pelapisan logam - iva

LABORATORIUM

KIMIA FISIKA

Percobaan : PELAPISAN LOGAM Kelompok : IV A

Nama : 1. Danissa Hanum Ardhyni NRP. 2313 030 033 2. Rachmani Amalia NRP. 2313 030 041 3. Muhammad Muhyiddin Salim NRP. 2313 030 053 4. Calvin Rostanto NRP. 2313 030 063 5. Mokhammad Faridl Robitoh NRP. 2313 030 087

Tanggal Percobaan : 23 September 2013

Tanggal Penyerahan : 8 Oktober 2013

Dosen Pembimbing : Nurlaili Humaidah, S.T. , M.T

Asisten Laboratorium : Dhaniar Rulandri W.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2013

i

ABSTRAK

Tujuan melakukan percobaan ini adalah untuk melapisi logam besi (Fe) yang mudah

mengalami korosi dengan logam tembaga (Cu) dengan menggunakan metode elektroplating,

sehingga dapat meningkatkan ketahanan produk terhadap gesekan dan dapat memperbaiki

penampilan.

Metode pertama yang dilakukan adalah menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan,

kemudian membersihkan logam besi dengan cara mencelupkan logam besi dalam larutan

HCl pekat, menimbang logam besi satu per satu dengan menggunakan neraca analit

kemudian mencatatnya sebagai berat awal (Wo). Metode kedua yaitu melakukan percobaan

untuk percobaan pertama menggunakan variabel kuat arus yaitu 100mA, 300 mA, 300 mA,

500 mA, 500 mA dengan variabel terikatnya adalah waktu 10 menit. Dan percobaan kedua

menggunakan variabel waktu yaitu 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit dengan

variabel terikatnya adalah kuat arus 300 mA. Lalu menimbang berat masing- masing logam

besi setelah melalui proses elektroplating (pelapisan logam menggunakan listrik) kemudian

mencatatnya dalam sebagai berat akhir (Wt).

Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin lama waktu pelapisan maka nilai ∆W

semakin besar. Pada percobaan ini, ∆W terbesar nilainya 0,7 gram. Sedangkan nilai dari

∆W terkecil nilainya 0,1 gram. Hal ini dikarenakan proses elektroplating berlangsung lebih

lama sehingga elektroda Cu yang teroksidasi semakin banyak untuk melapisi logam Fe.

Massa zat (m) yang timbul pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah arus listrik (I)

yang mengalir. Hal ini sesuai dengan Hukum Faraday I.

ii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...................................................................................................................... i

DAFTAR ISI ................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................... iv

DAFTAR GRAFIK ......................................................................................................... v

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ............................................................................................ I-1

I.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... I-2

I.3 Tujuan Percobaan ........................................................................................ I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori ................................................................................................. II-1

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan ................................................................................... III-1

III.2 Alat ........................................................................................................... III-1

III.3 Bahan ........................................................................................................ III-2

III.4 Prosedur .................................................................................................... III-2

III.5 Diagram Alir ............................................................................................. III-3

III.6 Gambar Alat .............................................................................................. III-4

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Tabel Hasil Percobaan .............................................................................. IV-1

IV.2 Hasil Percobaan ........................................................................................ IV-1

IV.3 Pembahasan .............................................................................................. IV-1

BAB V KESIMPULAN

V.1 Kesimpulan ................................................................................................ V-1

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... vi

DAFTAR NOTASI ......................................................................................................... vii

LAMPIRAN:

- LAPORAN SEMENTARA

- FOTOKOPI LITERATUR

- LEMBAR REVISI

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Copper grounding rod ............................................................................. II-5

Gambar II.2 Nickel cable gland ................................................................................... II-5

Gambar II.3 Korosi pada logam................................................................................... II-8

Gambar II.4 Korosi pada logam yang tidak diproteksi ................................................ II-8

Gambar II.5 Contoh hasil chrome planting.................................................................. II-16

Gambar III.1 Gambar Alat ............................................................................................ III-4

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Perbedaan reaktifitas logam ........................................................................ II-9

Tabel IV.1 Hasil percobaan dengan variabel waktu ...................................................... IV-1

Tabel IV.2 Hasil percobaan dengan variabel kuat arus ................................................. IV-1

v

DAFTAR GRAFIK

Grafik IV.1 Hubungan ∆W (gram) dengan kuat arus (mA) .......................................... IV-4

Grafik IV.2 Hubungan antara waktu (menit) dengan selisih berat (gram) .................... IV-5

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Teori

Pelapisan permukaan logam diperlukan pada logam yang mudah mengalami

korosi, misalnya baja yang memiliki sifat mekanik yang baik, tetapi mudah korosi

sehingga perlu dilakukan proses pelapisan. Saat ini pelaisan nikel pada baja banyak

sekali dilakukan. Baik untuk tujuan pencegahan karat saja ataupun untuk menambah

keindahan. Pada proses pelapisan ini banyak faktor yang mempengaruhi pembentukan

lapisan, antara lain pengadukan, rapat arus, temperatur, pH larutan elektrolit dan waktu

yang digunakan selama proses berlangsung (Artistryana, 2012).

Pada saat proses pelapisan logam berlangsung maka akan timbul gelembung-

gelembung gas hidrogen (H2). Selain itu juga akan timbul kotoran-kotoran akibat proses.

Gas hidrogen dan kotoran yang timbul dapat menggangu proses pelapisan yang buruk.

Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut maka selam proses harus dilakukan

pengadukan. Pengadukan larutan elektrolit merupakan salah satu hal yang menentukan

hasil dari pelapisan. Pengadukan larutan elektrolit dengan menggunakan udara

merupakan salah satu cara pada proses pengadukan. Maka perlu melakukan proses

penelitian tentang pengaruh pengadukan dan waktu pelapisan terhadap ketebalan dan

kerekatan (Nasution, 2011).

Tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk meningkatkan

sifat teknis/mekanisme dari suatu logam, yang kedua melindungi logam dari korosi, dan

ketiga adalah memperindah tampilan (Artistryana, 2012).

I.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana reaksi redoks yang terjadi pada elektroda

I.3 Tujuan Percobaan

1. Mengamati reaksi redoks pada elektroda

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.Dasar Teori

II.1 PengertianPelapisan Logam (Electroplating)

Electroplating adalah proses pelapisan logam dengan logam yang lebih tipis melalui

prinsip bahwa logam yang akan disepuh diperlakukan sebagai katoda, dan logam penyepuh

diperlakukan sebagai anoda. Dalam penyepuhan, kedua elektroda dimasukkan dalam larutan

elektrolit, yaitu larutan yang mengandung ion logam penyepuh. Electroplating juga

didefinisikan sebagai pelapisan logam pada benda padat konduktif dengan bantuan arus

listrik. Jika akan menyepuh benda dengan krom, maka anoda yang digunakan adalah krom

dan larutan elektrolit adalah asam kromat (H2CrO4). Jika elektroplating perak, tentu perak

sebagai anoda dan larutannya adalah perak nitrat(Artistryana, 2012).

Pada elektroplating maka logam dasar seperti besi, tembaga, kuningan, seng, dan

aluminium dilapisi oleh berbagai variasi logam yang kebanyakan adalah tembaga (copper),

nikel, kromium, seng, kadmium, dan tin juga beberapa logam mulia seperti perak, emas,

rhodium, paladium dan platinum. Pelapisan secara listrik electroplating adalah elektrodeposisi

pelapisan/coating logam melekat ke elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan

permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda dari pada logam basisnya tersebut, sedangkan

pengertian electroplating yang lain adalah suatu proses pengerjaan permukaan material baik

logam maupun bukan logam dan upaya meningkatkan sifat-sifat material tersebut.

(Pratzzz, 2009)

Elektroplating dibuat dengan jalan mengalirkan arus listrik melalui larutan antara

logam atau material lain yang konduktif. Dua buah plat logam merupakan anoda dan katoda

dihubungkan pada kutub positif dan negatif terminal sumber arus searah (DC). Logam yang

terhubung dengan kutub positif disebut anoda dan yang terhubung dengan kutub negatif

disebut katoda. Ketika sumber tegangan digunakan pada elektrolit, maka kutub positif

mengeluarkan ion bergerak dalam larutan menuju katoda dan disebut sebagai kation. Kutub

negatif juga mengeluarkan ion, bergerak menuju anoda dan disebut sebagai anion. Larutannya

disebut elektrolit (Mgmpkimiabms, 2009).

Sifat-sifat yang akan ditingkatkan adalah penggabungan sifat-sifat seperti berikut :

a. Daya tahan korosi (corrosion resistence)

b. Tampak rupa (appearance)

II-2

Bab II Tinjauan Pustaka

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI-ITS

c. Daya tahan gores / aus (abrasion resistence)

d. Harga / nilai (value)

e. Mampu solder (solderability)

f. Karet pengikat (bonding of rubber)

g. Daya kontak listrik (electrcal contact resistence)

h. Mampu pantul / bias cahaya (reflectivity)

i. Penyebaran rintangan (diffusion barrier)

j. Mampu sikat kawat (wive bondability)

k. Daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistence)

(Pratzzz, 2009)

Hubungan antara voltase dalam elektrolit dan kekuatan arus listrik yang mengalir

ditunjukkan oleh hukum Ohm yaitu :

Dimana : I = Kuat Arus Listrik (Ampere)

E = Beda Potensial (Volt)

R = Resistensi (Ohm)

Besarnya listrik yang mengalir yang dinyatakan dengan Coulomb adalah sama dengan

arus listrik dikalikan dengan waktu. Dalam pemakaian secara umum atau dalam pemakaian

elektroplating satuannya adalah ampere-jam (Ampere-hour) yang besarnya 3600 coulomb,

yaitu sama dengan listrik yang mengalir ketika arus listrik sebesar 1 ampere mengalir selama

1 jam (Mgmpkimiabms, 2009).

Michael Faraday pada tahun 1833 menetapkan hubungan antara kelistrikan dan ilmu kimia

pada semua reaksi elektrokimia. Dua hukum Faraday ini adalah :

1. Hukum I: Jumlah dari tiap elemen atau grup dari elemen-elemen yang dibebaskan

pada kedua anoda dan katoda selama elektrolisa sebanding dengan jumlah listrik yang

mengalir dalam larutan.

2. Hukum II: Jumlah dari arus listrik bebas sama dengan jumlah ion atau jumlah

substansi ion yang dibebaskan dengan memberikan sejumlah arus listrik adalah

sebanding dengan berat ekivalennya (Mgmpkimiabms, 2009).

Hukum I membuktikan terdapat hubungan antara reaksi kimia dan jumlah total listrik

yang melalui elektrolit. Menurut Faraday, arus 1 Ampere mengalir selama 96.496 detik ( 26,8

jam) membebaskan 1,008 gram hidrogen dan 35,437 gram khlor dari larutan asam khlorida

II-3




FTI-ITS

encer. Seperti hasil yang ditunjukkan bahwa 96.496 coulomb arus listrik membebaskan satu

satuan berat ekivalen ion positif dan negatif. Oleh sebab itu 96.496 coulomb atau kira-kira

96.500 coulomb yang disebut 1 Faraday sebanding dengan berat 1 elektrokimia. Untuk

menentukan logam yang terdeposisi dengan arus dan waktu dapat ditentukan:

Langkah selanjutnya adalah mengalikan bilangan Faraday dengan bilangan gram yang

diendapkan oleh 1 Faraday (gram ekivalen), maka persamaannya menjadi:

Dimana : G = Berat Logam Terdeposisi

I = Kuat Arus (Ampere)

t = Waktu (detik)

Ar / Mr = Massa Atom/ molekul relatif

Untuk menentukan tebal pelapisan yang terjadi perlu diketahui berat jenis dari logam

yang terlapis pada katoda. Hubungan berat jenis dengan harga-harga yang lainnya adalah

sebagai berikut :

( ) )

Efisiensi plating pada umumnya dinyatakan sebagai efisiensi arus anoda maupun

katoda. Efisiensi katoda yaitu arus yang digunakan untuk pengendapan logam pada katoda

dibandingkan dengan total arus masuk. Arus yang tidak dipakai untuk pengendapan

digunakan untuk penguraian air membentuk gas hidrogen, hilang menjadi panas atau

pengendapan logam-logam lain sebagai impuritas yang tak diinginkan. Efisiensi anoda yaitu

perbandingan antara jumlah logam yang terlarut dalam elektrolit dibanding dengan jumlah

teoritis yang dapat larut menurut Hukum Faraday.Kondisi plating yang baik bila diperoleh

efisiensi katoda sama dengan efisiensi anoda, sehingga konsentrasi larutan bila menggunakan

anoda aktif akan selalu tetap(Mgmpkimiabms, 2009).

Pada dasarnya teknik pelapisan logam, elektroplating, atau biasa juga disebut krom oleh

masyarakat umum, bertujuan untuk melapisi logam agar tahan terhadap karat dan juga untuk

menambah nilai keindahannya. Pelapisan logam dapat berupa lapis seng, galfanis, perak, emas,

brass, tembaga, nikel dan krom (Nasution, 2011).

Dalam hal ini kita akan mempelajari teknik krom. Lapis krom berguna sebagai penahan

karat dan menambah keindahan dengan warna putih mengkilapnya. Setiap jenis logam

II-4




FTI-ITS

memerlukan perlakuan yang berbeda dalam proses krom. Namun demikian agar lebih sederhana

dan mudah dipahami, krom logam dibagi menjadi dua jenis logamnya, yaitu :

1. Logam penghantar listrik

Contoh : besi, tembaga, kuningan ,besi baja.

2. Logam yang kurang atau tidak penghantar listrik

Contoh : aluminium murni dan campuran.

(Artistryana, 2012)

II.1.1 Tujuan Pelapisan Logam (Electroplating)

Electroplatingdimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk

memperbaiki penampilan. Elektroplating adalah cara yang digunakan untuk melapisi

permukaan logam besi dengan logam yangtahan terhadap karat seperti nikel dan krom. Hasil

elektroplating sangat keras dan tahan terhadap goresan atau tumbukan. Oleh karena itu

pelapisan jenis ini sering digunakan pada pelek roda kendaraan bermotor, starter, kursi besi,

perkakas rumah tangga, peralatan untuk membuat roti, peralatan teknik dan lain sebagainya.

Selain itu lapisan krom atau nikel pada logam Fe atau baja dapat mengurangi terjadinya

korosi dan juga dapat memperindah penampilan benda (Artistryana, 2012).

Dalam industri pembuat sepeda motor, alat electroplating ini digunakan untuk

melapisi logam nikel/krom pada knalpot, pelek roda, kick starter, stir, reflektor lampu, pedal

porseling (persenalan), pedal rem dan lain sebagainya. Penggunaan yang lebih luas adalah

untuk melapisi alat-alat seperti kunci pas, kunci sok, kunci ring, kunci busi, kunci inggris, dan

lain-lain(Artistryana, 2012).

II.1.2 Manfaat Elektroplating

Kegunaan electroplating ada empat tujuan utama yaitu penampilan, perlindungan,

sifat khusus, sifat mekanis. Keempat kegunaan ini kadang sulit dipisahkan satu sama lain,

umumnya untuk satu proses elecroplating memiliki dua atau lebih dari keempat fungsi

tersebut (Saya, 2013).

II-5




FTI-ITS

Gambar II.1 copper grounding rod

1. Dekoratif.

Banyak logam tidak menarik untuk dilihat, karena memiliki sifat mudah teroksidasi,

berminyak, atau berkarat. Contohnya seperti besi, yang merupakan logam paling murah yang

tersedia banyak di pasaran Lapisarf tipis krotft akan mempercantik penampilan sekaligus

menambah nilai jual dari seng. Krom dapat di-plating dengan proses 'bright plating dan

terlihat mengkilat (bila dilakukan dengan benar dapat bertahan hingga bertahun-tahun). 01eh

sebab ini ma (Saya, 2013)ka krom plating menjadi plating paling banyak digunakan selama

ini untuk tujuan dekoratif (Saya, 2013).

Namun karena krom plating sendiri sangat tipis (untuk membuat lapisan kromium

dengan ketebalan tertentu sangat sulit, terutama karena kesulitan dalam pengukuran

ketebalan) maka digunakan kombinasi tembaga-nikel atau nikel saja sebagai undercoat

(lapisan bawah) kromium, sehingga hasil plating dapat bertahan lebih lama. Logam lain yang

digunakan untuk dekoratif plating antara lain emas, perak, tembaga, perunggu, kuningan, dan

rhodium (Saya, 2013).

Gambar II.2 nickel cable gland

2. Protektif

Fungsi plating untuk lapisan pelindung seringkali dihubungkan dengan fungsi plating

untuk dekoratif. Kombinasi tembaga nikel- kromium yang digunakan untuk bumper mobil,

II-6




FTI-ITS

contohnya, mempunyai dua fungsi, yaitu melindungi dari karat dan mempercantik penampilan

mobil. Khusus untuk fungsi proteksi, seng adalah logam yang paling ekonomis dan efektif

yang paling banyak digunakan. Walaupun seng dapat dikilapkan, namun tidak akan bertahan

lama, akibatnya seng jarang digunakan untuk fungsi dekoratif (Saya, 2013).

Kadmium lebih mahal dari seng, namun memiliki sifat jauh lebih unggul daripada

seng, kadmium lebih tahan korosi terutama bila digunakan pada lingkungan yang lembab atau

di laut. Tin (timah) berfungsi untuk melindungi besi terutama pada kaleng makanan.

Sebenarnya kombinasi fungsi timah dan besi adalah saling melengkapi, dimana besi

menguatkan sifat timah yang mudah penyok, dan timah melindungi besi dari karat, sekaligus

melindungi makanan dari besi. Kaleng makanan merupakan penerapan proses elektroplating

dalam jumlah besar yang paling banyak digunakan oleh industri (Saya, 2013).

3. Sifat khusus

Ada beberapa benda yang diperlukan untuk suatu tujuan tetapi logam pembuatnya

tidak memiliki sifat yang sesuai dan menunjang fungsinya, sehingga perlu dilakukan plating

pada logam dasar tersebut untuk memberinya sifat yang sesuai dengan kebutuhan. Beberapa

contohnya antara lain:

- Timah dilapiskan pada kaki komponen elektronik untuk mempermudah solder melekat

padanya. Kaki komponen terbuatdari tembaga, namun tembaga saja tidak cukup cepat

dilekati timah.

- Untuk fungsi reflektor (pada senter, atau lampu otomotif), logam dilapisi dengan

logam perak atau rhodium yang memiliki daya refleksi tinggi.

- Untuk fungsi relay dan switch yang bekerja dengan kontak putusan palladium

dilapiskan pada kontak untuk memperkuat fisik kontak dan memperkecil tahanan

kontak

(Saya, 2013)

4. Sifat mekanik

Kategori ini dapat digolongkan pada pemberian sifat khusus pada logam dasar.

Kategori ini dipisah dengan pertimbangan bahwa untuk penggunaan mekanik, sebuah logam

perlu dilapisi lebih tebal dibanding dengan tiga kategori sebelumnya, seringkali hingga orde

milimeter (tiga kategori sebelumnya hanya hingga orde mikrometer). Umumnya sifat flsik

yang diinginkan dalam kategori ini adalah kekuatan dan ketahanan (Saya, 2013).

Terkadang sampai saat ini electroplating juga digunakan untuk merekonstruksi ulang

bentuk dari logam yang telah rusak baik akibat penggunaan maupun salah produksi. Kromium

II-7




FTI-ITS

dengan ketebalan jauh di atas ketebalan untuk fungsi dekoratif, digunakan untuk melapisi

laras senapan, membentuk gilingan yang digunakan dalam mesin pembuat kertas, silinder

mesin diesel, dan banyak benda-benda lain yang membutuhkan kekerasan bahan. Klaker

untuk roda pintu besi harmonika, roda kendaraan, atau mencairkan tip-ex semuanya terendam

dalam cairan, yang mana mudah terjadi korosi, sehingga dilapisi dengan kromium untuk

meningkatkan daya tahan korosi (Saya, 2013).

II.2 Definisi korosi

Korosi merupakan proses kerusakan suatu material karena pengaruh lingkungan yang

korosif. Lingkungan yang korosif merupakan bagian dari alam. Korosi tidak bisa dicegah

keberadaannya, akan tetapi korosi dapat dikendalikan keberadaannya sehingga kita dapat

menunda datangnya korosi yang membuat material jadi tahan lebih lama terhadap

korosi(Metalurgi, 2009).

Material secara umum digunakan dalam berbagai keperluan yang ditujukan untuk

memenuhi kebutuhan manusia akan upaya meningkatkan taraf hidupnya. Hal ini merupakan

suatu keadaan yang tidak bisa dibantah, dan oleh karena itu teknologi material telah

berkembang pesat di dunia ini dan Indonesia sebagai suatu negara yang sedang berkembang

harus turut serta dalam penggunaan teknologi material ini secara optimal dan juga

mengembangkan teknologi material secara aktif. Tanpa mengusai teknologi material, maka

kelangsungan usaha manusia untuk memenuhi kebutuhan akan peralatan akan sia-sia saja, dan

Indonesia bila tidak cepat tanggap akan selalu tertinggal dari negara-negara lain yang telah

mengembangkan industrinya berbasiskan pada pengetahuan mengenai material yang telah

dimilikinya (Metalurgi, 2009).

Korosi diartikan sebagai peristiwa pengkaratan, apabila kita menyebutkan kata karat

maka hampir semua orang akan tahu dan pernah meiihat apa yang dimaksud dengan karat

tersebut. Pengkaratan dikenal sebagai suatu peristiwa kerusakan permukaan pada barang-

barang yang terbuat dari logam yang berlangsung dengan sendirinya akibat adanya

interaksi/kontak antara barang tersebut dengan lingkungan dimana barang tersebut berada.

Peristiwa ini sangat tidak dikehendaki karena dapat merusak baik fungsi maupun

penampilan/nampak rupa dari barang-barang yang mengalami peristiwa ini (Rahayu, 2009).

Pengertian yang lebih luas korosi bukan hanya menyangkut masalah karat saja, akan

tetapi diartikan sebagai peristiwa rusaknya bahan-bahan/konstruksi logam akibat pengaruh

II-8




FTI-ITS

lingkungan. Sering terjadi pada kondisi lingkungan tertentu konstruksi logam mengalami

kerusakan yang sangat parah meskipun karat sedikitpun tidak terbentuk (Rahayu, 2009).

Gambar II.2(a) korosi pada logam

Peristiwa ini dapat terjadi pada semua konstruksi logam atau konstruksi yang

menggunakan logam, baik itu berupa gedung, jembatan, tiang pancang, peralatan pabrik,

sistem perpipaan, mesin-mesin,komponen berbagai macam kendaraan bermotor, kapal

laut,pesawat terbang, perlengkapan rumah tangga dan lain sebagainya (Rahayu, 2009).

Adapun produk korosi dapat terjadi dalam berbagai bentuk mulai dari bentuk yang

sederhana, terlihat oleh metal telanjang (seperti terbentuknya karat pada permukaan, sampai

kepada bentukbentuk yang rumit yang hanya dapat dideteksi oleh peralatan yang sangat

sensitif.Meskipun proses korosi adalah proses alamiah yang berlangsung dengan sendirinya

dan karena tidak bisa dicegah secara mutlak, akan tetapi tindakan pencegahan dan

penanggulangannya tetap diperlukan (Rahayu, 2009).

Gambar II.2. (b) Korosi pada bagian logam yg tidak diproteksi

Pada dasarnya prinsip pencegahan dan penanggulangan korosi sangat sederhana. Kita

dapat memilih salah satu atau kombinasi dari metode-metode yang ada seperti metode

perlindungan katodik, inhibisi, pelapisan dengan logam dan pelapisan dengan cat.Pemilihan

metode mana yang akan dipakai tentu saja bergantung pada beberapa faktor yang harus

dipertimbangkan. (Rahayu, 2009).

II-9




FTI-ITS

II.2.1 Teori dasar korosi

Ditinjau dari segi termodinamika, proses korosi adalah proses yang sangat bersifat

alamiah. Pada dasarnya semua logam tidak stabil. Logam murni cenderung bereaksi dengan

lingkungan dimana ia berada dan membentuk senyawa oksida atau karbonat yang lebih stabil.

Pada reaksi diatas terjadi perpindahan elektron dan reaksi semacam ini disebut reaksi

elektrokimia. Kecenderungan logam untuk melepaskan elektron berbeda-beda, semakin besar

kecenderungan tersebut semakin reaktif logam yang bersangkutan. Sebagai contoh perbedaan

reaktivitas logam terlihat pada tabel dibawah ini :

Tabel II.2.1Perbedaan reaktivitas logam

Na ternyata sangat reaktif, sedangkan Pt sebaliknya.Reaksi dimana Na melepaskan

elektronnya adalah reaksi korosi dan karenanya Na adalah logam yang sangat mudah

terkorosi.Sebaliknya Pt digolongkan sebagai logam mulia karena reaktivitasnya yang sangat

rendah (Rahayu, 2009).

Korosi merupakan suatu perusakan atau degradasi material yang terjadi secara

alamiah. Material diambil dari bumi dan akan kembali secara alamiah pula dengan proses

korosi. Dalam perjalanan penggunaan material khususnya logam berbagai masalah akan dapat

timbul yang disebabkan antara lain oleh :

1. Pemilihan material yang salah

2. Kondisi operasi yang tidak sesuai dengan desain kondisi operasinya

3. Perawatan yang kurang baik

4. Proses manufaktur yang kurang baik

(Rahayu, 2009)

Bentuk-bentuk korosi dapat berupa korosi merata, korosi galvanik, korosi sumuran,

korosi celah, korosi retak tegang (stress corrosion cracking), korosi retak fatik (corrosion

fatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen), korosi

intergranular, selective leaching, dan korosi erosi (Metalurgi, 2009).

II-10




FTI-ITS

Korosi merata adalah korosi yang terjadi secara serentak diseluruh permukaan logam,

oleh karena itu pada logam yang mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan dimensi

yang relatif besar per satuan waktu. Kerugian langsung akibat korosi merata berupa

kehilangan material konstruksi, keselamatan kerja dan pencemaran lingkungan akibat produk

korosi dalam bentuk senyawa yang mencemarkan lingkungan. Sedangkan kerugian tidak

langsung, antara lain berupa penurunan kapasitas dan peningkatan biaya perawatan

(preventive maintenance) (Metalurgi, 2009).

Korosi galvanik terjadi apabila dua logam yang tidak sama dihubungkan dan berada di

lingkungan korosif. Salah satu dari logam tersebut akan mengalami korosi, sementara logam

lainnya akan terlindung dari serangan korosi. Logam yang mengalami korosi adalah logam

yang memiliki potensial yang lebih rendah dan logam yang tidak mengalami korosi adalah

logam yang memiliki potensial lebih tinggi(Metalurgi, 2009).

Korosi sumuran adalah korosi lokal yang terjadi pada permukaan yang terbuka akibat

pecahnya lapisan pasif. Terjadinya korosi sumuran ini diawali dengan pembentukan lapisan

pasif dipermukaannya, pada antarmuka lapisan pasif dan elektrolit terjadi penurunan pH,

sehingga terjadi pelarutan lapisan pasif secara perlahan-lahan dan menyebabkan lapisan pasif

pecah sehingga terjadi korosi sumuran. Korosi sumuran ini sangat berbahaya karena lokasi

terjadinya sangat kecil tetapi dalam, sehingga dapat menyebabkan peralatan atau struktur

patah mendadak (Metalurgi, 2009).

Korosi celah adalah korosi lokal yang terjadi pada celah diantara dua komponen.

Mekanisme terjadinya korosi celah ini diawali dengan terjadi korosi merata diluar dan

didalam celah, sehingga terjadi oksidasi logam dan reduksi oksigen. Pada suatu saat oksigen

di dalam celah habis, sedangkan oksigen diluar celah masih banyak, akibatnya permukaan

logam yang berhubungan dengan bagian luar menjadi katoda dan permukaan logam yang

didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah yang terkorosi(Metalurgi, 2009).

Korosi retak tegang, korosi retak fatik dan korosi akibat pengaruh hidogen adalah

bentuk korosi dimana material mengalami keretakan akibat pengaruh lingkungannya. Korosi

retak tegang terjadi pada paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis dilingkungan

tertentu, seperti : baja tahan karat sangat rentan terhadap lingkungan klorida panas, tembaga

rentan dilarutan amonia dan baja karbon rentan terhadap nitrat. Korosi retak fatk terjadi akibat

tegangan berulang dilingkungan korosif. Sedangkan korosi akibat pengaruh hidrogen terjadi

karena berlangsungnya difusi hidrogen kedalam kisi paduan (Metalurgi, 2009).

II-11




FTI-ITS

Korosi intergranular adalah bentuk korosi yang terjadi pada paduan logam akibat

terjadinya reaksi antar unsur logam tersebut di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada baja

tahan karat austenitik apabila diberi perlakuan panas. Pada temperatur 425 – 815 oC karbida

krom akan mengendap di batas butir. Dengan kandungan krom dibawah 10 %, didaerah

pengendapan tersebut akan mengalami korosi dan menurunkan kekuatan baja tahan karat

tersebut. Selective leaching adalah korosi yang terjadi pada paduan logam karena pelarutan

salah satu unsur paduan yang lebih aktif, seperti yang biasa terjadi pada paduan tembaga-

seng. Mekanisme terjadinya korosi selective leaching diawali dengan terjadi pelarutan total

terhadap semua unsur. Salah satu unsur pemadu yang potensialnya lebih tinggi akan

terdeposisi, sedangkan unsur yang potensialnya lebih rendah akan larut ke elektrolit.

(Metalurgi, 2009)

Akibatnya terjadi keropos pada logam paduan tersebut. Contoh lain selective leaching

terjadi pada besi tuang kelabu yang digunakan sebagai pipa pembakaran. Berkurangnya besi

dalam paduan besi tuang akan menyebabkan paduan tersebut menjadi porous dan lemah,

sehingga dapat menyebabkan terjadinya pecah pada pipa. Kombinasi antara fluida yang

korosif dan kecepatan aliran yang tinggi menyebabkan terjadinya korosi erosi, seperti yang

terjadi pada pipa baja yang digunakan untuk mengalirkan uap yang mengandung air.

(Metalurgi, 2009)

.

II.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Korosi Galvanik

Terdapat beberapa faktor yang berpengaruh terhadap korosi galvanik yaitu diantaranya:

1. Lingkungan

Tingkatan korosi galvanik tergantung pada keagresifan dari lingkungannya. Pada

umumnya logam dengan ketahanan korosi yang lebih rendah dalam suatu lingkungan

berfungsi sebagai anoda. Biasanya baja dan seng keduanya akan terkorosi akan tetapi jika

keduanya dihubungkan maka Zn akan terkorosi sedangkan baja akan terlindungi.

(Metalurgi, 2009)

2. Jarak

Laju korosi pada umumnya paling besar pada daerah dekat pertemuan kedua logam.

Laju korosi berkurang dengan makin bertambahnya jarak dari pertemuan kedua logam

tersebut. Pengaruh jarak ini tergantung pada konduktivitas larutan dan korosi galvanik dapat

diketahui dengan adanya serangan korosi lokal pada daerah dekat pertemuan logam.

(Metalurgi, 2009)

II-12




FTI-ITS

3. Luas Penampang

Yang dimaksud dengan luas penampang elektroda terhadap korosi galvanik adalah

pengaruh perbandingan luas penampang katodik terhadap anodik. Jika luas penampang

katodik jauh lebih besar dari pada katoda. Makin besar rapat arus pada daerah anoda

mengakibatkan laju korosi makin cepat pula.. Korosi di daerah anodik akan menjadi 100-1000

kali lebih besar jika dibandingkan dengan keseimbangan luas penampang anodik dan katodik.

Contoh lain luas penampang elektroda adalah ratusan tangki penyimpanan yang besar

dipasang pada bagian utama pabrik yang mengalami program ekspansi. Tangki-tangki yang

pertama digunakan adalah terbuat dari baja karbon dan permukaan dalamnya dilapisi atau

dilindungi oleh cat phenolik. Tangki-tangki ini dapat digunakan dengan baik untuk beberapa

tahun. Akan tetapi lama kelamaan lapisan cat bagian bawah rusak dan menyebabkan

terjadinya kontaminasi (Metalurgi, 2009).

Oleh karena itu tangki-tangki yang baru, bagian bawahnya dilengkapi dengan stainless

steel yang melindungi baja karbon (stainless steel-clad carbon steel) untuk pemakaian yang

lebih baik dan mengurangi biaya perawatan. Kemudian cat pelapis pheonik juga diberikan

diseluruh permukaan-permukaan dinding tangki sedangkan bagian bawah tangki yang dilapisi

stainless steel tidak diberi lapisan cat karena mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik.

Namun setelah beberapa bulan dioperasikan, mulai terlihat adanya kebocoran di dinding

tangki yaitu di atas penyambung logam/las-lasnya (Metalurgi, 2009).

II.2.3 Cara Pengendalian Korosi

Terdapat beberapa cara pengendalian yang umum dilakukan untuk mengendalikan

korosi galvanik., yaitu antara lain :

1. Pemilihan material yang tepat. Pemilihan material dengan perbedaan potensial dari

kedua material agar sekecil mungkin.

2. Menghindarkan penggunaan 2 jenis logam yang saling berhubungan dalam suatu

kontruksi.

3. Melakukan penggunaan lapis lindung. Jika harus menggunakan lapis lindung maka

gunakan lapis lindung pada katoda.

4. Menghindari kombinasi luas penampang material dengan anoda kecil sedangkan

luas penampang katoda besar.

5. Menambahkan inhibitor untuk mengurangi keagresifan lingkungan.

II-13




FTI-ITS

6. Merancang dengan baik agar dapat mengganti bagian-bagian anoda yang rusak

dengan menggunakan bahan-bahan yang siap pakai atau buatlah anodik yang lebih

tebal agar lebih tahan lama.

(Rusdalena, 2011)

II.2.4 Unsur-unsur Pokok Proses Electroplating

1. Sirkuit Luar

Sirkuit Luar terdiri dari sumber arus DC dan peralatan terkait seperti seperti

Amperemeter, Voltmeter, dan alat pengatur tegangan dan arus.

2. Katoda

Katoda ialah elektroda negatif yang merupakan benda kerja yang akan dilapisi. Katoda

atau benda kerja dapat memiliki bentuk dan dapat terbuat dari beraneka logam, yang

terpenting katoda harus memiliki kumpulan atom-atom yang terkait dimana elektron-

elektronnya dapat bergerak bebas sehingga proses lapis listrik dapat berlangsung

dengan baik dan logam dapat menempel kuat pada katoda.

3. Larutan pelapis

Di dalam larutan pelapis terdapat ion-ion logam pelapis yang sering disebut “Bath”.

4. Anoda

Anoda adalah elektroda positif yang merupakan logam pelapis.

(Rusdalena, 2011)

II.3Fungsi Pelapisan LogamElectroplating

Dalam teknologi pengerjaan logam, proses lapis listrik termasuk ke dalam proses pengerjaan

akhir (metal finishing). Adapun fungsi dan tujuan dari pelapisan logam adalah sebagai

berikut:

1. Memperbaiki tampak rupa (dekoratif), misalnya: pelapisan emas, perak, kuningan, dan

tembaga.

2. Melindungi logam dan dekorasi yaitu:

- Melindungi logam dasar dengan logama yang lebih mulia, misalnya: pelapisan

platina, emas dan baja.

- Melindungi logam dasar dengan yang kurang yangg kurang mulia, misalnya:

pelapisan seng dan baja.

II-14




FTI-ITS

3. Meningkatkan ketahanan produk terhadap gesekan (abrasi), misalnya: pelapisan

chromium keras.

4. Memperbaiki kehalusan / bentuk permukaan toleransi logam dasar misalnya: pelapisan

nikel, chromium dan lain sebagainya.

5. Electroforming, yaitu: membentuk benda kerja dengan cara endapan.

(Rusdalena, 2011).

II.4Macam-Macam Pelapisan Logam

II.4.1 Pelapisan Dekoratif

Pelapisan dekoratif bertujuan untuk menambah keindahan tampak luar suatu benda atau

produk. Sekarang ini pelapisan dengan bahan krom sedang digemari karena warnanya yang

cemerlang, tidak mudah terkorosi dan tahan lama. Produk yang dihasilkan banyak digunakan

sebagai aksesoris pada kendaraan bermotor baik yang beroda 2 maupun pada kendaraan beroda 4.

Dengan kata lain pelapisan ini hanyauntuk mendapatkan bentuk luar yang baik saja. Logam-

logam yang umum digunakan untuk pelapisan dekoratif adalah emas, perak, nikel dan krom.

(Nasution, 2011)

II.4.2 Pelapisan Protektif

Pelapisan protektif adalah pelapisan yang bertujuan untuk melindungi logam yang dilapisi

dari serangan korosi karena logam pelapis tersebut akan memutus interaksi dengan lingkungan

sehingga terhindar dari proses oksidasi (Nasution, 2011).

II.4.3 Pelapisan Untuk Sifat Khusus Permukaan

Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat khusus permukaan seperti sifat keras,

sifat tahan aus dan sifat tahan suhu tinggi atau gabungan dari beberapa tujuan diatas secara

bersama-sama. Misalnya dengan melapisi bantalan dengan logam nikel agar bantalan lebih keras

dan tidak mudah aus akibat gesekan pada saat berputar (Nasution, 2011).

II.5 Pelapisan Logam Ditinjau Dari Sifat Elektrokimia Bahan Pelapis

II.5.1 Pelapisan Anodik

Pelapisan anodik merupakan pelapisan dimana potensial listrik logam pelapis lebih anodik

terhadap substrat. Contohnya pelapisan pada baja yang memiliki potensial listrik -0,04 Volt yang

dilapisi dengan logam Seng yang memiliki potensial listrik -0,0762 Volt. Logam seng bersifat

lebih anodik terhadap baja sehingga logam seng akan mengorbankan dirinya dalam bentuk korosi

II-15




FTI-ITS

sehingga logam yang lebih katodik terhindar dari reaksi korosi. Pelapisan ini termasuk dalam jenis

pelapisan protektif. Keunggulan dari pelapisan ini adalah sifat logam pelapis yang bersifat

melindungi logam yang dilapisi sehingga walaupun terjadi cacat pada permukaan pelapis karena

sebab seperti tergores, retak, terkelupas dan lain-lain sehingga terjadi “eksposure” h

lingkungan sekitarnya, sampai batas tertentu tetap terproteksi oleh logam pelapis(Nasution, 2011).

II.5.2 Pelapisan Katodik

Pelapisan katodik merupakan pelapisan dimana potensial listrik logam pelapis lebih

katodik terhadap substrat. Contohnya pelapisan pada tembaga yang memiliki potensial listrik

+0,34 Volt yang dilapisi dengan logam Emas yang memiliki potensial listrik +1,5 Volt. Logam

emas bersifat lebih mulia dibandingkan dengan logam tembaga, maka apabila logam pelapis

mengalami cacat, logam yang dilapisi akan terekspose ke lingkungan dan bersifat anodik

sehinggaakan terjadi korosi lokal yang intensif terhadap substrat. Pelapisan katodik sangat cocok

digunakan pada pelapisan dekoratif karena umumnya aksesoris dan perhiasan dari bahan-bahan

imitasi tidak dikenai gaya-gaya dari luar sehingga kecil kemungkinan untuk mengalami cacat

lokal pada permukaan(Nasution, 2011).

II.6 Cara Pelapisan Logam

II.6.1 Chrome Plating

Sebagian besar masyarakat umum menyamakan istilah Chrome dengan semua jenis

pelapisan logam. Ketika menyebutkan electroplating yang mereka maksud adalah Chrome.

Padahal, boleh jadi pelapisan logam tersebut hanya menggunakan tembaga atau nikel saja

atau gabungan keduanya, dilapis tembaga kemudian dilapis nikel, namun tidak menggunakan

lapisan chrome.Chrome plating adalah salah satu teknik melapis logam (electroplating)

menggunakan chromium sebagai pelapis ke permukaan logam yang hendak dilapis. Chrome

adalah ungkapan populer dari Chromium yang merupakan salah satu senyawa kimia dengan

symbol Cr yang memiliki nomor atom 24 (Cr24

). Chrome adalah logam tapi dalam aplikasi

penggunaannya tidak efektif dalam bentuk solid (Gautama, 2011).

Teknik pelapisan dasar chrome sangat bergantung pada pelapisan dasar. Untuk

apilkasi decorative seperti melapis velg mobil/motor, tutup blok mesin, bumper, dan aksesoris

lainnya, memerlukan pelapisan dasar menggunkan nikel plating, yakni melapis logam dengan

bahan dasar nikel. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan permukaan yang halus dan

mengkilap. Nikel plating saja tidak membuat permukaan logam yang dilapis mengkilap, akan

II-16




FTI-ITS

tetapi masih tampak pucat dan kekuning-kuningan. Setelah dilapis dengan chrome barulah

permukaan logam yang dilapis mengkilap dan bercahaya seperti sebuah cermin. (Gautama,

2011).

Untuk aplikasi engineering seperti melapis silinder hidrolik, ring piston, mata bor,

permukaan cetakan, tidak mesti dilapis nikel sebagai pelapisan dasar, cukup dengan memoles

permukaan benda kerja sampai halus dan mengkilap lalu dilapis dengan chrome. Perbedaan

mendasar anatara chrome plating (untuk decorative) dan hard chrome ( untuk aplikasi

engineering) adalah tebal lapisan dan konsentrasi larutan chrome. Hard chrome lapisannya

lebih tebal dibandingkan chrome plating biasa (Gautama, 2011).

Gambar (1) dan ( 2) di bawah ini adalah contoh hasil chrome plating

Untuk melakukan proses pelapisan yang baik diperlukan alat-alat dan bahan penunjang proses

tersebut

a. Mesin Poles. Mesin ini berfungsi untuk menghaluskan benda kerja sekaligus

mengkilapkan (buffing). Mesin ini dapat dibuat dari sebuah dynamo motor

berkekuatan minimal 1 PK dengan kecepatan 2.800 RPM.

b. Rectifier. Alat ini sebagai sumber arus listrik. Trafo atau rectifier yang digunakan

minimal memiliki kuat arus 100 A untuk mendapatkan kekutan pelapisan yang baik

c. Bak Plating. Wadah ini adalah tempat larutan electrolisis yang berfungsi sebagai

media penghantar dalam prorses perpindahan partikel logam.

d. Plat Logam.Plat inilah yang sering disebut anode, ditempatkan mengapit benda kerja

yang hendak dilapis. Anode ini sebagai pelapis yang akan larut dan menempel pada

benda kerja yang hendak dilapis.

e. Electrolisis Chrome.Bahan untuk membuat larutan chrome terdiri dari aquades,

chromic acid, asam sulfat dan katalis (Gautama, 2011).

II-17




FTI-ITS

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan

a) Variabel Bebas

- Konsentrasi CuSO4 2N

- Konsentrasi Fe2(SO4)3

b) Variabel Kontrol

- Volume CuSO4 200 mL

- Volume Fe2(SO4)3

c) Variabel Terikat

- Nilai potensial sel CuSO4

- Nilai potensial sel Fe2(SO4)3

III.2 Alat

1. Beaker Glass

2. Neraca Analit

3. Stopwatch

4. Amplas

5. Voltmeter

6. Lempengan Besi

7. Lempengan Tembaga

III-2

Bab III Metodologi Percobaaan



FTI-ITS

III.3 Bahan

1. Fe2(SO4)3

2. CuSO4

3. Aquades

III.4 Prosedur percobaan

Tahap persiapan

1. Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.

2. Membersihkan 10 logam besi (Fe) yang akan dilapisi dengan mengamplas

permukaannya.

3. Menimbang logam besi yang telah kering satu persatu sebagai berat awal (W0)

menggunakan neraca analit.

4. Kemudian mencatatnya dalam tabel.

Tahap percobaan

1. Percobaan pertama menggunakan variabel kuat arus yaitu 100 mA, 300 mA(I),

300 mA(II), 500 mA(I), 500 mA(II). variabel terikatnya adalah waktu 15 menit.

2. Percobaan kedua menggunakan variabel waktu yaitu 5 menit,10 menit, 15 menit,

20 menit, 25 menit. Dan variabel terikatnya adalah kuat arus 100 mA.

3. Menimbang berat masing- masing logam besi setelah melalui proses

elektroplating (pelapisan logam menggunakan listrik kemudian mencatatnya

dalam tabel sebagai berat akhir (Wt).

4. Mengulang percobaan tersebut sesuai variabel percobaan.

III-3




FTI-ITS

III.5 Diagram Alir

Tahap percobaan

Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan

Membersihkan 10 logam besi (Fe) yang akan dilapisi dengan mengamplas

permukaannya

Kemudian mencatatnya dalam tabel

Menimbang logam besi yang telah kering satu persatu sebagai berat awal (W0)

menggunakan neraca analit.

Percobaan pertama menggunakan variabel kuat arus yaitu 100 mA, 300 mA(I), 300

mA(II), 500 mA(I), 500 mA(II). variabel terikatnya adalah waktu 15 menit.

Percobaan kedua menggunakan variabel waktu yaitu 5 menit,10 menit, 15 menit, 20

menit, 25 menit. Dan variabel terikatnya adalah kuat arus 100 mA.

Menimbang berat masing- masing logam besi setelah melalui proses elektroplating

(pelapisan logam menggunakan listrik kemudian mencatatnya dalam tabel sebagai berat

akhir (Wt).

Mengulang percobaan tersebut sesuai variabel percobaan.

SELESAI

SELESAI

MULAI

MULAI

III-4




FTI-ITS

III.6 Gambar Alat Percobaan

Amplas

Beaker Glass

Stopwatch Amperemeter

Skala ampere

Terminal positif (+)

Terminal negative (-)

Tabel III.1 Alat yang digunakan

Neraca analitik

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Tabel Hasil percobaan

1. Percobaan pertama

Tabel IV.1 Hasil percobaan dengan variable waktu

No. Skala I (mA) Wo (gram) Wt (gram) ∆W = Wt - Wo

1. 100 80 13,5 13,6 0,1

2. 300 (I) 230 13,5 13,7 0,2

3. 300 (II) 250 13,5 13,9 0,4

4. 500 (I) 450 13 13,5 0,5

5. 500 (II) 500 13 13,7 0,7

2. Percobaan kedua

Tabel IV.2 Hasil Percobaan dengan variable kuat arus

No. Waktu

(menit)

I (mA) Wo (gram) Wt (gram) ∆ W=Wt-Wo

1. 5 250 14,5 14,8 0,3

2. 10 250 13,5 13,8 0,3

3. 15 260 14 14,5 0,5

4. 20 250 14 14,7 0,7

5. 25 250 14,5 15,2 0,7

IV.2 Grafik dan Pembahasan

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui reaksi redoks pada elektroda, untuk

mencegah terjadinya korosi dan mengetahui reaksi yang terjadi pada daerah anoda dan katoda

serta pengaruh waktu dan kekuatan arus pada reaksi elektrolisa larutan CuSO4 bila dipakai

oleh elektroda.

Dalam percobaan ini menggunakan elektroda besi (Fe) dan tembaga (Cu). Elektroda

yang digunakan sebagai anoda adalah besi (Fe), sedangkan untuk katodanya adalah tembaga

IV-2

Bab IV Hasil dan Pembahasan



FTI-ITS

(Cu). Pemilihan Cu sebagai katoda karena Cu bersifat inert (sukar bereaksi) pada saat

elektrolisa berlangsung.

Sebelum mencelupkan besi ke dalam larutan CuSO4 yang dialiri oleh amperemeter

pertama yang dilakukan adalah mencelupkan besi (Fe) ke dalam larutan HCl untuk

menghilangkan korosi atau karat yang ada pada besi tersebut.

Selain variabel jenis elektroda yang digunakan, dalam percobaan ini juga digunakan

variabel kuat arus dan waktu. Skala kuat arus yang digunakan adalah 100mA, 300mA, dan

500mA. Sedangkan waktu yang digunakan adalah 5, 10, 15, 20, dan 25 menit. Hal ini

dilakukan untuk mengetahui pengaruh kuat arus dan waktu terhadap pelapisan logam.

Dalam proses elektro plating memerlukan larutan elektrolit sebagai proses media

berlangsung. Percobaan ini larutannya menggunakan garam (CuSO4) yang akan terurai

sebagai berikut :

CuSO4 Cu2+

+ SO42-

Pada proses pelapisan logam adalah teknik melapisi logam agar terhindar

dari korosi.

Electroplating merupakan salah satu cara yang biasa digunakan dalam proses

pelapisan suatu logam, yang menggunakan prinsip elektrokimia dengan logam lain yang lebih

tahan terhadap korosi. Selain itu, teknik ini juga dimanfaatkan untuk memperindah suatu

logam. Akibat aliran listrik searah dalam larutan elektrolit terjadi perubahan kimia dalam

larutan tersebut. Menurut Michael faraday (1834) lewatnya arus 1F mengakibatkan oksidasi

satu massa ekivalen. Suatu zat pada suatu elektroda (anoda) dan reduksi satu massa ekivalen

suatu zat pada elektroda yang lain (katoda). Hukum Faraday I “massa zat yang timbul pada

elektroda karena elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir melalui

larutan”.

Pada praktikum ini, logam yang kita lapisi yaitu lempeng besi dengan logam pelapis

tembaga. Yang mana sifat dari besi yang mudah mengalami korosi ketika kontak dengan

udara. Oleh karena itu perlu adanya pelapisan dengan logam lain agar besi tidak mudah

mengalami korosi. Sifat besi yang pada dasarnya rentan terhadap korosi maka sebelum

dilakukan electroplating perlu adanya pembersihan permukaan lempeng tersebut.

Apabila kita telah mendapatkan lempeng besi yang telah siap untuk dilapisi dengan

tembaga. Maka pada tahap pelapisan, lempeng besi yang ditempatkan pada posisi katoda dan

tembaga pada posisi anoda menyebabkan terbentuknya lapisan pada bagian katoda (bahan

kerja). Pada praktikum ini kita menggunakan larutan elektrolit asam yang terdiri dari CuSO4.

IV-3




FTI-ITS

Dari hasil pengamatan diperoleh warna larutan tetap biru dan terdapat endapan merah di

katoda (Fe). Dari hasil penimbangan yang di dapat penambahan berat besi setelah dicelupkan

ke dalam larutan CuSO4.

Potensial oksidasi Cu paling besar maka oksidasi tembaga lebih mudah berlangsung.

Jadi elektrolisis larutan CuSO4 dengan katoda Fe dan anoda Cu akan menghasilkan endapan

Cu di katoda dan melarutkan Cu di anoda menjadi ion Cu2+

yang kemudian akan bercampur

dengan ion SO42-

membentuk larutan CuSO4 kembali sehingga larutan CuSO4 tetap

setimbang.

Reaksi elektrolisa secara keseluruhan adalah sebagai berikut :

CuSO4(aq) Cu2+

(aq) + SO42-

Katoda : Cu2+

(aq) + 2e Cu(s) Eo = +0,34 V

Anoda : Cu(s) Cu2+

(aq) + 2e Eo = - 0,34 V +

Cu(s) anoda Cu(s) katoda Eo = 0 V

Dari hasil pengamatan diperoleh warna larutan tetap biru jernih dan terdapat

endapan cokelat kemerahan di katoda. Dari hasil penimbangan didapat bahwa pada katoda

terjadi penambahan berat dan pada anoda terjadi pengurangan berat. Hal ini sesuai teori

karena pada katoda akan terdapat endapan Cu yang mengendap sebagai akibat reduksi ion

Cu2+

dalam larutan CuSO4. Sedangkan pada anoda terjadi pengurangan massa karena oksidasi

logam Cu menjadi ion Cu2+

dan membuat ion ini menggantikan ion Cu2+

yang tereduksi tadi.

Pada saat arus mengalir, maka akan terjadi reaksi kimia dalam system, yang mana ion

postif dalam larutan akan bergerak mendekati kutub negatif (katoda) dan ion negatif akan

bergerak mendekati kutub positif (anoda). Reaksi reduksi terjadi dikatoda dan reaksi oksidasi

terjadi di anoda. Dalam hal ini, tembaga yang kita gunakan sebagai anoda akan mengalami

oksidasi sehingga melepaskan elektronnya. Sementara lempeng besi akan mengalami reduksi

sehingga akan menerima elektron.

Hasil pelapisan yang kita lakukan memiliki permukaan yang kasar dan mudah sekali

terlepas. Warna yang tebentuk adalah warna tembaga karena pelapisnya yang kita gunakan

adalah tembaga. Sementara itu, hasil yang kita peroleh sangat tergantung pada beberapa

faktor yaitu Arus yang mengalir, pH, dan konsentrasi larutan, serta logam dasar itu sendiri.

Permukaan lapisan yang kasar disebabkan karena kondisi-kondisi tersebut tidak

sesuai. Dimana rapat arus yang tinggi akan mempercepat pembentukan lapisan akan tetapi

IV-4




FTI-ITS

hasilnya kasar, selain itu juga kemungkinan disebabkan karena konsentrasi larutan yang

terlalu tinggi sehingga berdampak pada lapisan hasil yang kasar. Akan tetapi jika dikarenakan

konsentrasi yang tinggi maka lapisan yang didapatkan sangat kuat. Sementara pada percobaan

ini lpisan sangat rapuh dan mudah terkelupas. Hal ini menunjukan bahwa yang lebih utama

menyebabkan hasil yang kasar adalah rapat arus yang tinggi. Selain itu juga permukaan logam

yang kurang halus menambah resiko munculnya hasil yang kasar.

Grafik IV.2.1 Hubungan ∆ W (gram) dengan kuat arus (mA)

Berdasarkan Grafik diatas dapat diketahui hubungan waktu dan kuat arus pada proses

elektroplating mengalami kenaikan pada setiap variabel yakni variabel 80mA, 230mA,

250mA, 450mA, dan 500mA. Dalam proses pelapisan logam Lapisan yang dihadirkan kasar

dan mudah terlepas akibat ketidaksesuaiannya kondisi-kondisi sistem. Semakin lama waktu

pelapisan maka nilai ∆W semakin besar. Hal ini dikarenakan proses electroplating

berlangsung lebih lama, sehingga elektroda Cu teroksidasi semakin banyak untuk melapisi

logam Fe. Hal ini sesuai dengan teori yang ada bahwa massa zat (m) yang timbul berbanding

lurus dengan jumlah listrik yang mengalir (I).

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

80 230 250 450 500

∆ W

(gr

am)

Kuat Arus (mA)

IV-5




FTI-ITS

Grafik IV.2.2 Hubungan antara waktu (menit) dengan selisih berat (gram)

Berdasarkan Grafik dapat dilihat bahwa selisih berat mengalami kenaikan pada

variabel 10 menit. Hal ini sesuai dengan teori yang menyebutkan, semakin lama waktu

pelapisan semakin berat pula hasil pelapisan logam yang dihasilkan. Dalam percobaan ini

larutan yang digunakan tetap CuSO4. Dari hasil percobaan semakin lama waktu yang

digunakan maka pertambahan berat pada besi semakin besar. Pertambahan berat disebabkan

oleh pengendapan Cu pada besi. Hal ini sesuai dengan Hukum Faraday yang menyebutkan

bahwa “Banyaknya zat yang dihasilkan pada elektroda sebanding dengan jumlah arus yang

dialirkan pada zat tersebut”.

Massa endapan yang dihasilkan antara percobaan dan teoritis tidak sama persis. Hal

ini disebabkan karena faktor ketelitian yang kurang dan juga faktor efiensi alat. Namun hasil

percobaan dan teoritis memiliki kecenderungan yang sama yaitu semakin lama waktu

elektrolisis, endapan yang terbentuk semakin banyak dan semakin besar arus yang digunakan,

endapan yang terbentuk semakin banyak.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

5 10 15 20 25

∆ W

(g

ram

)

Waktu (menit)

Waktu (menit)

V-1

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan di atas, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Faktor yang menyebabkan hasil permukaan yang kasar pada logam adalah rapat

arus serta konsentrasi larutan yang tinggi. Selain itu juga permukaan logam yang

kurang halus menambah resiko munculnya hasil yang kasar.

2. Semakin lama waktu yang digunakan, maka pertambahan berat pada besi juga

semakin besar nilainya. Pertambahan berat timbul karena adanya pengendapan Cu

pada besi terlihat adanya peningkatan ∆W sebesar 4 gram yakni pada kurun waktu

10 menit sampai dengan 20 menit.

3. Semakin besar kuat arus yang digunakan, maka semakin banyak endapan Cu pula

yang terbentuk. Hal ini terlihat karena adanya peningkatan pada ∆W CuSO4

dengan kuat arus 80 mA sampai 500 mA. Untuk kondisi minimum, terjadi pada

percobaan dengan kuat arus 80 mA menghasilkan ∆W sebesar 0,1 gram.

Sedangkan kondisi optimum terjadi pada percobaan dengan kuat arus 250 mA

menghasilkan ∆W sebesar 0,7 gram.

Waktu (menit)

Waktu (menit)

Waktu (menit)

Waktu (menit)

vi

DAFTAR PUSTAKA

Artistryana. (2012, Maret 27). Pengolahan Limbah Elektroplating / Penyepuhan. Retrieved

November 16, 2013, from http://ecovolutiontoday.wordpress.com

Gautama, P. (2011, Januari 16). Mengenal Cara Pelapisan Logam (Bagian-2). Retrieved

November 21, 2013, from http://www.infometrik.com/2011/01/mengenal-cara-

pelapisan-logam-bagian-2/

Metalurgi, H. (2009, november). Korosi Galvanik. Retrieved november 23, 2013, from

tp://brownharinto.blogspot.com/2009/11/korosi-galvanik.html

Mgmpkimiabms. (2009, November 5). Pelapisan Logam (Elektroplating). Retrieved

November 16, 2013, from http://mgmpkimiabms.wordpress.com

Nasution, S. F. (2011, September 26). Pelapisan Krom pada Baja Karbon Rendah dengan

Metode Elektroplating sebagai Anti Korosi. Retrieved November 23, 2013, from SP -

Physics: http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/29124

Pratzzz. (2009, April 6). Pelapisan Logam. Retrieved November 16, 2013, from

http://www.infometrik.com

Rahayu, S. S. (2009, Juli 20). Pelapisan Logam. Retrieved from http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/kimia-industri/bahan-baku-dan-produk-industri/pelapisan-

logam/

Rusdalena. (2011, September 26). Pelapisan Nikel pada Baja Karbon Rendah dengan

Metode Elektroplating sebagai Anti Korosi. Retrieved November 23, 2013, from SP -

Physics: http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/29125

Saya, T. C. (2013, Januari 5). Retrieved from Manfaat Elektroplating:

http://teknikcarasaya.blogspot.com/

APPENDIKS

1. Menghitung ∆W atau berat akhir dari percobaan I dengan variabel waktu tetap yaitu 15

menit.

∆W1 = Wt – Wo

= 13,6 – 13,5 = 0,1 gram

∆W2 = Wt – Wo

= 13,7 – 13,5 = - 0,2 gram

∆W3 = Wt – Wo

= 13,9 – 13,5 = 0,4 gram

∆W4 = Wt – Wo

= 13,5 – 13 = 0,5 gram

∆W5 = Wt – Wo

= 13,7 – 13 = 0,7 gram

2. Menghitung ∆W atau berat akhir dari percobaan II dengan variabel kuat arus tetap yaitu

300 mA.

∆W1 = Wt – Wo

= 14,8– 14,5 = 0,3 gram

∆W2 = Wt – Wo

= 14,8 – 14,5 = - 0,3 gram

∆W3 = Wt – Wo

= 14,5 – 14 = 0,5 gram

∆W4 = Wt – Wo

= 14,7 – 14 = 0,7 gram

∆W5 = Wt – Wo

= 15,2 – 14,5 = 0,7 gram

Massa CuSO4 2 N dapat diperoleh dengan cara :

N = M x Valensi CuSO4

2 = M x 2

M = 1

M gram

Mr

v

gram

gram

Sehingga, massa CuSO4 2 N yang didapat sebesar 32 gram.

pelapisan logam - iva

Documents