THE EFFECT OF ANODE-CATHODE DISTANCE AND CURRENT LEVELER TOWARD THE COATING THICKNESS AND CATHODE EFFICIENCY ON ACID COPPER ELECTROPLATING FOR MEDIUM CARBON STEEL

ABSTRACT
THE EFFECT OF
ANODE-CATHODE DISTANCE AND CURRENT LEVELER
TOWARD THE COATING THICKNESS AND CATHODE EFFICIENCY
ON ACID COPPER ELECTROPLATING
FOR MEDIUM CARBON STEEL

By
Irwanto

Coating process is one of the ways to advance the surface characteristics of
materials, such as for decorative purpose or even for protection against corrosion.
Coating process using conventional electroplating methods has the imperfection,
which is the current distribution is uneven, causing non-uniformity coating
thickness and surface appearance. Anode-cathode distance determines the amount
of electrical power and has a great influence on coating thickness uniformity. For
that, the research conducted on the effect of anode-cathode distance and current
leveler toward coating thickness and cathode efficiency.

The base metal is medium carbon steel AISI 1045, with the pure copper is used to
cover the base metal, and the electrolyte that is used to play the role as

electroplating agent is copper sulfate. This research uses specimens of medium
carbon steel which accounted for 36 pieces with a length of 40 mm, width 25 mm
and 4 mm thick. Electroplating process carried out using a variation of anode-

Irwanto
cathode distance of 12, 16, and 20 cm, and positioned current position leveler
anode-cathode distance of a quarter, half, and three forth from the distance of
anode-cathode. Then each treatment condition is repeated 3 times.

The research result shows that the largest coating mass takes place at the anodecathode distance of 20 cm and 15 cm positions of current leveler from the anode,
that is equal to 0.137 grams and the smallest one is on the anode-cathode distance
of 12 cm with the position of leveler at 6 cm from anode, that is equal to 0.097
grams. The thinnest coating thickness is on the anode-cathode distance of 12 cm
that is equal to 0.01667 mm. Whereas the thickest one is on the anode-cathode
distance of 20 cm that is equal to 0.02639 mm. Current leveler also affects the
coating thickness. Using current leveler leads coating thickness lean uniformly,
while when without current leveler, coating thickness tends to be thicker at the
edge or the cathode pole. The distribution of efficiency levels of copper coating
process on medium carbon steel AISI 1045 with acid copper electrolyte is in the
range of 65,54 to 92.57%.


Keywords: electroplating, copper, the anode-cathode distance, current leveler,
coating thickness, cathode efficiency

Irwanto

ABSTRAK

PENGARUH JARAK ANODA-KATODA DAN PEMERATA ARUS TERHADAP
KETEBALAN LAPISAN DAN EFISIENSI KATODA PADA ELEKTROPLATING
TEMBAGA ASAM UNTUK BAJA KARBON SEDANG

Oleh
IRWANTO

Pelapisan merupakan salah satu cara untuk memperbaiki karakteristik permukaan
suatu bahan, seperti untuk dekoratif atau pun untuk perlindungan terhadap korosi.
Pelapisan dengan menggunakan metode elektroplating secara konvensional
memiliki kekurangsempurnaan, diantaranya adalah adanya distribusi arus yang
tidak merata, sehingga menimbulkan ketidakseragaman ketebalan dan penampilan

permukaan lapisan. Jarak anoda-katoda dan pemerata arus menentukan besarnya
hantaran arus listrik dan sangat berpengaruh terhadap keseragaman tebal lapisan.
Untuk itu dilakukan penelitian mengenai pengaruh jarak anoda-katoda dan
pemerata arus terhadap ketebalan lapisan dan efisiensi katoda.

Logam yang dilapisi adalah baja karbon sedang AISI 1045, dengan logam pelapis
tembaga murni, dan larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sulfat.
Penelitian ini menggunakan spesimen berupa baja karbon sedang yang berjumlah
36 buah dengan panjang 40 mm, lebar 25 mm dan tebal 4 mm. Proses

Irwanto
elektroplating dilakukan menggunakan variasi jarak anoda-katoda 12, 16, dan 20
cm dan posisi pemerata arus diposisikan seperempat jarak anoda-katoda, setengah
jarak anoda-katoda dan tigaperempat jarak anoda-katoda. Kemudian masingmasing kondisi perlakuan dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa massa lapisan terbesar ada pada jarak anodakatoda 20 cm dan posisi pemerata arus 15 cm dari anoda yaitu sebesar 0,137 gram
dan massa lapisan terkecil ada pada jarak anoda-katoda 12 cm dan posisi pemerata
arus 6 cm dari anoda yaitu sebesar 0,097 gram. Tebal lapisan terkecil ada pada
jarak anoda-katoda 12 cm yaitu sebesar 0,01667 mm. Sedangkan tebal lapisan
yang terbesar berada pada jarak anoda-katoda 20 cm yaitu sebesar 0,02639 mm.

Penggunaan pemerata arus juga berpengaruh terhadap ketebalan lapisan, dengan
menggunakan pemerata arus tebal lapisan cenderung merata, sedangkan bila tidak
menggunakan pemerata arus tebal lapisan cenderung lebih tebal dibagian ujung
atau kutub katoda. Sebaran tingkat efisiensi katoda pada proses pelapisan tembaga
pada baja karbon sedang AISI 1045 dengan elektrolit tembaga asam berada pada
kisaran 65,54 – 92,57 %.
Kata Kunci : elektroplating, tembaga, jarak anoda-katoda, pemerata arus,
ketebalan lapisan, efisiensi katoda

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Teknologi pelapisan logam dewasa ini banyak dikembangkan, kebutuhan
akan logam bukan hanya didasarkan pada keinginan untuk mendapatkan hasil
yang kuat dan keras saja, tetapi juga dibutuhkan suatu produk yang tahan
lama. Untuk meningkatkan masa pakai dari sebuah produk logam,
ditempuhlah berbagai macam cara, mulai dari heat treatment terhadap
permukaan sampai dengan proses pelapisan. Proses pelapisan (coating)
sendiri selain bertujuan untuk meningkatkan usia pakai suatu produk juga

berfungsi sebagai unsur dekoratif. Dengan pelapisan permukaan, suatu
produk akan dapat menyuguhkan penampilan yang lebih menarik.

Untuk menjaga ketahanan logam terhadap korosi, sistem elektroplating sangat tepat
digunakan. Prinsip dasar dari metode pelapisan ini dengan mengalirkan arus

DC melalui sebuah penghantar, di mana penghantar tersebut dihubungkan
dengan anoda dan katoda, yang keduanya dibenamkan ke dalam suatu larutan
elektrolit. Kemudian pada prosesnya, ion dari anoda akan terlepas dan
melapisi katoda, sehingga lapisan luar katoda akan terlapisi dengan ion-ion
anodanya.

2
Pelapisan dengan menggunakan metode elektroplating secara konvensional
memiliki

beberapa

kekurangsempurnaan,


diantaranya

adalah

adanya

distribusi arus yang tidak merata, sehingga menimbulkan ketidakseragaman
ketebalan dan penampilan permukaan lapisan, yang sangat boleh jadi akan
menimbulkan ketidakakuratan dimensi produk yang dihasilkan.

Ketidakseragaman lapisan yang terbentuk mungkin tidak terlalu berpengaruh
karena ketebalan lapisan yang masih dalam skala micron, hanya saja
ketebalan lapisan ternyata memiliki kaitan dengan aplikasi yang sesuai.
Terlebih ketika dihadapkan pada suatu produk yang memiliki bentuk yang
rumit, masalah ketidakseragaman lapisan ini akan memiliki dampak yang
tidak dapat diabaikan.

Untuk dapat menghindari terjadinya masalah ini, maka perlu adanya
modifikasi pada system perangkat elektroplating. Perangkat tambahan yang
dibuat nantinya berfungsi sebagai pemerata arus agar distribusi arus tidak

terpusat pada kutub-kutub benda yang dilapisi.

Untuk mengetahui lebih jauh hasil elektroplating terhadap kualitas lapisan
maka penulis

tertarik untuk melakukan penelitian tentang pengaruh

penggunaan pemerata arus dan jarak anoda-katoda terhadap ketebalan lapisan
dan efisiensi katoda pada proses elektroplating tembaga asam tipe strike
untuk baja karbon sedang.

3
B. Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam percobaan ini antara lain :
1.

Membuktikan teori-teori tentang elektroplating, lebih khusus mengenai
hipotesis bahwa distribusi arus pada proses elektroplating terpusat pada
kutub-kutub katodanya.


2.

Mengetahui pengaruh penggunaan pemerata arus dan jarak anoda-katoda
terhadap ketebalan lapisan pada proses elektroplating tembaga asam.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah dalam percobaan ini antara lain:
1.

Bahan yang dilapisi adalah baja karbon sedang, dengan bahan pelapis
adalah tembaga murni.

2.

Proses pelapisan elektroplating tembaga menggunakan larutan elektrolit
tembaga sulfat dengan tipe strike.

3.


Efisiensi katoda diperoleh dari tinjauan massa nyata dan teoritis endapan
pada katoda, di mana besarnya didapat dari serangkaian perhitungan
berdasarkan ketebalan lapisan di atas permukaan benda kerja
menggunakan hukum Faraday.

4.

Faktor-faktor lain yang berpengaruh pada proses pelapisan diasumsikan
tetap, dengan tidak mengubah kondisi dan perlakuan dari masing-masing
percobaan.

4
D. Sistematika Penulisan

Demi sebuah keteraturan dan sistematiknya karya tulis ini, maka kandungan
karya tulis ini dimasukkan ke dalam beberapa urutan bab sebagai berikut:

I.


Pendahuluan

Pada bagian ini, diketengahkan bahasan mengenai latar belakang, tujuan
penelitian, batasan masalah, sistematika penulisan dan hipotesis.

II. Tinjauan Pustaka

Pada bab ini, diajukan beberapa teori dan artikel ilmiah yang nantinya
akan digunakan sebagai acuan ilmiah tentang penelitian yang dilakukan.

III. Metodologi Penelitian

Hal-hal mengenai tempat dan waktu pengujian, alat dan bahan, prosedur
percobaan, serta metode pengambilan data dituangkan pada frame ini.

IV. Analisis dan Pembahasan

Seluruh proses dan hasil penelitian yang dilakukan dianalisis dan dibahas
pada bab IV ini.


V. Simpulan dan Saran

Setelah

didapat

analisis

hasil

penelitian

yang

diangkat

untuk

mendapatkan jawaban atas tujuan penelitian, maka ditulislah beberapa

5
simpulan. Demikian juga dengan saran yang mungkin dan layak
dipertimbangkan untuk dilakukan.

Daftar Pustaka
Berisi

daftar serangkaian referensi

yang

digunakan dalam

rangka

mendapatkan teori dan artikel ilmiah untuk diaplikasikan dalam penelitian.

Lampiran

Memuat berbagai surat, data, keterangan yang berkaitan dengan hal-ihwal
mengenai penelitian yang dilakukan.

V. PENUTUP

A. Simpulan

Dari data-data yang diperoleh dan pembahasan yang dilakukan, dapat disimpulkan
bahwa:

1.

Massa lapisan aktual rata-rata yang dihasilkan dari proses elektroplating
sebanding dengan tingkat penambahan jarak anoda-katoda. Massa
lapisan terbesar ada pada jarak anoda-katoda 20 cm dan posisi pemerata
arus 15 cm dari anoda yaitu sebesar 0,137 gram.

2.

Peningkatan jarak anoda-katoda juga akan menaikkan ketebalan lapisan
tembaga yang dihasilkan. Tebal lapisan terkecil ada pada jarak anodakatoda 12 cm yaitu sebesar 0,01667 mm. Sedangkan tebal lapisan yang
terbesar berada pada jarak anoda-katoda 20 cm yaitu sebesar 0,02639
mm.

3.

Sebaran tingkat efisiensi katoda pada proses pelapisan tembaga pada baja
karbon sedang AISI 1045 dengan elektrolit tembaga asam berada pada
kisaran 65,54 – 92,57 %.

4.

Pemerata arus berpengaruh terhadap ketebalan lapisan, dengan
menggunakan pemerata arus tebal lapisan cenderung merata, sedangkan
bila tidak menggunakan pemerata arus, tebal lapisan cenderung lebih
tebal di bagian ujung atau kutub katoda.

58
B. Saran

Dari rangkaian kegiatan, analisa dan pembahasan yang telah dilakukan, ada
beberapa saran yang dapat penulis kemukakan, antara lain:
1.

Diantara keseluruhan proses, preparasi memegang peran yang begitu
penting. Untuk itu, perlu dijaga agar proses preparasi benda kerja
berlangsung optimal, baik dari segi bahan/alat yang terlibat, maupun
langkah/urutan proses.

2.

Pada penelitian-penelitian selanjutnya perlu dipertimbangkan untuk
menggunakan variasi dimensi, bentuk, dan kerapatan perata arus untuk
melihat efek yang ditimbulkan pada lapisan yang dihasilkan.

3.

Perlu adanya kajian lanjut mengenai proses pelapisan tembaga dengan
metode elektroplating, terutama dengan mendasarkan pertimbangan pada
daya ikat antara substrat dengan bahan pelapis.
.