kerja harus dibilas dengan air. Air
bilasan dilakukan selama 3-5 menit dengan menggunakan air yang mengalir.
5. Proses electroplating
Ada tiga jenis pengendapan logam secara elektrolitik yaitu elektrodeposisi
atau searah (DC), pulse plating dan laser-deposisi logam diinduksi (Deposition
Laser-Induced Metal). Elektrodeposisi arus searah merupakan plating
menggunakan sumber listrik arus searah (DC) yang berasal dari baterai atau
rectifier (yang mengubah listrik arus bolak-balik menjadi arus DC dengan
tegangan rendah) dan mampu memberikan arus sesuai yang diperlukan.
Elektroplating dilakukan dalam sel elektrolisis dengan elektroda yang tenggelam
dalam bak elektroplating (elektrolit), yang terhubung dengan sumber arus DC.
Benda kerja yang akan dilapisi bermuatan negatif bertindak sebagai katoda dan
anoda bermuatan positif melengkapi rangkaian listrik.
Pulse Plating yaitu elektrodeposisi menggunakan arus berdenyut. Arus
berdenyut unipolar (on-off) atau bipolar (pembalikan arus). Dengan menggunakan
bipolar, pengendapan terjadi pada periode pulsa katodik, dengan jumlah terbatas
logam yang dipekatkan pada periode anodik. Deposisi ini diulang sehingga
meningkatkan morfologi dan sifat fisik dari deposit.
Deposition Laser-Induced Metal dengan sinar laser terfokus digunakan
untuk mempercepat pengendapan logam. Percobaan telah menunjukkan bahwa
laju deposisi dapat ditingkatkan sebesar 1000 kali. Peralatan pelapisan terutama
terdiri dari kepala laser dengan fokus optik dan sel elektrolisis. Sinar laser
difokuskan dapat melewati lubang di anoda melalui elektrolit dan mengenai pada
permukaan katoda.
6. Proses pengerjaan Akhir (Post treatment).
Benda kerja yang telah dilakukan proses pelapisan (electroplating),
biasanya dibilas dengan air, dan dari fungsi air perlu diketahui tentang kualitas air
yang dibutuhkan sebagai contoh air ledeng dipakai untuk proses pembilasan dan
pendinginan sedangkan air bebas mineral (aquadest) khusus dipakai untuk
pembuatan larutan, analisa dan untuk menambahan larutan (Raharjo Samsudi.
2008).
7. Drying
Drying adalah proses pengeringan setelah bahan terlapisi. Dalam proses ini
terdiri dari dua cara yaitu dengan media pencelupan air panas pada suhu 60ºC dan
proses ini hanya sebentar saja untuk pembersihan. Cara kedua yaitu dengan
pemanasan menggunakan oven. Proses ini dilakukan selama 20 menit dengan
suhu 60ºC (Riyanto, Ph.D, 2013).
2.4 Macam-macam Pembersihan dengan pelarut dalam Electroplating.
Sebelum dilakukannya proses electroplating harus dilakukan pembersihan
benda kerja diantaranya yaitu:
1. Vapour Degreasing.
Proses pembersihan pada temperatur kamar yaitu, dengan menggunakan
pelarut organik, tetapi dilakukan pada temperatatur kamar dengan cara
diusap/dioles.
Pekerjaan ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau
minyak-minyak terak menempel. Pembersihan ini perlu sekali, karena terak
maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan, karena
mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasar/benda kerja.
2. Pembersihan dengan cara Alkali (alkalin cleaning).
Pembersihan dengan cara merendam benda kerja kedalam larutan alkalin
dalam keadaan panas 5-10 menit. Lamanya perendaman harus disesuaikan dengan
kondisi permukaan benda kerja. Seandainya lemak atau minyak menempel lebih
banyak, maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah hingga permukaan
bersih dari noda-noda tersebut, atau metode ini logam yang dibersihkan direndam
dalam larutan alkalin yang panas dan diaduk agar kotoran yang telah lepas tidak
menempel kembali dan harus mempunyai sifat buffer tinggi. Pembersihan yang
digunakan dapat memiliki konsentrasi encer atau pekat, dilakukan secara manual,
ultrasonic maupun electrolytic tergantung dari sifat dasar spesimen. Bahan-bahan
pembersih alkali terdiri dari senyawa karbonat, fosfat. Untuk meningkatkan
efektifitas pembersihan ditambahkan bahan pengompleks dan juga deterjen.
Bahan karbonat yan digunakan biasanya sodium karbonat atau soda api sedangkan
fosfat yang digunakan adalah sodium tripolyphosphate.
3. Pembersihan secara elektro (electrolytic degreasing).
Pembersihan dengan menggunakan listrik dan katoda dipakai dengan
lempengan karbon, bila benda kerja yang akan dibersihkan ditempatkan pada arus
listrik positif, maka prosesnya disebut anoda cleaning/dereasing, begitu pula
sebaliknya.
4. Pembersihan dengan asam (acid dipping).
Pembersihan dengan asam adalah bertujuan untuk memberikan permukaan
benda kerja dari oksidasi atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui
perendaman. Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam
atau menggunakan senyawa kuat HCL maupun .
Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel
antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda). Sisa alkali yang menempel pada
permukaan spesimen dapat dihilangkan dengan mencelupkan kedalam larutan
asam. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah terbawanya sisa-sisa metal cleaner
kedalam cairan yang dapat menyebabkan terjadinya kontaminasi.
Kondisi operasi pelapisan merupakan salah satu factor penting yang harus
diperhatikan, karena kondisi tersebut akan menentukan berhasil atau tidaknya
proses pelapisan serta mutu lapisan yang dihasilkan (Raharjo Samsudi, 2010).
2.5 Elektrolit Dalam Electroplating.
Electroplating pada logam yang berbeda memerlukan berbagai jenis
elektrolit yang berbeda. Komposisi dan sifat elektrolit sangat penting untuk
menghasilkan kualitas plating. Jenis elektrolit meliputi larutan asam, basa, atau
garam logam, cairan murni tertentu dan cairan garam. Selain garam,
elektrodeposisi biasanya mengandung beberapa aditif untuk berbagai keperluan.
Beberapa agen digunakan untuk meningkatkan konduktivitas elektrolit (elektrolit
pendukung). Tujuannya adalah meningkatkan stabilitas, mengaktifkan, permukaan
(surfaktan atau agen pembasah), meningkatkan distribusi logam, atau
mengoptimalkan sifat kimia, fisik atau teknologi lapisan tersebut. Sifat lapisan ini
termasuk ketahanan kecerahan, korosi, kekerasan, kekuatan mekanik, resistensi,
atau soldebarility. Senyawa anorganik dan organik, garam, asam atau basa dapat
digunakan untuk meningkatkan elektrolitik konduktansi. Konduktasi dari
elektrolit dipengaruhi oleh sifat disosiasi, mobilitas ion individu, suhu, viskositas
dan komposisi elektrolit.
2.6 Anoda Dalam Electroplating.
Peranan anoda pada proses pelapisan secara listrik sangat penting dalam
menghasilkan kualitas lapisan. Pengaruh kemurnian/kebersihan anoda terhadap
elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu
dipikirkan/diperhatikan. Dengan perhitungan/pertimbangan 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 hydrogen diendapkan pada
elerktroda katoda.
Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda terlarut (soluble
anoda), tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai penghantar arus saja
(conductor of current), anoda ini disebut anoda tak larut (unsoluble anoda). Dari
anoda terlarut akan terbentuk ion logam sewaktu atom logam dioksidasi dan
melepaskan elektron-elektron yang sebanding dengan elektron-elektron dari
katoda. Ion logam direduksi kembali secara kontinyu dalam atom logam,
selanjutnya diendapkan pada katoda. Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-
bahan baja nikel, paduan timbal-tin, 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:
1. Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan.
2. Mengurangi nilai investasi peralatan.
3. Menghindari dari kehilangan kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah
cenderung teroksidasinya unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut kedalam
larutan.
Oleh karena itu anoda jenis ini tidak bisa digunakan dalam larutan yang
mengandung bahan-bahan organik (organic agent) atau cyanid. Garam logam
sering ditambahkan dalam larutan bertujuan untuk menjaga kestabilan komposisi
larutan dari pengaruh unsur-unsur yang larut dari anoda tidak larut.
Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut
antara lain adalah:
a. Effisiensi anoda yang akan dipakai
b. Jenis larutan elektrolit
c. Kemurnian bahan anoda
d. Bentuk anoda
e. Rapat dan kapasitas arus yang disuplay
f. Cara pembuatan anoda
Proses lapis listrik yang umum dipakai adalah perbandingan anoda dengan
katoda 2 : 1, karena kontaminasi anoda adalah penyebab/sumber utama pengotor,
maka usahakan penggunaan anoda yang semurni mungkin. Spesifikasi kemurnian
anoda yang disarankan dapat dilihat pada Tabel 2.1:
Tabel 2.1 Spesifikasi anoda terlarut.
(Sumber: Samsudi, 2010)
NO.
NAMA ANODA
KEMURNIAN UN SUR
PENGOTOR
1. Chrome 99% Fe,Cu
2. Copper 99,27% Ag,Cd 3. Nickel 99,98% Ag,Cd,Cu,Fe,Pb,Sn
4. Tin 99,92 % Ag,As,Bi,Cd,Cu,Fe
5. Silver 99,95 Bi,Fe,Si,S,Sn Zn
6. Zinc 99,98 % Cu,Cd,Pb,Sn
Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai bentuk yang akan di lapis.
Jarak dan luas permukaan anoda di atur sedemikian rupa, sehingga dapat
mengasilkan lapisan yang seragam dan rata. Rapat arus anoda diusahakan dalam
range yang dikehendaki agar mudah di kendalikan. Anoda dan gantungannya
dapat menyuplay arus dengan sempurna tanpa menimbulkan panas yang
berlebihan. Bentuk-bentuk anoda terdiri dari beberapa macam, ada yang
berbentuk balok, bulat, palet, lempengan dan kubus, sedangkan ukuran sesuai
dengan bentuk anoda tersebut (Ahmad, M.A, 2011).
2.7 Parameter Dalam Electroplating.
Parameter-parameter yang berpengaruh dalam electroplating yaitu:
1. Konsentrasi Larutan
Konsentrasi larutan akan berkaintan dengan nilai pH dari larutan, pH larutan
sebaiknya ditentukan terlebih dahul 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 current) 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 yang 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.
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 listrik diinginkan dalam kondisi yang konstan, 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.
3. Temperatur
Temperatur larutan dapat mempengaruhi hasil lapisan. Kenaikan
temperature 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 amper 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 viskositas jadi
berkurang. Kurangnya viskositas 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 adalah kemampuan larutan
penyalur menghasilkan lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus
berubahnya jarak antara anoda dan permukaan komponen selama proses (Anton J
Hartono, Tomijiro Kaneko, 1992).
2.8 Krom (Chrome)
2.8.1 Krom dan Sifatnya
Kromium/krom adalah termasuk bahan logam ninferro yang dalam tabel
periodik termasuk grup VIb dan diberi lambang Cr. Logam krom lebih mudah
dari besi (Fe) dengan sifat seperti ditunjukkan pada Tabel 2.2.:
Tabel 1.2 Sifat-sifat logam krom.
(Sumber: Fransiskus, 2012)
Berat Atom 52,01
Nomor Atom 24
Struktur Atom BCC
Berat Jenis 7,91 gr/cm³
Titik Cair 1920 °C
Valensi 2;3;6
Titik Didih 2260 °C
Koefisien Muai Panas 6,20 in°C
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 adalah
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 (Putra, Fransiskus. S.A, 2012).
2.8.2 Klasifikasi Pelapisan Krom
Pelapisan krom dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu:
2.8.2.1 Pelapisan krom dekoratif
Pada elektroplating dekoratif dapat diterapkan pada logam dan plastik.
Dalam elektoplating krom dekoratif logam atau bahan dasar umumnya dilapisi
dengan tembaga dan nikel, kemudian diikuti oleh lapisan krom yang relatif tipis
untuk memberikan permukaan yang terang. Electroplating dekoratif digunakan
untuk otomotif, furnitur logam, sepeda, perkakas tangan dan perlengkapan pipa.
Proses ini terdiri dari pembersihan basa, dan asam, diikuti dengan pelapisan
tembaga tipis, electroplating tembaga, electroplating nikel, dan electroplating
krom. Langkah electroplating tembaga menggunakan lapisan tipis tembaga dalam
tembaga sianida untuk meningkatkan sifat konduktif logam dasar. Substrat
kemudian dilapisi dengan nikel dalam dua lapisan untuk lebih meningkatkan
ketahanan terhadap korosi dan mengaktifkan permukaan logam untuk
electroplating krom. Langkah terakhir dalam proses ini adalah electroplating krom
itu sendiri.
Pelapisan krom dekoratif membutuhkan waktu pelapisan yang lebih pendek
dan beroprasi pada densitas arus yang lebih rendah daripada pelapisan krom keras.
Beberapa operasi krom plating dekoratif menggunakan katalis fluorida bukan
asam sulfat karena katalis fluorida, seperti fluosilikat atau fluoborat, telah
ditemukan dapat menghasilkan efisiensi yang tinggi. Kebanyakan plastik yang
dapat dilapisi dengan krom terbuat dari akrilonitril butadiene setirena (ABS).
Langkah terakhir dari setiap proses electroplating adalah pembilasan dengan air.
2.8.2.2 Pelapisan krom keras (Hard Chrome)
Pada electroplating krom keras yaitu pelapisan dengan logam krom yang
relatif tebal diendapkan langsung pada logam dasar (biasanya baja) untuk
memberikan permukaan dengan sifat tahan aus, koefisien gesek yang rendah,
keras, dan tahan korosi, atau untuk memperbaiki permukaan yang telah terkikis.
Pelapisan krom keras digunakan dalam berbagai keperluan seperti silinder
hidrolik, batang kecil, gulungan industry, bahan seng, cetakan plastik, komponen
mesin dan perangkat keras dalam air laut.
Proses ini terdiri dari pretreatment yaitu pembersihan dengan larutan alkali,
mencelupkan dalam larutan asam, anodiasi dengan asam kromat, dan
elektroplating krom. Langkah pretreatment seperti polishing, grinding dan
degreasing. Degreasing merupakan pencelupan bahan yang akan diplating dalam
pelarut organik, seperti trikloroetilen atau perkkloroetilena, atau menggunakan
uap dari pelarut organik untuk menghilangkan lemak dipermukaan. Pembersihan
alkali digunakan untuk mengusir kotoran dipermukaan dengan larutan pembersih
anorganik, seperti natrium karbonat, natrium fosfat, atau natrium hidroksida.
Pencelupan dalam asam digunakan untuk menghilangkan noda atau film oksida
yang terbentuk dalam langkah pembersihan alkali dan menetralkan film basa.
Larutan asam biasanya mengandung 10-30% asam klorida atau asam sulfat. Asam
kromat untuk membersihkan permukaan logam dan meningkatkan adhesi dari
krom dalam langkah electroplating. Langkah terakhir dalam proses ini adalah
proses electroplating (Riyanto, Ph.D. 2013). Berikut adalah alur proses
elektroplating untuk menghasilkan bahan krom keras dan bahan krom dekoratif
yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 sebagai berikut:
(A) Electroplating Krom Keras (B) Electroplating Krom Dekoratif
Gambar 2.2 Alur proses electroplating.
(Sumber: Riyanto, 2013)
2.9 Peralatan Lapis Listrik dan Prinsip Kerjanya
Electroplating adalah suatu proses pelapisan dimana terjadi pengendapan
suatu lapisan logam tipis pada permukaan yang dilapisi dengan menggunakan arus
listrik. Biasanya proses electroplating dilalukan 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
electroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik, anoda, larutan
elektrolit dan katoda (benda kerja). Keempat gugusan ini disusun sedemikian
rupa, sehingga membentuk suatu system lapis listrik dengan rangkaian sebagai
berikut:
a. Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik.
b. Katoda dihubungkan pada kutub negative dari sumber listrik.
c. Anoda dan katoda direndam dalam larutan elektrolitnya.
Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat
dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Rangkaian prinsip kerja proses lapis listrik.
(Sumber: Fransiskus, 2012)
Sumber Arus
2.10 Uji Kekerasan
Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical of
properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material merupakan ketahanan
material terhadap gaya penekanan atau deformasi dari material lain yang lebih
keras. Yang menjadi prinsip dalam suatu uji kekerasan adalah terletak pada
permukaan material pada saat permukaan material tersebut diberi perlakuan
penekanan sesuai dengan parameter (diameter, beban, dan waktu).
2.11 Uji Kekerasan Metode Vickers (HV/VHN)
Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan
kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan
yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk pyramid seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.4. Beban yang dikenakan juga jauh lebih kecil
dibanding dengan pengujian rockwell dan brinel yaitu antara 1 sampai 1000 gram
untuk pengujian mikroindentasi. Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan
sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka
tekan (injakan) dari indentor (diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin
(136°/2).
Pengujian Vickers
Gambar 2.4 Bentuk Identor pada Pengujian Vickers.
(Sumber: Material Teknik 2nd
session page 6)
Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers
yaitu:
VHH =
…………….... [2.3]
VHN =
……………..…[2.4]
VHN =
………………..…[2.5]
(Sumber: Material Teknik 2nd
session page 6)
Keterangan :
VHN = Angka Kekerasan Vickers.
F = Beban (kgf).
D = Diagonal (mm).
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Penelitian ini menggunakan jenis penelitian experiment, karena proses
pelapisan ini belum pernah ada pada tempat yang ditentukan.
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Workshop Teknik Mesin Alat Berat Politeknik
Negeri Balikpapan, Jl. Soekarno-Hatta Km 8 pada bulan Juli 2017.
3.3 Alat dan Bahan Penelitian.
Penelitian ini membutuhkan peralatan dan bahan sebagai berikut:
3.3.1 Alat dan Bahan Persiapan Kelengkapan Alat Electroplating.
Peralatan yang dibutuhkan untuk menyiapkan kelengkapan alat
electroplating.
1. Meteran, sebagai alat untuk mengukur panjang bahan sebelum dipotong.
2. Kapur penanda, untuk menandai bahan agar pemotongan dapat dilakukan
sesuai dengan ukuran yang ditentukan.
3. Gerinda potong, memotong bahan.
4. Mesin bor, untuk melubangi bahan.
5. Mesin las, untuk menyambung potongan bahan sesuai rancangan.
Bahan yang digunakan untuk menyiapkan kelengkapan alat electroplating.
1. Besi plat dengan dimensi 3.000mm x 500mm x 5mm.
2. Besi siku dengan panjang 2.000mm tebal 5mm.
3. Bak plating dari Stainless steel.
4. Roda trolley 4 buah.
5. Kawat.
6. Kabel listrik.
7. Penjepit buaya.
3.3.2 Alat dan Bahan Pembuatan Spesimen Pengujian.
Alat pembuatan spesimen/benda uji.
1. Penggaris, digunakan untuk mengukur panjang plat yang akan di jadikan
spesimen pengujian.
2. Gerinda Potong, untuk memotong spesimen uji.
3. Mesin bor, untuk melubangi spesimen agar mudah saat di kaitkan pada rak
electroplating.
4. Kikir, digunakan untuk menghilangkan karat pada spesimen.
5. Mesin polishing, digunakan untuk menghaluskan permukaan spesimen uji.
Bahan pembuatan spesimen/benda uji.
1. Besi plat dengan dimensi 2.000mm x 500mm x 5mm.
2. Resin dan katalis, sebagai penyalut (mounting).
3.3.3 Alat dan Bahan Penelitian Pengujian Electroplating.
Alat yang digunakan untuk penelitian.
1. Baterai (Aki) 12V 150 AH, sebagai sumber listrik.
2. Gelas ukur, digunakan agar jumlah komposisi larutan sesuai dengan yang
digunakan.
3. Wadah plating, dengan rak dan kawat pengait sebagai tempat peletakkan
anoda dan katoda (spesimen yang akan dilakukan pengujian).
4. Wadah pembersihan spesimen, untuk membersihkan spesimen dari karat,
lemak dan debu dari permukaan spesimen.
5. Wadah Pembilasan, untuk membersihkan sisa-sisa larutan pembersihan
serta pembersihan sisa-sisa larutan pada spesimen hasil pelapisan.
6. Stopwatch, untuk menghitun lamanya waktu electroplating.
7. Thermogun, untuk mengukur suhu saat pelapisan.
8. Alat uji kekerasan Vickers (Vickers Hardness Tester), untuk mengukur nilai
kekerasan mikro permukaan spesimen pengujian.
Bahan penelitian.
1. Anoda yanag digunakan adalah timah hitam (Pb) sebagai anoda tidak
terlarut.
2. Katoda/spesimen yang digunakan untuk dilapis adalah baja karbon rendah
berupa plat dengan dimensi panjang 50 mm, lebar 40 mm dan tebal 4 mm.
3. Larutan elektrolit yang dipakai divariasikan: (Asam kromat) 500 gr/lt
dengan (Asam sulfat) 5 gr/lt dan (Asam kromat) 500 gr/lt
dengan (Asam sulfat) 10 gr/lt.
4. Bensin, soda api (NaOH) untuk pencucian karat, lemak dan minyak,
detergent untuk pencucian basa, air PDAM untuk pembilasan.
3.4 Alur Penelitian
Berikut adalah langkah atau alur pelapisan krom dengan teknik chromate
conversion coatings dengan cara electroplating yang ditunjukan pada Gambar 3.1.
Diagram alur penelitian:
Persiapan Alat
Mulai
Tinjauan Pustaka
Persiapan bahan penelitian
Studi Lapangan
Selesai
Ya
Analisa/pengujian kekerasan
mikro
Hasil
Pengujian?
Kesimpulan
Tidak
Proses Electroplating
Persiapan
alat
Pembuatan spesimen uji
Analisa Hasil
Tidak
Y
Gambar 3.1 Diagram alur penelitian
3.5 Langkah Kerja
Mencari teori-teori electroplating dan mempelajari cara-cara pelapisan
dengan teknik electroplating. Penulis juga secara langsung mendatangi toko emas
untuk melihat langsung pelapisan emas dengan teknik electroplating yang
diharapkan penulis dapat mendapatkan gambaran tentang proses electroplating.
Setelah penulis mendapatkan teori-teori dan informasi tentang electroplating,
penulis dapat mulai mempersiapkan alat, bahan dan material untuk dilakukan
pelapisan. Setelah itu, maka penulis harus melakukakan uji pelapisan. Setelah
semua uji coba selesai maka kita mendapatkan kesimpulan.
3.6 Proses Pmbuatan Perlengkapan Alat Electroplating.
Tahapan pembuatan perlengkapan alat electroplating yaitu:
1. Menyiapkan beberapa wadah yang akan digunakan sebagai wadah
pembersihan, wadah pembilasan dan wadah untuk melakukan pelapisan.
2. Menyiapkan rak dan kawat pengait, untuk dijadikan sebagai tempat
peletakkan spesimen/benda uji (Katoda) dan peletakkan timah hitam
(Anoda).
3. Membuat rak sebagai tempat peletakkan baterai aki. Dengan memotong besi
siku dengan ukuran yang sesuai menggunakan gerinda potong. Lalu
mengelas besi siku sesuai rancangan. Selanjutnya bor bagian bawah siku
sebagai tempat peletakkan roda trolley.
4. Menyiapkan kabel positif dan negatif yang telah di sambung dengan
penjepit buaya.
5. Hubungkan kabel pada kutub positif dari sumber listrik pada Anoda.
6. Hubungkan kabel pada kutub negatif dari sumber listrik pada Katoda.
Design dan gambar alat electroplating yang akan digunakan seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.
Gambar 3.2 Design alat electroplating.
(Sumber : Dokumentasi, 2017)
(A) (B)
(C) (D)
Gambar 3.3 Alat electroplating.
(Sumber: Dokumentasi, 2017)
Keterangan:
(A) = Perakitan rak, sebagai tempat pengaitan spesimen (katoda) dan timah hitam
(Anoda) saat proses pencelupan.
(B) = Alat electroplating tampak depan.
(C) = Alat electroplating tampak belakang.
(D) = Stand baterai, untuk memudahkan pemindahan baterai ketika akan
dilakukan pengisian daya.
Skema alat pelapisan seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Skematis rangkaian lapis listrik.
(Sumber: Ahmad, 2011)
3.7 Proses Pembuatan Spesimen Uji Coba
Tahapan pembuatan specimen yaitu:
1. Pengukuran spesimen dengan menggunakan penggaris sesuai ukuran yang
diinginkan.
2. Pemotongan spesimen menggunakan gerinda potong.
3. Pengeboran spesimen, bertujuan agar spesimen mudah saat di gantungkan
dalam proses pembersihan dan pelapisan.
4. Mengikir spesimen untuk menghilangkan karat pada permukaan spesimen.
5. Penyalutan (mounting), karena spesimen yang akan di lakukan pelapisan
memiliki ukuran yang kecil dan menyulitkan pada saat di lakukan proses
pemolesan, maka spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media
(media mounting). Sebagai penyalut digunakan bahan thermoplastic, seperti
resin.
6. Pemolesan spesimen, menggunakan mesin polishing, pemolesan dilakukan
menggunakan amplas dengan urutan tingkat kekasaran (grid) dari 100, 400,
1000 sampai 1500. Langkah terakhir pemolesan menggunakan kain beludru
(selvyt) dengan pasta logam (Metal Polish Cream) dan alkohol 70%.
Gambar 3.3. Dimensi spesimen
(Dokumentasi, 2017)
Gambar 3.4. Spesimen setelah di mounting.
(Dokumentasi, 2017)
Gambar 3.5 Spesimen setelah di polishing.
(Dokumentasi, 2017)
3.8 Proses Pencampuran Cairan Elektrolit
Tahapan proses pencampuran cairan elektrolit yaitu:
1. Menyiapkan wadah yang akan digunakan sebagai wadah pelapisan.
2. Siapkan bubuk krom ( ), asam sulfat ( ) dan air aquadest dan
campur menjadi 1 dalam wadah, lalu diaduk hingga merata.
3. Campuran elektrolit yang digunakan divariasikan menjadi 2 komposisi
larutan, yaitu:
a. Komposisi larutan , (asam kromat) 500 gr/ltr dan (asam
sulfat) 5 gr/ltr.
b. Komposisi larutan CrO3 (asam kromat) 500 gr/ltr dan (asam
sulfat) 10 gr/ltr.
3.9 Proses Pelapisan Spesimen Uji Coba
Tahapan proses pelapisan spesimen yaitu:
1. Menyiapkan wadah pembersihan, pembilasan dan wadah pelapisan.
2. Membersihkan benda uji dengan soda api (NaOH) selama 5-10 menit.
3. Membersihkan benda uji dengan bensin.
4. Membersihkan benda uji dengan detergent.
5. Kemudian dibilas dengan air untuk menghilangkan sisa sabun hingga benar-
benar bersih.
6. Merangkai spesimen (katoda) pada rak dan di hubungkan pada kutub negatif
dari aki. Dan anoda Timah hitam (PB) pada kutup positif dari aki.
7. Memasukan specimen kedalam wadah yang berisi larutan CrO3 dan asam
sulfat H2SO4 dengan jarak anoda dan katoda 10 cm.
8. Waktu pelapisan divariasikan selama 60, 90 dan 120 menit.
9. Membilas spesimen setelah dilakukan pelapisan untuk menghilangkan sisa
larutan dan kemudian dikeringkan.
10. Melakukan polishing untuk dan menghaluskan spesimen menggunakan kain
beludru (selvyt) dengan pasta logam (Metal Polish Cream).
3.10 Reaksi Pada Pelapisan Krom Keras
Mekanisme pengendapan ion pada pelapisan krom keras dengan
elektroplating cukup kompleks. Ion kromat ( ) 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, ). Asam dikromat berwujud dalam
larutan elektrolit dan selanjutnya akan mengendap untuk membentuk lapisan
pada permukaan katoda.
CrO3 + H2O → H2CrO4 → 2H+ + CrO4
2-
H2Cr2O7 + H2O → 2H+ + Cr2O7
2- + H2O
Ada 3 reaksi secara simultan pada katoda yaitu :
1). Pengendapan Cr :
Cr2O72-
+ 14H+
+ 12e- → 2Cr + 7H2O
2). Pelepasan H2 :
2H+ + 2e
- → H2
3). Pembentukan ion Cr :
Cr2O72-
+ 14H+ + 6e
- → 2Cr
3+ + 7H2O
Ada 3 reaksi secara simultan pada anoda yaitu:
1). Pelepasan O2 :
2H2O → O2 + 4H+ + 4e
-
2). Oksidasi ion Cr :
Cr3+
+ 3H2O → CrO3 + 6H+ + 3
e-
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 (Tarwijayanto, D., dkk, 2013).
3.11 Pengujian Kekerasan Mikro
Pengujian kekerasan permukaan spesimen dilakukan dengan menggunakan
alat uji kekerasan Vickers dengan indentor dari bahan intan berbentuk piramid
bujur sangkar. Pada daerah bekas penekanan akan berbentuk sudut dengan dua
bidang miring yang saling berhadapan seperti yang ditunjukkan pada Gambar
3.11. Angka-angka kekerasan didapat dengan mengukur kedua panjang diagonal
dari hasil penekanan, kemudian dimasukkan pada rumus (Tarwijayanto, D., dkk,
2013).
3.12 Pengukuran Kekerasan Mikro
Pengukuran kekerasan mikro dilakukan di Laboratorium Uji Bahan jurusan
Teknik Mesin Politeknik Negeri Balikpapan. Tahapan pengukuran kekerasan
mikro yang dilakukan sebagai berikut:
1. Spesimen diletakkan pada head mesin uji kekerasan Mikro Vickers.
2. Tempatkan focus pembebanan pada daerah yang telah ditentukan dengan
cara melihat pada layar monitor.
3. Beban utama 500 gf, sehingga beban akan turun dan menekan spesimen uji.
4. Penekanan ditahan selama 10 detik.
5. Setelah 10 detik, kemudian beban utama ditiadakan sehingga beban akan
naik keatas bebas dari spesimen uji.
6. Setelah beban dihilangkan maka akan didapat hasil penekanan berupa
kerucut.
7. Lebar diagonal kerucut dapat dibaca dengan pembesaran 10x pada lensa.
8. Hasil pengukuran kekerasan mikro dapat lansung terlihat pada monitor.
Gambar 3.5 Alat Uji Kekerasan Vickers
Gambar 3.4. Pengujian Vickers.
(Sumber: Tarwijayanto, 2013)
(B). Proses penekanan indentor pada spesimen.
Gambar 3.6 Proses penekanan indentor pada spesimen
Gambar 3.7 Letak pembebanan spesimen uji
(Sumber: Dokumentasi, 2017)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Prinsip Kerja Alat Electroplating.
Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau
electroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik, anoda, larutan
elektrolit dan katoda (benda kerja) yang disusun membentuk suatu system lapis
listrik. Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik dan direndam
dalam larutan elektrolit. Dalam pelapisan krom ini, anoda yang digunakan
merupakan jenis anoda unsoluble (anoda tidak terlarut) yang berguna hanya
sebagai penghantar arus (conductor of current). Selanjutnya katoda (spesimen
pengujian) dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik dan direndam
dalam larutan elektrolit dan mengalami pelapisan. Pada proses pelapisan krom,
komposisi dan sifat elektrolit sangat penting untuk menghasilkan kualitas plating.
4.1.1 Pengujian Spesimen Menggunakan Alat Electroplating.
Larutan yang digunakan untuk pelapisan di variasikan menggunakan
komposisi larutan CrO3 (asam kromat) 500 gr/ltr dan H2SO4 (asam sulfat) 5 gr/ltr
(ASM Handbook vol. 5. 1994) dan komposisi larutan CrO3 (asam kromat) 500
gr/ltr dan H2SO4 (asam sulfat) 10 gr/ltr. Waktu pelapisan juga divariasikan selama
60 menit, 90 menit dan 120 menit. Dari pengujian tersebut didapatkan hasil
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Secara visual hasil pelapisan menggunakan komposisi larutan CrO3 500
gr/ltr dan H2SO4 5 gr/ltr yang merujuk dari ASM Handbook vol. 5 “Surface
Engineering”, tentang komposisi larutan lebih terlihat pelapisan yang terjadi pada
spesimen pengujian. Pada komposisi asam sulfat yang divariasikan sebanyak 10
gr/lt terlihat permukaan spesimen uji tidak terlapisi dengan baik.
(A) larutan CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 5 gr/ltr.
(B) larutan CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 10 gr/ltr.
Gambar 4.1 Hasil pelapisan krom.
(Sumber: Dokumentasi, 2017)
Dimana:
1. Selama 60 menit.
2. Selama 90 menit.
3. Selama 120 menit.
4.2 Nilai Kekerasan Mikro Spesimen Pengujian.
Pengujian kekerasan bahan pada penelitian ini menggunakan metode
indentasi mikro Vickers, dimana pada permukaan material diberi beban sebesar
500 gf dengan waktu dwell time 10 s. Indentor berbentuk piramida intan dengan
sudut antara permukaan berlawanan 136° (ASM Handbook vol. 8. 2000).
Gambar 4.2 Grafik hubungan pengaruh waktu terhadap ketebalan lapisan pada
proses electroplating hard chrome menggunakan variasi komposisi H2SO4 5 gr/ltr
dan H2SO4 10 gr/lt.
Setelah dilakukan pelapisan krom dengan komposisi larutan CrO3 500 gr/ltr
dan H2SO4 5 gr/ltr didapat nilai kekerasan permukaan seperti ditunjukkan pada
Gambar 4.2 Grafik hasil pelapisan menggunakan variasi komposisi larutan CrO3
500 gr/ltr dengan H2SO4 5 gr/ltr dan komposisi larutan CrO3 500 gr/ltr dengan
H2SO4 10 gr/ltr. Pada spesimen 1 dengan proses pelapisan selama 60 menit,
didapat hasil kekerasan mikro pada permukaan spesimen uji didapat rata-rata
keseluruhan 154,9 VHN. Pada spesimen 2 dengan proses pelapisan selama 90
menit didapat nilai kekerasan permukaan dengan rata-rata keseluruhan 179,1
VHN. Pada spesimen 3 dengan proses pelapisan selama 120 menit, didapat nilai
kekerasan permukaan dengan rata-rata keseluruhan 164,9 VHN.
Pada larutan yang divariasikan dengan komposisi larutan CrO3 500 gr/ltr
dan H2SO4 10 gr/ltr seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 didapat nilai
kekerasan permukaan pada spesimen 1 dengan proses pelapisan selama 60 menit
dengan rata-rata keseluruhan 151,5 VHN. Pada spesimen 2 dengan proses
pelapisan selama 90 menit dengan rata-rata keseluruhan 149,97 VHN. Pada
spesimen 3 dengan proses pelapisan selama 120 menit rata-rata keseluruhan
153,13 VHN.
Keterangan :
(A). Gambar hasil pengujian vickers pada raw material.
(B). Gambar hasil pengujian vickers campuran H2SO4 5 gr/lt spesimen 1,2 dan 3.
(C). Gambar hasil pengujian vickers campuran H2SO4 10 gr/lt spesimen 1,2 dan 3.
Gambar 4.3 Gambar hasil uji kekerasan vickers.
Berdasarkan hasil pengujian kekerasan Vickers yang ditunjukkan pada
gambar 4.3 terlihat pada layar monitor hasil pembesaran 10x dari lensa pada alat
pengujian kekerasan Vickers perbedaan yang terlihat antara permukaan raw
material dengan spesimen yang telah dilakukan pelapisan. Pada gambar (A) raw
material, permukaan spesimen terlihat bersih dan dapat dengan mudah dilakukan
pengujian. Namun pada gambar (B) setelah dilakukan pelapisan dengan campuran
H2SO4 sebanyak 5 gr/lt, pada layar monitor terlihat permukaan spesimen
cenderung gelap dan kasar, sehingga dibutuhkan ketelitian saat melakukan
pengukuran kekerasan vikcers. Semakin lama pencelupan spesimen akan
didapatkan hasil pelapisan dengan kekasaran merata. Sedangkan pada gambar (C)
pelapisan dengan campuran H2SO4 sebanyak 10 gr/lt, pada layar monitor alat
(A)
(B)
(C)
pengujian vickers terlihat permukaan spesimen yang sedikit kotor dan masih
terlihat bersih seperti belum terlapisi.
4.3 Pembahasan
Data yang diperoleh dari Gambar 4.1 perbandingan hasil pelapisan hard
chrome dapat terlihat jelas pada pencampuran elektrolit dengan komposisi H2SO4
sebanyak 5 gr/l merujuk dari teori yang terdapat pada ASM handbook vol. 5,
berhasil menghasilkan lapisan krom pada spesimen uji. Sedangkan pada variasi
komposisi H2SO4 sebanyak 10 gr/l tampak spesimen tidak terlapis dengan baik
bahkan setelah dilakukan polishing menggunakan kain selvyt (beludru) tampak
permukaan spesimen kembali seperti spesimen awal yang belum terlapisi. Jadi
dapat disimpulkan, penambahan kadar H2SO4 pada pencampuran elektrolit
membuat hasil pelapisan tidak maksimal bahkan tidak dapat menghasilkan
pelapisan krom.
Pelapisan dengan lama waktu pencelupan selama 90 menit pada campuran
dengan asam sulfat (H2SO4) sebanyak 5 gr/lt memiliki lapisan yang paling keras
dibandingkan spesimen lain dengan komposisi yang sama, sedangkan spesimen
dengan campuran asam sulfat (H2SO4) sebanyak 10 gr/lt dengan lama waktu
pencelupan 60, 90 dan 120 menit kekerasannya hampir sama dengan kekerasan
pada raw material.
Gambar hasil pengujian vickers yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 terlihat
perbedaan permukaan spesimen pada layar monitor pengujian. Semakin terlapisi
krom, tampak semakin merata kekasaran. Membuktikan bahwa pendeposisian
akan meningkatkan kekasaran permukaan karena bagian atas dari permukaan
benda akan lebih cepat terlapisi dari bagian lembah. Dengan penambahan waktu
pengendapan, dan diikuti oleh peningkatan ketebalan lapisan menyebabkan
kekasaran permukaan menjadi menurun (Anhar, W., dkk, 2016).
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan.
Dari proses pelapisan electroplating dan analisa hasil penelitian yang
dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Setelah dilakukan pengujian pada alat electroplating menggunakan
komposisi larutan elektrolit CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 5 gr/ltr didapat hasil
pembentukan lapisan yang lebih baik daripada menggunakan komposisi
larutan elektrolit CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 10 gr/ltr.
2. Nilai kekerasan permukaan pada penggunaan komposisi larutan elektrolit
CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 5 gr/ltr didapat kekerasan optimal terjadi pada
lama waktu pelapisan 90 menit. Pada penggunaan komposisi larutan
elektrolit CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 5 gr/ltr tidak dapat menghasilkan
pelapisan dan kekerasan yang dihasilkan hampir sama dengan kekerasan
dari raw material.
5.2 Saran.
Untuk lebih mengembangkan penelitian yang berhubungan dengan
pelapisan krom keras (hard chrome) menggunakan proses electroplating, maka
penulis memberikan saran:
1. Disarankan agar dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pelapisan hard
chrome dengan memvariasikan variable-variabel penting lainnya seperti
rapat arus, waktu pelapisan ataupun takaran komposisi larutan yang akan
digunakan.
2. Disarankan untuk dapat lebih melihat hasil pelapisan hendaknya dilakukan
pengamatan dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope).
3. Disarankan pada penelitian lebih lanjut agar menambah pengujian yang
dilakukan pada hasil pelapisan krom dengan pengujian berat maupun
pengujian ketahanan pelapisan terhadap korosi.
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, M.A. 2011. ”Analisa Pengaruh Besar Tegangan Listrik Terhadap
Ketebalan Pelapisan Chrome Pada Pelat Baja Dengan Proses
Elektroplating”, Tugas Akhir Teknik Mesin, Universitas Hasanudin
Makasar.
Anhar, W., dkk, 2016. “The Effect Of Deposition Time Of He-CH4 To Surface
Roughness On AISI 410 Steel Surface”. Jurnal ROTOR , Volume 9 no 1,
April 2016.
ASM, ASM Handbook vol. 8. 2000. Mechanical Testing and Evaluation. ASM
International. Hal. 459-470.
ASM, ASM Handbook vol. 5. 1994. Surface Engineering. ASM International.
Hal. 684-270 dan Hal. 1232-1242.
Anton J Hartono, Tomijiro Kaneko. 1992. ”Mengenal Pelaisan Logam
Elektroplating”. Yogyakarta : Andi Offset.
Bettina Kerle, Mathias’Opper and sirqudvock. 2000. “Hexavalent Chromium”.
Sur tec 875.
Putra, Fransiskus. S.A. 2012. “Pengaruh Arus dan Waktu Pelapisan
Chrome terhadap Ketebalan Lapisan dan Kekerasan pada Plat Baja
Karbon Rendah AISI 1026 dengan Elektroplatin Menggunakan
HCrO3 250 gr/lt dan H2SO4 1,25 g/lt”. Skripsi Teknik mesin,
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Raharjo Samsudi. 2008. ”Pemilihan Jenis Larutan Elektrolit Sebagai Media
Pelapis Krom Keras Pada Baja Karbon Rendah”: Traksi. Vol.8
No.1h 1-7.
Raharjo Samsudi. 2010. “Pengaruh Variasi Tegangan Listrik Dan Waktu Proses
Elektroplating Terhadap Ketebalan Serta Kekerasan Lapisan Pada Baja
Karbon Rendah Dengan Krom”.
Riyanto, Ph.D. 2013. Elektrokimia dan Aplikasinya. Yogyakarta: Graha
Ilmu. Hal. 25-41.
Sandi. 2002. “Pengaruh Temperatur, Rapat arus dan Waktu Proses pada
Proses Hard Chrome Electroplating terhadap Kekerasan Permukaan
Baja ST-42”: Master Thesis ITB.
Suarsana, I.K. 2008. “Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel Pada Tembaga
Dalam Pelapisan Khrom Dekoratif Terhadap Tingkat Kecerahan
Dan Ketebalan Lapisan.” Jurnal ilmiah Teknik Mesin Cakram Vol. 2
No. 1, Juni 2008 (48-60), Jimbaran Bali.
Tarwijayanto, D., dkk, 2013. “Pengaruh Arus dan Waktu Pelapisan
Hard Chrome Terhadap Ketebalan Lapisan dan Tingkat Kekerasan
Mikro pada Plat Baja Karbon Rendah AISI 1026 Dengan
Menggunakan CrO3 250gr/lt dan H2SO4 2,5 gr/lt pada Proses
Elektroplating”. Jurnal ilmiah Teknik Mesin Mekanika Vol. 11 No. 2,
Maret 2013, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Jawa tengah.
Waraka. 2002. “Pengaruh lama Waktu Pengekroman terhadap Ketebalan
dan Kekerasan Permukaan Logam yang dilapisi Krom”: Master
Thesis ITB.
Design Gambar Alat Electroplating.
ALAT Electroplating
Sifat Logam Kromium.
Tabel Periodik Unsur Kimia.
Grafik Hubungan Pengaruh Waktu Terhadap Ketebalan Lapisan Dengan Variasi Larutan Elektrolit.
159.9
179.1
164.9
151.5 149.97
153.13
135
140
145
150
155
160
165
170
175
180
185
60 90 120
AN
GK
A K
EKER
ASA
N (
VH
N)
WAKTU (MENIT)
H2SO4 5 gr/lt
H2SO4 10gr gr/lt
No Nama Bahan Harga
1 Asam Kromat 2 kilogram Rp 90.000,00/kg
2 Asam sulfat 1 liter Rp 95.000,00/ltr
3 Botol Bahan Kimia 1 buah Rp 55.000,00/buah
4 Kabel listrik 4 meter Rp 5.000,00/m
5 Penjepit buaya 4 buah Rp 2.000,00/buah
6 Kawat 2 meter Rp 2.000,00/m
7 Aquadest 2 liter Rp 16.000,00/ltr
8 NaOH 1 kg Rp 25.000,00/kg
Daftar Lokasi Penjualan dan Harga Bahan Yang
Digunakan Dalam Penelitian.
9 Roda Trolley 4 buah Rp 40.000,00/buah
No. Nama Toko Alamat Toko
1 Mahmud Kimia Jl. Raya Kalimati Rt.10/1 (depan POM bensin) Adiwerna, Tegal.
2 UD. Terang Abadi Jl. Soekarno Hatta km.3 (dekat MAXI).
3 Toko Jamin Baru
Elektronik
Jl. Jendral Sudirman 300 Rt.01, Klandasan Ulu, Balikpapan Kota,
Kalimantan Timur.
4 Lab.Mipa Organik fmipa
Universitas Mulawarman
Jl.Muara Pahu Kampus Gunung Kelua Laboratorium Mipa Organik Fmipa
Universitas Mulawarman, Samarinda.
5 CV. Central Chemical Jl. MT. Haryono No.7, Sepinggan, Balikpapan Selatan, Kalimantan
Timur.
Gambar Hasil Pengujian Kekerasan Mikro.
Keterangan :
(A). Gambar hasil pengujian vickers pada raw material.
(B). Gambar hasil pengujian vickers campuran H2SO4
5 gr/lt spesimen 1,2 dan 3.
(C). Gambar hasil pengujian vickers campuran H2SO4
10 gr/lt spesimen 1,2 dan 3.
Gambar Hasil Pelapisan Krom.
(A) larutan CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 5 gr/ltr. (B) larutan CrO3 500 gr/ltr dan H2SO4 10 gr/ltr.
Dimana:
1) Selama 60 menit. 2) Selama 90 menit.
3) Selama 120 menit.
Gambar Pengujian Pelapisan dan Pengujian Kekerasan Mikro Benda Uji.
Gambar Persiapan Pengujian Pelapisan.
Gambar Persiapan Pengujian.
Gambar Persiapan Alat Electroplating.
