LAPORAN PRAKTIKUM PROSES MANUFAKTUR II MODUL PM2-05 PROSES PELAPISAN PERMUKAAN (PENGECATAN DAN ELEKTROPLATING)

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM PROSES MANUFAKTUR II MODUL PM2-05 PROSES PELAPISAN PERMUKAAN (PENGECATAN DAN ELEKTROPLATING) OLEH : KELOMPOK : ANGGOTA : TANGGAL PRAKTIKUM : ASISTEN : LABORATORIUM TEKNIK PRODUKSI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN dan DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2011

2 MODUL PM2 05 PROSES PELAPISAN PERMUKAAN PENGECATAN DAN ELEKTROPLATING TUJUAN Peserta praktikum dapat : 1. Mengetahui jenis-jenis proses pelapisan. 2. Mengetahui cara melakukan proses-proses pelapisan tersebut. 3. Mengetahui kegunaan surface treatment. PERALATAN A. Benda kerja : a. Pengecatan : 1. Pelat Baja b. Elektroplating : 1. Anoda : tembaga (Cu) 2. Katoda : seng (Zn) B. Peralatan: a. Pengecatan : 1. Sprayer 2. Kompresor 3. Cat logam 4. Cat dasar 5. Thinner 6. Masker dan sarung tangan b. Elektroplating : 1. Elektrolit 2. Sumber arus searah (arus DC) 3. Bak penampung 4. Ampelas 5. Pemanas 6. Pengaduk

3 TEORI DASAR Surface treatment merupakan perlakukan terhadap permukaan benda kerja hasil proses manufaktur untuk mendapatkan sifat dan karakteristik permukaan yang sesuai dengan yang diinginkan. Fungsi surface treatment antara lain : 1. Meningkatkan ketahanan terhadap aus, erosi, dan indentasi 2. Mengendalikan friksi 3. Mengurangi adhesi 4. Meningkatkan sifat pelumasan 5. Meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi 6. Meningkatkan ketahanan fatigue 7. Memperbaiki keadaan permukaan 8. Memberikan kesan dekoratif Berbagai teknik digunakan untuk menghasilkan karakteristik tersebut terhadap berbagai jenis material seperti logam, non-logam, dan keramik. Hal ini terutama untuk material yang digunakan pada mekanisme yang melibatkan : 1. Deformasi plastic pada permukaan benda kerja 2. Reaksi-reaksi kimia 3. Perlakukan panas 4. Deposisi 5. Implantation 6. Pelapisan dan cat organic Teknik-teknik yang digunakan untuk surface treatment meliputi : 1. Mechanical surface treatments a. Shot peening b. Laser shot peening c. Water-jet peening d. Ultrasonic peening e. Roller burnishing f. Explosive hardening 2. Mechanical plating 3. Cladding 4. Case hardening 5. Hard facing 6. Spark hardening 7. Thermal spraying a. Combustion spraying b. Electrical spraying

4 c. Cold spraying 8. Vapor deposition a. Physical vapor deposition b. Chemical vapor deposition 9. Ion implantation 10. Diffusion coating 11. Laser treatments 12. Electroplating 13. Electroless plating 14. Electroforming 15. Conversion coatings a. Anodizing b. Coloring 16. Hot dipping 17. Porcelain enameling 18. Ceramic coatings 19. Organic coatings 20. Diamond coating 21. Diamondlike carbon 22. Surface texturing 23. Painting Dalam praktikum ini, proses yang dilakukan adalah pengecatan dan eleckroplating. Prinsip kerja pengecatan adalah dengan menggunakan kompresor dan sprayer untuk menghasilkan butiran-butiran cat yang kemudian akan menempel pada permukaan benda kerja. Sedangkan elektroplating memanfaatkan prinsip kerja reaksi kimia elektrolisis, yaitu dengan menempatkan logam pelapis pada anoda dan benda kerja pada katoda, kemudian kedua logam dicelupkan ke dalam larutan elektrolit dan dihubungkan dengan sumber arus searah sehingga terjadi perpindahan ion dari logam pelapis ke benda kerja dan terbentuk lapisan dari logam pelapis pada benda kerja. PELAKSANAAN A. Proses pengecatan a. Persiapan proses pengecatan 1. Meminjam peralatan yang diperlukan untuk praktikum kepada petugas dan memeriksa dengan teliti bahwa paralatan yang dipinjam dalam keadaan baik. 2. Meminta benda kerja yang akan dipakai untuk praktikum kepada petugas. Kartu peminjaman ditandatangani oleh petugas dan praktikan. b. Prosedur kerja pengecatan

5 1. Menggunakan masker dan sarung tangan. 2. Menyiapkan peralatan pengecatan. 3. Memasukkan cat dasar ke dalam sprayer. 4. Menyalakan kompresor kemudian membuka katup tekanan pada selang kompresor. 5. Memastikan pengukur tekanan kompresor menunjukkan angka 4 bar. 6. Mengatur nosel pada sprayer. 7. Mencoba melakukan pengecatan ke suatu permukaan benda lain sebelum melakukan pengecatan ke benda kerja. 8. Melakukan pengecatan dasar. 9. Memasukkan cat logam ke dalam sprayer. 10. Mengatur nosel pada sprayer. 11. Mencoba melakukan pengecatan ke suatu permukaan benda lain sebelum melakukan pengecatan ke benda kerja. 12. Melakukan pengecatan menggunakan cat logam. 13. Mengamati hasil pengecatan. B. Proses elektroplating a. Persiapan proses elektroplating 1. Meminjam peralatan yang diperlukan untuk praktikum kepada petugas dan memeriksa dengan teliti bahwa paralatan yang dipinjam dalam keadaan baik. 2. Meminta benda kerja yang akan dipakai untuk praktikum kepada petugas. Kartu peminjaman ditandatangani oleh petugas dan praktikan. b. Prosedur kerja elektroplating 1. Menyiapkan benda kerja elektroplating. 2. Melakukan pembersihan dan penghalusan pada permukaan benda kerja dengan menggunakan amplas yang sudah disediakan. 3. Menyiapkan larutan elektrolit dan memanaskannya. 4. Menyusun rangkaian elektroplating sebagai berikut : menghubungkan tembaga pada kutub positif (anoda) dan seng pada kutub negatif (katoda) kemudian memasukkan tembaga dan seng ke dalam bak penampung. 5. Mengamati proses elektroplating sambil mengaduk larutan elektrolit.

6 ANALISIS DATA PERCOBAAN Dalam praktikum ini, percobaan yang dilakukan adalah proses pengecatan dan proses electroplating. Sebelum melakukan proses pengecatan praktikan menyiapkan peralatanperalatan yang akan dipakai, yaitu : satu unit kompresor berpenggerak motor listrik, satu buah spraygun jenis gravity feed dan dua buah selang fleksibel spiral yang disatukan sehingga memanjang. Bahan yang digunakan untuk proses pengecatan, yaitu : satu buah kaleng berisi cat berwarna hitam, satu botol berisi thinner dan satu buah pelat besi yang telah berkarat. Sesudah menyiapkan peralatan dan bahan-bahan yang akan digunakan praktikan diberitahu bagian-bagian dari spraygun dan fungsinya yang terdapat pada gambar di bawah ini Gambar Tampak luar Spray gun Pengontrol kekuatan Trigger Pengontrol tekanan semburan fluida cat Pengontrol tekanan semburan udara Gambar Tampak Dalam Spray gun

7 Ada tiga bagian utama di dalam sprayer : 1. Pengontrol kekuatan trigger yang berfungsi untuk mengatur kekuatan tarikan kepada trigger yang diatur oleh pegas di dalam trigger 2. Pengontrol kekuatan semburan cat yang apabila dikendorkan akan menambah jumlah pengeluaran cat dan apabila dikencangkan akan mengurangi jumlah pengeluaran cat 3. Pengontrol kekuatan semburan udara yang apabila dikendorkan, hasil cat yang disemprotkan ke benda kerja akan berbentuk oval lonjong dan luas daerah pengecatan akan besar. Apabila dikencangkan, hasil cat yang disemprotkan akan berbentuk bulat kecil dan luas daerah pengecatan kecil. Prinsip kerja spray tipe gravity feed adalah cat mengalir ke spraygun karena ada gaya gravitasi yang menarik cat ke bawah menuju spraygun. Setelah dijelaskan fungsi-fungsi pada bagian spraygun, praktikan merakit alat pengecatan dengan pertama-tama memasang kabel selang spiral pada spraygun dan ujung yang lain pada kompresor. Setelah itu cat diencerkan dengan air di dalam suatu wadah disediakan dengan perbandingan 5:1. Cat yang diencerkan dimasukkan ke dalam mangkuk spraygun dan ditutup. Setelah itu atur tekanan yang akan diberikan kompresor dan kompresor dinyalakan untuk memberi tekanan udara kepada spraygun. Mangkuk spraygun diatur posisi kemiringan sudutnya relative terhadap nozzle untuk membantu penurunan cat ke bawah menuju spraygun sehingga cat mudah keluar ketika trigger ditarik. Setelah itu kelompok praktikan melakukan pengecatan secara bergantian tiap anggota kelompok sampai waktu selesai yang ditentukan kelompok praktikan sendiri. Pengecatan dilakukan dengan menyemprotkan cat pada pelat besi dari satu sisi ke sisi lainnya bertujuan agar tebal warna cat tersebar merata pada daerah pengecatan. Setelah itu spraygun dan mangkuk dibersihkan menggunakan thinner dan lap kering. Proses pengecatan selesai dilakukan.

8 Sebelum melakukan proses electroplating, praktikan menyiapkan peralatan-peralatan yang akan dipakai, yaitu : satu unit pembangkit daya (power supply), satu unit kompor listrik, satu buah panci, satu buah batang pengaduk dan dua buah kabel penghubung elektroda dengan power supply. Bahan yang digunakan untuk proses elektroplating, yaitu : satu buah pelat seng yang tipis sebagai benda kerja yang akan dilapisi, satu buah pelat tembaga yang tebal sebagai bahan pelapis yang akan melapisi benda kerja, garam potassium (3 batu/secukupnya) dan air bersih (secukupnya). Pertama, pastikan power supply dalam keadaan mati. Seng dipasangkan pada kutub negative power supply sedangkan tembaga pada kutub positif power supply, keduanya menggunakan kabel pencapit buaya. Seng berlaku sebagai katoda pada elektroda dan tembaga berlaku sebagai anoda pada elektroda. Kedua, Isi panci dengan air bersih yang volumenya ¾ volume panci dan panaskan menggunakan kompor listrik. Potassium dimasukkan sebanyak 3 batu ke dalam panci berisi air. Air dan potassium yang bercampur akan menjadi larutan elektrolit alkali (asam). Kegunaan larutan elektrolit adalah sebagai media perpindahan ion-ion anoda menuju katoda. Ketiga, dua pelat elektroda dicelupkan ke dalam panci berisi bak larutan elektrolit dan power supply diatur tegangannya dan kemudian dinyalakan. Keempat, menunggu proses electroplating yang sedang berlangsung, terlihat larutan elektrolit berbusa yang menandakan reaksi perpindahan ion anoda menuju katoda sedang berlangsung. Untuk mengetahui bahwa prosedur yang dilakukan sudah benar dapat mengetahuinya dengan cara mengangkat pelat dari kolam elektrolit, apabila diangkat voltase pada power supply meningkat berarti prosedur sudah benar karena ketika terjadi perpindahan ion voltase power supply akan drop sebesar energy perpindahan ion-ion anoda menuju katoda. Penambahan potassium pada air bertujuan untuk menambah ph larutan agar mencegah pembentukan gas hydrogen pada elektrolit pada suasana asam yang memudahkan pelarutan kembali bahan pelapis anoda yang sudah menempel pada katoda. Pada percobaan, terlihat bahwa tembaga (anoda) tidak langsung melapisi seng (katoda) dan untuk melapisi seng membutuhkan waktu sekitar 15 menit. Hal ini disebabkan oleh larutan elektrolit yang konsentrasinya rendah, yang apabila semakin rendah konsentrasinya akan menyebabkan ion anoda sukar berpindah dan menempel pada katoda dan menyebabkan ph elektrolit rendah yang memudahkan perpindahan kembali ion anoda menuju anoda, terbukti saat proses pelapisan sudah terjadi, benda kerja (anoda dan katoda) tidak diangkat dalam waktu 5 menit saja bahan pelapis seng tersebut terlepas dari seng dan seng kembali ke keadaan semula. Setelah proses electroplating dilakukan, peralatan dibersihkan dan dirapikan kembali, larutan elektrolit dibuang dan peralatan disimpan kembali pada tempatnya.

9 Gambar Seng sebelum di elektroplating Gambar Seng sebelum di elektroplating Pada foto keadaan seng sesudah dan sebelum proses adalah sama dikarenakan kelalaian praktikan untuk mengangkat benda kerja dari larutan elektrolit ketika proses pelapisan selesai dan power supply dalam keadaan mati. Walaupun tidak ada lagi sumber beda potensial pada elektroda, seng masih dapat bereaksi dengan larutan elektrolit yang menghantarkan listrik (ion), apalagi didukung oleh elektrolit ber-ph rendah yang memudahkan pelarutan kembali ion-ion bahan pelapis seng. Seharusnya ketika proses pelapisan selesai, elektroda cepat-cepat diangkat dari larutan elektrolit.

10 KESIMPULAN 1. Jenis-jenis proses pelapisan antara lain : a. Proses pelapisan dengan reaksi kimia tanpa sumber tegangan listrik : Physical vapor deposition, Chemical vapor deposition, Diffusion coating, Ion implantation dan Electroless plating. b. Proses pelapisan dengan sumber tegangan listrik : Electroplating, Electroforming dan Anodizing. c. Proses pelapisan lainnya : Pengecatan, Hot dipping, Porcelain enameling, Ceramic coatings, Organic coatings dan Diamond coating 2. Kegunaan surface treatment adalah : a. Meningkatkan ketahanan terhadap aus, erosi, dan indentasi b. Mengendalikan friksi c. Mengurangi adhesi d. Meningkatkan sifat pelumasan e. Meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi f. Meningkatkan ketahanan fatigue g. Memperbaiki keadaan permukaan h. Memberikan kesan dekoratif

11 TUGAS SETELAH PRAKTIKUM Pengecatan 1. Tuliskan nama dan fungsi dari peralatan pengecatan yang digunakan pada praktikum dengan lengkap! a. Alat : b. Bahan : 1 buah Sprayer jenis gravity feed : berfungsi untuk mengontrol fungsi keluaran cat untuk disemprotkan pada benda kerja berupa tekanan udara, volume cat dan kekuatan trigger sesuai keinginan. 1 buah Kompresor berpenggerak motor listrik : berfungsi untuk memberikan tekanan udara pada sprayer sebagai kekuatan pendorong laju berpindahnya cat menuju benda kerja. 2 buah Kabel selang spiral penghubung : berfungsi untuk meneruskan aliran udara bertekanan dari kompresor menuju sprayer. 1 buah Sumber tegangan : memberikan daya listrik ke power supply untuk mengkonversikan daya tersebut di kompresor menjadi udara bertekanan. 1 buah Wadah campuran cat dengan air : berfungsi sebagai wadah pada saat pencampuran cat dengan air. 1 buah Sendok pengaduk cat dengan air : berfungsi sebagai pengaduk cat dengan air ketika pengenceran cat terjadi. 1 kaleng Cat logam : cat cair berwarna hitam yang berfungsi untuk melapisi permukaan benda kerja sehingga berwarna. 1 botol Thinner : berfungs mengatur kekentalan cat dengan cara mengencerkan cat. Lebih terarah untuk pembersihan sprayer dari cat. Air secukupnya : berfungsi untuk mengatur kekentalan cat dengan cara mengencerkan cat. 1 buah Lap kering : berfungsi untuk mengelap permukaan sprayer yang basah ketika dibersihkan dari noda cat. 1 pasang Sarung tangan : berfungsi untuk melindungi tangan praktikan dari noda cat dan hal-hal yang akan terjadi yang tidak sesuai keinginkan. 1 buah Masker : berfungsi untuk melindungi muka praktikan dari cat atau zat-zat beracun yang dapat terhirup praktikan.

12 1 buah Kacamata : berfungsi melindungi mata praktikan dari zat-zat atau cat yang membahayakan mata apabila saling berkontakan. 2. Terangkan prosedur kerja yang telah dilakukan pada proses pengecatan, secara singkat saja! Praktikan menyiapkan peralatan dan bahan pengecatan yang akan dilakukan. Praktikan memakai perlengkapan pengaman berupa sarung tangan, kacamata dan masker. Sesudah itu, praktikan merakit alat pengecatan dengan pertama-tama memasang kabel selang spiral pada spraygun dan ujung yang lain pada kompresor. Setelah itu cat diencerkan dengan air di dalam suatu wadah disediakan dengan perbandingan 5:1. Cat yang diencerkan dimasukkan ke dalam mangkuk spraygun dan ditutup. Setelah itu atur tekanan yang akan diberikan kompresor dan kompresor dinyalakan untuk memberi tekanan udara kepada spraygun. Mangkuk spraygun diatur posisi kemiringan sudutnya relative terhadap nozzle untuk membantu penurunan cat ke bawah menuju spraygun sehingga cat mudah keluar ketika trigger ditarik. Setelah itu kelompok praktikan melakukan pengecatan secara bergantian tiap anggota kelompok sampai waktu selesai yang ditentukan kelompok praktikan sendiri. Pengecatan dilakukan dengan menyemprotkan cat pada pelat besi dari satu sisi ke sisi lainnya bertujuan agar tebal warna cat tersebar merata pada daerah pengecatan. Setelah itu spraygun dan mangkuk dibersihkan menggunakan thinner dan lap kering. Proses pengecatan selesai dilakukan. Peralatan dibersihkan, dirapikan dan disimpan di tempat semula. Elektroplating 1. Tuliskan nama dan fungsi dari peralatan elektroplating yang digunakan pada praktikum dengan lengkap! a. Alat : 1 unit Kompor listrik : berfungsi untuk memanaskan larutan elektrolit sehingga kondisi tekanan dan temperature reaksi perpindahan ion pada saat proses electroplating dalam keadaan steady state atau konstan sehingga proses dapat berlangsung dengan sempurna mendekati ideal. 1 unit sumber tegangan dan power supply : berfungsi untuk memberikan daya listrik ke kompor listrik dan sebagai catu daya pada elektroda.

13 b. Bahan : 2 buah Kabel capit buaya : berfungsi untuk meneruskan aliran arus dari power supply menuju elektroda. 1 buah Sendok pengaduk : berfungsi sebagai pengaduk larutan elektrolit yang mempercepat perpindahan ion menuju katoda. 1 buah Panci : berfungsi sebagai wadah larutan elektrolit. 1 buah Pelat seng tipis : benda kerja yang akan dilapisi dengan tembaga. Bertindak sebagai katoda pada proses electroplating. 1 buah Pelat tembaga tebal : benda kerja sebagai bahan yang akan melapisi seng. Bertindak sebagai anoda pada proses electroplating. Air secukupnya : bahan pelarut larutan elektrolit. 3 batu Potassium : bahan terlarut larutan elektrolit. Bertindak menaikkan ph larutan. 1 pasang Sarung tangan : berfungsi untuk melindungi tangan praktikan dari noda cat dan hal-hal yang akan terjadi yang tidak sesuai keinginkan. 1 buah Masker : berfungsi untuk melindungi muka praktikan dari cat atau zat-zat beracun yang dapat terhirup praktikan. 1 buah Kacamata : berfungsi melindungi mata praktikan dari zat-zat atau cat yang membahayakan mata apabila saling berkontakan. 2. Terangkan prosedur kerja yang telah dilakukan pada proses electroplating, secara singkat saja! Praktikan menyiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan pada proses electroplating. Setelah itu, pastikan power supply dalam keadaan mati. Seng dipasangkan pada kutub negative power supply sedangkan tembaga pada kutub positif power supply, keduanya menggunakan kabel pencapit buaya. Seng berlaku sebagai katoda pada elektroda dan tembaga berlaku sebagai anoda pada elektroda. Kedua, Isi panci dengan air bersih yang volumenya ¾ volume panci dan panaskan menggunakan kompor listrik. Potassium dimasukkan sebanyak 3 batu ke dalam panci berisi air. Air dan potassium yang bercampur akan menjadi larutan elektrolit alkali (asam). Kegunaan larutan elektrolit adalah sebagai media perpindahan ion-ion anoda menuju katoda. Ketiga, dua pelat elektroda dicelupkan ke dalam panci berisi bak larutan elektrolit dan power supply diatur tegangannya dan kemudian dinyalakan. Keempat, menunggu proses electroplating yang sedang berlangsung, terlihat larutan elektrolit berbusa yang menandakan reaksi perpindahan ion anoda menuju katoda sedang berlangsung. Setelah pelat seng terlapisi, pelat seng segera diangkat dari larutan elektrolit dan peralatan dibersihkan, dirapikan dan disimpan di tempat semula.

14 TUGAS TAMBAHAN Pengecatan 3. Tuliskan nama dan fungsi dari peralatan pengecatan yang digunakan pada praktikum dengan lengkap!