Bahan Katoda Tampak Fisik

commit to user 24

BAB IV DATA DAN ANALISIS

4.1. Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut di mana dapat dilihat pada tabel 4.1. Dari hasil pengujian komposisi kimia tersebut, spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja karbon rendah AISI 1023. Tabel 4.1. Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023 Unsur Kandungan Unsur Kandungan Fe 98,9 Co 0,0050 C 0,244 Cu 0,0079 Si 0,0347 Nb 0,0030 Mn 0,671 Ti 0,0020 P 0,0233 V 0,0066 S 0,0154 W 0,0250 Cr 0,0160 Pb 0,0100 Mo 0,0050 Ca 0,0005 Ni 0,0172 Zr 0,0043 Al 0,0378

4.2. Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai. Setelah dilakukan pelapisan, spesimen diangkat dari larutan elektrolit, lalu dibilas kemudian dikeringkan. Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering, maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan. Masing-masing spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata, dibandingkan dan kemudian diambil fotonya. commit to user 25 Gambar 4.1. Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 25-30 ºC. Gambar 4.2. Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 40-45 ºC. Gambar 4.3. Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 50-55 ºC. Gambar 4.4. Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ºC. commit to user 26 Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya perbedaan hasil kecerahan lapisan. Semakin tinggi temperatur pelapisan maka hasil lapisan akan semakin mengkilap. Temperatur 60-65 ºC menghasilkan hasil pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya. Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi, akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir. Dengan demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap. Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin mengkilap. Rapat arus katoda 2720 Am² menghasilkan hasil lapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain. Hal ini disebabkan karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi, akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat memperkecil ukuran bentuk kristal. Dengan demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap. 4.3. Ketebalan Lapisan Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik, permukaan spesimen hasil pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian ketebalan lapisan. Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR. Sebelum dilakukan pengukuran, terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base metal Fe dan kalibrasi. Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil pelapisan. commit to user 27 Gambar 4.5. Pengukuran ketebalan lapisan Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik, yaitu pada bagian atas, tengah dan bawah. Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata- ratanya. Dari data pengukuran yang diperoleh, kemudian diambil ketebalan rata- ratanya untuk setiap variasi rapat arus. Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga- nikel-khrom, dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut dapat dilihat pada table 4.2. Tabel 4.2. Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan Temperatur Pelapisan ºC Rapat Arus Am² Tebal Lapisan Rata-rataµm Tebal Lapisan Rata-ratamm 30 1500 1760 2000 2720 3,00 3,06 3,21 3,40 3,00 b 10 -3 3,06 b 10 -3 3,21 b 10 -3 3,40 b 10 -3 45-50 1500 1760 2000 2720 3,43 3,56 3,74 3,79 3,43 b 10 -3 3,56 b 10 -3 3,74 b 10 -3 3,79 b 10 -3 50-55 1500 1760 2000 2720 3,57 3,59 3,68 4,16 3,57 b 10 -3 3,59 b 10 -3 3,68 b 10 -3 4,16 b 10 -3 60-65 1500 1760 2000 2720 3,83 3,89 3,98 4,33 3,83 b 10 -3 3,89 b 10 -3 3,98 b 10 -3 4,33 b 10 -3 commit to user 28 Dari tabel 4.2. dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan lapisan seperti pada gambar 4.6. Gambar 4.6. Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur. Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 4.6, dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ºC menunjukkan bahwa pada rapat arus 1500 Am 2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 3,00 µm, pada rapat arus 1760 Am 2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 3,06 µm, pada rapat arus 2000 Am 2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 3,21 µm, pada rapat arus 2720 Am 2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 3,40 µm. Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45, 50-55 dan 60-65 ºC. Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi. Hal ini terjadi karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat pelepasan ion elektron. Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di permukaan bahan semakin bertambah. Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah. 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 1500 Am² 1760 Am² 2000 Am² 2720 Am² Temperatur 60-65 ⁰C Temperatur 50-55 ⁰C Temperatur 40-45 ⁰C Temperatur 30 ⁰C Rapat arus katoda K et eba la n µ m commit to user 29 Untuk variasi rapat arus 1500, 1760, 2000 dan 2720 Am 2 dan waktu pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini. Diketahui: Temperatur = 25-30 °C Rapat Arus = 1500 Am² Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0,083 jam Berat lap terukur We = 0,13 gr Luas permukaan katoda = 0,006 m 2 Luas permukaan anoda = 0,006 m 2 Berat lapisan teoritis Bteori Bteori wt = .㛝.4 = , o . aa . . ςᵝoaa = 0,24 gram Efisiensi katoda η katoda η katoda = 4 㛝 100 a, a, × 100 54,10 Arus I = rapat arus katoda Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am 2 0,006 m 9 A Rapat arus anoda = = ς a,aaᵝ 1500 Am 2 Dengan cara yang sama, dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760, 2000 dan 2720 Am². Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 4.3. Tabel 4.3. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 °C dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Am² 1760 Am² 2000 Am² 2720 Am² Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 13.10 -2 gr 14.10 -2 gr 15.10 -2 gr 16.10 -2 gr Berat lapisan teoritis 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr Rapat arus anoda 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² η katoda 54,10 58,30 62,50 66,60 commit to user 30 Tabel 4.4. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 °C dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Am² 1760 Am² 2000 Am² 2720 Am² Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 13.10 -2 gr 15.10 -2 gr 16.10 -2 gr 17.10 -2 gr Berat lapisan teoritis 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr Rapat arus anoda 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² η katoda 54,10 62,50 66,60 70,80 Tabel 4.5. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 °C dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Am² 1760 Am² 2000 Am² 2720 Am² Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 14.10 -2 gr 16.10 -2 gr 17.10 -2 gr 18.10 -2 gr Berat lapisan teoritis 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr Rapat arus anoda 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² η katoda 58,30 66,60 70,80 75,00 Tabel 4.6. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 °C dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Am² 1760 Am² 2000 Am² 2720 Am² Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 15.10 -2 gr 17.10 -2 gr 18.10 -2 gr 20.10 -2 gr Berat lapisan teoritis 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr 24.10 -2 gr Rapat arus anoda 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² 1500 Am² η katoda 62,80 70,80 75,00 83,30 commit to user 31 Dari tabel 4.3, 4.4, 4.5 dan 4.6 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 4.7. Gambar 4.7. Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur. Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis. Sementara berat lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan sesudah dilakukan proses pelapisan. Dari gambar 4.7 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam proses pelapisan. Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan semakin tebal dan katoda akan bertambah berat. Efisiensi yang semakin besar memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati berat lapisan yang menempel secara teoritis. Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi temperatur 25-30, 40-45, 50-55 dan 60-65 ºC hasil dari pelapisan khrom tersebut dapat dilihat pada gambar 4.8. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1500 Am² 1760 Am² 2000 Am² 2720 Am² Temperatur 60-65 ⁰C Temperatur 50-55 ⁰C Temperatur 40-45 ⁰C Temperatur 30 ⁰C Rapat arus η K at oda commit to user 32 Gambar 4.8.Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa kisaran rapat arus. Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 4.8, dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am 2 menunjukkan bahwa pada temperatur 25-30 ºC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 3,00 µm, pada temperatur 40-45 ºC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 3,43 µm, pada temperatur 50-55 ºC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 3,57 µm, pada temperatur 60-65 ºC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 3,83 µm. Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760, 2000 dan 2720 Am 2 . Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus, pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi. Hal ini terjadi karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat pelepasan ion elektron. Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran kristal. Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 30 ⁰C 40-45 ⁰C 50-55 ⁰C 60-65 ⁰C R. arus katoda 2720 Am² R. arus katoda 2000 Am² R. arus katoda 1760 Am² R. arus katoda 1500 Am² Temperatur K et eba la n µ m commit to user 33 terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah. Gambar 4.9. Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda. Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur, pada variasi temperatur 25-30 ºC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis. Kemudian untuk variasi 40-45 ºC efisiensi meningkat karena berat khrom yang terlapis mulai bertambah berat. Pada variasi temperatur 50-55 ºC dan 60-65 ºC terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin bertambah berat.

4.4. Adhesivitas Lapisan