eletroplating cobalt
Post on 20-Jun-2015
788 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
M A K A L AH
Elektroplating dengan CobaltMakalah ini diajukan untuk memenuhi tugas kelompok Ilmu Bahan
semester 2 jurusan teknofisika nuklir program studi elektronika instrumentasi
Di susun oleh :
Achmad Fahrul Aji 020900239
Achmad Faris Syaifudin 020900240
Adhitya Bayu Aji 020900241
Argo Satrio Wicaksono 020900242
Arlinda Primanita .A 020900243
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
YOGYAKARTA
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 1
2010
ABSTRAKSI
Penulisan makalah ini merupakan suatu upaya untuk menjelaskan tentang proses
electroplating dengan menggunakan unsur cobalt sebagai coating materialnya. Selain itu,
juga untuk memenuhi tugas ilmu bahan yang di berikan, pada semester 2 di Sekolah
Tinggi Teknologi Nuklir – Badan Tenaga Nuklir Nasional Yogyakarta.
Guna mendukung data dalam penulisan makalah ini, penulis mengumpulkan
berbagai sumber referensi yang diperoleh melalui study kepustakaan dengan mencari
berbagai referensi melalui media elektronik internet. Selain itu, penulis juga peroleh
dengan cara mengumpulkan materi dari buku-buku yang relevan.
Hasil yang diperoleh diketahui bahwa Elektroplating merupakan suatu proses
pengendapan zat (ion-ion logam) pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses
elektrolisis. Terjadinya proses pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya
perpindahan 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 dipermukaan benda logam. Unsur cobalt adalah salah
satu logam yang dapat digunakan sebagai coating material pada proses electroplating
baja. Dalam proses tersebut unsur cobalt bertindak sebagai anoda. Sedangkan baja yang
akan dilapisi bertindak sebagai katoda. Sifat dari baja yang menggunakan unsur cobalt
sebagai pelapis adalah keras, tahan karat, magnetisme, rapuh dan kurang efisien karena
cukup mahal.
Kata kunci : Electroplating, cobalt, elektrolisis
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 2
ABSTRACT
Writing this paper is an attempt to explain about the electroplating process using
cobalt as an element of coating material. In addition, also to fulfill the task given material
science, on the second semester at Polytechnic Institute of Nuclear Technology- National
Nuclear Energy Agency.
To support the data in the writing of this paper, the authors collected a variety of
reference sources obtained through the study literature by searching various Internet
references through electronic media. In addition, the authors also obtained by collecting
material from the relevant books.
The result is that the Electroplating is a process of deposition of substances (metal
ions) on a base metal (cathode) through the electrolysis process. The occurrence of the
deposition process at the cathode caused by the displacement electrically charged ions
from the anode with electrolyte solution intermediaries, which occurs continuously at a
constant voltage until it settles to form a strong and stick to the surface layer of metal
objects. The element cobalt is one metal that can be used as a coating material on the
steel electroplating process. In the process acts as the anode element cobalt. While the
steel to be coated acts as the cathode. The nature of that use steel as an element cobalt is
a hard coating, resistant to corrosion, magnetism, fragile and less efficient because it is
quite expensive.
Keywords : Electroplating, cobalt, electrolisis
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 3
KATA PENGANTAR
Puji Syukur Penulis Panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini
tepat pada waktunya. Terdorong oleh rasa ingin tahu dan usaha keras yang didukung
serta diarahkan oleh Bapak Dosen, maka penulis memberanikan diri untuk menyusun
makalah ini.
Makalah yang berjudul Elektroplating dengan Cobalt ini, merupakan hasil analisa
penulis yang disusun untuk memenuhi tugas ilmu bahan yang di berikan, pada semester 2
di Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – Badan Tenaga Nuklir Nasional Yogyakarta.
Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis banyak mendapat bantuan dari
berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh sebab itu, pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Bpk. Prof. Kris Tri Basuki selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – Badan
Tenaga Nuklir Nasional Yogyakarta yang telah memberikan segala fasilitas kepada
penulis dalam menyelesaikan makalah ini.
2. Bpk Ir. Bangun Pribadi yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan dan ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat melaksanakan proses demi proses dalam
penyelesaian makalah ini.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 4
3. Orang tua yang berada di Papua yang telah memberikan bantuan doa serta
dukungan baik berupa moril maupun materi sehingga penulis dapat menyelesaikan
makalah ini.
4. Teman-teman program studi elektronika instrumentasi angkatan 2009 yang telah
banyak memberikan dukungan dan motivasi yang berguna hingga terselesaikannya
penulisan makalah ini.
5. Bapak kost “Warung Kampoeng” yang telah memberikan fasilitas kepada penulis
dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa di dalam makalah ini masih banyak ditemukan
kekurangan di dalamnya. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun untuk menyempurnakan makalah ini di masa yang akan datang.
Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca khususnya
para mahasiswa sebagai referensi dalam mempelajari mata kuliah ilmu bahan.
Yogyakarta, 24 Mei 2010
Tim Penulis
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 5
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Masalah
Dalam kehidupan sehari-hari manusia pasti memerlukan material atau bahan,
misalnya bahan bangunan, mekanik, elektrik, kimia, nuklir dan lain sebagainya. Ilmu
tentang bahan secara umum merupakan materi dasar sebagai pendukung untuk
menguasai ilmu-ilmu yang lain. Begitu juga dengan ilmu bahan mekanik yang merupakan
cabang ilmu dasar yang harus dikuasai sebelum mempelajari ilmu kemekanikan yang lain.
Pemakaian bahan mekanik pada saat ini menjadi sangat penting. Hal ini
disebabkan karena dalam masa pembangunan yang pesat saat ini, khususnya
pembangunan dan pengembangan dalam bidang industri, pengetahuan ilmu bahan
mekanik harus mendapat perhatian yang cermat dan seksama. Pengetahuan ilmu bahan
mekanik yang memadai akan ikut menentukan kemajuan dalam bidang industri, sebab
sebagian besar kegiatan industri dewasa saat ini memerlukan peralatan berat mekanik
dan memproduksi barang-barang berupa bahan jadi pengerjaan dari logam.
Logam dalam keadaan murni jarang sekali ditemukan di dalam bumi, kebanyakan
merupakan senyawa-senyawa oksida, sulfida, karbonat, dan sulfat yang merupakan bijih
logam yang perlu diproses menjadi bahan logam yang bermanfaat bagi manusia. Salah
satu logam yang sering dijumpai dan digunakan dalam bidang industri adalah baja. Logam
tersebut merupakan perpapaduan antara unsur besi (26 Fe) dan unsur carbon ( 6 C). Pada
umumnya baja memiliki sifat yang keras dan rapuh. Namun dengan teknologi pengerjaan
logam, baja dapat dibuat menjadi sedikit lunak dan elastik. Selain itu sifat baja yang tidak
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 6
kalah penting untuk dipelajari lebih dalam adalah mudah berkorosi. Korosi atau yang lebih
dikenal dengan istilah karat dalam bahasa Indonesia ini adalah hasil reaksi reduksi-
oksidasi (redoks) antara unsure besi (Fe) dan senyawa air (H20). Sifat korosi ini sangat
merugikan, karena dalam reaksi tersebut unsur besi (Fe) yang terkandung dalam baja
akan teroksidasi membentuk kerak karat. Kemudian seiring dengan berjalannya waktu
baja akan kehilangan sifat-sifatnya, menjadi sangat rapuh dan habis teroksidasi oleh
oksigen.
Cara konvensional dan sederhana untuk mencegah terjadinya reaksi redoks pada
baja adalah dengan melapisi permukaaan baja dengan lapisan kedap (tidak tembus)
udara. Biasanya digunakan cat khusus pelapis besi. Dengan begitu, lapisan permukaan
baja tidak dapat kontak langsung dengan udara dan reaksi perkaratan (reaksi redoks
antara unsur besi dan oksigen) tidak dapat berlangsung. Seiring dengan perkembangan
teknologi ilmu bahan, ditemukan cara yang lebih efektif untuk melapisi permukaan baja
agar lebih tahan terhadap karat. Teknologi ini menggunakan teknik pelapisan baja
dengan logam-logam lain yang tidak reaktif dan tidak dapat teroksidasi. Dibanding dengan
pelapisan dengan menggunakan cat, usia lapisan baja yang dilapisi dengan unsur lain
lebih tahan lama dan awet. Logam-logam yang sering digunakan sebagai pelapis
permukaan adalah emas (79Au), seng (30Zn), crom (24Cr), cobalt (27 Co), dan lain
sebagainya. Proses pelapisan baja dengan unsur lainnya ini dikenal dengan istilah
electroplating. Sifat baja hasil proses electroplating berbeda antara satu dengan lainnya
dan sangat dipengaruhi oleh kadar dan jenis unsur pelapis bajanya atau coating material-
nya.
1.2Perumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah dikemukakan di atas terdapat masalah yang
hendak di cari jawabannya :
1. Apakah yang dimaksud dengan proses electroplating?
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 7
2. Apa syarat-syarat logam yang digunakan untuk melapisi baja dalam proses
electroplating?
3. Bagaimanakah proses electroplating yang menggunakan unsur cobalt (27 Co)
sebagai unsur pelapis baja atau coating material-nya?
4. Apa keuntungan dan kerugian penggunaan unsur cobalt (27 Co) sebagai unsur
pelapis baja atau coating material?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah :
1. Untuk memahami dan mengetahui prinsip kerja proses pelapisan permukaan
electroplating pada baja.
2. Untuk dapat mengetahui dan memahami syarat-syarat yang harus dipenuhi logam
yang akan digunakan untuk melapisi baja dalam proses electroplating.
3. Untuk memahami dan mengetahui proses electroplating yang menggunakan unsur
cobalt (27 Co) sebagai unsur pelapis baja atau coating material.
4. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan penggunaan unsur cobalt (27 Co)
sebagai unsur pelapis baja atau coating material dalam kehidupan sehari-hari.
1.3Hipotesis
Berdasarkan hasil pengamatan sementara, penulis menarik kesimpulan sementara
sebagai berikut :
1. Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada
suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisis yang disebabkan oleh
adanya perpindahan ion-ion bermuatan listrik dari anoda dengan perantara larutan
elektrolit, hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat membentuk lapisan
dipermukaan benda logam.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 8
2. Syarat terpenting yang harus dipenuhi logam yang akan digunakan untuk melapisi
baja dalam proses electroplating adalah tidak rektif dan tidak mudah teroksidasi.
3. Dalam proses electroplating, unsur cobalt bertindak sebagai anoda. Sedangkan
baja yang akan dilapisi bertindak sebagai katoda. Dalam hal ini ion-ion pada anoda
akan melekat pada lapisan permukaan katoda.
4. Beberapa keuntungan penggunaan logam cobalt sebagai unsur pelapis pelapis
baja adalah struktur baja akan semakin kuat dan tahan terhadap korosi.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 9
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Baja
Baja yang dihasilkan dari dapur-dapur baja disebut besi atau baja karbon, yaitu
campuran antara besi dengan zat arang (karbon). Sedangkan unsur lainnya seperti fosfor,
belerang dan sebagainya juga ada didalamnya, namun dalam prosentase yang kecil
sekali sehingga dianggap tidak mempengaruhinya.
Gambar 1 Kawat Baja
Berdasarkan penggunaannya, baja dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok yaitu
baja konstruksi dan baja perkakas. Baja kontruksi digunakan untuk keperluan kontruksi
bangunan dan pembuatan bagian-bagian mesin. Sedangkan baja perkakas banyak
digunakan untuk bahan membuat perkakas, misalnya stempel, kaliber, serta alat-alat
potong.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 10
Dalam proses pengolahan baja dikenal pula baja paduan. Baja paduan adalah
campuran yang sengaja dibuat antara baja karbon dengan unsur-unsur lain yang akan
mempengaruhi sifat-sifat baja, misalnya sifat kekerasan, liat, kecepatan membeku, titik
cair, dan sebagainya yang bertujuan memperbaiki kualitas dan kemampuannya.
Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu atau lebih
unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki.
Unsur-unsur paduan untuk baja ini dibagi dalam dua golongan yaitu :
a. Unsur yang membuat baja menjadi kuat dan ulet, dengan menguraikannya ke
dalam ferrite (misalnya Ni, Mn, sedikit Cr dan Mo). Unsur ini terutama digunakan
untuk pembuatan baja konstruksi.
b. Unsur yang bereaksi dengan karbon dalam baja dan membentuk karbida yang
lebih keras dari sementit (misalnya unsur Cr, W, Mo, dan V). Unsur ini terutama
digunakan untuk pembuatan baja perkakas.
Pengaruh unsur paduan untuk memperbaiki sifat-sifat baja antara lain:
a. Silisium (14Si) dapat menambah sifat elastis dan mengurangi perkembangan gas di
dalam cairan baja, sehingga persenyawaannya lebih homogen. Makin besar unsur
Si semakin sukar ditempa atau di las. Baja dengan paduan silisium biasanya
digunakan untuk membuat pegas.
b. Mangan (25Mn) merupakan unsur yang harus selalu ada di dalam baja dengan
jumlah yang kecil dan sebagai pencegah oksidasi, dengan demikian setiap proses
kimia dan proses metalurgi dapat berlangsung dengan baik. Penambahan unsur
mangan di dalam baja paduan menambah kekuatan dan ketahanan panas baja
paduan itu serta penampilan yang lebih bersih dan mengkilat.
c. Nikel (28Ni) dapat mempertinggi kekuatan dan regangannya sehingga baja paduan
ini menjadi liat dan tahan tarikan. Penambahan unsur nikel di dalam baja karbon
berpengaruh pula terhadap ketahanan korosi. Oleh karena itu baja paduan ini biasa
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 11
digunakan untuk bahan membuat sudu-sudu turbin, roda gigi, bagian-bagian mobil
dan sebagainya.
d. Chromium (24Cr) dapat memberikan kekuatan dan kekerasan baja lebih meningkat,
tahan korosi dan tahan aus. Dengan sifat-sifat itu membuat baja paduan ini baik
untuk bahan poros, dan roda gigi. Penambahan unsur chromium biasanya diikuti
dengan penambahan nikel.
e. Molibdenum (42Mo), dengan penambahan molibdenum akan memperbaiki baja
karbon menjadi tahan terhadap suhu yang tinggi, liat, dan kuat. Baja paduan ini
biasa digunakan sebagai bahan untuk membuat alat-alat potong, misalnya pahat.
f. Wolfram (74W) dengan penambahan unsur ini memberikan pengaruh yang sama
seperti pada penambahan molibdenum dan biasanya juga dicampur dengan unsur
nikel (28Ni) dan chromium (24Cr). Baja paduan ini memiliki sifat tahan terhadap suhu
yang tinggi. Oleh sebab itu, banyak digunakan untuk bahan membuat pahat
potong yang lebih dikenal dengan nama baja potong cepat (HSS /Hight Speed
Steel).
g. Vanadium (23V) dengan penambahan unsur ini akan memperbaiki struktur kristal
baja menjadi halus dan tahan aus, terlebih bila dicampur dengan chromium. Baja
paduan ini digunakan untuk membuat roda gigi, batang penggerak, dan
sebagainya.
h. Kobalt (27Co) dengan penambahan unsur ini akan memperbaiki sifat kekerasan
baja meningkat dan tahan aus serta tetap keras pada suhu yang tinggi. Baja
paduan ini banyak digunakan untuk konstruksi pesawat terbang atau konstruksi
yang harus tahan panas dan tahan aus.
i. Tembaga (29Cu), baja paduan yang memiliki ketahanan korosi yang besar diperoleh
dengan penambahan tembaga berkisar 0,5 – 1,5 % tembaga pada 99,95 – 99,85 %
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 12
Fe. Baja paduan ini disebut baja Armco yang digunakan untuk membuat konstruksi
jembatan, menara-menara, dan lian-lain.
2.2 Korosi pada Baja
Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu
logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang
tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi
yang paling lazim adalah perkaratan pada besi.
Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara)
mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus
kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, yang berupa suatu zat padat yang berwarna coklat-
merah.
Gambar 2 korosi pada baja
Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu
berlaku sebagai anoda, di mana besi mengalami oksidasi.
Fe(s) <--> Fe2+(aq) + 2e
Elektron yang dibebaskan di anoda mengalir ke bagian lain dari besi itu yang
bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 13
O2(g) + 4H+(aq) + 4e <--> 2H2O(l)
atau
O2(g) + 2H2O(l) + 4e <--> 4OH-(aq)
Ion besi(II) yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi membentuk ion
besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi.
Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang
bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau
perbedaan rapatan logam itu.
Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam
bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang
mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih
mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk
senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi
yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja
tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi
senyawa besi oksida).
Deret Volta dan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui
kemungkinan terjadinya korosi. Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor,
seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda
potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari
oksida.
2.2 Elektrokimia
Elektrokimia mempelajari hubungan antara reaksi kimia dan aliran listrik. Reaksi
yang dimaksud adalah reaksi yang melibatkan adanya pelepasan dan penerimaan
elektron atau yang dikenal dengan reaksi oksidasi-reduksi atau reaksi redoks. Reaksi
oksidasi merupakan reaksi yang disertai dengan pelepasan elektron.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 14
Contoh :
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
Reaksi reduksi merupakan reaksi yang disertai dengan penerimaan elektron.
Contoh :
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
Reaksi oksidasi selalu disertai dengan reaksi reduksi. Oleh karena itu reaksi ini
sering disebut sebagai reaksi redoks.
Sel elektrokimia merupakan suatu alat yang terdiri dari sepasang elektroda yang
dicelupkan ke dalam suatu larutan atau lelehan ionis dan dihubungkan dengan konduktor
logam pada rangkaian luar. Sel elektrokimia dapat berupa sel galvani maupun sel
elektrolisis.
Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi redoks
yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Contohnya adalah elektrolisis
lelehan NaCl dengan electrode platina. Contoh lainnya adalah pada sel Daniell jika
diterapkan beda potensial listrik dari luar yang besarnya melebihi potensial sel Daniell.
2.3 Elektroplating
Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada suatu
logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisa. Terjadinya proses pengendapan pada
katoda disebabkan oleh adanya perpindahan 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 dipermukaan benda
logam. Proses electroplating melindungi logam dasar dengan menggunakan logam-logam
tertentu sebagai pelapis dan pelindung, misalnya nikel, krom, tembaga, seng dan
sebagainya.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 15
Gambar 3 Proses Elektroplating
a. Pelapisan Tembaga
Dalam pelapisan tembaga digunakan bermacam-macan larutan elektrolit, yaitu :
1. Larutan asam
2. Larutan sianida
3. Larutan fluoborat
4. Larutan pyrophosphate
Diantara empat macam larutan di atas yang paling banyak digunakan adalah larutan asam
dan larutan sianida.
b. Pelapisan Timah Putih
Pelapisan timah putih pada besi dengan cara listrik (elektroplating) sudah sangat
lama dilakukan untuk kaleng-kaleng makanan, minuman dan sebagainya. Pelapisan
secara listrik pada umumnya sudah menggantikan pelapisan secara celup panas, karena
pelapisan secara celup panas menghasilkan lapisan yang tebal dan kurang merata
(kurang halus). Sedangkan pelapisan secara listrik dapat menghasilkan lapisan yang tipis
dan lebih merata/halus. Dengan keuntungan tersebut pada saat ini lebih banyak industri
yang melakukan pelapisan timah putih secara listrik dari pada secara celup panas (Hot
Dip Galvanizing).
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 16
c. Pelapisan Seng
Seng sudah lama dikenal sebagai pelapis besi yang tahan korosi, murah harganya,
dan mempunyai tampak permukaan yang cukup baik. Pelapisan seng pada besi
dilaksanakan dengan beberapa cara seperti galvanizing, sherardizing, atau metal
spraying. Namun pelapisan secara listrik (elektroplating) lebih disukai karena mempunyai
beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan cara-cara pelapisan yang lain,
diantaranya :
1. Lapisan lebih merata
2. Daya rekat lapisan lebih baik
3. Tampak permukaan lebih baik
Karena beberapa keuntungan itulah maka lebih banyak dilaksanakan pelapisan
secara listrik daripada cara-cara lainnya. Pelapisan seng secara listrik kadang juga
disebut elektro-galvanizing. Larutan elektrolit yang sering digunakan ada dua macam yaitu
larutan asam dan larutan sianida. Bila kedua larutan tersebut dibandingkan maka
permukaan lapisan hasil dari penggunaan larutan sianida adalah lebih baik jika
dibandingkan dengan larutan asam. Namun larutan asam digunakan bila dikehendaki
kecepatan pelapisan yang tinggi dan biaya yang lebih murah.Larutan lain yang sering
digunakan pada pelapisan adalah larutan alkali zincat dan larutan pyrophosphat.
d.Pelapisan Nikel
Pada saat ini, pelapisan nikel pada besi banyak sekali dilaksanakan baik untuk
tujuan pencegahan karat ataupun untuk menambah keindahan. Dengan hasil lapisannya
yang mengkilap maka dari segi ini nikel adalah yang paling banyak diinginkan untuk
melapisi permukaan. Dalam pelapisan nikel selain dikenal lapisan mengkilap, terdapat
juga jenis pelapisan yang buram hasilnya. Akan tetapi tampak permukaan yang buram
inipun dapat juga digosok hingga halus dan mengkilap. Jenis lain dari pelapisan nikel
adalah pelapisan yang berwarna hitam. Warna hitam inipun tampak menarik dan
digunakan biasanya untuk melapis laras senapan dan lainnya.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 17
e. Pelapisan Chrom
Selain nikel, maka pelapisan khrom banyak dilaksanakan untuk mendapatkan
permukaan yang menarik. Karena sifat khas khrom yang sangat tahan karat maka
pelapisan khrom mempunyai kelebihan tersendiri bila dibandingkan dengan pelapisan
lainnya. Selain sifat dekoratif dan atraktif dari pelapisan khrom, keuntungan lain dari
pelapisan khrom adalah dapat dicapainya hasil pelapisan yang keras. Sumber logam
khrom didapat dari asam khrom, tapi dalam perdagangan yang tersedia adalah khrom
oksida (Cr O3) sehingga terdapatnya asam khrom adalah pada waktu khrom oksida
bercampur dengan air
2.2 Karaktristik Unsur Cobalt
Cobalt adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Co dan
nomor atom 27. Cobalt merupakan unsur transisi yang terletak pada golongan 9 pada
periode keempat. Cobalt merupakan logam metalik yang berwarna sedikit berkilauan dan
keabu-abuan. Cobalt selalu terdapat bergabung dengan nikel dan biasa juga dengan
arsen. Sumber utama cobalt adalah “speisses”, yang merupakan sisa dalam peleburan
bijih arsen dari Ni, Cu, Pb. Cobalt relatif tidak reaktif, meskipun ia larut lambat sekali
dalam asam mineral encer.
Unsur kimia Cobalt juga merupakan suatu unsur dengan sifat rapuh agak keras dan
mengandung metal serta kaya sifat magnetis yang serupa setrika. Cobalt-60 ( 60Co)
adalah suatu isotop yang diproduksi menggunakan suatu sumber sinar ( radiasi energi
tinggi). Unsur kimia cobalt biasanya digunakan untuk mewarnai gelas / kaca serta memiliki
suatu keindahan warna kebiruan. Stabilitas dari ion cobalt mempunyai kecenderungan
menurun dari bilangan oksidasi tinggi menuju bilangan oksidasi rendah dan terjadi
peningkatan stabilitas tingkat oksidasi II relatip lebih tinggi dibandingkan tingkat oksidasi
III, sesuai dengan deret unsur periode pertama, Ti, V, Cr, Mn, dan Fe, terakhir Co. Tingkat
oksidasi tertinggi dari ion cobalt adalah V dan sangat sedikit senyawaan yang dikenal.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 18
Untuk senyawaan ion cobalt (III) banyak dijumpai dengan atom-atom donor (biasanya N)
dan untuk ion cobalt (I) biasanya dengan ligan-ligan phi-aseptor.
Gambar 4 serbuk Cobalt
Unsur cobalt di alam selalu didapatkan bergabung dengan nikel dan biasanya juga
dengan arsenik. Mineral cobalt terpenting antara lain Smaltite (CoAs2), cobalttite (CoAsS)
dan Lemacite ( Co3S4 ). Sumber utama cobalt disebut “Speisses” yang merupakan sisa
dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, dan Pb.
Adapun sifat – sifat Logam cobalt dapat dibedakan menjadi 2, yaitu :
a. Sifat Fisika logam Cobalt :
• Logam berwarna abu – abu.
• Sedikit magnetis.
• Melebur pada suhu 14900C dan mendidih pada suhu 35200C.
• Memiliki 7 tingkat oksidasi yaitu -1, 0, +1, +2, +3, +4 dan +5.
b. Sifat Kimia logam Cobalt
• Mudah larut dalam asam – asam mineral encer.
• Kurang reaktif.
• Dapat membentuk senyawa kompleks.
• Senyawanya umumnya berwarna.
• Dalam larutan air, terdapat sebagai ion Co2+ yang berwarna merah.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 19
• Senyawa – senyawa Co(II) yang tak terhidrat atau tak terdisosiasi berwara biru.
• Ion Co3+ tidak stabil, tetapi kompleks – kompleksnya stabil baik dalam bentuk larutan
maupun padatan.
• Kompleks-kompleks Co(II)dapat dioksidasi menjadi kompleks – kompleks cobalt(III).
• Bereaksi dengan hidogen sulfida membentuk endapan hitam.
• Tahan korosi.
Adapun manfaat – manfaat dari logam cobalt adalah sebagai berikut :
1) Dapat dicampur dengan besi, nikel dan batang-batang rel lain untuk membuat Alnico,
suatu campuran logam memiliki kekuatan magnetis yang banyak digunakan mesin jet
dan turbin gas mesin/motor.
2) Digunakan sebagai bahan baja tahan-karat dan baja magnit.
3) Digunakan di dalam campuran logam untuk turbin gas generator dan turbin pancaran.
4) Digunakan di dalam menyepuh listrik oleh karena penampilannya, kekerasan, dan
perlawanan ke oksidasi.
5) Digunakan untuk produksi warna biru permanen dan brilian untuk porselin, gelas/kaca,
serta barang tembikar, pekerjaan ubin dan lain-lain.
6) Cobalt-60, merupakan artifical isotop, dimana sebagai suatu sumber sinar penting, dan
secara ekstensif digunakan sebagai suatu pengusut serta agen radiotherapeutic.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 20
BAB III
DATA dan PEMBAHASAN
3.1 Data
Adapun data untuk melengkapi referensi pendukung dalam makalah ini, penulis
dapatkan melalui :
Data kepustakaan yang penulis peroleh dengan cara mengumpulkan berbagai
sumber referensi dari internet. Selain itu, penulis juga peroleh dengan cara
mengumpulkan buku-buku yang relevan.
3.2 Pembahasan
Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating dikategorikan sebagai
proses pengerjaan akhir (metal finishing). Secara sederhana, electroplating dapat
diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan
senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke material yang
hendak dilapisi. Atau dengan kata lain, electroplating dapat diartikan juga sebagai suatu
proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada benda kerja (katoda) melalui proses
elektrokimia, dimana logam yang mengendap pada katoda berasal dari ion-ion bermuatan
listrik yang berpindah dari logam tumbal (logam yang bertindak sebagai anoda) menuju
benda kerja (logam yang bertindak sebagai katoda) melalui media larutan elektrolit akibat
teraliri arus listrik searah (DC) dengan tegangan konstan secara terus menerus hingga
akhirnya mengendap dan membentuk lapisan.
Unsur-unsur pelapis logam dapat berupa lapis seng, galvanis, perak, emas,
tembaga, nikel, krom dan lain sebagainya. Penggunaan lapisan tersebut disesuaikan
dengan kebutuhan dan kegunaan masing-masing material. Perbedaan utama dari
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 21
pelapisan tersebut adalah jenis dan kadar anoda (logam pelapis) yang digunakan. Selain
itu, larutan elektrolisisnya juga dapat membedakan hasil pengerjaan logamnya.
Ciri fisik ketika material seperti baja telah dilapisi dengan unsur lainnya adalah
bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta bertambahnya
kapasitas konduktifitasnya. Adapun dalam sifat mekanik, terjadi perubahan kekuatan tarik
maupun tekan dari suatu material sesudah mengalami pelapisan dibandingkan
sebelumnya. Oleh sebab itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk
meningkatkan sifat teknis/mekanis dari suatu logam, yang kedua melindungi logam dari
korosi, dan ketiga memperindah tampilan (decorative).
Prinsip Dasar Electroplating
Dalam proses electroplating dikenal istilah anoda, katoda, larutan elektrolit. Ketiga
istilah tersebut yang berhubungan dengan pelapisan material khususnya logam
diilustrasikan seperti pada gambar berikut :
Gambar 5 skema electroplating
Anoda adalah terminal positif, dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus
listrik. Anoda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak. Anoda yang tidak
larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik. Sedangkan anoda yang larut selain
berfungsi sebagai penghantar arus listrik, juga sebagai bahan baku pelapis. Katoda dapat
diartikan sebagai benda kerja yang akan dilapisi, dihubungkan dengan kutub negatif dari
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 22
sumber arus listrik. Elektrolit berupa larutan yang molekulnya dapat larut dalam air dan
terurai menjadi partikel-partikel yang bermuatan positif atau negatif.
Syarat Logam Pelapis Baja
Syarat dan sifat ideal logam yang akan digunakan sebagai bahan pelapis baja adalah:
a. Logam pelapis harus jauh lebih tahan terhadap serangan lingkungan dibanding
logam yang dilindungi (dalam hal ini baja).
b. Logam pelapis tidak boeh memicu korosi pada logam yang dilindungi seandainya
mengalami goresan atau pecah dipermukaannya.
c. Sifat-sifat fisik, seperti kelenturan dan kekerasannya, harus cukup memenuhi
persyaratan operasional struktur atau komponen bersangkutan.
d. Metode pelapisannya harus bersesuaian dengan proses pabrikasi yang digunakan
untuk membuat produk akhir.
e. Tebal lapisan harus merata dan bebas dari pori-pori. (persyaratan ini susah untuk
dipenuhi)
Adapun tahapan-tahapan paling penting sebelum suatu logam menjalani proses pelapisan
adalah sebagai berikut:
a. Membuang semua kotoran seperti gemuk, minyak, debu, dan serpihan dari proses
produksi.
b. Membuang produk-produk korosi yang sudah tebentuk pada permukaan.
c. Mengatur karakteristik fisik permukaan.
Electroplating menggunakan unsur Cobalt
Cobalt adalah logam yang berwarna agak keabu-abuan yang bersifat cukup kuat dan
di dalamnya terdapat mineral kobaltit, smaltit, dan eritrit. Kandungan kobalt juga sering kali
ditemui pada nikel, perak, timbal, tembaga, dan bijih besi dan meteorit. Logam kobalt
merupakan logam yang bersifat kokoh dan magnetis. Berbagai campuran logam kobalt
mempunyai kekuatan magnetis yang sering digunakan di berbagai sektor industri.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 23
Contohnya untuk bahan magnit pada loudspeaker atau mikrofon serta bahan baja tahan
karat dan baja magnit.
Kobalt juga merupakan logam yang antikarat. Karena sifatnya itu, kobalt kerapkali
dijadikan bahan pelapis turbin gas generator dan turbin jet. Logam itu juga dimanfaatkan
sebagai material peralatan berat, seperti eskavator.
Skema Proses Electroplating menggunakan unsur Cobalt
Perpindahan ion logam terjadi dengan bantuan arus listrik melalui larutan elektrolit,
sehingga ion logam mengendap pada benda padat yang akan dilapisi. Ion logam
diperoleh dari elektrolit maupun berasal dari pelarutan anoda logam di dalam elektrolit.
Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda dalam hal ini baja
yang akan dilapisi.
Gambar 6 rangkaian proses electroplating
Reaksi kimia yang terjadi pada proses electroplating seperti pada gambar dijelaskan
sebagai berikut :
Pembentukan pelapis cobalt :
Co2+ (aq) + 2e- →Co (s)
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 24
Pembentukan gas Hidrogen
2H+ (aq) + 2e- →H2 (g)
Reduksi oksigen terlarut
½ O2 (g) + 2H + →H2O (l)
Sedangkan pada anoda
Pembentukan gas oksigen
H2O (l) →4H + (aq) + O2 (g) + 4e-
Oksidasi gas Hidrogen
H2 (g) →2H+(aq) + 2e-
Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion
logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat permukaan
katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EDL) yang bertindak seperti lapisan
dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion untuk
menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaksi-reaksi
kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap electron dari
katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. Dalam kondisi equilibrium,
setelah ion-ion mengalami discharge menjadi atom-atom kemudian akan menempatkan
diri pada permukaan katoda dengan mula-mula menyesuaikan mengikuti susunan atom
dari material katoda.
Karakteristik Baja Hasil Electroplating dengan Cobalt
Baja yang telah dilapisi dengan unsur cobalt akan memiliki sifat yang berbeda dengan
baja sebelumnya. Adapun kelebihan dan kekurangan dari baja yang telah dilapisi dengan
cobalt adalah :
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 25
Kelebihan :
1. Cobalt adalah logam yang tidak reaktif atau tidak mudah teroksidasi. Dengan
menggunakan cobalt sebagai coating material pada proses electroplating, baja
akan memiliki sifat yang serupa yaitu tahan terhadap karat.
2. Struktur unsur cobalt pada umumnya keras. Dengan menggunakan cobalt sebagai
unsur pelapis akan diperoleh baja yang lebih kuat dan keras.
3. Logam cobalt adalah salah satu logam yang bersifat magnetis. Sehingga baja yang
telah dilapisi dengan unsur cobalt banyak digunakan di berbagai sektor industri.
4. Baja yang telah dilapisi dengan cobalt akan memiliki sifat yang tidak mudah aus.
Dengan begitu, baja tersebut cocok digunakan sebagai bahan konstruksi bangunan
poros pada bagian yang bergerak.
5. Baja hasil electroplating dengan cobalt akan memiliki sifat yang tetap keras pada
suhu yang tinggi.
Kerugian :
1. Logam Cobalt adalah logam yang cukup mahal. Sehingga kurang efisien jika
digunakan sebagai unsur pelapis dalam proses electroplating.
2. Karena sifat cobalt yang keras, baja yang dilapisi dengan logam tersebut rentan
patah atau rapuh.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 26
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pembahasan diatas, penulis menyimpulkan bahwa :
1. Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada suatu
logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisis yang disebabkan oleh adanya
perpindahan ion-ion bermuatan listrik dari anoda dengan perantara larutan elektrolit,
hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat membentuk lapisan dipermukaan
benda logam.
2. Syarat syarat yang harus dipenuhi logam yang akan digunakan untuk melapisi baja
dalam proses electroplating adalah tahan terhadap serangan lingkungan, tidak rektif dan
tidak mudah teroksidasi serta tidak boeh memicu korosi pada logam yang dilindungi
seandainya mengalami goresan atau pecah dipermukaannya.
3. Dalam proses electroplating, unsur cobalt bertindak sebagai anoda. Sedangkan baja
yang akan dilapisi bertindak sebagai katoda. Dalam hal ini ion-ion pada anoda akan
melekat pada lapisan permukaan katoda.
4. Beberapa keuntungan penggunaan logam cobalt sebagai unsur pelapis pelapis baja
adalah struktur baja akan semakin kuat, tahan terhadap korosi, tetap keras pada suhu
yang tinggi, tidak mudah aus dan tetap keras pada suhu tinggi.
5.2 Saran :
Adapun saran penulis yaitu :
Untuk dapat mengetahui secara jelas teknik electroplating pada baja, sebaiknya
materi ini tidak hanya diterangkan tetapi juga di praktikan di laboratorium.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 27
DAFTAR PUSTAKA
Beumer B.J.M.1980.Pengetahuan Bahan jilid III.Jakarta:Bhratara Karya.
Pribadi Bangun, Suyamto.2007.Ilmu Bahan.Yogyakarta:STTN-BATAN.
Trehewey. KR.1998.Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan.Jakarta: Gramedia
Pustaka Utama.
Vlack Van.1983.Ilmu dan Teknologi Bahan edisi keempat.Jakarta:Erlangga
http://www.chromecentre.com/?p=18#more-18
http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/
http://www.koran-jakarta.com/berita-detail.php?id=38628
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/oksidasi_dan_reduksi1/elektrolisis/
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 28
LAMPIRAN
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 29
top related