SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Disusun oleh : DANANG TARWIJAYANTO NIM.

Transkripsi

1 PENGARUH ARUS DAN WAKTU PELAPISAN HARD CHROME TERHADAP KETEBALAN LAPISAN DAN TINGKAT KEKERASAN MIKRO PADA PLAT BAJA KARBON RENDAH AISI 1026 DENGAN MENGGUNAKAN CrO gr/lt DAN H 2 SO 4 2,5 gr/lt PADA PROSES ELEKTROPLATING SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Disusun oleh : DANANG TARWIJAYANTO NIM. I JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 i

2 ii

3 PENGARUH ARUS DAN WAKTU PELAPISAN HARD CHROME TERHADAP KETEBALAN LAPISAN DAN TINGKAT KEKERASAN MIKRO PADA PLAT BAJA KARBON RENDAH AISI 1026 DENGAN MENGGUNAKAN CrO gr/lt DAN H 2 SO 4 2,5 gr/lt PADA PROSES ELEKTROPLATING Danang Tarwijayanto Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta DanangTarwi@ymail.com Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus dan waktu proses pelapisan hard chrome terhadap ketebalan lapisan dan kekerasan mikro pada plat baja karbon rendah AISI Dengan memvariasikan kuat arus dan waktu pelapisan, maka kondisi terbaik pelapisan dapat diketahui dan dapat diketahui ketebalan lapisan dan kekerasan tertinggi. Pelapisan dilakukan dalam larutan elektrolit dengan kandungan CrO gr/ltr dan H 2 SO 4. Spesimen Baja AISI 1026 berfungsi sebagai katoda dan timah hitam (Pb) sebagai anoda. Parameter pelapisan meliputi variasi kuat arus (0,5, 1, 1,5 dan 2 Ampere), dan waktu pelapisan (30, 40, 50 dan 60 menit). Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscope MPOR. Pengujian kekerasan mikro dilakukan dengan menggunakan Mikro Hardness Vickers dengan beban 200 gr. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar kuat arus dan waktu pencelupan semakin lama maka nilai kekerasan semakin tinggi. Nilai kekerasan tertinggi terjadi pada penggunaan kuat arus 2A dengan waktu pelapisan 60 menit yaitu sebesar 455,93VHN. Ketebalan lapisan tertinggi terjadi pada waktu pelapisan 50 menit dengan kuat arus 2A yaitu sebesar 4,033 µm. Ketebalan lapisan mencapai nilai optimum pada waktu pelapisan 50 menit dan mengalami penurunan pada waktu pelapisan 60 menit. Efisiensi katoda tertinggi terjadi pada pelapisan dengan menggunakan arus 2 A pada waktu pelapisan 50 menit yaitu sebesar 84,49 %. Kata kunci : elektroplating, hard chrome, kekerasan, ketebalan lapisan, arus, waktu pelapisan iii

4 THE INFLUENCES OF CURRENT AND HARD CHROME COATING TIME ON THICKNESS AND MICRO HARDNESS LEVEL LOW CARBON STEEL PLATE AISI 1026 USING CrO3 250 gr/lt AND H2SO4 2,5 gr/lt BY ELECTROPLATING PROCESS Danang Tarwijayanto Department of Mechanical Engineering Faculty of Engineering Sebelas Maret University Surakarta Abstract This research has aim to determine the influence of variations in current and time of hard chrome plating process on the coating thickness and micro hardness on low carbon steel plate AISI With using variation current and time of coating, the coating can be determined the best conditions and coating thickness can be determined and the highest hardness. Coating performed in an electrolyte solution with a content of 250 gr /ltr and H2SO4. Specimens AISI 1026 serves as the cathode and lead (Pb) as the anode. Parameter variation coating include currents (0.5, 1, 1.5 and 2 Ampere), and a coating time (30, 40, 50 and 60 minutes). Coating thickness measurement using a coating thickness measuring instrument dualscope MPOR. Micro hardness testing is done using micro Vickers hardness with a load of 200 gr. The results showed that the greater current and the time dyeing higher so hardness values is higher. The highest hardness value in the use of currents 2A with a coating of 60 minute in the amount of VHN. The highes coathing thickness variation of the coating time 50 minutes with a current of 2A current is equal to μm. The thickness optimum coating at 50 minutes and decreased coating at 60 minutes. The highest efficiency of cathode coating using a current of 2A coating at 50 minutes is equal to 84.49%. Keywords : electroplating, hard chrome, hardness, coating thickness, current, time iv

5 MOTTO; "Saya bukannya pintar, boleh dikatakan hanya bertahan lebih lama menghadapi masalah." (Einstein) Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya; hidup di tepi jalan dan dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah. Hati hati secara berlebihan sama buruknya dengan tidak berhati hati, karena membuat orang lain sangsi. "Janganlah kamu bersikap lemah, dan janganlah (pula) kamu bersedih hati, padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya), jika kamu orang-orang yang beriman". (QS. Ali Imran:139) Dia yang tahu, tidak bicara. Dia yang bicara, tidak Tahu. ( Loo Tse ) Punggung pisaupun bila diasah akan menjadi tajam. Pengetahuan adalah kekuatan. v

6 PERSEMBAHAN Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk; 1. Allah SWT dan Nabi Muhammad SAW. 2. Bapak dan ibu tersayang, terimakasih untuk semua cinta dan kasih sayangmu untuk semua doa yang senantiasa terucap untukku anakmu. 3. Untuk sahabat kecilku yang selalu mengisi hari-hariku dengan canda tawa kalian. 4. Ivy Walker selaku pendiri studio Nyunggi Radio, yang rela berbagi kopi hangatnya untuk menemani penulis begadang dalam menyusun skripsi ini. 5. Djump FC teknik mesin, kebanggaan tersendiri bisa bermain bersama kalian teman. Semoga bisa terulang kembali masa indah kita dulu. 6. Teknik Mesin NR 06 terimakasih kalian telah menjadi teman terbaikku, terimakasih buat kebersamaan, semua bantuan, dukungan, kenangan, suka dan duka yang telah kita lewati selama ini. 7. Semua pihak yang begitu banyak yang tidak dapat saya sebutkan secara rinci satu persatu terimakasih banyak. vi

7 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, karunia dan hidayah-nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari bantuan dari berbagai pihak, maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya kepada: 1. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS Surakarta. 2. Bapak Wahyu Purwo R, S.T., M.T., selaku pembimbing akademik dan juga sebagai Dosen Pembimbing skripsi I yang telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi dengan sabar. 3. Bapak Teguh Triyono, S.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang dengan sabar dan tulus ikhlas telah membantu serta membimbing dalam penyusunan skripsi. 4. Bapak Bambang Kusharjanta, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan. 5. Bapak Heru Sukanto, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan. 6. Seluruh Dosen beserta Staf di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut mendidik dan membuka wacana keilmuan serta membantu penulis hingga menyelesaikan studi S1 Teknik Mesin. 7. Teman futsal D jump FC. 8. Teman-teman Teknik Mesin Fakultas Teknik Non Reguler UNS khususnya angkatan 2006 terkecuali yang telah memberikan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi. vii

8 9. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam terselesaikannya skripsi ini. Tiada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis berharap masukan dan saran dari para pembaca sehingga skripsi ini menjadi lebih baik. Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca pada umumnya. Surakarta, Januari 2013 Penyusun viii

9 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii MOTTO... v PERSEMBAHAN... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka Dasar Teori Pelapisan Logam Macam-macam Pelapisan Logam Pelapisan Dekoratif Pelapisan Protektif Pelapisan Untuk Sifat Khusus Permukaan Baja Pengertian Baja Jenis-jenis Baja Karbon commit... to user 7 ix

10 Standarisasi Baja Karbon Jenis-Jenis Pelapisan Logam Krom (Chrome) Krom dan sifatnya Klasifikasi Pelapisan Krom Pelapisan Krom Dekoratif Pelapisan Krom Keras (Hard Chrome) Elektroplating Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatmen) Prinsip Kerja Lapis Listrik ( Elektroplating) Reaksi Pada Pelapisan Krom Keras (Hard Chrome) 19 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian Alat Yang Digunakan Bahan Penelitian Pelaksanaan Penelitian Pengujian Pengukuran Ketebalan Lapisan Pengukuran Kekerasan Mikro BAB IV. HASIL DAN ANALISIS 4.1. Hasil Pelapisan Ketebalan Lapisan Efisiensi Katoda Nilai Kekerasan Mikro Benda Kerja BAB V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Sifat-sifat logam crom Tabel 4.1. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur ruang 31 0 C Tabel 4.2. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur ruang 32 0 C Tabel 4.3. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur ruang 31 0 C Tabel 4.4. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan dengan temperatur ruang 31 0 C Tabel 4.5. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 0,5 A dengan variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit Tabel 4.6. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1 A dengan variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit Tabel 4.7. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 1,5 A dengan variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit Tabel 4.8. Hasil perhitungan pelapisan krom keras pada arus 2 A dengan variasi waktu 30, 40, 50 dan 60 menit Tabel 4.9. Nilai kekerasan mikro awal benda kerja Tabel Nilai kekerasan mikro benda kerja setelah pelapisan xi

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Mekanisme proses pelapisan Gambar 2.2. Bentuk bentuk anoda larut Gambar 2.3. Reaksi pada pelapisan krom keras Gambar 3.1. Diagram alir penelitian Gambar 3.2. Rectifier Gambar 3.3. bak penampung Gambar 3.4. Jangka sorong Gambar 3.5. Timbangan digital Gambar 3.6. Pengujian vickers secara skematis Gambar 3.7. Coating thickness measuring instrument dualscope MPOR Gambar 4.1. Spesimen dengan variasi arus 0,5A selama 30, 40, 50 dan 60 menit.. 30 xii

13 Gambar 4.2. Spesimen dengan variasi arus 1 A selama 30, 40, 50 dan 60 menit 30 Gambar 4.3. Spesimen dengan variasi arus 1,5A selama 30, 40, 50 dan 60 menit.. 31 Gambar 4.4. Spesimen dengan variasi arus 2 A selama 30, 40, 50 dan 60 menit 31 Gambar 4.5. Pengukuran ketebalan lapisan Gambar 4.6. grafik hubungan pengaruh waktu terhadap ketebalan lapisan pada proses elektro plating hard chrome.. 34 Gambar 4.7. Grafik hubungan pengaruh arus terhadap ketebalan lapisan pada proses elektroplating hard chrome Gambar 4.8. Grafik hubungan efisiensi katoda dengan waktu pada pelapisan beberapa kisaran arus. 38 Gambar 4.9. Grafik hubungan efisiensi katoda dengan kuat arus listrik pada beberapa kisaran arus. 39 Gambar Grafik hubungan pengaruh waktu terhadap nilai kekerasan mikro pada proses elektroplating hard chrome.. 41 Gambar Grafik hubungan pengaruh kuat arus terhadap nilai kekerasan mikro pada proses elektroplating hard chrome.. 42 xiii

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dewasa ini perkembangan teknologi rekayasa pelapisan listrik (electroplating) telah banyak memberikan kontribusi yang cukup signifikan terhadap laju pertumbuhan industri dalam skala besar hingga indutri dalam skala kecil. Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat dan industri, misalnya pada bidang otomotif, kontruksi, dan kerajinan. Korosi merupakan penurunan mutu logam yang diakibatkan karena reaksi kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Korosi ini menjadi beban dalam industri. Tidak hanya menurunkan daya guna dari logam, namun korosi juga mengakibatkan kerugian dari segi penampilan. Dengan mempertimbangkan kerugian-kerugian yang diakibatkan korosi, maka perlu dilakukan pencegahan ataupun cara guna menghambat terjadinya korosi. Pelapisan logam adalah salah satu cara finishing logam yang banyak dipakai agar terhindar dari korosi. Sifat aus, keras, tangguh dan ulet suatu bahan dasar perlu dipertimbangkan dalam suatu aplikasi. Dimana komponen akan ditempatkan dan bagaimana kerjanya apakah komponen tersebut terjadi kontak dengan komponen lain yang menimbulkan gesekan. Berikut adalah sebagian elemen pada mesin yang mengalami gesekan dan saling kontak dengan komponen yang lain: brake piston, cylinder liner, sock adsorber, piston ring, hydraulic rot, dies and molds. Dengan adanya gesekan yang terjadi pada kedua komponen yang saling kontak akan mengakibatkan keausan. Maka perlu dilakukan tahap penyelesaian (finishing) untuk mengurangi kerugian-kerugian yang diakibatkan aus. Finishing diperlukan bagi logam-logam yang mudah mengalami korosi, misalnya baja yang termasuk murah dan kuat sehingga efektif. Finishing juga berfungsi dekoratif. Bumper pada mobil misalnya, tidak hanya dikehendaki awet dan tahan korosi, tetapi juga agar tetap mengkilap selama dipakai. Salah satu cara yang dipakai adalah dengan memberi lapisan pada permukaan logam untuk mendapatkan lapisan yang tebal dengan commit permukaan to user yang keras. 1

15 2 Metode yang biasa digunakan dalam meningkatkan kekerasan pada permukaan logam agar lebih tahan aus diantaranya adalah: Perlakuan mekanis (mechanical treatment) Perlakuan panas (heat treatment) Perlakuan termokimia (thermochemical treatment) Karburasi (carburizing), Nitridasi (nitriding), Carbonitriding, dan Chromizing Chromizing atau pemberian lapisan krom merupakan metode yang banyak digunakan dalam industri guna mendapatkan permukaan logam yang keras. Metode ini dipilih karena lebih mudah diaplikasikan pada baja dengan kadar karbon rendah dan pengerjaannya juga lebih mudah dibandingkan metode-metode yang lain. Cara yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit) yang berfungsi sebagai penyuplaion-ion logam untuk membentuk lapisan logam pada katoda. Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas dari hasil pelapisan kromium diantaranya adalah temperatur, konsentrasi larutan,tegangan, rapat arus dan waktu pelapisan. Maka untuk mendapatkan ketebalan dan kekerasan yang paling baik, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut lagi agar nantinya proses pelapisan krom keras yang akan diterapkan pada baja karbon rendah tipe AISI 1026 dengan pengaruh arus dan waktu terhadap kekerasan didapat hasil hasil yang lebih baik Perumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas maka permasalahan dalam penelitian ini adalah Bagaimana pengaruh arus dan waktu pada proses pelapisan hard chrome terhadap ketebalan lapisan dan tingkat kekerasan mikro pada baja karbon rendah AISI 1026 dengan proses elektroplating dengan menggunakan larutan elektrolit CrO gr/ltr dan H 2 SO 4 2,5gr/ltr?

16 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini yaitu: 1. Benda uji yang dipakai yaitu plat baja karbon rendah 2. Larutan elektrolit yang digunakan adalah : a) Asam kromat (CrO 3 ) sebanyak 250 gr/lt b) Asam sulfat (H 2 SO 4 ) sebanyak 2,5 gr/lt 3. Temperatur larutan elektrolit konstan C. 4. Anoda yang dipakai adalah anoda timbal/timah hitam (Pb) 5. Jarak anoda dan katoda dibuat konstan yaitu sebesar 100 mm Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1).Untuk mengetahui pengaruh kuat arus listrik pada proses elektroplating hard chrome terhadap ketebalan dan kekerasan mikro pada plat baja karbon rendah AISI 1026 menggunakan CrO gr/lt dan H 2 SO 4 2,5 gr/lt. 2).Untuk mengetahui pengaruh waktu proses elektroplating hard chrome terhadap ketebalan dan kekerasan mikro pada plat baja karbon rendah AISI 1026 menggunakan CrO gr/lt dan H 2 SO 4 2,5 gr/lt. 3) Untuk mengetahui pengaruh arus dan waktu pada proses elektroplating hard chrome terhadap efisiensi katoda Manfaat penelitian Penelitian ini diharapkan dapat member manfaat sebagai berikut: 1. Penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan sifat-sifat baja seperti kekerasan, ketahanan korosi, dan memperindah permukaan baja. 2. Menambah pemahaman dibidang elektroplating khususnya hard cmrome. 3. Mengetahui kombinasi arus dan waktu terbaik untuk mendapatkan hasil pelapisan berupa ketebalan maupun kekerasan mikro yang maksimal pada elektroplating krom keras (hard chrome). 4. Dapat menyajikan produk pelapisan dengan ketebalan dan kekerasan tertentu.

17 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Bab I Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, maksud dan tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan. 2. Bab II Tinjauan Pustaka, berisi dasar teori mengenai pelapisan logam secara listrik, komponen-komponenya maupun jenis pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya serta penelitian yang telah dilakukan. 3. Bab III Metode Penelitian, berisi diagram alir penelitian, bahan yang digunakan, mesin dan alat yang digunakan, tempat penelitian, prosedur pelaksanaan penelitian dan pengujian. 4. Bab IV Data dan Analisis, berisi data hasil pengujian dan analisa hasil pengukuran ketebalan serta kekerasan mikro dari proses pelapisan yang dilakukan. 5. Bab V Penutup, berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian yang dilakukan.

18 BAB II DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Ahmad (2011), mengadakan penelitian tentang pengaruh besar tegangan listrik terhadap ketebalan pelapisan krom pada plat baja dengan proses elektroplating. Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan pengaruh variasi tegangan listrik dan lama waktu electroplating terhadap ketebalan pada baja karbon rendah dengan pelapisan krom. Dari hasil penelitian ini menunjukan bahwa semakin lama proses electroplating maka akan semakin tebal hasil pelapisan yang terjadi. Malau (2009), melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi tegangan, suhu dan lama proses pelapisan krom keras terhadap kekerasan dan laju keausan spesifik lapisan krom pada permukaan baja S45C. Pelapisan dengan krom dilakukan dalam larutan elektrolit dengan kandungan asam kromat 250 g/liter, asam sulfat 2,5 gr/liter Parameter pelapisan meliputi variasi tegangan (3, 4 ½, 6 dan 9 V), suhu (40, 45, 55 dan 60 o C) dan lama pelapisan (30, 40, 50 dan 60 menit). Hasil penelitian menunjukkan bahwa lapisan krom dapat meningkatkan kekerasan maksimum menjadi 900 VHN 0,25. Kekerasan dan keausan spesifik lapisan krom dipengaruhi oleh tegangan, suhu dan lama pelapisan. Lapisan krom memiliki keausan spesifik (1,25 x 10-8 mm 3 /kg) lebih rendah dibandingkan dengan keausan spesifik raw material sebesar 34,9 x 10 6 mm 2 /kg. Tegangan, lama dan suhu pelapisan yang paling tepat masing-masing adalah 6 V, 50 menit dan 55 o C untuk memperoleh hasil optimum / terbaik dengan kekerasan tertinggi dan keausan spesifik terendah. Sukrawan (2001), meneliti variasi rapat arus pada proses pelapian krom keras pada cincin torak. Pelapisan pada cicin torak bertujuan untuk menambah daya tahan material terhadap keausan. Pelapisan dilakukan atas berbagai variasi rapat arus mulai dari A/dm 2. Proses pelapisan yang memenuhi syarat kekerasan (600 VHN) adalah proses pelapisan dengan rapat arus 50, 55, 80, 100, 5

19 6 120 dan 140 A/dm 2, sedangkan kondisi optimum dicapai pada rapat arus 100 A/dm 2 yang menghasilkan kekerasan 840 VHN. Adyani (2009), dari penelitian yang telah dilakukannya, menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi arus, hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi arus. Prado (2009), melakukan penelitian tentang pelapisan krom keras pada cobalt paduan sebagai pelapisan krom keras alternatif. Hasil yang diperoleh bahwa dengan meningkatnya arus maka akan meningkatkan kualitas hasil pelapisan seperti kekerasan, laju pelapisan, efisiensi katoda, dan ketahanan terhadap korosi. Protsenko dkk (2011), melakukan studi eksperimental mengenai karakteristik pelapisan krom keras dengan larutan trivalen krom. Dalam penelitiannya didapatkan bahwa rapat arus mempengaruhi sifat mekanik yang dihasilkan terutama nilai kekerasannya. Kenaikan nilai kekerasan terbaik ditunjukkan pada saat rapat arus mengalami kenaikan dari 15 sampai 25 A/dm Dasar Teori Pelapisan Logam Salah satu cara yang sering dipakai dalam proses finising suatu logam adalah pelapisan logam. Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metode antara lain secara celup panas (hot dip galvanis), semprot logam (metal spraying) dan secara listrik (electroplating) Macam-macam Pelapisan Logam Pelapisan Dekoratif Pelapisan dekoratif bertujuan untuk menambah keindahan tampilan permukaan luar suatu produk atau benda. Pelapisan ini sangat digemari oleh masyarakat karena warna yang cemerlang tidak mudah terkorosi dan dapat bertahan lama. Produk yang dihasilkan banyak digunakan sebagai aksesoris motor.

20 Pelapisan Protektif Pelapisan protektif adalah pelapisan yang bertujuan untuk melindungi logam yang dilapisi dari korosi karena logam pelapis tersebut akan memutus interaksi dengan lingkungan sehingga terhindar dari proses oksidasi Pelapisan untuk sifat khusus permukaan Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat khusus pada permukaan seperti sifat keras, tahan aus, dan sifat tahan suhu tinggi. Misalnya dengan melapisi bantalan dengan logam nikel agar bantalan lebih keras dan tidak mudah aus akibat gesekan pada saat berputar Baja Pengertian Baja Baja adalah logam paduan dengan besi (Fe) sebagai unsure dasar dan Carbon (C) sebagai unsur paduan utamanya. Fungsi carbon dalam baja adalah sebagai unsure pengeras pada celah Kristal atom besi. Baja mempunyai unsurunsur lain sebagai pemadu yang dapat mempengaruhi sifat dari baja. Penambahan unsur-unsur dalam baja karbon dengan satu unsure atau lebih, tergantung dari karakteristik baja yang diinginkan Jenis-jenis Baja Karbon Baja karbon dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan jumlah kandungan karbonya yaitu: Baja karbon rendah (low carbon steel) dengan kadar karbon 0,05-0,30%. Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin. Penggunaannya: - 0,05 % - 0,20 % C biasa digunakan pada badan-badan kendaraan - 0,20 % - 0,30 % C biasa dipakai sebagai bahan pembuat gears, shafts, bolts, forgings, bridges. Baja karbon menengah (medium carbon steel) dengan kadar karbon 0,30-0,50 %. Mempunyai sifat sebagai berikut: - Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah. - Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.

21 8 Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam baja maka baja karbon ini dapat digunakan dalam berbagai keperluan seperti untuk keperluan industri kendaraan, roda gigi, pegas, dan sebagainya. Baja karbon tinggi (high carbon steel) dengan kadar karbon 0,60-1,50 %. Baja ini mempunyai kekuatan paling tinggi dan banyak digunakan untuk bahan pembuat pisau potong, gergaji, palu, pembuatan kikir, dan masih banyak lagi Standarisasi Baja Karbon Standardisasi adalah proses merumuskan, merevisi, menetapkan, dan menerapkan standar, dilaksanakan secara tertib dan kerjasama dengan semua pihak. Standar Nasional Indonesia adalah standar yang ditetapkan oleh instansi teknis setelah mendapat persetujuan dari Dewan Standardisasi Nasional, dan berlaku secara nasional di Indonesia. Ada beberapa tipe standarisasi yang umumnya digunakan pada baja, termasuk baja karbon, diantaranya adalah : AISI (American Iron Steel Institute). SAE (Society for Automotive Engineering). JIS (Japanese Industrial Standard). SNI (Standar Nasional Indonesia). ASTM ( American Society for Testing Materials ) Standarisasi dengan sistem AISI dan juga SAE merupakan tipe standarisasi dengan berdasarkan pada susunan atau komposisi kimia yang ada dalam suatu baja. Ada beberapa ketentuan dalam Standarisasi baja berdasarkan AISI atau SAE, yaitu : Dinyatakan dengan 4 atau 5 angka: 1. Angka pertama menunjukkan jenis baja. 2. Angka kedua menunjukkan: a. Kadar unsur paduan untuk baja paduan sederhana. b. Modifikasi jenis baja paduan untuk baja paduan yang kompleks. 3. Dua angka atau tiga angka terakhir menunjukkan kadar karbon perseratus persen.

22 9 4. Huruf didepan angka menunjukkan proses pembuatan. Contoh standarisasi Baja karbon dengan AISI-SAE : AISI 1026, berarti : - Angka 1 : Baja Karbon - Angka 0 : Persentase bahan alloy (tidak ada) - Angka 26 : Kadar karbon (0.26% Karbon) 2.4. Jenis-jenis pelapisan logam Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah pelapisan logam. Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda antara lain secara celup panas (hot dip galvanis), semprot logam (metal spraying) dan secara listrik (elektroplating). Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair, kemudian logam yang dilapis/logam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut. Pelapisan logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapis/logam dasar Krom (Chrome) Krom dan sifatnya Kromium/krom adalah termasuk bahan logam nonferro yang dalam tabel periodik termasuk grup Vib dan diberi lambang Cr. Logam krom lebih mulia dari besi (Fe) dengan sifat sebagai berikut: Tabel 2.1. sifat-sifat logam krom Berat Atom 52,01 amu Nomor Atom 24 Struktur Atom BCC Berat Jenis 7,91 gr/cm3 Titik Cair 1920 o C Valensi 2;3;6

23 10 Titik Didih Koefisien Muai panas Daya Hantar Panas Reflektivitas 2260 o C 6,20 in/ o C 38,5 Cal/m jam Cukup baik Sifat lain yang sangat menonjol adalah mudah teroksidasi dengan udara membentuk lapisan kromium oksida pada permukaan. Lapisan tersebut akan bersifat kaku, tahan korosi, tidak berubah warna terhadap perubahan cuaca. Akan tetapi akan larut dalam asam klorida, sedikit larut dalam asam sulfat, dan tidak akan larut dalam asam nitrat Klasifikasi Pelapisan Krom Pelapisan krom dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu : Pelapisan krom dekoratif Pada pelapisan ini umumnya sebelum dilakukan pelapisan dengan krom terlebih dahulu dilakukan pelapisan dengan tembaga kemudian nikel. Tebal lapisan yang dihasilkan dari pelapisan krom dekoratif berkisar antara 0,25-0,5 µm. Hasil yang paling penting adalah secara tampak rupa atau sifat fisik saja Pelapisan Krom Keras (hard chrome) Pelapisan krom keras ini sering disebut dengan industrial krom yaitu pelapisan krom yang memanfaatkan sifat-sifat krom untuk mendapatkan sifat mekanik maupun sifat fisik yang lebih baik dan dapat diaplikasikan pada peralatan/bahan yang membutuhkan sifat seperti: ketahanan panas tinggi, ketahanan aus tinggi, tahan terhadap lingkungan yang korosif serta memiliki koefisien gesekan rendah. Pada pelapisan krom keras, krom diendapkan pada logam dasar secara langsung tanpa pelapisan perantara. Biasanya lapisan ini lebih tebal dari krom dekoratif dan tentunya akan lebih keras. Berbeda dengan lapisan tembaga dan nikel yang berfungsi sebagai anoda adalah tembaga dan nikel. Untuk pelapisan krom keras logam krom tidak akan berfungsi

24 11 dengan baik sebagai anoda, sehingga dalam pelapisan krom digunakan anoda yang tidak larut yaitu timah hitam (Pb). Krom keras dapat menghasilkan lapisan yang lebih tebal dari pelapisan protektif maupun dekoratif dan tentunya mempunyai kekerasan yang lebih tinggi. Krom keras sering disebut dengan industrial chromium plating karena banyak digunakan pada alat-alat industri dan komponen otomotif yang mengalami kontak mekanis dengan gerakan dinamik antara dua komponen misalnya cylinder liner, piston rings, poros engkol, dan hydraulic rams. Selain itu juga krom keras juga diterapkan pada cetakan plastik, metal forming, dan cutting tools. Beberapa sifat yang dimiliki pada lapisan krom keras adalah : a) Memilki kekerasan tinggi yaitu antara VHN. b) Tebal lapisan biasanya dibatasi sampai dengan 50 µm, apabila lebih dari itu maka digunakan nikel sebagai lapisan dasar. c) Tahan korosi dan suhu tinggi sampai dengan temperatur 800 o C. d) Baik digunakan untuk mengatasi adhesive wear Elektroplating Pelapisan listrik (electroplating) yaitu suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis. Terjadinya suatu endapan pada proses ini adalahn karena adanya ion-ion bermuatan listrik berpindah dari suatu elektroda melalui elektrolit. Hasil dari elektrolisis tersebut akan mengendap pada katoda. Selama proses pengendapan berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda elektrolit baik reduksi menuju arah tertentu sacara tetap, oleh karena itu dibutuhkan arus listrik searah dan tegangan yang konstan (Hadromi,2002). Prinsip teori dari lapis listrik adalah berpedoman atau berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan bahwa: Jumlah unsur-unsur yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama elektrolisa sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan elektrolit.

25 12 Jumlah zat-zat (unsur-unsur) yang dihasilkan oleh arus listrik besarnya sama selama elektrolisa adalah sebanding dengan berat equivalen masing-masing zat tersebut. Pernyataan tersebut diatas dapat ditulis dengan rumus sebagai berikut: B= I. t. e F...(2.1) Keterangan : B = Berat zat yang terbentuk (gram) I = Jumlah arus yang mengalir (A) t = Waktu (detik) e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi unsur tersebut) F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen suatu zat 1F = Coulumb Hukum Faraday sangat hubungannya dengan efisiensi arus yang terjadi pada proses pelapisan secara listrik. Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen. Dalam proses lapis listnk, arus diinginkan dalam kondisi yang konstant, maksud dari pernyataan tersebut adalah tegangan tidak akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai. I = R V... (2.2) Keterangan : I = Banyaknya arus ( ampere ) 1 ampere = 1A V = Tegangan ( volt) 1 volt = 1V R = Tahanan ( ) Sehingga untuk memvariabelkan ampere, maka yang divariabelkan hanyalah tahanannya saja, sedangkan voltasenya tetap. Satuan rapat arus dinyatakan dalam A/dm 2 atau A/ft 2 atau A/in 2.

26 Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatment) Sebelum dilakukan proses pelapisan logam, permukaan logam harus disiapkan untuk menerima adanya lapisan. Persiapan ini bertujuan untuk meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi. Permukaan yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono, A.J. dan Kaneko, T., 1995). Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan pendahuluan dengan tujuan : - Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti pengotor organik dan anorganik/oksida. - Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif. Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya, tetapi secara umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut: a. Pembersihan Secara Mekanik Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada benda kerja. Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geramgeram tersebut dilakukan dengan mesin gerinda, sedangkan untuk menghaluskan permukaannya dilakukan dengan proses buffing maupun polishing dalam berbagai tingkat kehalusan yang berbeda. Prinsipnya sama seperti proses gerinda, tetapi roda/wheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun, kulit dan kain kanvas. Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas, kadang-kadang diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening. b. Pembersihan dengan Pelarut (Solvent) Proses ini bertujuan untuk membersihkan debu, lemak, minyak, garam dan kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik. Proses pembersihan pada temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik, tetapi dilakukan pada temperatur kamar dengan cara dioles. c. Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing) Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau minyak-minyak yang menempel. commit Pembersihan to user ini perlu dilakukan karena

27 14 lemak ataupun minyak akan mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasar/benda kerja. Pencucian dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing). Pembersihan secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam keadaan panas selama 5-10 menit. Lamanya perendaman harus disesuaikan dengan kondisi permukaan benda kerja. Apabila lemak atau minyak yang menempel lebih banyak, maka dibutuhkan waktu yang lama untuk membersihkan permukaan benda kerja dari kotoran yang menempel. d. Pencucian dengan asam (Pickling) Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui peredaman. Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam antara lain : - Asam klorida (HCl) - Asam sulfat (H 2 SO 4 ) - Asam sulfat dan asam fluorida (HF) Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda). Gas H 2 yang timbul dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut. Dalam reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan menghasilkan pembersihan yang merata. Untuk benda kerja dari besi/baja cor yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari asam sulfat dan asam fluorida, sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain untuk menghilangkan oksida/serpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir yang menempel pada benda kerja (Saleh, A.A., 1995) Prinsip Kerja Lapis Listrik (Elektroplating) Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisa. Terjadi proses pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya pemindahan ion-ion bermuatan listrik dari anoda dengan perantara commit larutan to user elektrolit, yang terjadi secara terus

28 15 menerus pada tegangan konstan hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat pada permukaan logam.. Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik, anoda, larutan elektrolit dan katoda (benda kerja). Keempat gugusan ini disusun sedemikian rupa, sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai berikut: - Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik - Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik - Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat pada gambar 2.1. Gambar 2.2. Mekanisme proses pelapisan (Suarsana, I.K., 2008) Keterangan : (1) Anoda (bahan pelapis) (2) Katoda (benda yang dilapisi) (3) Elektrolit (4) Sumber arus searah

29 16 Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam larutan elektrolit, maka muatan ion positif ditarik oleh katoda. Sementara ion bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda. Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen. a. Larutan Elektrolit Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan media proses berlangsung. Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan garam logam yang dapat membentuk ion-ion negatif. Tiap jenis pelapisan larutan elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan. Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis. Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak mudah tereduksi. Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya lapisan, tetapi jika menempel pada permukaan katoda akan menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan. Kemampuan atau aktifitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi dari garam logamnya, bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk diendapkan, akan terjadi endapan yang terbakar pada rapat arus yang relatif rendah. Selain itu larutan elektrolit harus mempunyai sifat sifat seperti covering, power, throwing power, dan leveling yang baik. Beberapa bahan/zat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan antara lain: tampak rupa (appearance), kegetasan lapisan (brittleness), keuletan (ductility) dan kekerasan (hardness). b. Anoda (elektroda positif ) Peranan anoda pada proses pelapisan secara listrik sangat penting dalam menghasilkan kualitas lapisan. Pengaruh kebersihan anoda terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu diperhatikan. Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan, mengurangi kontaminasi larutan, menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai, meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya commit masalah-masalah to user dalam proses pelapisan.

30 17 Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua elektroda, maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen (reduksi), selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada elektroda katoda. Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda terlarut (soluble anode). Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai penghantar arus saja (conductor of current), anoda ini disebut anoda tak larut (unsoluble anoda). Dari anoda yang larut akan membentuk ion logam sewaktu atom logam dioksidasi dan melepaskan elektron-elektron yang sebanding dengan elektron-elektron dari katoda. Ion logam direduksi kembali secara terus menerus dalam otom logam, selanjutnya diendapkan pada katoda. Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel, paduan timbal-timah, karbon, platina-titanium dan lain sebagainya. Anoda ini diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh larutan dengan atau tanpa aliran listrik. Tujuan dipakainya anoda tidak larut adalah untuk: - Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan - Mengurangi nilai investasi peralatan - Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda Oleh karena itu anoda jenis ini tidak bisa digunakan dalam larutan yang mengandung bahan-bahan organik. Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah : a. Efisiensi anoda yang akan dipakai b. Jenis larutan elektrolit c. Kemurnian bahan anoda d. Bentuk anoda e. Rapat dan kepasitas arus yang disuplay f. Cara pembuatan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan anoda dengan katoda adalah 2:1, karena kontaminasi anoda adalah penyebab/sumber utama pengotor, maka usahakan menggunakan anoda semurni mungkin. Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda yang akan dilapis. Jarak dan luas permukaan commit anoda to user diatur sedemikian rupa, sehingga

31 18 dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata. Rapat arus anoda usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan. Contoh dari bentukbentuk anoda dapat dilihat pada gambar 2.2. Gambar 2.2. Bentuk bentuk anoda larut (Saleh, A.A., 1995) c. Air Air merupakan salah satu unsur pokok yang selalu harus tersedia. Biasanya penggunaan air pada proses lapis listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu : 1. Air untuk pembuatan larutan elektrolit 2. Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap 3. Air untuk pembilasan 4. Air untuk proses pendingin Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan untuk suatu proses. Air ledeng/kota dipakai untuk proses pembilasan, pencucian, proses etsa dan pendingin. Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus untuk pembuatan larutan. Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik. Air ledeng/kota yang masih mengandung kation dan anion, jika bercampur dengan ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapan/lapisan. Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan magnesium, karena mudah bereaksi commit dengan to user kadmium sianida, tembaga sianida,

32 19 perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya, sehingga akan mempercepat kejenuhan larutan. Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari garam-garam seperti bikarbonat, sulfat, klorida dan nitrat. Unsur-unsur garam logam alkali (sodium/potassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan sewaktu operasi pelapisan berlangsung, kecuali pada larutan lapis nikel. Hal ini disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power). Pada plat lapis nikel dihasilkan lapisan yang getas (brittle). Adanya logam-logam berat seperti besi dan mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran (roughness), porous, gores (streakness), noda-noda hitam (staining), warna yang suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular. Untuk itu maka diperlukan air murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang menguap (Saleh, A.A., 1995) Reaksi pada pelapisan krom keras (hard chrome) Mekanisme pengendapan ion pada pelapisan krom keras dengan elektroplating cukup kompleks. Ion kromat (CrO 3 ) merupakan sumber ion Cr yang akan mengendap dan membentuk lapisan pada permukaan katoda(benda yang akan dilapis). Asam kromat dalam air cenderung akan membentuk asam 2- dikromat (dichromic acid, H 2 Cr 2 O 7 ). Asam dikromat berwujud Cr 2 O 7 dalam larutan elektrolit dan selanjutnya akan mengendap untuk membentuk lapisan pada permukaan katoda. CrO 3 + H 2 O H 2 C = 2H CrO H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = 2 H 2 CrO 4 = Cr 2 O 7 + 2H + + H 2 O Ada 3 reaksi secara simultan pada katoda yaitu : 1). Pengendapan Cr : 2- Cr 2 O H e - 12Cr + 7 H 2 O 2). Pelepasan H 2 : 2H + + 2e - H 2-3). Pembentukan ion Cr : 2- Cr 2 O H + + 6e - commit 2Cr 3- to + user 7 H 2 O

33 20 Ada 3 reaksi secara simultan pada anoda yaitu: 1). Pelepasan C : 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e - 2). Oksidasi ion Cr : 2Cr H 2 O 2CrO H + + 6e - 3). Pembentukan PbO 2 : Pb + 2H 2 O PbO 2 + 4H - + 4e - Gambar 2.3. Reaksi pada pelapisan krom keras (Sukrawan ; 2001) Krom tidak dapat berfungsi sebagai anoda dengan baik karena dapat dengan mudah larut di dalam larutan asam kromat. Maka sebagai pengganti digunakan anoda timah hitam (Pb) yang bersifat tidak mudah larut dalam larutan asam kromat. Lapisan PbO 2 akan menyelimuti anoda pada saat dilakukan proses pelapisan. PbO 2 mempunyai fungsi untuk membantu proses pembentukan ion Cr 3+ dan mengendalikan jumlah ion yang ada. Lapisan PbO 2 akan membuat alliran arus berkurang sehingga ion Cr 3+ yang terbentuk tidak akan berlebihan. Bila ion Cr 3+ yang terbentuk berlebihan maka akan membuat permukaan spesimen akan menjadi lebih kasar karena ion yang terdeposit tidak terbentuk secara teratur. Anoda disarankan agar lebih pendek dari benda kerja. Hal ini dikarenakan agar tidak tidak terjadi kelebihan arus pada ujung benda kerja dan ketebalan akan bisa lebih merata..

34 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Peneliutian Tahapan penelitian dilaksaknakan sesuai dengan diagram alir penelitian seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.1 Mulai Raw material Plat baja karbon rendah Persiapan dan pembuatan spesimen uji Pengerjaan awal Pelapisan Krom Keras Variasi waktu : 30, 40, 50 dan 60 menit. Variasi arus listrik : 0.5, 1, 1.5 dan 2 A Pembilasan Pengujian lapisan Pengujian Kekerasan Mikro Pengujian Ketebalan Data dan Analisis Kesimpulan Selesai Gambar 3.1. Diagram alir penelitian. 21

35 Alat yang digunakan Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin UNS. Adapun alat yang digunakan sebagai berikut : a. Rectifier Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC). Rectifier digunakan untuk mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam penelitian. Gambar 3.2. Rectifier b. Bak pembersih Bak pembersih ini berfungsi untuk wadah pembilasan spesimen yang telah dilakukan pelapisan dari sisa larutan elektrolit. c. Bak plating (Bak penampung) Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit yang akan digunakan di dalam penelitian, bak plating diupayakan tidak terbuat dari logam, karena larutan elektrolit yang digunakan dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam. Gambar commit 3.3. bak to user penampung

36 23 d. Stop watch Stop watch dipakai untuk menghitung waktu pencelupan. e. Gerinda listrik Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam. f. Jangka sorong Jangka sorong digunakan untuk membaca skala pada spesimen dengan ketelitian hingga 0,1 mm. Gambar 3.4. Jangka sorong g. Kamera digital Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses elektroplating. h. Timbangan digital Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan sesudah pelapisan. Gambar 3.5. timbangan digital i. Alat uji keras Mikro Hardness Vickers Mikro Hardness Vickers merupakan metode yang digunakan untuk mengetahui kekerasan mikro suatu material commit terutama to user logam dengan indentor intan

37 24 piramida. Nilai yang didapatkan dari pengujian ini adalah dengan satuan VHN (Vickers Hardness Number). Gambar 3.6. Alat uji kekerasan mikro Vickers j. Coating thickness measuring instrument Alat ini pakai untuk mengukur ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses elektroplating. Alat yang dipakai adalah dualscope MPOR. Gambar 3.7.Coating thickness measuring instrument dualscope MPOR 3.3. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Anoda Dalam penelitian ini anoda yang digunakan adalah timah hitam (Pb), karena anoda ini bukan digunakan sebagai pelapis dan bersifat tidak larut, endapan yang terbentuk di katoda adalah asam kromat yang

38 25 telah dilarutkan dengan asam sulfat dan air. Timah hitam hanya sebagai penghantar arus listrik saja karena mempunyai sifat daya hantar yang baik. 2. Pelat baja karbon rendah AISI Tabel 3.1. Komposisi kimia spesimen Unsur Kandungan (%) Unsur Kandungan (%) Fe 97,5 Cu 0,286 C 0,265 Nb 0,0546 Si 0,622 Ti 0,0162 Mn 0,260 V 0,0301 P 0,0208 W < 0,0250 S 0,0303 Pb < 0,0100 Cr 0,488 Ca 0,0002 Mo 0,0637 Zr 0,0224 Ni 0,161 Al 0,0132 Co 0, Larutan Elektrolit Komposisi yang dipakai untuk pembuatan larutan elektrolit untuk pelapisan krom keras yaitu : - CrO 3 / Asam Kromat (Chromic Acid) 250 gr/liter - H 2 SO 4 / Asam Sulfat (Sulfate Acid) 2,5 gr/liter Sedangkan cara pembuatan larutan elektrolit krom keras yaitu : - Bahan bahan ditimbang sesuai dengan berat dan keperluannya. - Air bersih disiapkan sebanyak 2 liter dalam bak - Bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas dimasukkan secara berurutan sebagai berikut : a) Asam kromat dimasukkan dan diaduk hingga larut.

39 26 b) Asam sulfat dimasukkan secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga larut. c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk. d) Larutan dibiarkan selama ± 4 jam, kemudian dilakukan penyaringan. e) Setelah dilakukan penyaringan, larutan dibiarkan lagi selama ± 4 jam. f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan selama ± 4 jam, sudah bisa digunakan Pelaksanaan penelitian Persiapan Spesimen Uji Dalam penelitian ini akan mengkaji bagaimana pengaruh kuat arus dan waktu pencelupan terhadap hasil pelapisan krom keras terhadap ketebalan dan kekerasan mikro pada proses elektroplating. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah plat baja karbon rendah AISI Plat dipotongan dengan dimensi yang telah ditentukan. Setelah itu dilakukan penggerindaan untuk membersihkan permukaan plat dari lapisan oksidasi yang menempal,lakukan pengamplasan agar permukaan lebih halus. Setelah didapatkan spesimen yang rata dan halus, terlebih dahulu dilakukan pengukuran nilai kekerasan mikro dengan menggunakan alat uji keras vickers sebelum dilakukan proses pelapisan. Hal ini perlu dilakukan untuk mengetahui seberapa besar peningkatan kekerasan yang diperoleh dalam penelitian ini Pengerjaan Awal (Pre Treatment) Setelah spesimen uji telah siap maka dilakukan proses degreasing, yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan lemak lemak yang menempel pada saat proses permesinan hilang dan bersih. Kemudian setelah itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

40 27 dikeringkan dengan cara diangin-anginkan pada ruangan terbuka. Proses pengetsaan dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H 2 SO 4 ) dengan kosentrasi sebesar 10% pada suhu C selama 1 5 menit. Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari lapisan oksida dan unsur unsur pengotor lainnya yang menempel, sehingga akan menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat Proses Pelapisan Langkah langkah dalam proses pelapisan : 1. Mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. 2. Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu. 3. Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit. 4. Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih. 5. Pelaksanaan pelapisan krom keras (hard chromium) : a. Berat spesimen ditimbang terlebih dahulu sebelum dilapisi. b. Spesimen yang akan dilapis diletakkan pada kutub negatif (katoda) dan timah hitam pada kutub positif (anoda). c. Benda kerja dan anoda dihubungkan ke sumber arus listrik (rectifier), benda kerja ke kutub negatif, sedangkan anoda/pelapis ke kutub positif. d. Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan. e. Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan arus listrik dan waktu: o Variasi waktu : 30, 40, 50 dan 60 menit. o Variasi arus listrik : 0.5, 1, 1.5 dan 2 A. f. Setelah selesai pencelupan, benda kerja diangkat dan langsung dibilas. 6. Pelaksanaan proses akhir : a. Setelah benda kerja dilapisi kromium, lalu dibilas dengan air bersih dan kemudian dilakukan pengeringan. b. Melakukan pengujian kekerasan. c. Melakukan pengukuran ketebalan. d. Pengolahan data hasil penelitian.