PENGARUH KUAT ARUS PROSES PELAPISAN NIKEL TERHADAP LAJU MASA

(1)

Pengaruh Kuat Arus… 99 PENGARUH KUAT ARUS PROSES PELAPISAN NIKEL

TERHADAP LAJU MASA Sugiyarta

Teknik Otomotif, Politeknik Pratama Mulia, Surakarta 57149, Indonesia

ABSTRAK

Electroplating is a process of deposition of substances (metal ions) on the electrode (cathode) by means of electrolysis. There was a precipitate in this process is due to an electricity were charged ions move from one electrode through the electrolyte, the results of these elektrlit will mengedap on the other electrode (negative / cathode).

Based on existing research results and also discusses the basic theory about the theory of the metal coating of the title of the research to be undertaken can be taken as the following hypothesis: The greater the current that flows stronger it will get heavy pelpisan (a substance that is formed will be higher).

The parameters that affect the quality of nickel plating, are: Concentration Dengah solution pH from 1.5 to 5.2, Meeting of the electric current flows which is the number needed to obtain the metal atoms per unit area on the surface of the workpiece to be coated. Temperature and time of the coating will affect the quantity of coating results that occur on the surface of the coated product.

Keywords: electroplating, nickel 1. PENDAHULUAN

Pembuatan produk-produk yang terbuat dari logam, biasanya pembuatannya dimulai dari tahap perancangan, pembentukan dan tahap penyelesaian. Agar diperoleh umur serta penampilan menarik biasanya tahap penyelesaiannya dilakukan dengan melapisi benda

kerja dengan logam lain,

diantaranya dengan electroplating,

dapat juga dicat atau dipernis. Benda kerja yang tidak dilapisi oleh lapisan pelindung lebih cepat terserang korosi. Korosi adalah peristiwa kerusakan permukaan

pada logam akibat pengaruh

lingkungan. Peristiwa ini tidak dikehendaki karena dapat merusak baik fungsi maupun tampak rupa

dari logam yang mengalami

(2)

Pengaruh Kuat Arus… 100

proses korosi adalah proses

alamiah yang berlangsung dengan sendirinya dan tidak dapat dicegah

secara mutlak, akan tetapi

pencegahan dan penanggulangan

tetap diperlukan. Tahap

penyelesaian dengan pelapisan

logam selain mencegah korosi juga

berfungsi dekoratif dengan

membuat benda tersebut tetap mengkilap atau mempunyai warna cemerlang selama masa pakainya. Dari sekian banyak jenis pelapisan

logam, salahsatunya adalah

pelapisan Nikel, yang bertujuan

untuk memperbaiki sifat

permukaan logam agar tahan

korosi. Proses pelapisan logam ini dilakukan dengan sistim lapis listrik dimana logam pelapis dalam hal ini nikel bertindak sebagai anoda, sedangkan benda kerja yang dilapisi sebagai katoda, kedua

elektroda tersebut dicelupkan

dalam suatu elektrolit yang

mengandung nikel sulfat.Dalam operasi pelapisan, kondisi operasi perlu diperhatikan karena akan

menentukan berhasil tidaknya

proses pelapisan serta mutu yang

diinginkan, dalam kaitannya

dengan tebal lapisan yang

terbentuk pada logam dasar , ada beberapa kondisi operasi yang mempengaruhi, diantaranya rapat

arus, konsentrasi larutan,

temperatur. Pelapisan kali ini

dimaksudkan untuk mengetahui

sejauhmana pengaruh besar

kecilnya arus listrik dan

konsentrasi elektrolit terhadap laju

masa pelapisan dalam proses

pelapisan nikel pada tembaga. 2. TINJAUAN PUSTAKA

Lapis listrik (

Elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada elektroda (katoda) dengan cara elektrolisa. Terjadi suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion –ion bermuatan

lisrik berpindah dari suatu

elektroda melalui elektrolit, hasil

dari elektrlit tersebut akan

mengedapa pada elektroda yang lain (negative/katoda).

Selama proses pengendapan / deposit berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reduksi menuju arah tertentu secara tetap, oleh karena itu dibutuhkan arus listrik searah dan tegangan yang konstant (hadromi, 2002).

Prinsip teori dari lapis listruk adalah berpedoman atau berdasarkan hukum Faraday yang menyatakan bahwa :

Jumlah unsar-unsaur yang

terbentuk dan terbebaas pada

elektroda selama elektrolisa adalah sebanding dengan jumlah arus

(3)

listrik yang mengalir dalam larutan elektrolit.

Jumlah Zat-zat

(unsur-unsur) yang dihasilkan oleh arus

listrik besarnya sama selama

elektrolisa adalah sebanding

dengan berat ekuivalen masing-masing zat tersebut. Pernyataan tersebut diatas dapat ditulis dengan rumus/kektentuan sebagai berikut (Hadromi 2002) :

...( 1 )

Dimana :

B = Berat zat yang

terbentuk (gram) I = Jumlah arus yang

mengalir ( Amper) T = Waktu (detik) e = Berat ekivalen zat

yang dibebaskan ( berat atom suatu unsur dibagi unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang

diperlukan untuk

membebaskan

sejumlah gram

ekuivalen suatu

zat.

Hukum faraday sangat eart kaitanya dengan efisiensi arus yang rterjadi pada proses pelapisan secara listrik. Efisiensi arus terjdi pada proses pelapisan secara listtrik

. Efisiensi arus adalah

perbandingan berat endapan secara

teoritis dan dinyatakan dalam persen (%) (hukum ohm) :

... (2) Dimana : I = Banyaknya arus (Ampere) V = Tegangan ( Volt ) R = Tahanan (Ohm) 2.1. Tegangan elektroplating

Tegangan merupakan salah atu faktor terpenting dalam proses

elektroplating karena

mempengaruhi penguraian ion-ion

logam menjadi logam yang

menempel pada benda kerja yang dilapisi. Berdasarkan hokukm Ohm dapat disajikan sebagai berikut :

...( 3 )

Hubungan kuat arus (I) dengan luas permukaan yang akan dilapisi (A) dapat dinyatakan dalam hukum ohm dibawah ini :

...( 4 ) Dimana : I = Banyaknya arus ( Ampere) V = Tegangan (Volt) A = Luas permukaan ( m)

(4)

Berdasarkan rumus diatas maka kuat arus berbanding lurus dengan luas permukaan benda kerja yang akan dilapisi, dengan sendirinya pertambahan luas permukaan benda kerja yang akan diikuti oleh penmbahan rapat arus.

Selain teganga hal yang juga berperan pentinh dalam proses elektroplatinh adalah rapat arus

karena menentukan tingkat

kecepatan pelapisan dan dapat meperkcil ukuran butir, tetapi apabila rapat arus terlalu tinggi maka hasil lapisan akan kasar, bersisik dan terbakar.

Tebal lapisan yang terbentuk pada katoda dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

(Victor Malau)

... ( 5 )

Dimana :

d = Tebal lapisan (cm)

A = Luas permukaan katoda yang mendapat lapisan (cm)

Atau perhitungan berat lapisan :

...( 6 )

Dimana :

W = berat lapisan ( gram) V = Tegangan (Volt)

T = waktu pelapisan ( Detik ) A = Berat atom pelapisan Z = Valensi pelapis

F = Bilangan faraday sebesar 96500 coulumb

Perhitungan tebal lapisan

.. ...( 7 ) Atau : ρ ... ( 8 ) 2.2.Parameter-parameter yang

berpengaruh terhadap kualitas pelapisan Nikel, adalah : a. Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan. Pada larutan elektrolit nikel mempunyai batas-batas pH yang diijinkan agar proses tersebut

berlangsung baik, berkisar

antara 1,5 –5,2. Jika nilai pH

melebihi dari nilai yang

diijinkan maka akan terjadi

sumuran pada permukaan

produk dan lapisan nikel kasar pada permukaan benda yang dilapisi.

b. Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang mengalir persatuan luas permukaan elektroda. Terbagi dalam duamacam rapat arus anoda dan rapat arus katoda.

Pada proses lapis listrik rapat arus yang diperhitungkan adalah

(5)

banyaknya arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas permukaan benda kerja yang akan dilapis. Untuk proses lapis listrik ini faktor rapat arus memegang peranan sangat penting, karena akan

mempengaruhi efisiensi

pelapisan, reaksi reduksi

oksidasi dan difusi dari hasil pelapisan padapermukaan benda yang dilapis.

c. Temperatur dan Waktu Pelapisan Temperatur terlalu rendah dan rapat arus yang cukup optimum

akan mengakibatkan hasil

pelapisan menjadi kasar dan kusam, tetapi jika temperatur tinggi dengan rapat arus yang optimum maka hasil pelapisan menjadi tidak merata. Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi

dipermukaan produk yang

dilapis.

Kenaikan temperatur akan

menyebabkan naiknya

konduktifitas dan difusitas

larutan elektrolit,berarti tahanan

elektrolit akan mengecil

sehingga potensial dibutuhkan untuk mereduksi ionion logam berkurang. Reaksi yang terjadi saat proses pelapisan adalah :

2.3. Reaksi yang terjadi pada larutan elektrolit :

Larutan elekrolit NiSO4 terurai menjadi ion Ni dan SO4. kation elektrolit (SO42-) menempel pada anoda .reaksi tersebut dapat ditulis sebagai berikut :

NiSO4 Ni2+ + SO42-

a. Reaksi pada katoda

Plat baja mengalami pelepasan oksigen terhadap larutan nikel (NiSO4) akibat adanya arus listrik searah dengan tegangan konstan sehingga ion nikel (Ni) akan menempel pada permukaan plat baja atau besi dengan perantara elektrolit nikel sehingga plat baja/besi terlapisi nikel. Reaksi yang terjadi pada katoda dapat ditulis :

Ni 2+ + 2e- Ni

b. Reaksi pada anoda

Reaksi yang terjadi pada anoda adalah bahan pelapis nikel (Ni)

mengikat oksigen yang

dilepaskan oleh plat baja/besi. Bahan pelapis nikel akan mengalami pengikatan yang kemudian akan terlarut pada elektrolit nikel (NiSO4) yang telah melapisi plat tersebut. Sehingga larutan elektrolit nikel (NiSO4) tetap stabil,

(6)

akibatnya bahan pelapis nikel (Ni) lama kelamaan akan berkurang atau habis. Reaksi yang yang terjadi pada anoda dapat ditulis :

Ni Ni2+ + 2e

-H2O H+ + OH-

Sehingga fenomena yang

terjadi selama berlangsungnya proses pelapisan sesuai dengan reaksi di atas dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Katoda (-) Anoda (+) Plat NiSO4 Ni nikel

Ni2+ SO4- H2O H+ OH- H+ OH- O2 3. Hipotesis

Berdasarkan pada hasil penelitian yang telah ada dan juga teori dasar yang membahas tentang teori pelapisan logam maka dari judul penelitian yang akan dilaksanakan dapat diambil hipotesa sebagai berikut :

a. Semakin besar kuat arus yang mengalir maka akan didapatkan berat pelapisan

(zat yang terbentuk akan semakin tinggi).

c. Konsentrasi berpengaruh terhadap tegangan listrik sehingga dapat mempengaruhi arah aliran ion di dalam elektrolit.

4. Metode Penelitian

4.1. Bahan/materi penelitian Populasi adalah keseluruhan subyek penelitian, Subyek dari penelitian ini adalah

Baja st 37

a. Baja carbon rendah b. Elektrolit nikel c. Elektrolit Tembaga d. Arus DC s/d 100 A e. Anoda timah f. Anoda Tembaga 4.2.Peralatan a. Peralatan Elektroplating b. Mesin skrap c. Mesin potong

d. Mesin gerinda potong

e. Mesin bor f. Mesin polising g. Kertas gosok

h. Timbangan

4.3. Cara Penelitian

Metode penelitian merupakan suatu cara yang digunakan dalam penelitian sehingga pelaksanaan

yang dihasilkan dapat

dipertanggung jawabkan secara

(7)

dilaksanakan ini menggunakan

meode untuk mencari hubungan sebab akibat antara faktor-faktor lain yang sengaja ditimbulkan

dalam penelitian, dengan

mengurangi atau menambah faktor-faktor lain yang bisa mengganggu. a. Pendekatan penelitian

Pendekatan penelitian

merupakan suatu cara

pengambilan data dalam

penelitian. Penelitian ini

menggunakan metode

eksperimen yaitu suatu metode

yang mengamati perubahan

variabel-variabel bebas dan

selanjutnya dikontrol untuk

melihat pengaruhnya. b. Variabel penelitian

Ada tiga variabel bebas yang akan diteliti yaitu terdiri dari Tegangan listrik, serta variabel

terikat yaitu laju masa,

kemudian dianalisa

menggunakan regresi yang ada pada microsof office excel.

Secara khusus variabel

penelitian dapat dikelompokan

sebagai berikut : 1). Variabel bebas

Dalam penelitian ini variabel

bebas merupakan tegangan

listrik dan konsentrasi larutan. 2). Variabel terikat

Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi oleh

variabel bebas, adapun yang menjadi variabel terikat dalam penelitian ini adalah laju masa. Dan untuk pelapisan nikel, unsur-unsur yang berada di dalam larutan elektrolit adalah sebagai berikut :H3BO3, NiSO4,,NiCL2

KESIMPULAN

Penlitian yang dilaksanakan ini

menggunakan metode untuk

mencari hubungan sebab akibat antara faktor-faktor lain yang

sengaja ditimbulkan dalam

penelitian, dengan mengurangi atau menambah faktor-faktor lain yang bisa mengganggu. Tujuan dari

penelitian ini adalah mencari

apakah ada pengaruh perubahan arus pelapisan terhadap tebal hasil

pelapisan pada proses

elektroplating, Berdasarkan pada hasil penelitian yang telah ada dan juga teori dasar yang membahas tentang teori pelapisan logam maka dari judul penelitian yang akan

dilaksanakan dapat diambil

hipotesa sebagai berikut :

a. Semakin besar kuat arus yang mengalir maka akan didapatkan berat pelpisan ( zat yang terbentuk akan semakin tinggi ).

b. Konsentrasi berpengaruh terhadap tegangan listrik sehingga dapat mempengaruhi arah aliran ion di dalam elektrolit.

(8)

Pengaruh Kuat Arus… 106 DAFTAR PUSTAKA

A. Kennethh Graham, 1975. Electroplating Engineering Hand Book, third edition, Mac Graw Hill, USA. Anton J Hartono, 1995. Mengenal

Pelapisan Logam, Andi Offset, Yogyakarta. Agus Solehudin, Bambang

Widyanto, Hidrianto R.W., June 2001. Studi

Perbandingan Konsentrasi NH4Cl dan NaCl serta Waktu Proses Pelapisan Nikel Terhadap Dayalekat, Ketebalan dan Kekerasan pada Baja SAE 1005, Journal Korosi danMaterial, Indocor, Vol. 1, No. 2.

Agus Solehudin, Leni Juwita, Agustus 2002. Pelapisan logam Nikel dekoratif denganmengunakan Bahan Pengkilat alternatif Garam Klorida. Jurnal Korosi dan Material,Indocor, Vol. II, No.4.

Bambang Widyanto, 2000. Profil Indocor, Jurnal Korosi & Material, Vol. 1, Nomor 1. Pengaruh Tempertur Perlakuan Panas ……… (Agus Solehudin & Uum Sumirat) CV. Naga Teknik, 1987. Buku

pedoman elektroplating , Jakarta.

Denny A. Jone, 1992, “ Principles and Prevention of Corrosion” , Maxwell-Macmillan

International Edition, Canada.

F.A. Lowenhein, 1987,

Electroplating, Mac Graw Hill, New York, USA. Honeycombe R W K, 1982, “Steel,

microstructure and

properties”, Edward Arnold Ltd., London.

J.B. Mohler, 1969, “Electroplating and related processes,

Chemical Publishing Co.Inc, New York, USA.

Lawrence J Purney, 1976, “Electrochemical and

chemical deposition”, Durney Associates Inc, North

Cadwell, USA.

Mars G. Fontana, 1987, “Corrosion Engineering” , McGraw-Hill International Edition, Printed in Singapore.

Pendidikan dan pelatihan Teknisi Lapis Listrik, 1984,

“Proceeding”, Lembaga Metalurgi Nasional, LIPI, Bandung.

Swalheim D. A and Mackey R.W, 1963, “Modern

Electroplating”, New York, USA.

(9)