i
TUGAS AKHIR
STUDI KETAHANAN COATING Ni YANG DIBENTUK
MELALUI PROSES ELEKTROPLATING TERHADAP BEBAN
PANAS KEJUT
Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
MUH TAUFIG SETIYAWAN D200 110 023
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi MOTTO
“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu”
(Q.S Al Baqarah: 45)
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah
hendaknya kamu berharap“
(Q.S Al Nasyarah :6-8)
“Perjalanan jauh seribu mil dimulai dari posisi kakimu sekarang ini”
(Lao Tze)
Sesungguhnya orang-orang yang hanya menunggu bisa beruntung mendapatkan kenikmatan. Akan tetapi yang mereka dapatkan itu tiada
lain hanyalah yang ditinggalkan oleh orang-orang yang berburu kesempatan
vii
STUDI KETAHANAN COATING Ni YANG DIBENTUK MELALUI PROSES ELEKTROPLATING TERHADAP BEBAN PANAS KEJUT
Muh Taufig Setiyawan, Tri Widodo Besar Riyadi, Bibit Sugito, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro E-mail : topik4380@gmail.com
ABSTRAKSI
Baja karbon banyak dijumpai sebagai bahan konstruksi teknik,tetapi penggunaan pada temperatur tinggi seperti pipa gas alam,komponen turbin, hot-work tool steels masih belum banyak ditemukan. Hal ini di karenakan ketahanan panas baja karbon yang rendah. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan lapisan Ni pada baja karbon dengan proses elektroplating, dan dilanjutkan dengan mengetahui ketahanan panas coating.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan material baja karbon rendah St 40 sebagai substrate dengan diameter 16 mm pada ketebalan 3 mm dan larutan campuran dari nickel sulfate, nikel chloride dan boric acid sebagai bahan coating Ni. Proses elektroplating ini menggunakan tegangan 2,1 volt dengan lama celup 2 jam. Untuk mengetahui ketahanan panas produk coating maka setelah proses elektroplating, spesimen dimasukkan dalam oven pemanas dengan 5 variasi temperatur (500°C, 600°C, 700°C, 800°C dan 900°C) selama 30 menit dan kemudian didinginkan secara cepat dengan air. Karakteristik produk dilakukan dengan pengujian foto mikro dan pengujian sifat mekanik dilakukan dengan micro vickers untuk mengetahui nilai kekerasan dari coating Ni.
Hasil uji foto mikro ketebalan Ni yang dipanaskan dengan variasi temperatur menunjukkan bahwa ketebalan lapisan elektroplating pada suhu 5000C memiliki ketebalan tertinggi sebesar 24,95 µm, suhu 6000C sebesar 22,50 µm, suhu 7000C sebesar 20,40 µm, suhu 8000C sebesar 18,86 µm, dan suhu 9000C sebesar 17,87 µm. Pengujian kekerasan pada spesimen lapisan Ni yang telah dipanaskan menunjukkan bahwa pada pemanasan 500 0C menghasilkan kekerasan tertinggi sebesar 215,3 HV, pemanasan 600 0C menghasilkan kekerasan sebesar 177,4 HV, pemanasan 700 0C menghasilkan kekerasan sebesar 153,0 HV, pemanasan 800 0C menghasilkan kekerasan sebesar 131,6 HV, dan pemanasan 900 0C menghasilkan kekerasan sebesar 100,3 HV. Berdasarkan pengujian dari foto mikro dan mikro vickers coating Ni tersebut, proses pemanasan telah menyebabkan pengurangan ketebalan dan penurunan kekerasan.
viii
Ni STUDY OF RESISTANCE COATING FORMED THROUGH THE LOAD OF HOT SHOCK ELEKTROPLATING
Muh Taufig Setiyawan, Tri Widodo Besar Riyadi, Bibit Sugito, Mechanical Engineering University of muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro E-mail : topik4380@gmail.com
Abstraksi
Many common carbon steel as a construction material engineering, but the use at high temperatures such as natural gas pipelines, turbine components, hot-work tool steels are still not widely found. This is because the heat resistance of low carbon steel. The purpose of this study was to develop a layer of Ni in carbon steel with electroplating processes, and continued by knowing the heat resistance coating.
This research was conducted by using a material of low carbon steel St 40 as a substrate with a diameter of 16 mm at a thickness of 3 mm and a mixed solution of nickel sulfate, nickel chloride and boric acid as a coating material Ni. The electroplating process using a voltage of 2.1 volts with a long dip 2 hours. To determine the heat resistance of the product coating then after the electroplating process, the specimen is inserted in a heating oven with 5 variations of temperature (500°C, 600°C, 700°C, 800°C and 900°C) for 30 minutes and then cooled rapidly with water. Characteristics of the product is done by testing a micro photograph and testing of mechanical properties is done by micro vickers to determine the hardness of the coating Ni.
The test results of micro photo thickness of Ni are heated with temperature variation shows that the thickness of the electroplating layer at a temperature of 500°C has the highest thickness of 24.95 μm, 22.50
μm at a temperature of 600°C, 700°C temperature of 20.40 μm, a
temperature of 800°C at 18.86 μm, and a temperature of 900°C at 17.87 lm. Hardness testing on specimens that have been heated Ni layer showed that on heating to 500°C to produce the highest hardness of 215.3 HV, heating 600°C yield of 177.4 HV hardness, heating 700°C yield of 153.0 HV hardness, heating 800°C produce violence amounted to 131.6 HV, and heating at 900°C to produce 100.3 HV hardness. Based on testing of micro photograph and micro vickers the Ni coating, the heating process has led to a reduction in the thickness and the reduction of violence.
ix
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.
Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “STUDI KETAHANAN COATING Ni YANG
DIBENTUK MELALUI PROSES ELEKTROPLATING TERHADAP BEBAN PANAS KEJUT“, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR, ST, MSc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Tri Widodo BR, ST, MSc, Ph.D, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan, dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan baik, sabar dan ramah.
x
5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis. 6. Bapak dan Ibu tercinta (satiyo & Sugiyarti), atas doa dan bantuan
yang tak terhingga baik dari segi moral maupun material.
7. Nida Afifah, Amd, RMIK. atas doa, semangat dan dorongan yang terus menerus diberikan kepada penulis.
8. Teman-teman angkatan 2011 yang telah memberikan motivasi semangat untuk penulis.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu
Surakarta, Januari 2016
xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Peryataan Keaslian Skripsi ... ii
Halaman Persetujuan ... iii
Halaman Pengesahan ... iv
2.2.1. Pengertian Elektroplating... ... 7
2.2.2. Unsur-unsur Pokok Elektroplating... ... 12
2.2.3. Proses Elektroplating……... ... 13
2.2.4. Pengertian Baja Karbon………..……. ... 14
xii
BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Perhitungan Teori ... 52
4.2. Polarisasi Proses Elektroplating Ni... 54
4.3. Pengujian Foto Mikro... 57
4.4. Pengujian Kekerasan... ... 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 66
5.2. Saran... 67
DAFTAR PUSTAKA
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Rangkaian Elektroplating ... 8
Gambar 2.2. Proses Reduksi Larutan Elektroplating ... 10
Gambar 2.3. Diagram fasa Fe-C ... 17
Gambar 2.4. Diagram fasa Ni-Cr ... 23
Gambar 2.5. Skema Indentor Piramida Berlian Uji Vickers ... 31
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 32
Gambar 3.2. Baja Silinder ... 35
Gambar 3.3. Bahan CairanNikel ... 36
Gambar 3.4. Alat Uji Foto Mikro ... 38
Gambar 3.5. Alat Uji Kekerasan Vickers ... 39
Gambar 3.6. Peralatan safety ... 40
Gambar 3.7. Peralatan Elektroplating ... 41
Gambar 3.8. Peralatan Pengukuran ... 42
Gambar 3.9. Peralatan Penunjang ... 43
Gambar 3.10. Spesimen Yang Mengalami Proses Mounting... 48
Gambar 3.11. Pencekaman Spesimen Uji kekerasan ... 50
Gambar 3.12. Titik Indensi Uji Kekerasan Vickers ... 50
Gambar 3.13. Layar Monitor Uji Kekerasan Vickers ... 51
Gambar 3.14. Layar Penunjuk hasil Uji kekerasan Vickers... 51
Gambar 4.1. Hasil Polarisasi Proses Elektroplating Ni ... 56
Gambar 4.2. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 5000C ... 57
xiv
Gambar 4.4. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 7000C ... 58 Gambar 4.5. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 8000C ... 59 Gambar 4.6. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 9000C ... 59 Gambar 4.7. Grafik Hubungan Temperatur Pemanasan Dengan
Ketebalan lapisan ... 62 Gambar 4.8. Grafik Hubungan Temperatur Pemanasan Dengan
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data hasil Perhitungan Teori Ketebalan Ni ... 54 Tabel 4.2. Data hasil Polarisasi Ni ... 55 Tabel 4.3. Data hasil Pengujian Ketebalan Lapisan Ni Dengan
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
- Tabel Referensi komposisi Kimia cairan Elektroplating Nikel. - Standart ASTM E384.
