pengaruh arus dan waktu pelapisan hard …/pengaruh... · proses elektroplating danang tarwijayanto...
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGARUH ARUS DAN WAKTU PELAPISAN HARD CHROME
TERHADAP KETEBALAN LAPISAN DAN TINGKAT KEKERASAN
MIKRO PADA PLAT BAJA KARBON RENDAH AISI 1026
DENGAN MENGGUNAKAN CrO3 250 gr/lt DAN H2SO4 2,5 gr/lt
PADA PROSES ELEKTROPLATING
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Disusun oleh :
DANANG TARWIJAYANTO
NIM. I1406006
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
PENGARUH ARUS DAN WAKTU PELAPISAN HARD CHROME
TERHADAP KETEBALAN LAPISAN DAN TINGKAT KEKERASAN
MIKRO PADA PLAT BAJA KARBON RENDAH AISI 1026
DENGAN MENGGUNAKAN CrO3 250 gr/lt DAN H2SO4 2,5 gr/lt
PADA PROSES ELEKTROPLATING
Danang Tarwijayanto
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus dan
waktu proses pelapisan hard chrome terhadap ketebalan lapisan dan kekerasan mikro
pada plat baja karbon rendah AISI 1026. Dengan memvariasikan kuat arus dan waktu
pelapisan, maka kondisi terbaik pelapisan dapat diketahui dan dapat diketahui
ketebalan lapisan dan kekerasan tertinggi.
Pelapisan dilakukan dalam larutan elektrolit dengan kandungan CrO3 250
gr/ltr dan H2SO4. Spesimen Baja AISI 1026 berfungsi sebagai katoda dan timah
hitam (Pb) sebagai anoda. Parameter pelapisan meliputi variasi kuat arus (0,5, 1, 1,5
dan 2 Ampere), dan waktu pelapisan (30, 40, 50 dan 60 menit). Pengukuran ketebalan
lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscope® MPOR.
Pengujian kekerasan mikro dilakukan dengan menggunakan Mikro Hardness Vickers
dengan beban 200 gr.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar kuat arus dan waktu
pencelupan semakin lama maka nilai kekerasan semakin tinggi. Nilai kekerasan
tertinggi terjadi pada penggunaan kuat arus 2A dengan waktu pelapisan 60 menit
yaitu sebesar 455,93VHN. Ketebalan lapisan tertinggi terjadi pada waktu pelapisan
50 menit dengan kuat arus 2A yaitu sebesar 4,033 µm. Ketebalan lapisan mencapai
nilai optimum pada waktu pelapisan 50 menit dan mengalami penurunan pada waktu
pelapisan 60 menit. Efisiensi katoda tertinggi terjadi pada pelapisan dengan
menggunakan arus 2 A pada waktu pelapisan 50 menit yaitu sebesar 84,49 %.
Kata kunci : elektroplating , hard chrome, kekerasan, ketebalan lapisan, arus, waktu
pelapisan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
THE INFLUENCES OF CURRENT AND HARD CHROME COATING TIME
ON THICKNESS AND MICRO HARDNESS LEVEL LOW CARBON STEEL
PLATE AISI 1026 USING CrO3 250 gr/lt AND H2SO4 2,5 gr/lt
BY ELECTROPLATING PROCESS
Danang Tarwijayanto
Department of Mechanical Engineering Faculty of Engineering
Sebelas Maret University Surakarta
Abstract
This research has aim to determine the influence of variations in current and
time of hard chrome plating process on the coating thickness and micro hardness on
low carbon steel plate AISI 1026. With using variation current and time of coating,
the coating can be determined the best conditions and coating thickness can be
determined and the highest hardness.
Coating performed in an electrolyte solution with a content of 250 gr /ltr and
H2SO4. Specimens AISI 1026 serves as the cathode and lead (Pb) as the anode.
Parameter variation coating include currents (0.5, 1, 1.5 and 2 Ampere), and a
coating time (30, 40, 50 and 60 minutes). Coating thickness measurement using a
coating thickness measuring instrument dualscope ® MPOR. Micro hardness testing
is done using micro Vickers hardness with a load of 200 gr.
The results showed that the greater current and the time dyeing higher so
hardness values is higher. The highest hardness value in the use of currents 2A with
a coating of 60 minute in the amount of 455.93 VHN. The highes coathing thickness
variation of the coating time 50 minutes with a current of 2A current is equal to 4.033
μm. The thickness optimum coating at 50 minutes and decreased coating at 60
minutes. The highest efficiency of cathode coating using a current of 2A coating at
50 minutes is equal to 84.49%.
Keywords : electroplating, hard chrome, hardness, coating thickness, current, time
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
MOTTO;
"Saya bukannya pintar, boleh dikatakan hanya bertahan lebih lama
menghadapi masalah." (Einstein)
“Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya; hidup di tepi jalan dan
dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah”.
“Hati – hati secara berlebihan sama buruknya dengan tidak berhati – hati,
karena membuat orang lain sangsi”.
"Janganlah kamu bersikap lemah, dan janganlah (pula) kamu bersedih
hati, padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya), jika
kamu orang-orang yang beriman". (QS. Ali Imran:139)
“Dia yang tahu, tidak bicara. Dia yang bicara, tidak Tahu”. ( Loo Tse )
“Punggung pisaupun bila diasah akan menjadi tajam”.
“Pengetahuan adalah kekuatan”.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
PERSEMBAHAN
Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk;
1. Allah SWT dan Nabi Muhammad SAW.
2. Bapak dan ibu tersayang, terimakasih untuk semua cinta dan kasih sayangmu
untuk semua doa yang senantiasa terucap untukku anakmu.
3. Untuk sahabat kecilku yang selalu mengisi hari-hariku dengan canda tawa kalian.
4. Ivy Walker selaku pendiri studio Nyunggi Radio, yang rela berbagi kopi
hangatnya untuk menemani penulis begadang dalam menyusun skripsi ini.
5. Djump FC teknik mesin, kebanggaan tersendiri bisa bermain bersama kalian
teman. Semoga bisa terulang kembali masa indah kita dulu.
6. Teknik Mesin NR ’06 terimakasih kalian telah menjadi teman terbaikku,
terimakasih buat kebersamaan, semua bantuan, dukungan, kenangan, suka dan
duka yang telah kita lewati selama ini.
7. Semua pihak yang begitu banyak yang tidak dapat saya sebutkan secara rinci satu
persatu terimakasih banyak.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, karunia dan
hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan
skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi
persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari
bantuan dari berbagai pihak, maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima
kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi
dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya kepada:
1. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
UNS Surakarta.
2. Bapak Wahyu Purwo R, S.T., M.T., selaku pembimbing akademik dan juga
sebagai Dosen Pembimbing skripsi I yang telah membimbing dan membantu
dalam penyusunan skripsi dengan sabar.
3. Bapak Teguh Triyono, S.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang dengan
sabar dan tulus ikhlas telah membantu serta membimbing dalam penyusunan
skripsi.
4. Bapak Bambang Kusharjanta, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah
memberikan saran dan masukan.
5. Bapak Heru Sukanto, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan
saran dan masukan.
6. Seluruh Dosen beserta Staf di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut
mendidik dan membuka wacana keilmuan serta membantu penulis hingga
menyelesaikan studi S1 Teknik Mesin.
7. Teman futsal D’jump FC .
8. Teman-teman Teknik Mesin Fakultas Teknik Non Reguler UNS khususnya
angkatan 2006 terkecuali yang telah memberikan dukungan sehingga penulis
dapat menyelesaikan skripsi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
9. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu dalam terselesaikannya skripsi ini.
Tiada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini
masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu,
penulis berharap masukan dan saran dari para pembaca sehingga skripsi ini menjadi
lebih baik. Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini
dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca pada umumnya.
Surakarta, Januari 2013
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL............................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. ii
ABSTRAK............................................................................................................... iii
MOTTO .................................................................................................................. v
PERSEMBAHAN................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ............................................................................................ vii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang.................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah............................................................................ 2
1.3. Batasan Masalah................................................................................. 3
1.4. Tujuan Penelitian.................................. ............................................. 3
1.5. Manfaat Penelitian ……..................... ............................................. 3
1.6. Sistematika Penulisan ......................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 5
2.2. Dasar Teori ……………….................................................................. 6
2.2.1. Pelapisan Logam ……………………………………………. 6
2.2.2. Macam-macam Pelapisan Logam …………………………….. 6
2.2.2.1. Pelapisan Dekoratif ………………………………………. 6
2.2.2.2. Pelapisan Protektif ……………………………………...… 7
2.2.2.3. Pelapisan Untuk Sifat Khusus Permukaan ..……………… 7
2.3. Baja……………………………...................................................... 7
2.3.1. Pengertian Baja ………………………..………………………. 7
2.3.2. Jenis-jenis Baja Karbon ………………..………………………. 7
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
2.3.3. Standarisasi Baja Karbon ….…………..………………………. 8
2.4. Jenis-Jenis Pelapisan Logam .................................................. …… 9
2.5. Krom (Chrome) …………………….............................................. 9
2.5.1. Krom dan sifatnya ……………………………………………. 9
2.5.2. Klasifikasi Pelapisan Krom …..………………………………. 10
2.5.2.1. Pelapisan Krom Dekoratif ……………..………………... 10
2.5.2.2. Pelapisan Krom Keras (Hard Chrome)………………….. 10
2.6. Elektroplating ……………………………………………………..… 11
2.7. Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatmen) …………………… 13
2.8. Prinsip Kerja Lapis Listrik ( Elektroplating)………………………… 14
2.6. Reaksi Pada Pelapisan Krom Keras (Hard Chrome)………………… 19
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian................................................................. …. 21
3.2. Alat Yang Digunakan ........................................................................ 22
3.3. Bahan Penelitian ........................ ....................................................... 24
3.4. Pelaksanaan Penelitian........................................................................ 26
3.5. Pengujian............................................................................................ 28
3.5.1. Pengukuran Ketebalan Lapisan ………………………………. 28
3.5.2. Pengukuran Kekerasan Mikro ..………………………………. 28
BAB IV. HASIL DAN ANALISIS
4.1. Hasil Pelapisan .................................................................................. 30
4.2. Ketebalan Lapisan ...................................................................... …… 31
4.2.1. Efisiensi Katoda ……………………………………………… 36
4.3. Nilai Kekerasan Mikro Benda Kerja ................................................ 39
BAB V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 44
5.2. Saran .................................................................................................. 44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Sifat-sifat logam crom........................ ................................................ 9
Tabel 4.1. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur
ruang 310C ....................................................................................... 32
Tabel 4.2. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur
ruang 320C ........................................................................................ 33
Tabel 4.3. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur
ruang 310C ........................................................................................ 33
Tabel 4.4. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur
ruang 310C ........................................................................................ 33
Tabel 4.5. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 0,5 A dengan
variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit. ................. ............................ 36
Tabel 4.6. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1 A dengan
variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit ................. .............................. 37
Tabel 4.7. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1,5 A dengan
variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit ................... ........................... 37
Tabel 4.8. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 2 A dengan
variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit. ................. ............................ 37
Tabel 4.9. Nilai kekerasan mikro awal benda kerja ........................................... 40
Tabel 4.10. Nilai kekerasan mikro benda kerja setelah pelapisan ........................ 41
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Mekanisme proses pelapisan .............................................................. 15
Gambar 2.2. Bentuk–bentuk anoda larut ................................................................. 18
Gambar 2.3. Reaksi pada pelapisan krom keras ..................................................... 20
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ...................................................................... 21
Gambar 3.2. Rectifier ............................................................................................. 21
Gambar 3.3. bak penampung ........... ...................................................................... 21
Gambar 3.4. Jangka sorong ...... .............................................................................. 21
Gambar 3.5. Timbangan digital ....... ..................................................................... 23
Gambar 3.6. Pengujian vickers secara skematis....................................................... 23
Gambar 3.7. Coating thickness measuring instrument dualscope®
MPOR............. 27
Gambar 4.1. Spesimen dengan variasi arus 0,5A selama 30, 40, 50 dan 60 menit .. 30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
Gambar 4.2. Spesimen dengan variasi arus 1 A selama 30, 40, 50 dan 60 menit … 30
Gambar 4.3. Spesimen dengan variasi arus 1,5A selama 30, 40, 50 dan 60 menit .. 31
Gambar 4.4. Spesimen dengan variasi arus 2 A selama 30, 40, 50 dan 60 menit … 31
Gambar 4.5. Pengukuran ketebalan lapisan ……………………………………. .. 32
Gambar 4.6. grafik hubungan pengaruh waktu terhadap ketebalan lapisan pada
proses elektro plating hard chrome ………………………. ………. 34
Gambar 4.7. Grafik hubungan pengaruh arus terhadap ketebalan lapisan pada
proses elektroplating hard chrome ……………………. ………….. 35
Gambar 4.8. Grafik hubungan efisiensi katoda dengan waktu pada pelapisan
beberapa kisaran arus ……………………. ………………………… 38
Gambar 4.9. Grafik hubungan efisiensi katoda dengan kuat arus listrik pada
beberapa kisaran arus ……………………. ………………………… 39
Gambar 4.10. Grafik hubungan pengaruh waktu terhadap nilai kekerasan mikro
pada proses elektroplating hard chrome …..………………………… 41
Gambar 4.11. Grafik hubungan pengaruh kuat arus terhadap nilai kekerasan
mikro pada proses elektroplating hard chrome …………………..… 42
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini perkembangan teknologi rekayasa pelapisan listrik
(electroplating) telah banyak memberikan kontribusi yang cukup signifikan
terhadap laju pertumbuhan industri dalam skala besar hingga indutri dalam skala
kecil. Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat
dan industri, misalnya pada bidang otomotif, kontruksi, dan kerajinan.
Korosi merupakan penurunan mutu logam yang diakibatkan karena reaksi
kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Korosi ini menjadi beban dalam
industri. Tidak hanya menurunkan daya guna dari logam, namun korosi juga
mengakibatkan kerugian dari segi penampilan.
Dengan mempertimbangkan kerugian-kerugian yang diakibatkan korosi,
maka perlu dilakukan pencegahan ataupun cara guna menghambat terjadinya
korosi. Pelapisan logam adalah salah satu cara finishing logam yang banyak
dipakai agar terhindar dari korosi.
Sifat aus, keras, tangguh dan ulet suatu bahan dasar perlu dipertimbangkan
dalam suatu aplikasi. Dimana komponen akan ditempatkan dan bagaimana
kerjanya apakah komponen tersebut terjadi kontak dengan komponen lain yang
menimbulkan gesekan. Berikut adalah sebagian elemen pada mesin yang
mengalami gesekan dan saling kontak dengan komponen yang lain: brake piston,
cylinder liner, sock adsorber, piston ring, hydraulic rot, dies and molds. Dengan
adanya gesekan yang terjadi pada kedua komponen yang saling kontak akan
mengakibatkan keausan. Maka perlu dilakukan tahap penyelesaian (finishing)
untuk mengurangi kerugian-kerugian yang diakibatkan aus.
Finishing diperlukan bagi logam-logam yang mudah mengalami korosi,
misalnya baja yang termasuk murah dan kuat sehingga efektif. Finishing juga
berfungsi dekoratif. Bumper pada mobil misalnya, tidak hanya dikehendaki awet
dan tahan korosi, tetapi juga agar tetap mengkilap selama dipakai. Salah satu cara
yang dipakai adalah dengan memberi lapisan pada permukaan logam untuk
mendapatkan lapisan yang tebal dengan permukaan yang keras.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
Metode yang biasa digunakan dalam meningkatkan kekerasan pada
permukaan logam agar lebih tahan aus diantaranya adalah:
Perlakuan mekanis (mechanical treatment)
Perlakuan panas (heat treatment)
Perlakuan termokimia (thermochemical treatment)
Karburasi (carburizing),
Nitridasi (nitriding),
Carbonitriding, dan
Chromizing
Chromizing atau pemberian lapisan krom merupakan metode yang banyak
digunakan dalam industri guna mendapatkan permukaan logam yang keras.
Metode ini dipilih karena lebih mudah diaplikasikan pada baja dengan kadar
karbon rendah dan pengerjaannya juga lebih mudah dibandingkan metode-metode
yang lain. Cara yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara
listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara
elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)
yang berfungsi sebagai penyuplaion-ion logam untuk membentuk lapisan logam
pada katoda.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas dari hasil pelapisan kromium
diantaranya adalah temperatur, konsentrasi larutan,tegangan, rapat arus dan waktu
pelapisan. Maka untuk mendapatkan ketebalan dan kekerasan yang paling baik,
perlu dilakukan penelitian lebih lanjut lagi agar nantinya proses pelapisan krom
keras yang akan diterapkan pada baja karbon rendah tipe AISI 1026 dengan
pengaruh arus dan waktu terhadap kekerasan didapat hasil hasil yang lebih baik.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas maka permasalahan dalam penelitian ini adalah
“Bagaimana pengaruh arus dan waktu pada proses pelapisan hard chrome
terhadap ketebalan lapisan dan tingkat kekerasan mikro pada baja karbon rendah
AISI 1026 dengan proses elektroplating dengan menggunakan larutan elektrolit
CrO3 250 gr/ltr dan H2SO4 2,5gr/ltr” ?
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini yaitu:
1. Benda uji yang dipakai yaitu plat baja karbon rendah
2. Larutan elektrolit yang digunakan adalah :
a) Asam kromat (CrO3) sebanyak 250 gr/lt
b) Asam sulfat (H2SO4) sebanyak 2,5 gr/lt
3. Temperatur larutan elektrolit konstan 25-30 °C.
4. Anoda yang dipakai adalah anoda timbal/timah hitam (Pb)
5. Jarak anoda dan katoda dibuat konstan yaitu sebesar 100 mm.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) .Untuk mengetahui pengaruh kuat arus listrik pada proses
elektroplating hard chrome terhadap ketebalan dan kekerasan mikro
pada plat baja karbon rendah AISI 1026 menggunakan CrO3 250 gr/lt
dan H2SO4 2,5 gr/lt”.
2) .Untuk mengetahui pengaruh waktu proses elektroplating hard chrome
terhadap ketebalan dan kekerasan mikro pada plat baja karbon rendah
AISI 1026 menggunakan CrO3 250 gr/lt dan H2SO4 2,5 gr/lt”.
3) Untuk mengetahui pengaruh arus dan waktu pada proses elektroplating
hard chrome terhadap efisiensi katoda.
1.5. Manfaat penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat member manfaat sebagai berikut:
1. Penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan sifat-sifat baja seperti
kekerasan, ketahanan korosi, dan memperindah permukaan baja.
2. Menambah pemahaman dibidang elektroplating khususnya hard
cmrome.
3. Mengetahui kombinasi arus dan waktu terbaik untuk mendapatkan
hasil pelapisan berupa ketebalan maupun kekerasan mikro yang
maksimal pada elektroplating krom keras (hard chrome).
4. Dapat menyajikan produk pelapisan dengan ketebalan dan kekerasan
tertentu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Bab I Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah,
maksud dan tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah
dan sistematika penulisan.
2. Bab II Tinjauan Pustaka, berisi dasar teori mengenai pelapisan logam
secara listrik, komponen-komponenya maupun jenis pengerjaan
pendahuluan pada benda kerjanya serta penelitian yang telah
dilakukan.
3. Bab III Metode Penelitian, berisi diagram alir penelitian, bahan yang
digunakan, mesin dan alat yang digunakan, tempat penelitian,
prosedur pelaksanaan penelitian dan pengujian.
4. Bab IV Data dan Analisis, berisi data hasil pengujian dan analisa hasil
pengukuran ketebalan serta kekerasan mikro dari proses pelapisan
yang dilakukan.
5. Bab V Penutup, berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari
penelitian yang dilakukan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Ahmad (2011), mengadakan penelitian tentang pengaruh besar tegangan
listrik terhadap ketebalan pelapisan krom pada plat baja dengan proses
elektroplating. Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan pengaruh variasi
tegangan listrik dan lama waktu electroplating terhadap ketebalan pada baja
karbon rendah dengan pelapisan krom. Dari hasil penelitian ini menunjukan
bahwa semakin lama proses electroplating maka akan semakin tebal hasil
pelapisan yang terjadi.
Malau (2009), melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui
pengaruh variasi tegangan, suhu dan lama proses pelapisan krom keras terhadap
kekerasan dan laju keausan spesifik lapisan krom pada permukaan baja S45C.
Pelapisan dengan krom dilakukan dalam larutan elektrolit dengan kandungan
asam kromat 250 g/liter, asam sulfat 2,5 gr/liter Parameter pelapisan meliputi
variasi tegangan (3, 4 ½, 6 dan 9 V), suhu (40, 45, 55 dan 60oC) dan lama
pelapisan (30, 40, 50 dan 60 menit). Hasil penelitian menunjukkan bahwa lapisan
krom dapat meningkatkan kekerasan maksimum menjadi 900 VHN0,25. Kekerasan
dan keausan spesifik lapisan krom dipengaruhi oleh tegangan, suhu dan lama
pelapisan. Lapisan krom memiliki keausan spesifik (1,25 x 10-8
mm3/kg) lebih
rendah dibandingkan dengan keausan spesifik raw material sebesar 34,9 x 106
mm2/kg. Tegangan, lama dan suhu pelapisan yang paling tepat masing-masing
adalah 6 V, 50 menit dan 55 oC untuk memperoleh hasil optimum / terbaik dengan
kekerasan tertinggi dan keausan spesifik terendah.
Sukrawan (2001), meneliti variasi rapat arus pada proses pelapian krom
keras pada cincin torak. Pelapisan pada cicin torak bertujuan untuk menambah
daya tahan material terhadap keausan. Pelapisan dilakukan atas berbagai variasi
rapat arus mulai dari 20 - 140 A/dm2. Proses pelapisan yang memenuhi syarat
kekerasan (600 VHN) adalah proses pelapisan dengan rapat arus 50, 55, 80, 100,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
120 dan 140 A/dm2, sedangkan kondisi optimum dicapai pada rapat arus 100
A/dm2 yang menghasilkan kekerasan 840 VHN.
Adyani (2009), dari penelitian yang telah dilakukannya, menyatakan
bahwa ketebalan lapisan akan semakin meningkat seiring dengan naiknya kuat
arus dan bertambahnya titik distribusi arus, hasil kekerasan permukaan
berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan semakin meningkat dengan naiknya
kuat arus dan bertambahnya titik distribusi arus.
Prado (2009), melakukan penelitian tentang pelapisan krom keras pada
cobalt paduan sebagai pelapisan krom keras alternatif. Hasil yang diperoleh
bahwa dengan meningkatnya arus maka akan meningkatkan kualitas hasil
pelapisan seperti kekerasan, laju pelapisan, efisiensi katoda, dan ketahanan
terhadap korosi.
Protsenko dkk (2011), melakukan studi eksperimental mengenai
karakteristik pelapisan krom keras dengan larutan trivalen krom. Dalam
penelitiannya didapatkan bahwa rapat arus mempengaruhi sifat mekanik yang
dihasilkan terutama nilai kekerasannya. Kenaikan nilai kekerasan terbaik
ditunjukkan pada saat rapat arus mengalami kenaikan dari 15 sampai 25 A/dm2
.
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Pelapisan Logam
Salah satu cara yang sering dipakai dalam proses finising suatu logam
adalah pelapisan logam. Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan
metode antara lain secara celup panas (hot dip galvanis), semprot logam (metal
spraying) dan secara listrik (electroplating).
2.2.2. Macam-macam Pelapisan Logam
2.2.2.1. Pelapisan Dekoratif
Pelapisan dekoratif bertujuan untuk menambah keindahan tampilan
permukaan luar suatu produk atau benda. Pelapisan ini sangat digemari oleh
masyarakat karena warna yang cemerlang tidak mudah terkorosi dan dapat
bertahan lama. Produk yang dihasilkan banyak digunakan sebagai aksesoris
motor.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
2.2.2.2. Pelapisan Protektif
Pelapisan protektif adalah pelapisan yang bertujuan untuk melindungi
logam yang dilapisi dari korosi karena logam pelapis tersebut akan memutus
interaksi dengan lingkungan sehingga terhindar dari proses oksidasi.
2.2.2.3. Pelapisan untuk sifat khusus permukaan
Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat khusus pada permukaan
seperti sifat keras, tahan aus, dan sifat tahan suhu tinggi. Misalnya dengan
melapisi bantalan dengan logam nikel agar bantalan lebih keras dan tidak mudah
aus akibat gesekan pada saat berputar.
2.3. Baja
2.3.1. Pengertian Baja
Baja adalah logam paduan dengan besi (Fe) sebagai unsure dasar dan
Carbon (C) sebagai unsur paduan utamanya. Fungsi carbon dalam baja adalah
sebagai unsure pengeras pada celah Kristal atom besi. Baja mempunyai unsur-
unsur lain sebagai pemadu yang dapat mempengaruhi sifat dari baja. Penambahan
unsur-unsur dalam baja karbon dengan satu unsure atau lebih, tergantung dari
karakteristik baja yang diinginkan.
2.3.2. Jenis-jenis Baja Karbon
Baja karbon dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan
jumlah kandungan karbonya yaitu:
Baja karbon rendah (low carbon steel) dengan kadar karbon 0,05 - 0,30% .
Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin. Penggunaannya:
- 0,05 % - 0,20 % C biasa digunakan pada badan-badan kendaraan
- 0,20 % - 0,30 % C biasa dipakai sebagai bahan pembuat gears, shafts,
bolts, forgings, bridges.
Baja karbon menengah (medium carbon steel) dengan kadar karbon 0,30 -
0,50 % .
Mempunyai sifat sebagai berikut:
- Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.
- Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam baja maka baja karbon
ini dapat digunakan dalam berbagai keperluan seperti untuk keperluan
industri kendaraan, roda gigi, pegas, dan sebagainya.
Baja karbon tinggi (high carbon steel) dengan kadar karbon 0,60 - 1,50 %.
Baja ini mempunyai kekuatan paling tinggi dan banyak digunakan untuk
bahan pembuat pisau potong, gergaji, palu, pembuatan kikir, dan masih
banyak lagi.
2.3.3. Standarisasi Baja Karbon
Standardisasi adalah proses merumuskan, merevisi, menetapkan, dan
menerapkan standar, dilaksanakan secara tertib dan kerjasama dengan semua
pihak. Standar Nasional Indonesia adalah standar yang ditetapkan oleh instansi
teknis setelah mendapat persetujuan dari Dewan Standardisasi Nasional, dan
berlaku secara nasional di Indonesia.
Ada beberapa tipe standarisasi yang umumnya digunakan pada baja,
termasuk baja karbon, diantaranya adalah :
AISI (American Iron Steel Institute).
SAE (Society for Automotive Engineering).
JIS (Japanese Industrial Standard).
SNI (Standar Nasional Indonesia).
ASTM ( American Society for Testing Materials )
Standarisasi dengan sistem AISI dan juga SAE merupakan tipe
standarisasi dengan berdasarkan pada susunan atau komposisi kimia yang ada
dalam suatu baja. Ada beberapa ketentuan dalam Standarisasi baja berdasarkan
AISI atau SAE, yaitu :
Dinyatakan dengan 4 atau 5 angka:
1. Angka pertama menunjukkan jenis baja.
2. Angka kedua menunjukkan:
a. Kadar unsur paduan untuk baja paduan sederhana.
b. Modifikasi jenis baja paduan untuk baja paduan yang kompleks.
3. Dua angka atau tiga angka terakhir menunjukkan kadar karbon
perseratus persen.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
4. Huruf didepan angka menunjukkan proses pembuatan.
Contoh standarisasi Baja karbon dengan AISI-SAE :
AISI 1026, berarti :
- Angka 1 : Baja Karbon
- Angka 0 : Persentase bahan alloy (tidak ada)
- Angka 26 : Kadar karbon (0.26% Karbon)
2.4. Jenis-jenis pelapisan logam
Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah
pelapisan logam. Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda
antara lain secara celup panas (hot dip galvanis), semprot logam (metal spraying)
dan secara listrik (elektroplating).
Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses pelapisan
dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair, kemudian logam yang
dilapis/logam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut. Pelapisan logam
dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam dengan cara
penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas bertekanan
tinggi serta panas pada logam yang akan dilapis/logam dasar.
2.5. Krom (Chrome)
2.5.1. Krom dan sifatnya
Kromium/krom adalah termasuk bahan logam nonferro yang dalam tabel
periodik termasuk grup Vib dan diberi lambang Cr. Logam krom lebih mulia dari
besi (Fe) dengan sifat sebagai berikut:
Tabel 2.1. sifat-sifat logam krom
Berat Atom 52,01 amu
Nomor Atom 24
Struktur Atom BCC
Berat Jenis 7,91 gr/cm3
Titik Cair 1920 oC
Valensi 2;3;6
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Titik Didih 2260 oC
Koefisien Muai panas 6,20 in/ oC
Daya Hantar Panas 38,5 Cal/m jam
Reflektivitas Cukup baik
Sifat lain yang sangat menonjol adalah mudah teroksidasi dengan udara
membentuk lapisan kromium oksida pada permukaan. Lapisan tersebut akan
bersifat kaku, tahan korosi, tidak berubah warna terhadap perubahan cuaca. Akan
tetapi akan larut dalam asam klorida, sedikit larut dalam asam sulfat, dan tidak
akan larut dalam asam nitrat.
2.5.2. Klasifikasi Pelapisan Krom
Pelapisan krom dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu :
2.5.2.1. Pelapisan krom dekoratif
Pada pelapisan ini umumnya sebelum dilakukan pelapisan dengan
krom terlebih dahulu dilakukan pelapisan dengan tembaga kemudian
nikel. Tebal lapisan yang dihasilkan dari pelapisan krom dekoratif berkisar
antara 0,25 - 0,5 µm. Hasil yang paling penting adalah secara tampak rupa
atau sifat fisik saja.
2.5.2.2 Pelapisan Krom Keras (hard chrome)
Pelapisan krom keras ini sering disebut dengan industrial krom yaitu
pelapisan krom yang memanfaatkan sifat-sifat krom untuk mendapatkan
sifat mekanik maupun sifat fisik yang lebih baik dan dapat diaplikasikan
pada peralatan/bahan yang membutuhkan sifat seperti: ketahanan panas
tinggi, ketahanan aus tinggi, tahan terhadap lingkungan yang korosif serta
memiliki koefisien gesekan rendah.
Pada pelapisan krom keras, krom diendapkan pada logam dasar
secara langsung tanpa pelapisan perantara. Biasanya lapisan ini lebih tebal
dari krom dekoratif dan tentunya akan lebih keras. Berbeda dengan lapisan
tembaga dan nikel yang berfungsi sebagai anoda adalah tembaga dan
nikel. Untuk pelapisan krom keras logam krom tidak akan berfungsi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
dengan baik sebagai anoda, sehingga dalam pelapisan krom digunakan
anoda yang tidak larut yaitu timah hitam (Pb).
Krom keras dapat menghasilkan lapisan yang lebih tebal dari
pelapisan protektif maupun dekoratif dan tentunya mempunyai kekerasan
yang lebih tinggi. Krom keras sering disebut dengan industrial chromium
plating karena banyak digunakan pada alat-alat industri dan komponen
otomotif yang mengalami kontak mekanis dengan gerakan dinamik antara
dua komponen misalnya cylinder liner, piston rings, poros engkol, dan
hydraulic rams.
Selain itu juga krom keras juga diterapkan pada cetakan plastik, metal
forming, dan cutting tools.
Beberapa sifat yang dimiliki pada lapisan krom keras adalah :
a) Memilki kekerasan tinggi yaitu antara 800-1000 VHN.
b) Tebal lapisan biasanya dibatasi sampai dengan 50 µm, apabila
lebih dari itu maka digunakan nikel sebagai lapisan dasar.
c) Tahan korosi dan suhu tinggi sampai dengan temperatur 800 oC.
d) Baik digunakan untuk mengatasi adhesive wear.
2.6. Elektroplating
Pelapisan listrik (electroplating) yaitu suatu proses pengendapan zat atau
ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis. Terjadinya
suatu endapan pada proses ini adalahn karena adanya ion-ion bermuatan listrik
berpindah dari suatu elektroda melalui elektrolit. Hasil dari elektrolisis tersebut
akan mengendap pada katoda.
Selama proses pengendapan berlangsung terjadi reaksi kimia pada
elektroda elektrolit baik reduksi menuju arah tertentu sacara tetap, oleh karena itu
dibutuhkan arus listrik searah dan tegangan yang konstan (Hadromi,2002). Prinsip
teori dari lapis listrik adalah berpedoman atau berdasarkan Hukum Faraday yang
menyatakan bahwa:
Jumlah unsur-unsur yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama
elektrolisa sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan
elektrolit.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
Jumlah zat-zat (unsur-unsur) yang dihasilkan oleh arus listrik besarnya
sama selama elektrolisa adalah sebanding dengan berat equivalen masing-masing
zat tersebut. Pernyataan tersebut diatas dapat ditulis dengan rumus sebagai
berikut:
B= F
etI .. ......................................................................................(2.1)
Keterangan :
B = Berat zat yang terbentuk (gram)
I = Jumlah arus yang mengalir (A)
t = Waktu (detik)
e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi
valensi unsur tersebut)
F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram
ekivalen suatu zat
1F = 96.500 Coulumb
Hukum Faraday sangat hubungannya dengan efisiensi arus yang terjadi pada
proses pelapisan secara listrik. Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan
yang terjadi dengan berat endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen.
Dalam proses lapis listnk, arus diinginkan dalam kondisi yang konstant, maksud
dari pernyataan tersebut adalah tegangan tidak akan berubah atau terpengaruh
oleh besar kecilnya arus yang terpakai.
I = R
V ……………………………………………………...... (2.2)
Keterangan :
I = Banyaknya arus ( ampere ) 1 ampere = 1A
V = Tegangan ( volt) 1 volt = 1V
R = Tahanan ( )
Sehingga untuk memvariabelkan ampere, maka yang divariabelkan hanyalah
tahanannya saja, sedangkan voltasenya tetap. Satuan rapat arus dinyatakan dalam
A/dm2 atau A/ft
2 atau A/in
2.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
2.7. Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatment)
Sebelum dilakukan proses pelapisan logam, permukaan logam harus
disiapkan untuk menerima adanya lapisan. Persiapan ini bertujuan untuk
meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi. Permukaan
yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom
bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono, A.J. dan Kaneko, T.,
1995). Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan
pendahuluan dengan tujuan :
- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti
pengotor organik dan anorganik/oksida.
- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif.
Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya, tetapi
secara umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a. Pembersihan Secara Mekanik
Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan
menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada
benda kerja. Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-
geram tersebut dilakukan dengan mesin gerinda, sedangkan untuk
menghaluskan permukaannya dilakukan dengan proses buffing maupun
polishing dalam berbagai tingkat kehalusan yang berbeda. Prinsipnya sama
seperti proses gerinda, tetapi roda/wheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat
dari bahan katun, kulit dan kain kanvas. Selain dari pengerjaan seperti tersebut
diatas, kadang-kadang diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing)
dan brigthening.
b. Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)
Proses ini bertujuan untuk membersihkan debu, lemak, minyak, garam
dan kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik. Proses pembersihan pada
temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik, tetapi
dilakukan pada temperatur kamar dengan cara dioles.
c. Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)
Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau
minyak-minyak yang menempel. Pembersihan ini perlu dilakukan karena
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
lemak ataupun minyak akan mengurangi kontak antara lapisan dengan logam
dasar/benda kerja. Pencucian dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu
dengan cara biasa (alkaline degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic
degreasing). Pembersihan secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke
dalam larutan alkalin dalam keadaan panas selama 5 - 10 menit. Lamanya
perendaman harus disesuaikan dengan kondisi permukaan benda kerja.
Apabila lemak atau minyak yang menempel lebih banyak, maka dibutuhkan
waktu yang lama untuk membersihkan permukaan benda kerja dari kotoran
yang menempel.
d. Pencucian dengan asam (Pickling)
Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan
permukaan benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia
melalui peredaman. Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih
dengan asam antara lain :
- Asam klorida (HCl)
- Asam sulfat (H2SO4)
- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)
Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel
galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda). Gas H2 yang timbul
dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut. Dalam
reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan
menghasilkan pembersihan yang merata. Untuk benda kerja dari besi/baja cor
yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran
dari asam sulfat dan asam fluorida, sebab larutan tersebut dapat berfungsi
selain untuk menghilangkan oksida/serpih juga dapat membersihkan sisa-sisa
pasir yang menempel pada benda kerja (Saleh, A.A., 1995).
2.8. Prinsip Kerja Lapis Listrik (Elektroplating)
Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam)
pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisa. Terjadi proses
pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya pemindahan ion-ion bermuatan
listrik dari anoda dengan perantara larutan elektrolit, yang terjadi secara terus
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
menerus pada tegangan konstan hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat
pada permukaan logam.
. Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau
elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik, anoda, larutan
elektrolit dan katoda (benda kerja). Keempat gugusan ini disusun sedemikian
rupa, sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai
berikut:
- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik
- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik
- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya
Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat
pada gambar 2.1.
Gambar 2.2. Mekanisme proses pelapisan (Suarsana, I.K., 2008)
Keterangan :
(1) Anoda (bahan pelapis)
(2) Katoda (benda yang dilapisi)
(3) Elektrolit
(4) Sumber arus searah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam
larutan elektrolit, maka muatan ion positif ditarik oleh katoda. Sementara ion
bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua
elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda.
Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen.
a. Larutan Elektrolit
Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan
media proses berlangsung. Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan
garam logam yang dapat membentuk ion-ion negatif. Tiap jenis pelapisan larutan
elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan.
Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis.
Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak
mudah tereduksi. Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya
lapisan, tetapi jika menempel pada permukaan katoda akan menimbulkan
gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan. Kemampuan atau aktifitas
dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi dari garam logamnya, bila
konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk diendapkan, akan terjadi endapan
yang terbakar pada rapat arus yang relatif rendah. Selain itu larutan elektrolit
harus mempunyai sifat–sifat seperti covering, power, throwing power, dan
leveling yang baik.
Beberapa bahan/zat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan
elektrolit bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan antara lain: tampak
rupa (appearance), kegetasan lapisan (brittleness), keuletan (ductility) dan
kekerasan (hardness).
b. Anoda (elektroda positif )
Peranan anoda pada proses pelapisan secara listrik sangat penting dalam
menghasilkan kualitas lapisan. Pengaruh kebersihan anoda terhadap elektrolit dan
penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu diperhatikan. Perhitungan
yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan dapat memberikan
keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan, mengurangi kontaminasi
larutan, menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai, meningkatkan efisiensi
produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah dalam proses pelapisan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua
elektroda, maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen
(reduksi), selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada
elektroda katoda. Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda
terlarut (soluble anode). Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai
penghantar arus saja (conductor of current), anoda ini disebut anoda tak larut
(unsoluble anoda). Dari anoda yang larut akan membentuk ion logam sewaktu
atom logam dioksidasi dan melepaskan elektron-elektron yang sebanding dengan
elektron-elektron dari katoda. Ion logam direduksi kembali secara terus menerus
dalam otom logam, selanjutnya diendapkan pada katoda.
Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel,
paduan timbal-timah, karbon, platina-titanium dan lain sebagainya. Anoda ini
diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh
larutan dengan atau tanpa aliran listrik. Tujuan dipakainya anoda tidak larut
adalah untuk:
- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan
- Mengurangi nilai investasi peralatan
- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda
Oleh karena itu anoda jenis ini tidak bisa digunakan dalam larutan yang
mengandung bahan-bahan organik. Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan
dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah :
a. Efisiensi anoda yang akan dipakai
b. Jenis larutan elektrolit
c. Kemurnian bahan anoda
d. Bentuk anoda
e. Rapat dan kepasitas arus yang disuplay
f. Cara pembuatan anoda
Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan anoda dengan
katoda adalah 2:1, karena kontaminasi anoda adalah penyebab/sumber utama
pengotor, maka usahakan menggunakan anoda semurni mungkin.
Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda yang
akan dilapis. Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa, sehingga
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata. Rapat arus anoda usahakan
dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan. Contoh dari bentuk-
bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Bentuk–bentuk anoda larut (Saleh, A.A., 1995)
c. Air
Air merupakan salah satu unsur pokok yang selalu harus tersedia.
Biasanya penggunaan air pada proses lapis listrik dikelompokan dalam empat
macam yaitu :
1. Air untuk pembuatan larutan elektrolit
2. Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap
3. Air untuk pembilasan
4. Air untuk proses pendingin
Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan
untuk suatu proses. Air ledeng/kota dipakai untuk proses pembilasan, pencucian,
proses etsa dan pendingin. Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai
khusus untuk pembuatan larutan.
Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik. Air
ledeng/kota yang masih mengandung kation dan anion, jika bercampur dengan
ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapan/lapisan.
Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan
magnesium, karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida, tembaga sianida,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya, sehingga akan mempercepat
kejenuhan larutan.
Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari
garam-garam seperti bikarbonat, sulfat, klorida dan nitrat. Unsur-unsur garam
logam alkali (sodium/potassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan
sewaktu operasi pelapisan berlangsung, kecuali pada larutan lapis nikel. Hal ini
disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power). Pada plat lapis nikel
dihasilkan lapisan yang getas (brittle). Adanya logam-logam berat seperti besi dan
mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran
(roughness), porous, gores (streakness), noda-noda hitam (staining), warna yang
suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular. Untuk itu maka diperlukan air
murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang
menguap (Saleh, A.A., 1995).
2.9. Reaksi pada pelapisan krom keras (hard chrome)
Mekanisme pengendapan ion pada pelapisan krom keras dengan
elektroplating cukup kompleks. Ion kromat (CrO3) merupakan sumber ion Cr
yang akan mengendap dan membentuk lapisan pada permukaan katoda(benda
yang akan dilapis). Asam kromat dalam air cenderung akan membentuk asam
dikromat (dichromic acid, H2Cr2O7). Asam dikromat berwujud Cr2O72-
dalam
larutan elektrolit dan selanjutnya akan mengendap untuk membentuk lapisan pada
permukaan katoda.
CrO3 + H2O H2C = 2H+ + CrO4
2+
2 H2Cr2O7 + H2O = 2 H2CrO4 = Cr2O7 2- + 2H
+ + H2O
Ada 3 reaksi secara simultan pada katoda yaitu :
1). Pengendapan Cr :
Cr2O7 2-
+ 14H+
+ 12e- 12Cr + 7 H2O
2). Pelepasan H2 :
2H+
+ 2e- H2-
3). Pembentukan ion Cr :
Cr2O7 2-
+ 14H+
+ 6e- 2Cr
3- + 7 H2O
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Ada 3 reaksi secara simultan pada anoda yaitu:
1). Pelepasan C :
2H2O O2 + 4H+
+ 4e-
2). Oksidasi ion Cr :
2Cr3-
+ 6H2O 2CrO3 + 14H+
+ 6e-
3). Pembentukan PbO2 :
Pb + 2H2O PbO2 + 4H- + 4e
-
Gambar 2.3. Reaksi pada pelapisan krom keras (Sukrawan ; 2001)
Krom tidak dapat berfungsi sebagai anoda dengan baik karena dapat dengan
mudah larut di dalam larutan asam kromat. Maka sebagai pengganti digunakan
anoda timah hitam (Pb) yang bersifat tidak mudah larut dalam larutan asam
kromat. Lapisan PbO2 akan menyelimuti anoda pada saat dilakukan proses
pelapisan. PbO2 mempunyai fungsi untuk membantu proses pembentukan ion Cr3+
dan mengendalikan jumlah ion yang ada. Lapisan PbO2 akan membuat alliran arus
berkurang sehingga ion Cr3+
yang terbentuk tidak akan berlebihan. Bila ion Cr3+
yang terbentuk berlebihan maka akan membuat permukaan spesimen akan
menjadi lebih kasar karena ion yang terdeposit tidak terbentuk secara teratur.
Anoda disarankan agar lebih pendek dari benda kerja. Hal ini dikarenakan agar
tidak tidak terjadi kelebihan arus pada ujung benda kerja dan ketebalan akan bisa
lebih merata. .
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Peneliutian
Tahapan penelitian dilaksaknakan sesuai dengan diagram alir penelitian
seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.1
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian.
Pembilasan
Pengujian lapisan
Pengujian Kekerasan Mikro
Pengujian Ketebalan
Data dan Analisis
Selesai
Kesimpulan
Pengerjaan awal
Pre Treatment Pelapisan Krom Keras
Variasi waktu : 30, 40, 50 dan 60 menit.
Variasi arus listrik : 0.5, 1, 1.5 dan 2 A
Mulai
Raw material
Plat baja karbon rendah
Persiapan dan pembuatan spesimen uji
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
3.2. Alat yang digunakan
Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium
Material Jurusan Teknik Mesin UNS. Adapun alat yang digunakan sebagai
berikut :
a. Rectifier
Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC). Rectifier
digunakan untuk mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam
penelitian.
Gambar 3.2. Rectifier
b. Bak pembersih
Bak pembersih ini berfungsi untuk wadah pembilasan spesimen yang telah
dilakukan pelapisan dari sisa larutan elektrolit.
c. Bak plating (Bak penampung)
Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit
yang akan digunakan di dalam penelitian, bak plating diupayakan tidak
terbuat dari logam, karena larutan elektrolit yang digunakan dalam proses
pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam.
Gambar 3.3. bak penampung
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
d. Stop watch
Stop watch dipakai untuk menghitung waktu pencelupan.
e. Gerinda listrik
Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk
menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam.
f. Jangka sorong
Jangka sorong digunakan untuk membaca skala pada spesimen dengan
ketelitian hingga 0,1 mm.
Gambar 3.4. Jangka sorong
g. Kamera digital
Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses
elektroplating.
h. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan
sesudah pelapisan.
Gambar 3.5. timbangan digital
i. Alat uji keras Mikro Hardness Vickers
Mikro Hardness Vickers merupakan metode yang digunakan untuk mengetahui
kekerasan mikro suatu material terutama logam dengan indentor intan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
piramida. Nilai yang didapatkan dari pengujian ini adalah dengan satuan VHN
(Vickers Hardness Number).
Gambar 3.6. Alat uji kekerasan mikro Vickers
j. Coating thickness measuring instrument
Alat ini pakai untuk mengukur ketebalan lapisan logam yang melapisi logam
induk pada proses elektroplating. Alat yang dipakai adalah dualscope®
MPOR.
Gambar 3.7.Coating thickness measuring instrument
dualscope®
MPOR
3.3. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Anoda
Dalam penelitian ini anoda yang digunakan adalah timah hitam
(Pb), karena anoda ini bukan digunakan sebagai pelapis dan bersifat
tidak larut, endapan yang terbentuk di katoda adalah asam kromat yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
telah dilarutkan dengan asam sulfat dan air. Timah hitam hanya sebagai
penghantar arus listrik saja karena mempunyai sifat daya hantar yang
baik.
2. Pelat baja karbon rendah AISI 1026.
Tabel 3.1. Komposisi kimia spesimen
Unsur Kandungan (%) Unsur Kandungan (%)
Fe 97,5 Cu 0,286
C 0,265 Nb 0,0546
Si 0,622 Ti 0,0162
Mn 0,260 V 0,0301
P 0,0208 W < 0,0250
S 0,0303 Pb < 0,0100
Cr 0,488 Ca 0,0002
Mo 0,0637 Zr 0,0224
Ni 0,161
Al 0,0132
Co 0,0769
3. Larutan Elektrolit
Komposisi yang dipakai untuk pembuatan larutan elektrolit untuk
pelapisan krom keras yaitu :
- CrO3 / Asam Kromat (Chromic Acid) 250 gr/liter
- H2SO4 / Asam Sulfat (Sulfate Acid) 2,5 gr/liter
Sedangkan cara pembuatan larutan elektrolit krom keras yaitu :
- Bahan–bahan ditimbang sesuai dengan berat dan keperluannya.
- Air bersih disiapkan sebanyak 2 liter dalam bak
- Bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas dimasukkan
secara berurutan sebagai berikut :
a) Asam kromat dimasukkan dan diaduk hingga larut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
b) Asam sulfat dimasukkan secara perlahan-lahan sambil diaduk
hingga larut.
c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk.
d) Larutan dibiarkan selama ± 4 jam, kemudian dilakukan
penyaringan.
e) Setelah dilakukan penyaringan, larutan dibiarkan lagi selama ± 4
jam.
f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan
selama ± 4 jam, sudah bisa digunakan.
3.4. Pelaksanaan penelitian
3.4.1. Persiapan Spesimen Uji
Dalam penelitian ini akan mengkaji bagaimana pengaruh kuat arus dan
waktu pencelupan terhadap hasil pelapisan krom keras terhadap ketebalan dan
kekerasan mikro pada proses elektroplating. Bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah plat baja karbon rendah AISI 1026. Plat dipotongan dengan
dimensi yang telah ditentukan. Setelah itu dilakukan penggerindaan untuk
membersihkan permukaan plat dari lapisan oksidasi yang menempal,lakukan
pengamplasan agar permukaan lebih halus.
Setelah didapatkan spesimen yang rata dan halus, terlebih dahulu
dilakukan pengukuran nilai kekerasan mikro dengan menggunakan alat uji keras
vickers sebelum dilakukan proses pelapisan. Hal ini perlu dilakukan untuk
mengetahui seberapa besar peningkatan kekerasan yang diperoleh dalam
penelitian ini.
3.4.2. Pengerjaan Awal (Pre Treatment)
Setelah spesimen uji telah siap maka dilakukan proses degreasing, yaitu
pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan lemak–lemak
yang menempel pada saat proses permesinan hilang dan bersih. Kemudian setelah
itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
dikeringkan dengan cara diangin-anginkan pada ruangan terbuka. Proses
pengetsaan dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat
(H2SO4) dengan kosentrasi sebesar 10% pada suhu 70 – 90 °C selama 1 – 5 menit.
Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari
lapisan oksida dan unsur – unsur pengotor lainnya yang menempel, sehingga akan
menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat.
3.4.3. Proses Pelapisan
Langkah langkah dalam proses pelapisan :
1. Mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2. Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu.
3. Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit.
4. Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih.
5. Pelaksanaan pelapisan krom keras (hard chromium) :
a. Berat spesimen ditimbang terlebih dahulu sebelum dilapisi.
b. Spesimen yang akan dilapis diletakkan pada kutub negatif (katoda) dan
timah hitam pada kutub positif (anoda).
c. Benda kerja dan anoda dihubungkan ke sumber arus listrik (rectifier),
benda kerja ke kutub negatif, sedangkan anoda/pelapis ke kutub positif.
d. Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan.
e. Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan arus listrik dan waktu:
o Variasi waktu : 30, 40, 50 dan 60 menit.
o Variasi arus listrik : 0.5, 1, 1.5 dan 2 A.
f. Setelah selesai pencelupan, benda kerja diangkat dan langsung dibilas.
6. Pelaksanaan proses akhir :
a. Setelah benda kerja dilapisi kromium, lalu dibilas dengan air bersih dan
kemudian dilakukan pengeringan.
b. Melakukan pengujian kekerasan.
c. Melakukan pengukuran ketebalan.
d. Pengolahan data hasil penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
3.5. Pengujian
3.5.1. Pengukuran Ketebalan Lapisan
Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada
masing–masing spesimen, alat yang digunakan coating thickness measuring
instrument dualscope®
MPOR. Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya
adalah sebagai berikut :
1. Mensetting alat dualscope®
MPOR ke base metal Fe.
2. Mengkalibrasi dualscope®
MPOR.
3. Menguji spesimen dengan 3 titik.
4. Menguji dengan spesimen yang lainnya.
3.5.2.Pengujian Kekerasan Mikro
Metode Pengujian Vickers
Pada tahapan ini, spesimen yang telah dipersiapkan sebelumnya diuji
kekerasannya dengan menggunakan mesin uji kerasjenis Vickers. Pada alat ini
digunakan indentor berupa intan sebagai penekan, dengan bentuk pyramid bujur
sangkar. Pada daerah bekas penekanan, akan terbentuk sudut dengan dua bidang
miring yang saling berhadapan. Angka kekerasan didapat dengan mengukur
kedua panjang diagonal dari hasil penekanan, kemudian dimasukkan kedalam
rumus dibawahini.
Gambar 3.8. Pengujian vickers secara skematis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Nilai kekerasan vickers diketahui dari rumus :
…………………………………...…….(3.3)
dimana :
F = beban (kgf)
d = diameter rata-rata aritmetik dari dua diagonal (mm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS
4.1. Hasil Pelapisan
Setelah dilakukan pelapisan, spesimen diangkat dari larutan elektrolit, lalu
dibilas kemudian dikeringkan. Berikut adalah hasil pelapisan telah dilakukan :
a. Pelapisan dengan arus 0,5 A
Gambar 4.1. Spesimen dengan variasi arus 0,5 A selama (1) 30 menit,
(2) 40 menit, (3) 50 menit dan (4) 60 menit.
b. Pelapisan dengan arus 1 A
Gambar 4.2. Spesimen dengan variasi arus 1 A selama (1) 30 menit,
(2) 40 menit, (3) 50 menit dan (4) 60 menit.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
c. Pelapisan dengan arus 1,5 A
Gambar 4.3. Spesimen dengan variasi arus 1,5 A selama (1) 30 menit,
(2) 40 menit, (3) 50 menit dan (4) 60 menit.
d. Pelapisan dengan arus 2 A
Gambar 4.4. Spesimen dengan variasi arus 2 A selama (1) 30 menit, (2)
40 menit, (3) 50 menit dan (4) 60 menit.
4.2. Ketebalan Lapisan
Pengujian ketebalan lapisan ini dilakukan setelah proses pelapisan selesai,
dengan kondisi permukaan lapisan tetap terjaga kebersihannya. Pengukuran
ketebalan lapisan krom ini dilakukan dengan menggunakan coating thickness
measuring instrumen dualscope MPOR. Sebelumnya dilakukan penyetingan awal
untuk material jenis base metal Fe yang merupakan logam dasar yang dilapisi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
dan kemudian dilakukan kalibrasi pada ukur tersebut. Setelah itu baru dilakukan
pengukuran ketebalan pada spesimen yang dilakukan pelapisan pada
permuakannya.
Gambar 4.5. Pengukuran ketebalan lapisan
Spesimen yang telah dilakukan pelapisan sebelumnya kemudian dilakukan
pengukuran ketebalan lapisan pada 3 titik berbeda pada masing-masing spesimen,
yaitu pada bagian samping kanan, tengah dan samping kiri, dari ketiga titik
tersebut di ambil nilai rata-ratanya.
Ketebalan rata-rata untuk pelapisan krom keras dengan variasi kuat arus
dan waktu tersebut dapat dilihat pada tabel 4.1, 4. 2, 4. 3, dan 4. 4
Dengan temperatur ruangan : 310C
Tabel 4.1. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan
Arus
(ampere)
Waktu
(menit) Tebal Lapisan Rata-rata(μm)
0,5
30 1,200
40 1,267
50 1,300
60 1,300
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Dengan temperatur ruangan : 320C
Tabel 4.2. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan
Arus
(ampere)
Waktu
(menit) Tebal Lapisan Rata-rata(μm)
1
30 1,700
40 2,100
50 2,600
60 2,667
Dengan temperatur ruangan : 31 0C
Tabel 4.3. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan
Arus
(ampere)
Waktu
(menit) Tebal Lapisan Rata-rata(μm)
1,5
30 2,533
40 3,300
50 3,700
60 3,433
Dengan temperatur ruangan : 31 0C
Tabel 4.4. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan
Arus
(ampere)
Waktu
(menit) Tebal Lapisan Rata-rata(μm)
2
30 3,233
40 3,533
50 4,033
60 3,933
Dari tabel 4.1, 4.2, 4.3, dan 4.4. dapat dibuat grafik kurva hubungan waktu dan
kuat arus terhadap ketebalan lapisan seperti pada gambar grafik 4.6. dan 4.7.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
Gambar 4.6. Grafik hubungan pengaruh waktu terhadap ketebalan lapisan
pada proses elektroplating hard chrome.
Dari Grafik hubungan pengaruh waktu terhadap ketebalan lapisan pada
proses elektroplating hard chrome.diatas, menunjukkan pencelupan dengan
penggunaan waktu 30 menit pada arus masing-masing 0.5, 1, 1.5 dan 2 A
mengalami peningkatan, dengan nilai ketebalan lapisan sebesar 1.200, 1.700,
2.533 dan 3.233 µm. Untuk penggunaan waktu 40 menit sebesar 1.267, 2.100,
3.300 dan 3.533 µm. Dengan waktu 50 menit sebesar 1.300, 2.600, 3.700 dan
4.033 µm. Dan pada waktu 60 menit sebesar 1.300, 2.667, 3.433 dan 3.933 µm.
Kecuali pada penggunaan waktu 60 menit dengan arus 1.5 A dan 2 A
ketebalan lapisan mengalami penurunan dibandingkan dengan waktu sebelumnya
yakni dengan nilai ketebalan lapisan sebesar 3.433 dan 3.933 µm. Penurunan
ketebalan ini dikarenakan pada waktu 50 menit dengan arus 1.5 dan 2 A adalah
waktu optimal saat proses pencelupan berlangsung sehingga pada waktu 60 menit
ketebalan lapisan mengalami penurunan. Untuk nilai ketebalan lapisan tertinggi
diperoleh pada waktu pencelupan 50 menit dengan arus 2A yaitu sebesar 4.033
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
µm dan ketebalan lapisan terendah pada waktu pencelupan 30 menit dengan arus
0.5 A sebesar 1.200 µm.
Gambar 4.7. Grafik hubungan pengaruh Arus terhadap ketebalan lapisan
pada proses elektroplating hard chrome.
Dari grafik hubungan pengaruh Arus terhadap ketebalan lapisan pada
proses elektroplating hard chrome pada gambar 4.7 menunjukkan pada spesimen
yang menggunakan kuat arus 0,5 A dengan variasi waktu masing-masing 30, 40,
50, dan 60 menit memiliki ketebalan lapisan sebesar 1.200, 1.267, 1.300 dan
1.300 µm. Untuk penggunaan arus 1 A ketebalan lapisan yang dimiliki sebesar
1.700, 2.100, 2.600, dan 2.667 µm. Untuk penggunaan arus 1.5 A diperoleh
ketebalan sebesar 2.533, 3.300, 3.700 dan 3.433 µm dan pada spesimen yang
menggunakan kuat arus 2 A, ketebalan yang dihasilkan sebesar 3.233, 3.533,
4.033 dan 3.933 µm. Dari gambar grafik 4.7 dapat dilihat terjadinya peningkatan
ketebalan lapisan seiring penambahan kuat arus yang digunakan, hanya saja pada
spesimen yang menggunakan kuat arus 1.5 dan 2 A mengalami penurunan
ketebalan lapisan pada waktu elektroplatig 60 menit. Dengan meningkatnya kuat
arus listrik yang mengalir akan menyebabkan jumlah ion-ion semakin banyak,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
sehingga krom yang mengendap di katoda (benda kerja) semaki besar . Namun
pada waktu diatas 50 menit terjadi pengelupasan endapan krom.
4.2.1 Efisiensi Katoda
Untuk variasi kuat arus listrik 0.5 ampere dan waktu pelapisan selama 30,
40, 50, dan 60 menit dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut :
Diketahui:
Arus = 0,5 A
Waktu = 30 menit = 1800 detik
Berat lapisan terukur (We)
We = berat sesudah dilapisi – berat sebelum dilapisi
= (54,494 – 54,430)g = 0,064 g
Berat lapisan teoritis (B teori)
B teori (wt) = F
Ite =
96500
3
52.1800.5,0 sA
= 0,161 g
Efisiensi katoda (ηkatoda)
ηkatoda = %100x
Wt
We = %100
161,0
064,0x
gr
gr = 39,75 %
Dengan cara yang sama, dilakukan juga untuk perhitungan variasi kuat arus 1, 1.5,
dan 2 ampere. Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda pada
proses pelapisan yang dilakukan seperti pada tabel 4.5, 4.6, 4.7. dan 4.8.
Tabel 4.5. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 0,5 ampere dengan
variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit.
Kuat arus listrik 0,5 A 0,5 A 0,5 A 0,5 A
Variasi Waktu 30 menit 40 menit 50 menit 60 menit
Berat lapisan
terukur 0,064 gr 0,101 gr 0,136 gr 0,182 gr
Berat lapisan
teoritis 0,161
gr 0,215 gr 0,269 gr 0,323 gr
η katoda 39,75 % 46,98 % 50,56 % 56,35 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Tabel 4.6. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1ampere dengan
variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit.
Kuat arus listrik 1 A 1 A 1 A 1 A
Variasi Waktu 30 menit 40 menit 50 menit 60 menit
Berat lapisan
terukur 0,172 gr 0,230 gr 0,312 gr 0,390 gr
Berat lapisan
teoritis 0,323 gr 0,431 gr 0,538 gr 0,646 gr
η katoda 53,25 % 53,36 % 57,99 % 60,37 %
Tabel 4.7. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1,5 ampere dengan
variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit.
Kuat arus listrik 1,5 A 1,5 A 1,5 A 1,5 A
Variasi Waktu 30 menit 40 menit 50 menit 60 menit
Berat lapisan
terukur 0,300 gr 0,410 gr 0,540 gr 0,630 gr
Berat lapisan
teoritis 0,484 gr 0,646 gr 0,808 gr 0,969 gr
η katoda 61,98 % 63,47 % 66,83 % 65,02 %
Tabel 4.8. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 2 ampere dengan
variasi waktu 30,40,50, dan 60 menit.
Kuat arus listrik 2 A 2 A 2 A 2 A
Variasi Waktu 30 menit 40 menit 50 menit 60 menit
Berat lapisan
terukur 0,500 gr 0,700 gr 0,910 gr 1,080 gr
Berat lapisan
teoritis 0,646 gr 0,862 gr 1,077 gr 1,293 gr
η katoda 77,40 % 81,21 % 84,49 % 83,53 %
Dari tabel 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8. dapat dibuat grafik kurva hubungan antara
efisiensi katoda dengan arus dan waktu yang terpakai selama proses pelapisan
hard chrome seperti ditunjukkan pada gambar grafik 4.8. dan 4.9.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Gambar 4.8. Grafik hubungan efisiensi katoda terhadap waktu pelapisan
Efisiensi katoda merupakan perbandingan antara berat lapisan krom yang
menempel pada katoda dalam proses pelapisan dengan berat lapisan krom yang
dihitung secara teoritis. Berat lapisan hasil pelapisan diperoleh dengan cara
menimbang spesimen sebelum dan sesudah pelapisan kemudian selisih dari berat
tersebut merupakan berat lapisan terukur hasil pelapisan.
Gambar 4.8. menunjukkan bahwa efisiensi katoda mengalami peningkatan
seiring bertambahnya waktu pencelupan meski ada penurunan pada arus 1.5 A
dan 2 A pada menit ke-60. Efisiensi katoda tertinggi terjadi pada arus 2 A dengan
waktu 50 menit yaitu 84.49 % sedangkan pada waktu 30, 40, 50 dan 60 menit
dengan kuat arus 0.5, 1 dan 1.5 A berturut-turut mengalami kenaikan, kecuali
pada arus 1.5 menit ke-50 yang mengalami penurunan. Kenaikan ini terjadi
karena semakin lama waktu pencelupan maka banyaknya ion krom yang
mengendap akan semakin banyak sehingga berat lapisan terukur akan semakin
besar. Sedangkan pada arus 1.5A dan 2A menit ke-60 terjadi penurunan, hal ini
disebabkan sebagian ion krom yang mengendap mulai terbakar, karena arus yang
mengalir terlalu besar dengan waktu pencelupan yang cukup lama.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
Efisiensi katoda yang meningkat pada penelitian ini menunjukkan bahwa
waktu pelapisan sangat mempengaruhi terhadap ketebalan lapisan, semakin lama
waktu pencelupan maka efisiensi katoda akan meningkat dan akan semakin
mendekati ketebalan secara teoritis namun pada beberapa kisaran waktu tertentu
ketebalan akan mengalami penurunan.
Gambar 4.9. Grafik hubungan efisiensi katoda terhadap kuat arus listrik.
Grafik hubungan efisiensi katoda terhadap arus pada beberapa kisaran
waktu pada pelapisan hard chrome menunjukkan kenaikan yang tinggi. Dengan
bertambahnya kuat arus listrik yang dipakai dalam pelapisan maka akan
mempercepat laju aliran listrik dari kutub positif (anoda) menuju kutub negatif
(katoda) sehingga kecepatan ion krom menjadi tinggi dan mengakibatkan ion
krom yang mengendap di katoda semakin banyak. Kondisi ini tentunya akan
menambah berat lapisan sehingga effisiensi katoda naik secara signifikan dan
akan semakin mendekati ketebalan lapisan secara teoritis.
4.3. Nilai Kekerasan Mikro Benda Kerja
Untuk mengetahui kekerasan awal spesimen sebelum dilakukan pelapisan
yakni plat baja karbon rendah AISI 1026 maka terlebih dahulu dilakukan
pengujian nilai kekerasan mikro. Dengan menggunakan alat uji keras mikro
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
hardness vickers . Pengujian ini dilakukan untuk semua spesimen yang akan
mendapat proses pelapisan.
Pengujian dilakukan pada 3 titik berbeda pada masing-masing spesimen,
yaitu pada bagian atas, tengah dan bawah. Dari data pengukuran yang diperoleh,
kemudian diambil nilai kekerasan mikro rata-ratanya. Nilai kekerasan mikro awal
rata-rata untuk pelapisan hard chrome dengan variasi kuat arus dan waktu tersebut
dapat dilihat pada table 4.9.
Tabel 4.9. Nilai kekerasan mikro awal benda kerja
No Arus
(ampere)
Waktu
(menit)
Nilai kekerasan mikro rata-rata
(VHN)
1 0,5
30 203,8
40 204,6
50 213,3
60 213,0
2 1
30 204,0
40 207,8
50 203,6
60 201,6
3 1,5
30 200,7
40 204,7
50 213,6
60 208,6
4 2
30 206,5
40 219,4
50 215,3
60 205,6
Nilai rata-rata 207,8
Sebelum dilakukan pelapisan spesimen dilakukan pengujian kekerasan dan
diperoleh kekerasan mikro permukaan tanpa lapisan (raw material) pada baja
karbon rendah AISI 1026 dengan rata-rata 207,88 VHN.
Setelah dilakukan proses pelapisan, kemudian spesimen dilakukan
pengujian kekerasan mikro vickers dan didapatkan data seperti pada tabel 4.10.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
Tabel 4.10. Nilai kekerasan mikro benda kerja setelah pelapisan
No
Arus
(Ampere)
Waktu
(menit) Hv Rata-rata
1 0.5 30 314,37
2 0.5 40 319,60
3 0.5 50 349,93
4 0.5 60 356,96
5 1 30 326,66
6 1 40 344,23
7 1 50 392,63
8 1 60 414,00
9 1.5 30 331,93
10 1.5 40 367,23
11 1.5 50 393,63
12 1.5 60 420,57
13 2 30 338,53
14 2 40 368,90
15 2 50 398,76
16 2 60 455,93
Dari data kekerasan mikro hasil pelapisan hard chrome variasi arus dan
waktu dapat dibuat kurva seperti pada gambar 4.10. dan 4.11.
Gambar 4.10. Grafik hubungan pengaruh waktu terhadap nilai kekerasan
mikro pada proses elektroplating hard chrome.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
Gambar 4.10. menunjukkan grafik hubungan pengaruh waktu terhadap
nilai kekerasan mikro pada proses elektroplating hard chrome. Pengaruh waktu
terhadap nilai kekerasan mikro secara umum mengalami peningkatan. Seperti
yang kita lihat pada sppesimen yang menggunakan waktu 30 menit dengan kuat
arus masing-masing 0.5, 1, 1.5 dan 2 A yang mengalami kenaikan tidak telalu
tinggi yakni 314.37, 326.66, 331.93 dan 338.53 VHN. Pada penggunaan waktu
40 menit sebesar 319.6, 344.23, 367.23 dan 368.9 VHN. Pada penggunaan waktu
50 menit sebesar 349.93, 392.63, 393.63 dan 398.76 VHN dan pada spesimen
yang menggunakan waktu 60 menit memiliki ketebalan sebesar 356.96, 414,
420.57 dan 455.93 VHN. Nilai kekerasan paling tinggi didapatkan pada
penggunaan waktu 60 menit dengan kuat arus 2 A yaitu 455.93 VHN sedangkan
untuk nilai kekerasan paling rendah terjadi pada penggunaan waktu 30 menit
dengan kuat arus 0.5 A yaitu sebesar 314.37 VHN.
Waktu sangat berpengaruh terhadap peningkatan nilai kekerasan mikro
dikarenakan bahwa dengan peningkatan waktu pencelupan menyebabkan semakin
banyak ion krom yang mengendap sehingga ketebalan semakin meningkat.
Dengan peningkatan ini maka akan diiringi dengan peningkatan nilai kekerasan.
Gambar 4.11. Grafik hubungan pengaruh kuat arus terhadap nilai kekerasan
mikro pada proses elektroplating hard chrome.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
Pengaruh kuat arus terhadap nilai kekerasan mikro secara umum juga
mengalami peningkatan seperti yang terlihat pada Gambar 4.11 . Pada spesimen
yang menggunakan arus 0,5 A dengan waktu masing-masing 30, 40, 50, dan 60
menit menunjukkan terjadinya peningkatan nilai kekerasan yang tidak terlalu
tinggi yakni sebesar 314.37, 319.6, 349.93 dan 356.96 VHN. Pada penggunaan
arus 1 A dengan waktu yang sama sebesar 326.66, 344.23, 392.63 dan 414 VHN
. Pada arus 1.5 A dengan waktu yang sama sebesar 331.93, 367.23, 393.63 dan
420.57 VHN. Untuk penggunaan arus 2 A sebesar 338.53, 368.9, 398.76 dan
455.93 VHN. Dalam penelitian ini arus yang mengalir mengalami peningkatan
sehingga akan mempengaruhi nilai kekerasan mikro pada permukaan benda kerja.
Peningkatan arus mengakibatkan banyaknya ion krom yang mengalir sehingga ion
krom yang mengendap di katoda semakin banyak. Hal ini mengakibatkan akan
meningkatkan nilai kekerasan mikro pada permukaan katoda.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari analisa hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai
berikut :
1. Peningkatan arus akan diikuti dengan meningkatnya kekerasan mikro serta ketebalan
lapisan. Nilai kekerasan mikro tertinggi terjadi pada spesimen dengan kuat arus 2 A
dengan vaariasi waktu 60 menit yaitu sebesar 455,93 VHN. Sedangkan kekerasan mikro
terendah terjadi pada spesimen dengan kuat arus 0,5 A dengan variasi waktu 30 menit
yaitu sebesar 314,37 VHN. Nilai ketebalan tertinggi sebesar 4,033 µm yang terjadi pada
spesimen dengan kuat arus 2 A dengan waktu pelapisan 50 menit, dan nilai ketebalan
terendah didapatkan pada spesimen yang menggunakan kuat arus 0,5 A dengan waktu
pelapisan 30 menit.
2. Semakin lama waktu pencelupan maka kekerasan yang didapat juga mengalami
peningkatan. Ketebalan lapisan mencapai nilai optimum pada waktu pelapisan 50 menit
dan mengalami penurunan pada waktu pelapisan 60 menit.
3. Efisiensi katoda tertinggi berada pada pelapisan dengan menggunakan arus 2A selama 50
menit yaitu sebesar 84,49 %.
5.2. Saran
Untuk lebih mengembangkan penelitian yang berhubungan dengan krom keras (hard
chrome) pada proses pelapisan menggunakan proses elektroplating, maka penulis
memberikan saran :
1. Penulis menyarankan supaya dilakukan penelitian lebih lanjut pelapisan hard chrome
dengan memvariasikan takaran pada campuran larutan elektrolit yang digunakan.
2. Dalam proses elektroplating harus diperhatikan dalam perlakuan pre treatment sebelum
proses pelapisan agar hasil yang diperoleh bisa lebih maksimal.
.