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