Deposisi Nikel sangat sensitif terhadap pengotor dalam elektrolit. Gamburg, 2011
2.6.3 Nikel dan Paduannya
Nikel dan paduannya sangat penting dalam industri modern karena kemampuan untuk menahan berbagai kondisi yang berat yakni yang melibatkan lingkungan korosif, suhu
yang tinggi, dan kombinasi dari dua keadaan ini. Ada beberapa alasan untuk memilih kemampuan ini yakni, nikel murni adalah ulet dan tangguh karena memiliki struktur
FCC face centered cubic sampai dengan titik leleh 1453°C. Oleh karena itu, nikel dan paduan nikel mudah dibuat dengan konvensional dan menawarkan transisi perilaku
ulet-getas pada perilaku logam dan paduannya, termasuk baja. Pemakaian logam dapat dilihat melalui gambar 2.2.
Nikel memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi dalam suasana normal, dalam asam non-oxidizing, dan korosi oleh alkali. Sehingga nikel baik dikembangkan
pada paduan khusus untuk memanfaatkan sifat unik unsur paduan tertentu.J.R Davis, 2006
Gambar 2.2 Paduan elemen yang digunakan dalam Nikel-Paduan.
Tinggi blok menunjukkan jumlah yang mungkin hadir. Elemen menguntungkan ditandai dengan arsir silang dan elemen berbahaya ditandai dengan garis horizontal.
J.R Davis, 2006
2.7 Karakteristik Pengujian Material
2.7.1 Ketebalan
Universitas Sumatera Utara
Michael Faraday menemukan hubungan antara produk suatu endapan dari ion logam dengan jumlah arus untuk mengendapkannya. Hubungan ini dapat diungkapkan dalam
Hukum Faraday sebagai berikut: 1.
Jumlah bahan yang terdekomposisi saat berlangsung elektrolisa berbanding lurus dengan kuat arus dan waktu pengaliran dalam larutan elektrolit.
2. Jumlah arus yang sama akan membebaskan jumlah ekivalen yang sama dari berbagai
unsur. Pernyataan ini dapat dirumuskan:
W =
96500 .
. gram
t I
e
2.1 Dengan:
W : Massa endapan pelapis gram
I : Arus ampere
t : Waktu detik
e : berat ekivalen kimianya massa atom dibagi dengan valensinya
Dari rumus tersebut, volume endapan diperoleh dengan perhitungan:
densitas gram
endapan massa
volume
=
W cm
3
2.2 Densitas
ρ adalah kerapatan logam pelapis grcm
3
, W adalah berat endapan gram. Dengan mengukur langsung permukaan benda kerja, maka ketebalan dapat ditentukan:
Ketebalan lapisan yang terbentuk dapat pula dicari dengan cara mate-matis, yakni dengan formula sebagai berikut:
Menurut Lowenheim, T =
� �.�
2.3
Dimana : T
= Tebal lapisan yang terbentuk cm W
= m
2
-m
1
= Massa lapisan yang terbentuk gr ρ
= Massa jenis pelapis grcm
3
A = Luas permukaan setelah dilapisi cm
2
Ketut Suarsana, 2008
Universitas Sumatera Utara
2.7.2 Analisis Mikrostruktur
Untuk menentukan karakter dari struktural suatu material, diperlukan pendekatan yang umum diambil, yakni meneliti material dengan berkas radiasi atau partikel dengan
energi tinggi. Scanning Electron Microscope SEM dikembangkan untuk mempelajari secara langsung struktur permukaan, mikrostruktur, dan morfologi bahan. Alat SEM
yang digunakan pada penelitian ini dilengkapi dengan EDS Energy Dispersive Spectroscopy
. EDS dihasilkan dari Sinar-X karakteristik, yaitu dengan menembakkan sinar-X pada posisi yang ingin kita ketahui komposisinya. Maka setelah ditembakkan
pada posisi yang diinginkan maka akan muncul puncak – puncak tertentu yang
mewakili suatu unsur yang terkandung. Scanning Electron Microscope
SEM merupakan sejenis mikroskop yang menggunakan elektron sebagai pengganti cahaya untuk melihat benda dengan resolusi
tinggi. Analisa SEM bermanfaat untuk mengetahui mikrostruktur termasuk porositas dan bentuk retakan benda padat. Berkas sinar elektron dihasilkan dari filamen yang
dipanaskan, disebut electron gun. Cara kerja SEM adalah gelombang elektron yang dipancarkan electron gun terkondensasi dilensa kondensor dan terfokus sebagai titik
yang jelas oleh lensa objekstif. Scanning coil yang diberi energi menyediakan medan magnetik bagi sinar elektron. Berkas sinar elektron yang mengenai cuplikan
menghasilkan elektron sekunder dan kemudian dikumpulkan oleh detektor sekunder atau detektor backscatter. Gambar yang dihasilkan terdiri dari ribuan titik berbagai
intensitas dipermukaan Cathoda Ray Tube CRT sebagai topografi gambar. Pada sistem ini berkas elektron dikonsentrasikan pada specimen, bayangannya diperbesar
dengan lensa objektif dan diproyeksikan pada layar. Cuplikan yang akan dianalisis dalam kolom SEM perlu dipersiapkan dahulu,
walaupun telah ada jenis SEM yang tidak memerlukan pelapisan coating cuplikan. Terdapat tiga tahap persiapan cuplikan, antaralain:
1. Plat dipotong dengan menggunakan gergaji intan. Seluruh kandungan air,
larutan dan semua benda yang dapat menguap apabila divakum, dibersihkan. 2.
Cuplikan dikeringkan pada suhu 60°C minimal selama 1 jam. 3.
Cuplikan non logam harus dilapisi dengan emas tipis atau logam lainnya, seperti Pt. Cuplikan logam dapat langsung dimasukkan dalam ruang cuplikan.
Universitas Sumatera Utara
Sistem penyinaran dan lensa pada SEM sama dengan mikroskop cahaya biasa. Pada pengamatan yang menggunakan SEM lapisan cuplikan harus bersifat konduktif
agar dapat memantulkan berkas elektron dan mengalirkannya ke ground. Bila lapisan cuplikan tidak bersifat konduktif maka perlu dilapisi dengan emas
atau Pt. Pada pembentukan lapisan konduktif, specimen yang akan dilapisi diletakkan pada tempat sampel disekeliling anoda. Ruang dalam tabung kaca dibuat memliki suhu
rendah dengan memasang tutup kaca rapat dan gas yang ada didalam tabung dipompa keluar. Antara katoda dan anoda dipasang tegangan 1,2 kV sehingga terjadi ionisasi
udara yang bertekanan rendah. Elektron bergerak menuju anoda dan ion positif dengan energi yang tinggi bergerak menumbuk katoda emas. Hal ini menyebabkan partikel
emas menghambur dan mengendap dipermukaan spesimen. Gunawan, 1979
2.7.3 Korosi
Korosi didefenisikan dengan cara-cara yang berbeda, tetapi penafsirannya biasanya adalah serangan perusakan terhadap bahan logam melalui reaksi kimia atau
elektrokimia dengan lingkungannya. Korosi pada bahan logam dapat digolongkan pada tiga bagian, yakni:
1. Korosi basah, yang mana lingkungan korosif adalah air dengan jenis terlarut.
Cairannya adalah larutan elektrolit dan jenis prosesnya adalah secara elektrokimia. 2.
Korosi dalam cairan lain seperti paduan garam dan logam cair. 3.
Korosi kering, yang mana lingkungan korosif adalah udara kering. Korosi kering juga sering disebut dengan korosi kimiawi dan contoh yang paling dikenal adalah
korosi pada temperatur tinggi. Einar Bardal, 2003
Oksidasi logam besi
Ketika besi berada dalam kontak dengan air, oksigen, atau oksidan kuat lainnya atau asam, besi akan berkarat. Jika garam hadir, misalnya dalam air laut atau garam
semprot, besi cenderung berkarat lebih cepat, sebagai hasil dari reaksi elektrokimia. Logam besi relatif tidak terpengaruh oleh air murni atau oksigen kering. Seperti dengan
logam lain seperti aluminium. Larutan yang meruntuhkan lainnya adalah sulfur dioksida dalam air dan karbon dioksida dalam air. Dalam kondisi korosif, spesi
hidroksida besi terbentuk. Ketika mereka terbentuk dan mengelupas dari permukaan, besi murni akan terkena, dan proses korosi berlanjut sampai semua besi berkarat
Reaksi Korosi Besi
Universitas Sumatera Utara
Karat dari besi adalah proses elektrokimia yang diawali dengan transfer elektron dari besi untuk oksigen. besi adalah zat pereduksi melepas elektron sedangkan oksigen
adalah agen pengoksidasi menerima elektron . Laju korosi dipengaruhi oleh air dan dipercepat oleh elektrolit, seperti yang digambarkan oleh efek garam di korosi
mobil . Reaksi utama adalah reduksi oksigen: O
2
+ 4e- + 2H
2
O → 4OH- atau O
2
g + 4H
+
aq + 4e
– 2H
2
Ol Karena bentuk ion hidroksida , proses ini sangat dipengaruhi oleh adanya asam .
Memang , korosi logam sebagian oleh oksigen dipercepat pada pH rendah . Oksidasi besi yang dapat digambarkan sebagai berikut :
F e → Fe
2 +
+ 2 e
-
Reaksi redoks berikut juga terjadi dengan adanya air dan sangat penting untuk pembentukan karat :
4 Fe
2 +
+ O
2
→ 4 Fe
3 +
+ 2 O
2 -
Selain itu, reaksi asam basa tahapan berikut mempengaruhi proses pembentukan karat :
Fe
2 +
+ 2 H
2
O ⇌ Fe OH
2
+ 2H
+
Fe
3 +
+ 3 H
2
O ⇌ Fe OH 3 + 3 H
+
seperti melakukan kesetimbangan dehidrasi berikut : Fe OH
2
⇌ H
2
O + FeO Fe OH
3
⇌ FeO OH + H
2
O 2FeO OH
⇌ Fe
2
O
3
+ H
2
O Dari persamaan di atas, juga terlihat bahwa produk korosi ditentukan oleh
ketersediaan air dan oksigen . Dengan oksigen terlarut terbatas, besi II dapat menjadi bahan lain seperti FeO dan Iodestone hitam atau magnetit Fe3O4 . Jika
konsentrasi oksigen yang tinggi, besi akan berkarat dengan formula Fe OH 3-XoX 2 . Sifat karat berubah dengan waktu.
Selanjutnya, proses kompleks yang dipengaruhi oleh kehadiran ion lain, seperti Ca
2 +
, yang keduanya berfungsi sebagai elektrolit , dan dengan demikian mempercepat pembentukan karat , atau bergabung dengan hidroksida dan oksida besi untuk
mengendapkan berbagai spesi Ca – Fe – O – OH. karat juga dapat dideteksi di
laboratorium dengan menggunakan larutan indikator Ferroxyl . Solusinya mendeteksi
Universitas Sumatera Utara
kedua ion Fe
2
+ dan ion hidroksil . Pembentukan ion Fe
2
+ dan ion hidroksil ditunjukkan dengan warna biru dan merah muda masing-masing.
Kerugian korosi dapat dikaitkan dengan kerugian langsung dan tidak langsung, seperti : Penipisan, Kerusakan akibat korosi seperti keropos,berlubang dll, Perubahan
warna atau penampilan, Berhentinya suatu pabrik, Terkontaminasinya suatu produk, Berkurangnya faktor keamanan, Naiknya biaya perawatan Korosi adalah kerusakan
atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki.. Contoh
korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen udara mengalami reduksi. Karat logam
umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah. Korosi merupakan proses
elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. Fes -- Fe2+ aq + 2e Elektron yang dibebaskan di
anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. O2g + 4H+ aq + 4e -- 2H2Ol atau O2g + 2H2Ol + 4e -
- 4OH- aq Ion besiII yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besiIII yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu
karat besi.
Universitas Sumatera Utara
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Peralatan dan Bahan – Bahan
