Electroplating

BAB I

PENDAHULUAN

I.I        Latar belakang.

            Jutaan dolar hilang setiap tahunnya karena korosi, sebagian dari kerugian ini disebabkan oleh korosi besi dan baja, meskipun logam lainnya dapat menimbulkan korosi juga, korosi adalah poses oksidasi sebuah logam akibat percampuran suatu bahan elektrolit dengan udara, dimana udara atau elektrolit akan mengalami reduksi, sehingga terjadinya karat pada logam.

            Korosi dapat terjadi oleh,air yang mengandung garam dan logam akan bereaksi secara elektrokimia dalam larutan garam (elektrolit) proses elektrokimia akan terbentuk anoda dan katoda pada sebatang logam.

Untuk mencegah terjadinya korosi, beberapa atau cara yang sering dilakukan yaitu:

Ø  Mengecat permukaan logam

Ø  Galvanisasi (perlindungan katoda)

Ø  Elektroplating

Ø  dan lain-lain.

Cara yang akan dibahas pada laporan ini yaitu elektroplating ,elektroplating adalah pelapisan logam yang lain secara elektrolisa, logam pelapisannya adalah logam yang kadar korosinya sangat kecil yaitu tembaga, nikel, dan chrom. Proses elektroplating ini berguna untuk menjaga bahan terhadap gesekan.

1.2       Tujuan Elektroplating:

            Adapun tujuan dari elektroplating, yaitu:

a.       Untuk mencegah korosi.

b.      Untuk memperindah permukaan logam dasar.

c.       Untuk meningkatkan ketahanan dari pada permukaan logam (ketahanan terhadap gesekan).

d.      Meningkatkan daya hantar listrik.

BAB II

TEORI DASAR

2.1       Teori dasar Elektroplating.

Dalam dunia logam ada beberapa teknik pelapisan terhadap logam, diantaranya yaitu lapis seng / zink, galfanis, perak, emas, brass, tembaga, nickel,chrome/ krom.
Nikel atau elektroplating nikel  adalah salah satu teknik pelapisan logam yang bertujuan untuk melapisi logam agar tahan terhadap karat dan juga untuk menambah keindahan logam yang di lapis. Proses elektroplating dilaksanakan dalam sebuah bak yang berisi larutan elektrolit dicelupkan dua buah elektroda (Anoda) dan sebuah benda kerja (Katoda) dimana kedua anoda dan katoda dihubungkan power supply (Rectifier) arus yang mengalir dari kedua elektroda ke power supply adalah arus searah (DC) sedangkan arus dari power supply ke sumber arus adalah arus bolak-balik (AC) larutan elektroda yang digunakan harusm sesuai dengan logam pelapis, yang bertindak sebagai anoda berupa katup positif dan yang bertindak sebagai katoda berupa katup negatif..

Yang terjadi pada anoda merupakan reaksi reduksi, sedangkan pada katoda merupakan reaksi oxydasi pada anoda mekanisme berfungsi untuk penggantian ion logam yang menempel pada katoda, pada katoda reaksi berubah ion logam menjadi logam yang kemudian menempel pada permukaan elektroda.

Gambar 1. Prinsip dasar proses elektroplating.

Perhitungan pada elektroplating (tembaga, Nikel, Chrom ) dengan menggunakan Hukum faraday. “Hukum faraday merupakan salah satu hukum yang berhibungan dengan proses elektroplating yang menyatakan bahwa dengan adanya arus yang mengalir dalam larutan elektrolit, maka terjadilah gerakan ion dan penetralan ion” hubungan antara arus listrik yang mengalir dengan jumlah logam yang dibebaskan kedalam larutan tersebut dinyatakan oleh faraday.

·         Jumlah logam yang terbentuk pada elektroda suatu sel sebanding dengan arus yang mengalir.

·         Jumlah logam yang diuraikan oleh arus listrik yang sama dalam sel yang berbeda sebanding dengan berat okivalen logam tersebut.

·         Bila evisiensi arus 100% maka berat logam yang diendapkan adalah sebanding lurus dengan arus yang mengalir melalui larutan dan sebanding dengan berat ekivalen logam waktu elektrplating.

Ø  Nilai ketentuan

·         Tembaga

Densiti = 8933kg/m³

     Valensi = 2

     Berat atom =63,54 kg/m³

·         Nikel

Densiti = 8907kg/m³

     Valensi = 2

     Berat atom =58,71kg/m³

^·          Croom

Densiti = 7194kg/m³

     Valensi = 3

     Berat atom =58,71 kg/m³

 Ø  Rumus mendapatkan luas permukaan.

                L=  2 { ( P.L) + (L . t) + (P . t) }

            Dimana:

            L = Luas permukaan.

            P = Panjang.

            L = lebar

Ø  Rumus untuk mendapatkan berat logam yang diendapkan.

                 

            Dimana:

            W = Berat logam yang diendapkan.

              I = kuat arus.

              T= Waktu pelapisan.

              A=Besar atom logam.

              Z = Valensi logam.

              F = Bilangan (farade terapan) 96500 Coulom.   

 

Ø  Rumus perhitungan tebal lapisan.

                

 

            T=tebal lapisan.

            i = Rapat arus.

            A=Besar atom logam.

            Z = Valensi logam.

            F = Tetapan parade.

Ø    Rumus perhitungan waktu pelapisan.

           

            Dimana :

              T = Waktu pelapisan.

              #        = tebal lapisan.

              i= rapat arus.

              A=Besar atom logam.

              Z = Valensi logam.

              F = Bilangan (farade terapan) 96500 Coulom.

2.2       Mekanisme proses elektroplating.

2.2.1    Mekanisme pelapisan nikel

                     Dalam proses elektrolisa nikel terjadi reaksi pada katoda, yaitu proses-proses reduksi dari ion-ion nikel bantuan electron-elektron yang berasal dari sumber arus searah

Reaksinya adalah :

                               Ni ²⁺  + 2e ^- → Ni ^o

                               2H+   +2e   → H₂

Sedangkan pada anoda terjadi reaksi oxidasi, reaksinya adalah :

                               Ni   →  N_i ²⁺ + 2 e ^–

                                         4OH → O_{2 +} 2 H₂O + 4 e ^–

Gambar  2. Mekanisme Pelapis

2.2.2    Mekanisme Pelapisan Chrom.

            Dalam pelapisan Chrom, mekanisme perpindahan ion-ion dan proses terjadinya pembentukan senyawa chromyang bervalensi tiga, terjadi perpindahan. Ion darilarutan ke katoda tidaklah mudah, karena chrom yang ada dalam larutanmerupakan senyawa asam komplek, dalam hal ini dapat digambarkan secara sederhana :

                                  

Gambar 3.  Proses Pelapisan Chrom

            Pada mulanya reaksi terjadi dikatoda , dan anoda paduan Pb terjadi penguraian oksigen beserta mengirimkan elektron-elektron ke katoda terjadi perekdusian garam komplek Chrom menjadi logam Chrom yang menempel dikatoda.

            Dengan adanya anoda paduan Pb dan uraianya oksigen dipermukaan anoda, maka dapat menetralkan kandungan ion-ion Hodroksida, sehingga dapat mencegah terbentuknya garam tersebut. Oleh sebab itu konsentrasi Chrom adalah larutan asam berkurang, denga adanya komponen-komponen tersebut diatas, rendaman diharapkan mempunyai kemampuan untuk mendapatkan kualitas baik. Rendaman harus memiliki covering power dan levelling power.

2.3       Faktor Yang Harus Diperhatikan Agar Proses Elektroplating        Menghasilkan Lapisan Yang Baik.

2.3.1    Tahap Preseatment.

            Tahap ini merupakan tahap yang paling penting dan mempemgaruhi keberhasilan dalam proses elektroplating, Oleh karena itu tahap Preseatment  harus dilaksanakan dengan baik agar tidak menimbulkan kegagalan.

            Adapun tahap preseatment sebagai berikut:

1.        Pembersihan dengan cara mekanis, yaitu dengan menggunakan kertas amplas agar permukaan tidak mengandung korosi.

2.        Tahap rinse(pencucian dengan aquades).

3.        Alkaline klianing (dengan larutan NhoH)

4.        Tahap rinse(pencucian dengan aquades).

5.        Pichling(proses pembersihan logam dasar dengan asam agar tidak terjadi penempelan lemak-lemak pada permukaan logam dasar, larutan yang digunakan adalah asam klorida).

6.        Tahap rinse(pencucian dengan aquades).

7.        Memulai proses elektroplating.

Ada beberapa faktor lain yang harus diperhatikan sebagai berikut:

1.        Cairan.

o  Cairan yang digunakan yaitu cairan yang mudah menghantarkan arus listrik dan sesuai dengan logam pelapis.

o  Cairan harus betul-betul bersih dari kotoran, agar lapisan yang dihasilkan menempel dengan sempurna.

2.        Suhu larutan , Rapat arus.

o  Suhu larutan harus sesuai yang telah dicamtumkan, agar larutan dapat bereaksi dengan optimal.

o  Rapat arus harus sesuai dengan ketebalan yang diinginkan, rapat arus yang lama akan membentuk kehitaman pada logam ( terbakar ).

BAB III

PERALATAN YANG DI GUNAKAN

3.1       Alat- alat yang digunakan.

o   Pemanas listrik.

o   Pengaduk larutan.

o   Penyaringan.

o   Termometer.

o   Kawat pengikat.

o   Timbangan.

o   Beker glass.

o   Gelas ukur.

 3.2      Bahan Yang Digunakan.

o   Baja ST 37.

o   Kertas amplas.

o   Aquades..

o   Asam klorida.

o   CuSO₄ . 5H₂O.

o   H₂SO_4.

o   Zat adektif.

·           Pelapisan Tembaga

-          CuSO₄ . 5H₂0

-          H₂SO₄

-          Zaat Aditive

·           Nikel.

-          NiSO₄ . 6H₂0

-          NiCL₂  . 6H₂0

-          H₃BO₄

-          Zaat Aditive

·                     Chrom.

-          CrO₃

-          H₂SO₄

3.3       Cara Kerja.

Adapun cara kerja pembuatan elektroplating.

1.      Persiapkan benda kerja dengan ukuran 5 x 5 cm, dan amplas permukaan untuk menghilangkan korosi.

2.      Bilas dalam air aquadest selama 1-2 menit.

3.      Bersihkan dengan larutan Alkaline Cleaning dengan suhu 80⁰ selama 5 menit.

4.      Bilas dalam air aquadest selama 1-2 menit.

5.      Bersihkan benda kerja dengan menggunakan asam klorida ( HCL ).

6.      Bilas dalam air aquadest selama 1-2 menit.

7.      Proses pelapisan dengan Tembaga.

8.      Bilas dalam air aquadest selama 1-2 menit.

9.      Proses pelapisan Nikel.

10.  Bilas dalam air aquadest selama 1-2 menit.

11.  Proses pelapisan Chrom.

12.  Setelah proses pelapisan Chrom, maka benda kerja dikeringkan.

3.4       Bagan Alir Proses Pelapisan Tembaga,Nikel, Dan Chrom

BAB IV

DATA DAN PENGOLAHAN DATA

 4.1     Data  dari benda kerja

Keterangan:

            L= lebar benda kerja(mm)

            P= panjang benda kerja (mm)

            T= tebal benda kerja (mm)

  

4.2     Pengolahan data

4.2.1 Menghitung luas benda kerja

Dik   :  P = 5 cm

            L = 3 cm

            t = 1mm = 0,1cm

dit : L (luas).......?

Penyelesaian:

L        =  2 { ( P.L) + (L . t) + (P . t) }

         =  2 { (5 .3) + (3 .0,1) + (5 . 0,1) }

          =  2 { (15) + (0,30) + (0,50) }

= 2 (15,8)

=  31,6 cm²  =  0,316 dm²         

4.2.2  Pelapisan Tembaga

·      Menghitung arus

I        =  Luas x i

          =  0,316 dm² x 4 ampere/dm²

I        =  1,264 Ampere.

·      Menghitung Waktu Pelapisan.

 

                

       Jadi waktu yang di perlukan untuk melapisi tembaga dengan tebal 3  micrometer yaitu 10 menit

4.2.3  Pelapisan Nikel

·      Menghitung arus

I        =  Luas x i

          =  0,316 dm² x 5 ampere/dm²

I        =  1,58 Ampere.

·      Menghitung Waktu Pelapisan.

 

                

       Jadi waktu yang di perlukan untuk melapisi nikel dengan tebal 3 micrometer yaitu 9  menit

4.2.4  Pelapisan Chrom

·      Menghitung arus

I        =  Luas x i

          =  0,316 dm² x 27ampere/dm²

I        =  8,532 Ampere.

·      Menghitung Waktu Pelapisan.

 

                

       Jadi waktu yang di perlukan untuk melapisi Chrom dengan tebaal 3 micrometer yaitu 2 menit

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1       Kesimpulan.

Setelah melakukan percobaan ELEKTROPLATING maka kami dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut:

a.               semakin tebal lapisannnya,semakin lama waktu proses pengerjaannya.

b.              Semakin besar kuat arus semakin sedikit waktu yang diperlukan.

c.               Waktu yang diperlukan untuk pelapisan Tembaga dengan tebal 3 micrometer adalah 10 menit.

d.              Waktu yang diperlukan untuk pelapisan Nikel dengan tebal 3 micrometer adalah 9 menit.

e.               Waktu yang di perlukan untuk pelapisan Chrom dengan tebal 3 micrometer adalah 2 menit.

5.2       Saran

    Dari hasil percobaan ELEKTROPLATING tersebut penulis dapat memberikan saran sebagai berikut:

a.        Para penguji diwajibkan memakai sarung tangan dan masker.

b.        Sebelum melakukan percobaan terlebih dahulu bak-bak dipanaskan.

c.        Jika terkena bahan kimia, harus cepat-cepat dicuci.

d.       Selalu mengutamakan keselamatan kerja