PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI
ELEKTROPLATING BESI DENGAN NIKEL
Oleh:
Ferdinand Agus Kristian Zendrato NIM : 408221023
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas dan rahmat dan berkat-Nya yang memberikan kesehatan dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Skripsi ini berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi Elektroplating Besi dengan Nikel”.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan. Namun, penulis berharap semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi pihak yang membutuhkan. Pada kesempatan ini dengan penuh rasa hormat dan dari hati yang paling dalam, penulis menyampaikan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini. Mulai dari Bapak Prof.Drs.Motlan,M.Sc.Ph.D selaku dosen pembimbing skripsi, Bapak Drs.Henok Siagian,M.Si selaku dosen pembimbing akademik serta Bapak Drs.Usler Simarmata, M.S, Bapak Drs. Togi Tampubolon, M.Si dan Bapak Alkhafi Maas Siregar, M.Si selaku dosen penguji serta Bapak Drs.Pintor Simamora, M.Si sebagai dosen PS pengganti ketika sidang mempertahankan skripsi. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak/Ibu Dosen di Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, khususnya di Jurusan Fisika selama penulis mengikuti perkuliahan. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada Bapak Kepala Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan beserta dengan staf-stafnya yang telah memberikan izin dan membantu saya untuk melakukan penelitian di laboratorium tersebut.
iii
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ELEKTROPLATING BESI DENGAN NIKEL
Ferdinand A.K Zendrato (408221023)
ABSTRAK
Penelitian dilakukan untuk mengetahui pembuatan elektroplating besi dengan nikel dengan variasi kuat arus dan waktu pelapisan dan pengaruhnya terhadap laju korosi serta karakterisasi sampel yang telah dielektroplating dengan uji impak.
Pada penelitian ini kuat arus yang diberikan adalah (3, 4,5, 6 dan 7,5)A dengan waktu pelapisan (5 dan 10) menit. Untuk menghitung kehilangan massa maka dilakukan perendaman terhadap logam besi selama 12 hari. Untuk mengkarakterisasi sampel yang telah dielektroplating dilakukan uji impak. Untuk melihat pengaruh kelinieran maka dilakukan juga analisa regresi linier.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa variasi kuat arus dan waktu pelapisan mempengaruhi ketebalan endapan (massa) pelapisan yang dihasilkan dan dapat mempengaruhi laju korosi, dimana semakin besar endapan maka laju pelapisan ini mempengaruhi tingkat laju korosi yang dihasilkan. Untuk waktu pelapisan 5 menit dengan variasi kuat arus (3, 4,5, 6 dan 7,5) A, laju korosi yang dihasilkan adalah (0,360, 0,322, 0,249 dan 0,196) mcd. Sedangkan untuk waktu pelapisan 10 menit dengan variasi kuat arus (3, 4,5, 6 dan 7,5) A, laju korosi yang dihasilkan adalah (0,224, 0,168, 0,141 dan 0,095) mcd. Dari hasil penelitian karakterisasi sampel diperoleh bahwa semakin besar kuat arus saat elektroplating, semakin besar energi impak yang dibutuhkan untuk merusak sampel tersebut. Sedangkan pengujian untuk waktu yang bervariasi, menunjukkan bahwa semakin lama waktu sampel dielektroplating, semakin besar energi impak yang dibutuhkan untuk merusak sampel tersebut.
vi
2.3. Elektroplating (Pelapisan Listrik) 6
2.4. Uji impak 9
2.5. Besi 10
2.6. Nikel 11
2.7. Korosi 12
2.7.1 Proses Terjadinya Korosi 13
2.7.2 Faktor Yang Mempengaruhi Korosi 14
2.7.3 Jenis Korosi 15
2.8. Pengukuran Laju Korosi 20
2.9. Sumber Listrik 20
2.10. Air 21
BAB III METODE PENELITIAN 23
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 23
3.2. Alat dan Bahan 23
3.2.1 Alat 23
3.2.2 Bahan 23
3.3. Prosedur Penelitian 24
3.4 Diagram Alir (flow chart) Penelitian 29
3.5 Teknik analisis data 30
vii
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31
4.1 Hasil Penelitian 31
4.1.1 Hasil Penelitian dengan Metode Eletroplating 31
4.1.2 Hasil Pengujian Impak 36
4.2 Pembahasan 37
4.2.1 Pembahasan Logam Besi yang Dilapisi Nikel dengan Metode
Elektroplating 37
4.2.2 Pembahasan Pengujian Impak pada Hasil Elektroplating 39
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 40
5.1 Simpulan 40
5.2 Saran 41
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Proses Pelapisan Listrik (Elektroplating) 7 Gambar 2.2 Ilustrasi skematis pengujian impak dengan benda uji
Charpy 9
Gambar 2.3 Korosi Besi 11
Gambar 2.4 Faktor yang mempengaruhi korosi 14 Gambar 3.1 Prosedur kerja elektroplating 24 Gambar 4.1 Hubungan kuat arus dan waktu pelapisan dengan
massa pelapisan 33
Gambar 4.2 hubungan kuat arus dan waktu pelapisan dengan
selisih massa pelapisan 34
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Perhitungan Luas Permukaan dan Laju Korosi 43
Lampiran 2 Analisis Regresi 52
Lampiran 3 Uji Korelasi 56
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Penyusun Air Laut 19 Tabel 2.2 Hubungan Antara K dan Laju Korosi 20 Tabel 3.1 Tabel pengamatan lapisan Nikel (Ni) pada besi dengan 26
proses elektroplating
Tabel 3.2 Tabel data pengamatan pengujian laju korosi setelah 27 proses elektroplating
Tabel 3.3 Data pengamatan uji impak 28 Tabel 4.1 Data pengamatan lapisan nikel (Ni) pada besi dengan
proses elektroplating 31
Tabel 4.2 Data pengamatan pengujian laju korosi setelah proses
elektroplating 32
Tabel 4.3 Data Pengamatan Pengujian Impak Setelah
Proses Elektroplating 36
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kemajuan industri dan teknologi yang dicapai dewasa ini tidak terlepas dari peranan pemanfaatan logam sebagai material penunjang, baik logam murni maupun logam paduan. Logam merupakan suatu bahan anorganik yang tidak bisa diperbaharui dan harus membutuhkan perawatan yang lebih sehingga bisa lebih tahan lama dalam penggunaannya. Berdasarkan perlakuan permukaan suatu material logam, mekanisme interaksi akan melibatkan petukaran ion antara permukaan logam dengan lingkungannya atau sering disebut dengan korosi. Korosi merupakan masalah serius dalam penggunaan bahan dari logam, karena mengakibatkan bermacam-macam kerusakan seperti lubang kecil (perforation), keretakan (fracture) yang lama- kelamaan membentuk celah-celah (crevices) pada permukaan logam, sehingga waktu pemakaian (life time) logam semakin singkat. Salah satu contoh korosi adalah perkaratan besi.
Konsep yang sangat mendasar dalam rangka melindungi logam adalah mengupayakan logam utama yang akan digunakan tidak berinteraksi secara langsung dengan lingkungan di sekitarnya. Upaya pengendalian yang lazim diterapkan dalam kerangka perlindungan terhadap logam yang digunakan adalah finishing dengan penerapan pelapisan pada logam. Prinsip pelapisan pada logam
adalah semakin tebal hasil pelapisan akan sangat mempengaruhi ketahanan dari umur material.
2
Proses elektroplating adalah suatu proses pelapisan dimana terjadi pengendapan suatu lapisan logam tipis pada permukaan yang dilapisi dengan menggunakan arus listrik. Biasanya proses elektroplating dilakukan dalam suatu bejana atau cawan yang terdiri dari elektroda yang dihubungkan dengan arus listrik searah (DC) dimana rangkaian ini disebut sel elektrolisa. Adapun logam-logam yang digunakan sebagai pelapis adalah nikel, kromium, mangan, arsen, platinum, aurum, plumbun, dan lain-lain.
Sekarang banyak orang mengira bahwa proses elektroplating hanya berfungsi membuat benda-benda tampak lebih menarik. Pada kenyataannya, peranan utama elektroplating adalah melindungi logam dari korosi. Di samping itu, dapat menambah daya tahan gesekan dan menambah kekerasan. Pelapisan nikel, merupakan salah satu jenis pelapisan untuk menghasilkan sifat keras dan tahan aus pada permukaan logam.
Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan datang secara tiba-tiba, contoh deformasi pada bumper mobil pada saat terjadinya tumbukan kecelakaan.
Nikel (Ni) mempunyai sifat yang keras, liat dan juga bersifat magnetis. Nikel sangat cocok untuk dibuat paduan besi dan baja, karena dapat untuk memperbaiki sifat tahan terhadap korosi dan tahan terhadap panas. Nikel merupakan logam plating yang paling peka responnya atas aditif-aditif bak platingnya.
3
Pada penelitian berikutnya yang dilakukan dengan mengunakan tembaga sebagai bahan pelapis dengan metode elektroplating, menunjukkan hasil laju korosi baja karbon menengah dengan memvariasikan waktu 80,90,dan 100 detik tanpa perlakuan mekanik diperoleh laju korosi secara berurutan 3,25 mm/tahun, 0,05 mm/tahun, 21,28 mm/tahun. Sedangkan dengan perlakuan mekanik pada batas elastisitas diproleh laju korosi adalah 0,02 mm/tahun, 0,03mm/tahun, dan 0,08 mm/tahun (Mardiana, 2006).
Sedangkan pada penelitian yang dilakukan dengan menggunakan nikel sebagai bahan pelapis dengan metode elektroplating, menunjukkan hasil laju korosi pada besi dengan variasi kuat arus yakni kuat arus 1A laju korosinya (0,375, 0,262 dan 0,0474) mcd , 3A laju korosinya berurutan (0,366, 0,153 dan 0,219) mcd dan 5A laju korosinya (0,231, 0,233, 0,163) mcd (Tarigan, 2011).
Dari data di atas serta penelitian yang relevan yang pernah dikerjakan, maka penulis dapat menyimpulkan bahwa nikel selain digunakan sebagai pelapis bagi logam besi untuk mengurangi laju korosi yang ditimbulkan dapat juga berperan untuk menambah daya tahan gesekan dan menambah kekerasan. Untuk itu, penulis akan melakukan penelitian selanjutnya dengan menambah variabel variasi waktu pelapisan, variasi kuat arus dan pengujian kekuatan bahan dengan uji impak.. Adapun judul dari penelitian ini adalah “Pembuatan dan Karakterisasi Elektroplating Besi dengan Nikel”.
1.2 Batasan Masalah
Untuk memberikan ruang lingkup yang jelas, penulis membatasi cakupan masalah sebagai berikut :
1. Pelapisan bahan logam besi dengan nikel melalui metode elektroplating. 2. Pengujian laju korosi terhadap kehilangan massa.
4
1.3 Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan di atas, rumusan masalah adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana pembuatan elektroplating besi dengan nikel dan pengaruhnya terhadap laju korosi?
2. Bagaimana karakterisasi elekroplating besi dengan nikel dengan cara uji impak?
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui pembuatan elektroplating besi dengan nikel dan pengaruhnya terhadap laju korosi.
2. Untuk mengetahui karakterisasi elektroplating besi dengan nikel dengan cara uji impak.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah:
1. Dapat menambah pengetahuan tentang proses elektroplating nikel pada besi sehingga bisa diketahui pengaruhnya terhadap pengurangan laju korosi. 2. Dapat memberikan informasi tentang karakterisasi dari hasil elektroplating
besi dengan nikel.
40
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
1. Dari penelitian ini, massa pelapisan yang dihasilkan pada waktu pelapisan 5 menit dengan variasi kuat arus (3, 4,5, 6 dan 7,5)A adalah (0,3250, 0,4451, 0,6189 dan 0,7392) gr. Pada waktu pelapisan 10 menit dengan variasi kuat arus (3, 4,5, 6 dan 7,5)A massa pelapisan yang dihasilkan adalah (0,5241, 0,7038, 1,1026 dan 1,2981) gr. Nilai maksimum massa pelapisan yang didapatkan pada waktu pelapisan 5 menit yaitu 0,1738 gr dengan kuat arus 6A. Sedangkan nilai minimum massa pelapisan yaitu 0,1201 gr dengan kuat arus 4,5A. Pada waktu pelapisan 10 menit, nilai maksimum massa pelapisan terdapat pada pelapisan dengan kuat arus 6A yaitu 0,3988 gr. Sedangkan nilai minimumnya terdapat pada pelapisan dengan kuat arus 4,5A yaitu 0,1797 gr. Ketebalan massa pelapisan ini mempengaruhi tingkat laju korosi yang dihasilkan. Untuk waktu pelapisan 5 menit dengan variasi kuat arus (3, 4,5, 6 dan 7,5) A, laju korosi yang dihasilkan adalah (0,360, 0,322, 0,249 dan 0,196) mcd. Sedangkan untuk waktu pelapisan 10 menit dengan variasi kuat arus (3, 4,5, 6 dan 7,5) A, laju korosi yang dihasilkan adalah (0,224, 0,168, 0,141 dan 0,095) mcd.
41
5.2 Saran
1. Penelitian ini dapat dilanjutkan dengan menvariasikan suhu larutan elektrolit, waktu pelapisan dan lama perendaman serta variasi kadar air laut yang digunakan dalam proses uji korosi.
2. Penelitian ini juga dapat dilanjutkan dengan pengujian kekerasan pada logam sampel yang digunakan. Hal ini dapat dilakukan dengan menambahkan pelapisan krom setelah pelapisan elektroplating dilakukan.
42
DAFTAR PUSTAKA
Chamberlain, J.,Trethewey, KR., (1991), Korosi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Daryanto, (2010), Proses Pengolahan Besi Dan Baja (Ilmu Metalurgi), PT Sarana Tutorial Nurani Sejahtera, Bandung.
Hajati, N.L., (2006), Media Tehnik Sipil: Kajian Pengaruh Tebal Lapisan Coating Pada Laju Korosi Tulangan Beton :76-77.
Hilmina, (2004), Pengaruh Endapan Pelapisan Nikel Pada Saja Setelah Mengalami Proses Elektroplating Terhadap Laju Korosi.,Skripsi, FMIPA,
Unimed, Medan.
J.C Anderson, K.D Leaver, R.D Rawlings, J.M Alexander, (1990), Materials Science Fourth Edition, Colset Private Limited, Singapore.
Joni, (2011), Pengaruh Kuat Arus Pada Proses Elektroplating Besi dengan Nikel Terhadap Laju Korosi., Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.
Mardiana, D, (2006), Pengaruh Endapan Tembaga Pada Baja Karbon Menengah Terhadap Laju Korosi Dengan Media Korosif., Skripsi, FMIPA, Unimed,
Medan.
Okumura, T., Wiryosumarto, H., (2000), Teknologi Pengelasan Logam, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Sudjana, (2002), metoda statistika, Ed ke-6, PT Tarsito bandung, bandung.
