STUDI KARAKTERISTIK ELEKTROPLATING KUNINGAN
(Cu-Zn) PADA BAJA CARBON RENDAH (FeC) SA 516
DENGAN VARIABEL WAKTU
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Rizki Harry Putra
201110120311087
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI ... iv
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... v
ABSTRAK ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DATAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan ... 3
1.4 Manfaat ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Elektroplating ... 5
2.1.1 Pengertian Elektroplating ... 5
2.1.2 Fungsi Elektroplating ... 6
2.1.3 Mekanisme Kerja Elektroplating ... 7
2.1.3.1 Reaksi Elektrokimia ... 10
2.1.3.2 Reaksi yang Terjadi Pada Anoda Dan Katoda ... 10
2.1.4 Pemilihan Material ... 12
2.1.4.1 Baja (katoda) ... 12
2.1.4.2 Bahan Pelapis (Kuningan) ... 13
2.1.5 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi proses Elektroplating 16
2.1.6.1 Ketebalan Dari Pelapisan ... 18
2.1.6.2 Besar Dan Butir pelapisan ... 19
2.1.6.3 Mikrostruktur ... 21
BAB III METODE PENILITIAN ... 23
3.1 Diagram Alir Penelitian ... 23
3.2 Tempat Penelitian ... 24
3.3 Alat Dan Bahan penelitian ... 24
3.3.1 Alat Penelitian ... 24
3.3.2 Bahan Penelitian ... 25
3.3.2.1 Bahan Elektroda ... 25
3.3.2.2 Bahan Larutan ... 26
3.4 Prosedur Penelitian ... 27
3.4.1 Penyiapan Anoda Dan Katoda ... 27
3.4.2 Rangkaian Peralatan Elektrolisa ... 28
3.4.3 Langkah-Langkah Proses Elektroplating ... 29
3.4.4 Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 30
3.4.4.1 Langkah-Langkah Pengujian SEM ... 30
3.5 Data Hasil Peneltian ... 33
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 34
4.1 Hasil Penelitian ... 34
4.2 Pembahasan ... 35
4.2.1 Ketebalan Lapisan ... 35
4.2.2 Mikrostruktur Dari Pelapisan ... 40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 47
5.1 Kesimpulan ... 47
5.2 Saran ... 48
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1 Perbandingan Ukuran Butir Pada Gambar 2.2 ... 20
Tabel 3.2 Komposisi Kimia Baja SA 516 ... 25
Tabel 3.3 Komposisi Kimia Anoda ... 25
Tabel 3.4 Komposisi Larutan ... 26
Tabel 4.1 Data Hasil Ketebalan Lapisan ... 37
Tabel 4.2 Data Hasil Gambar 4.6 ... 40
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Mekanisme Kerja Elektroplating …... 8
Gambar 2.2 Proses Reaksi Yang Terjadi Pada Anoda Dan Katoda ... 11
Gambar 2.3 Ilustrasi Kesulitan Dalam Penentuan Ukuran Bentuk Dan Besar Pelapisan ... 19
Gambar 2.4 Kemungkinan bentuk Partikel ... 21
Gambar 3.1 Diagram Alir penelitian ... 23
Gambar 3.2 Power Supply ... 24
Gambar 3.3 Bahan Larutan Yang Digunakan ... 26
Gambar 3.4 Larutan Yang Digunakan ... 27
Gambar 3.5 Rangkaian Peralatan Elektrolisa ... 28
Gambar 3.6 Gambar Alat SEM... 30
Gambar 3.7 Gambar Penempatan Benda Uji Dan Pengukuran Ketinggian Benda Uji . ... 31
Gambar 3.8 Gambar Hitachi TM3000 ... 31
Gambar 4.1 Hasil Sampel Setelah Proses Elektroplating ... 34
Gambar 4.2 Foto Struktur Mikro Ketebalan Pelapisan Kuningan Pada Baja SA 516 Dengan Waktu Pelapisan 900 Detik Menggunakan Perbesaran 250x ... 35
Gambar 4.3 Foto Struktur Mikro Ketebalan Pelapisan Kuningan Pada Baja SA 516 Dengan Waktu Pelapisan 1200 Detik Menggunakan Perbesaran 250x ... 36
Gambar 4.4 Foto Struktur Mikro Ketebalan Pelapisan Kuningan Pada Baja SA 516 Dengan Waktu Pelapisan 1500 Detik Menggunakan Perbesaran 250x ... 36
Gambar 4.5 Grafik Tingkat Ketebalan Rata-Rata Pelapisan Kuningan Pada Baja SA 516 ... 37
Gambar 4.6 Foto Struktur Dengan Waktu Tahan Celup 4 Detik, 6 Detik, Dan 8 Detik Yang Didapatkan Oleh Supriyanto, 2014 ... 39
Gambar 4.7 Cara Pengukuran Besar Butir ... 41
Gambar 4.9 Foto Struktur Mikro Besar Dan Bentuk Butir Dari Pelapisan Dengan Perbesaran 2000x dan Waktu Proses Elektrolisa 20 Menit ... 43 Gambar 4.10 Foto Struktur Mikro Besar Dan Bentuk Butir Dari Pelapisan
[image:12.595.176.483.266.572.2]DAFTAR PUSTAKA
Aisyah, 2004, Produksi dan karakteristik Serbuk Tembaga Hasil Proses Elektrolisis, Institut Teknologi Bandung.
German, 1994, Powder Metallurgy Science. Metal Powder Industries federation 105 College Road East Princeton, New Jersey 08540-6692 U.S.A.
MadeHow, How Brass Is Made , 2009 . http://www.madehow.com/Volume-6/Brass.html.
Diakses tanggal 28 Juli 2010
Supriyanto, 2014, Pengaruh Waktu Penahanan Celup Terhadap Kekerasan Permukaan, Ketebalan Lapisan dan Cacat Vibrous pada proses Elektroplating Baja Karbon Tinggi, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Sutomo, 2011, Pengaruh Arus dan Waktu pada Pelapisan Nikel dengan Eelektrolpating untuk Bentuk Plat, Program Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Dippnonegoro.
Topayung, 2011, Pengaruh Arus Listrik dan Waktu Proses Terhadap Ketebalan dan Massa Lapisan yang Terbentuk pada Proses Elektroplating Pelat Baja, Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Manado, 95252.
Wikipedia , Brass, 2009. http://en.wikipedia.org/wiki/Brass. Diakses tanggal 28 Juli 2010
Wikipedia , Kuningan, 2010. http://id.wikipedia.org/wiki/Kuningan_(logam). Diakses
tanggal 28 Juli 2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kehidupan modern tidak bisa terlepas dari teknologi industri elektroplating. Berbagai
barang perhiasan, kerajinan, komponen sepeda motor, mobil dan peralatan pabrik dilakukan
sentuhan akhir melalui teknologi pelapisan listrik ini. Pada umumnya pelapisan bertujuan
untuk melindungi dari korosi, meningkatkan penampilan permukaan logam dan meningkatkan
sifat mekanik suatu logam sehingga lebih cemerlang dan mengkilap. Salah satu upaya untuk
melindungi logam agar bisa tahan lama yaitu dengan menggunakan proses lapis listrik yang
biasa disebut dengan elektroplating.
Elektroplating atau penyepuhan merupakan suatu pelapisan logam secara elektrolisasi
melalui penggunaan arus searah dan larutan kimia (elektrolit) yang berfungsi sebagai penyedia
ion-ion logam membentuk endapan (lapisan) 3 logam elektroda katoda. Elektroplating juga
bertujuan untuk menambah keindahan tampak luar suatu benda atau produk. Pelapisan dengan
cara elektroplating sedang digemari karena warnanya yang cemerlang, distribusi bahan
pelapisan merata seluruh bagian, tidak mudah terkorosi dan tahan lama. Selain itu, pelapisan
ini digunakan untuk mendapatkan sifat khusus permukaan seperti tahan terhadap korosi, sifat
keras, sifat tahan arus dan sifat tahan terhadap suhu yang tinggi. Penggunaan metode
elektroplating dikarenakan metode ini tidak dibandingkan dengan metode lainnya.
Salah satu contoh pemanfaatan tersebut adalah untuk pelapisan baja carbon. Logam
baja carbon rendah mempunyai mempunyai sifat yang mudah ditempa. Pemanfaatan baja
dengan kandungan karbon yang rendah dalam industri pengolahan logam sangat banyak.
Contohnya adalah pipa, gear, paku, dan bahan konstruksi, baik dalam bentuk profil atau
batangan. Baja karbon rendah memiliki kadar unsur paduan terbatas umumnya dibawah 2%.
Penggunaannya yang berinteraksi langsung dengan lingkungan menyebabkan logam tersebut
sangat rentan terhadap korosi. Bahan dari logam ini memerlukan pengerjaan akhir atau
finishing agar dapat terlihat lebih menarik dan meningkatkan ketahanan terhadap korosi.
Pada penelitian ini, bahan pelapis yang digunakan dalam proses elektroplating adalah
kuningan. Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga, baja dan seng.
Warna kuningan bervariasi dari coklat kemerahan gelap hingga cahaya kuning. Kuningan lebih
kuat dan lebih keras dari pada tembaga, tetapi tidak sekuat atau sekeras seperti baja. Kuningan
sangat mudah untuk di bentuk dalam berbagai bentuk. Kuningan bertindak sebagai konduktor
panas yang baik dan umumnya tahan terhadap korosi dari air garam. Selain itu, kuningan
banyak digunakan untuk pelapisan karena dapat menutup permukaan bahan yang dilapisi
dengan baik.
Pada proses elektroplating, untuk mendapatkan hasil pelapisan yang baik maka
diperlukan kondisi operasi yang sesuai salah satunya waktu pelapisan. Pelapisan Cu-Zn pada
industri kecil, umumnya yang terjadi pada deposisi dengan waktu yang singkat, maka hasil
pelapisan tidak akan merata atau tidak halus dan tidak menutup secara sempurna, sedangkan
waktu yang terlalu besar hasil pelapisan akan terkelupas dan menimbulkan permukaan yang
kasar. Proses ini belum banyak dibahas terutama tentang mikrostruktur pelapisan, transformasi
butir dan laju pelapisan yang ditunjukan oleh ketebalan lapisan per menit. Untuk itu studi ini
mencari waktu yang optimum untuk memperoleh karakteristik (mikrostruktur, diameter butir,
dan ketebalan) dengan pelapisan yang baik.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini
adalah bagaimanakah pengaruh dari variasi waktu terhadap karakteristik (ketebalan lapisan,
diameter butir dendrit, dan mikrostruktur) elektroplating kuningan (Cu-Zn) pada baja carbon
rendah (FeC) SA 516 ?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh dari variasi waktu
terhadap karakteristik (ketebalan lapisan, diameter butir dendrit, dan mikrostruktur)
elektroplating kuningan (Cu-Zn) pada baja carbon rendah (FeC) SA 516.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari analisa ini adalah :
1. Menambah pengetahuan khususnya dibidang elektroplating bagi mahasiswa jurusan
teknik mesin.
2. Dapat mengetahui waktu maksimal dalam proses elektroplating untuk mencapai
ketebalan lapisan yang baik.
3. Dapat dijadikan bahan pustaka dalam mengembangkan metode elektroplating pada
pelapisan baja carbon (FeC) dengan pelapis kuningan (Cu).
4. Dapat dijadikan ide dalam peluang wira usaha dibidang elektroplating.
1.5 Batasan Masalah
Agar analisa ini menjadi lebih terarah dan mencapai tujuan yang diinginkan, maka
perlu dilakukan pembatasan masalah. Adapun batasan masalah dalam penulisan tugas akhir ini
sebagai berikut :
1. Bahan katoda adalah baja carbon rendah (FeC) SA 516 dengan ukuran 2 x 2 x 3 mm dan
anoda kuningan (Cu-Zn) dengan ukuran 2 x 2 x 3 mm.
2. Larutan yang digunakan adalah CuSO4, HCL, NaOH, H2SO4, dan air.
3. Proses yang digunakan adalah proses pelapisan kuningan dengan arus listrik.
4. Eksperimen dilakukan pada suhu tetap ( suhu kamar ).
5. Parameter yang ditetapkan pada rangkain yaitu :
a. Tegangan listrik yang digunakan pada pelapisan kuningan sebesar 4 ampere.
b. Waktu tahan celup dan tegangan yang digunakan :
Spesimen 1 waktu tahan celup 15 menit dengan arus 2 volt.
Spesimen 2 waktu tahan celup 20 menit dengan arus 2 volt.
Spesimen 3 waktu tahan celup 25 menit dengan arus 2 volt.
6. Pengujian dengan uji SEM ( Scanning Electron Microscope ) menggunakan Hitachi
tabletop microscope TM3000.
