Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011) 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia

ISBN : 978-602-19655-0-4 230

Studi Elektroplating Nikel-krom pada Baja Tipe ST 37 untuk Pembelajaran Kimia Sekolah Menengah Atas

Ahmadi* dan Barnas Holil

Abstrak

Pada penelitian ini dilakukan elektroplating baja tipe ST 37 menggunakan nikel-krom. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan massa endapan nikel. Dari hasil penelitian ini telah dibuat modul praktikum pelapisan logam nikel-krom yang digunakan untuk pembelajaran kimia di Sekolah Menegah Atas. Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah penyiapan benda kerja, proses elektroplating nikel dalam berbagai variasi waktu dan arus listrik, proses elektroplating krom, analisa data hasil pelapisan, penyusunan modul praktikum. Dari analisa data hasil pelapisan diperoleh kecenderungan semakin lama waktu dan arus listrik yang digunakan massa endapan nikel. Untuk waktu terendah 10 menit diperoleh endapan 0,1095 gram dan waktu tertinggi 50 menit diperoleh endapan 0,5475 gram, arus listrik terendah 0,24 Amper diperoleh endapan 0,1748 gram dan arus listrik tertinggi 1,20 Amper diperoleh endapan 0,8592 gram.

Kata kunci: elektroplating, baja Tipe ST 37, pembelajaran

Pendahuluan

Pelapisan secara listrik atau elektroplating adalah elektrodeposisi pelapisan logam yang melekat keelektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan permukaan dengan sifat dan dimensi yang berbeda daripada logam basisnya tersebut [1], Sedangkan pengertian elektroplating lainnya adalah suatu proses pengerjaan permukaan material baik logam maupun bukan logam dan upaya meningkatkan sifat-sifat material tersebut [2].

Sifat-sifat yang akan ditingkatkan adalah penggabungan sifat-sifat seperti berikut: (1) daya tahan korosi , (2) tampak rupa, (3) daya tahan gores/aus , (4) harga/ nilai, (5) daya kontak listrik, (6) mampu pantul/ bias cahaya [3].

Elektroplating logam sering digunakan sebagai sarana untuk memberikan lapisan tipis pada permukaan logam lain atau substrat dengan menggunakan logam yang memiliki keunggulan dari segi properti dan ketahanan terhadap korosi. Nikel dapat digunakan sebagai pelapis karena sifatnya yang protektif dan dekoratif jika dikombinasikan dengan krom [4].

Dipilihnya nikel-krom sebagai bahan pelapisan karena nikel-krom sudah sangat populer didunia plating, berbagai barang rumah tangga, aksesoris kendaraan, alat olahraga, dan lain sebagainya sehingga pelapisan nikel-krom sangat menarik untuk dipelajari dan diaplikasikan. Sedangkan dipilihnya baja ST 37 karena aplikasinya yang cukup banyak didalam masyarakat misalnya berbagai komponen mesin dan lain sebagainya.

Terkait dengan pembelajaran kimia di Sekolah Menengah Atas penelitian ini dapat

dijadikan sebagai model pembelajaran praktikum atau simulasi pelapisan secara elektroplating yang diharapkan mampu untuk meningkatkan kualitas proses dan hasil pembelajaran.

Teori

Prinsip kerja elektroplating seperti diperlihatkan pada Gambar 1, sama dengan proses elektrolisa yang merup,akan suatu rangkaian yang terdiri dari rectifier (sumber arus searah), anoda, katoda (benda kerja), larutan elektrolit. Rangkaian disusun sedemikian rupa sehingga membentuk sebuah sistem sebagai berikut : (1) anoda (pelapis) dihubungkan pada kutub positif sumber arus listrik, (2) katoda (benda kerja) dihubungkan pada kutub negatif sumber arus listrik (3) anoda dan katoda dicelupkan ke dalam bak atau bejana yang berisi larutan.

Gambar 1. Skema susunan peralatan elektroplating.

Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011) 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia

ISBN : 978-602-19655-0-4 231

Ar x I x t z F

Dalam proses elektroplating tidak dapat terlepas dari hukum Faraday yang dinyatakan sebagai:

Massa zat tertentu yang dihasilkan atau dipakai pada suatu elektroda berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang melalui sel.

Massa ekivalen zat yang berbeda dihasilkan atau dipakai pada elektroda dengan melewatkan sejumlah tertentu muatan listrik melalui sel [5]. Persamaan Faraday :

W = , (1)

dengan;

W = massa zat yang diendapkan (gram)

Ar = berat atom pelapis (gram/ mol)

I = arus listrik yang mengalir (Amper)

Z = bilangan valensi

F = Konstanta Faraday (96.500 C/ mol e)

t = waktu (detik)

Hasil dan diskusi

Dari hasil penelitian diperoleh massa endapan nikel berdasarkan eksperimen dan dibandingkan dengan hasil teori pada berbagai variasi waktu dan arus listrik seperti pada Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar 1. Hubungan antara massa endapan nikel terhadap waktu pelapisan berdasarkan eksperimen (merah) dan teori (biru).

Dari hasil yang diperoleh Gambar 1 terlihat bahwa semakin lama waktu yang digunakan dalam elektroplating, massa nikel yang diendapkan semakin meningkat, hal ini disebabkan karena semakin lama waktu benda kerja berada didalam elektrolit nikel dengan arus

listrik tetap 0,6 Amper maka ion-ion pelapis akan terus menerus menempel pada permukaan. Dari eksperimen waktu terendah yang digunakan 10 menit diperoleh massa nikel yang terendapkan 0,1086 gram sedangkan secara teori massa endapan yang dihasilkan sebesar 0,1095 gram, sedangkan waktu tertinggi 50 menit dari eksperimen dihasilkan massa endapan 0,5365 gram dan massa teorinya sebesar 0,5475 gram.

Gambar 2. Hubungan antara massa endapan nikel terhadap arus listrik berdasarkan eksperimen (merah) dan teori (biru).

Pada Gambar 2 terlihat semakin besar arus listik yang digunakan, massa nikel yang diendapkan semakin meningkat, hal ini disebabkan karena semakin besar arus listrik yang diberikan dengan waktu tetap 40 menit maka disrtribusi ion-ion pelapis akan semakin cepat. Dari eksperimen arus listrik terendah yang digunakan 0,24 Amper dihasilkan massa endapan sebesar 0,1748 gram secara teori diperoleh 0,1752 gram sedangkan arus listrik tertinggi 1,20 Amper dari eksperimen diperoleh massa 0,8592 gram sedangkan secara teori diperoleh 0,8761 gram.

Dari hasil yang diperoleh secara eksperimen terlihat kecenderungan semakin lama waktu dan arus listrik yang digunakan semakin besar maka massa nikel yang diendapkan semakin meningkat. Hal ini sesuai dengan hukum Faraday bahwa jumlah endapan logam yang terbentuk sebanding dengan jumlah waktu dan arus yang diberikan. Terjadi sedikit selisih antara hasil eksperimen dan perhitungan secara teori disebabkan oleh beberapa hal seperti terbentuknya gelembung gas pada katoda, daya adhesi benda kerja yang sedikit berkurang karena proses pencucian yang kurang baik sehingga menurunkan efisiensi pelapisan.

Untuk mengetahui bentuk permukaan hasil elektroplating dilakukan foto permukaan

Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011) 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia

ISBN : 978-602-19655-0-4 232

menggunakan SEM untuk variasi waktu 40 menit dan arus listrik 0,96 Amper, Gambar 3 dan 4.

Gambar 3. Hasil foto permukaan hasil pelapisan untuk variasi waktu 40 menit.

Gambar 4. Hasil foto permukaan hasil pelapisan untuk variasi arus 0,96 Amper.

Dari hasil foto permukaan variasi waktu 40 menit terlihat tampak permukaan pelapisan terbentuk buliran-buliran, hal ini disebabkan karena distribusi arus yang masih kurang sehingga sebaran nikel-krom tidak merata. Sedangkan dari hasil foto permukaan pada arus 0,96 Amper terlihat sebaran nikel-krom yang cukup merata namun terlihat terdapat retakan, hal ini disebabkan oleh distribusi nikel-krom yang terlalu cepat sebagai akibat dari arus listrik yang besar.

Kesimpulan

Semakin lama waktu pelapisan maka massa nikel yang diendapkan akan semakin meningkat. Untuk variasi waktu 10, 20, 30, 40 dan 50 menit hasil endapan nikel adalah 0,1095; 0,2190; 0,3285; 0,4380 dan 0,5475 gram. Sedangkan semakin besar arus listrik yang dialirkan maka massa nikel yang diendapkan akan semakin

meningkat. Untuk variasi arus listrik 0,24; 0,48; 0,72; 0,96 dan 1,2 Amper diperoleh hasil 0,1748; 0,3217; 0,5140; 0,6897 dan 0,8592 gram.

Ucapan terima kasih

Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada Kementerian agama RI yang telah memberikan beasiswa S2, Institut Teknologi Bandung yang telah memberikan kesempatan untuk menyelesaikan program Magister Pengajaran Kimia serta kepada PT. Rekayasa Plating yang telah memberikan kesempatan untuk konsultasi dan pelatihan.

Referensi

[1] K. Tomijiro and J. H. Anton, ”Mengenal Pelapisan Logam (electroplating)”, Andi Offset, Yogyakarta, 1992, p. 25

[2] S. A. Arsianto, ”Mengenal Teknik Pelapisan Logam”, Balai Besar Pengembangan Industri Logam, Bandung, 1995, p. 3

[3] D. Prayitno, ”Perbedaan Berat Hasil Pelapisan Nikel Akibat Penggunaan Lapisan Dasar Cu dan Tanpa Lapisan Dasar Cu Dengan Variasi Waktu Pada Bahan Baja Karbon Rendah”, Skripsi Pendidikan Teknik Mesin, Uneversitas Negeri Semarang, 2005, p. 7

[4] J. K. Dennis and T. E. Such, “Nikel and Chromium plating”, Butterworth & Co (publisher), London, Boston, Durban, Singapore, Sydney, Toronto, Wellington, Ltd, 1986, p. 1

[5] D. W. Oxtoby, H. P. Gillis, and N. H. Nachtrieb, “Prinsip-prinsip Kimia Modern”, Erlangga, Jakarta, Edisi 4, 2001, p. 379

Ahmadi* MA. Dakwah Islamiyah Ponpes Nurul Hakim Kediri Lombok Barat NTB Ahmadi_kim@yahoo.co.id Barnas Holil KK Kimia fisika dan Anorganik Institut Teknologi Bandung barnasholil@yahoo.com

*Corresponding author