Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Landasan Teori

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 3

I.2 Tujuan Penelitian

1. Memberikan sifat dekoratif pada logam yang dilapis 2. Melindungi logam dari korosi 3. Mengetahui perbedaan berat hasil pelapisan nikel dari variasi waktu yang dibuat. 4. Mengetahui kondisi operasi terbaik dari proses pelapisan besi dengan nikel.

I.3 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah untuk memberikan sumbangan pemikiran dan informasi kepada masyarakat teknik, serta lembaga pendidikan teknik khususnya yang menggeluti bidang pelapisan logam. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Secara Umum

II.1.1 Pengertian electroplating

Pelapisan secara listrik electroplating adalah elektrodeposisi pelapisan coating logam melekat ke elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda daripada logam basisnya tersebut. Anton J. H dan Tomijiro K., 1995. Sedangkan pengertian electroplating lainnya adalah suatu proses pengerjaan permukaan material baik logam maupun bukan logam dan upaya meningkatkan sifat – sifat material tersebut. Saleh, A. Arsianto, 1995. Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating termasuk kedalam proses pengerjaan akhir metal finisging. Adapun fungsi dan tujuan dari pelapisan logam adalah sebagai berikut : 1. Memperbaiki tampak rupa dekoratif, misalnya : pelapisan emas, perak, kuningan, dan tembaga. 2. Melindungi logam dari korosi, yaitu : a. Melindungi logam dasar dengan logam yang lebih mulia, misalnya : pelapisan platina, emas, dan baja. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 5 b. Melindungi logam dasar dengan logam yang kurang mulia, misalnya : pelapisan seng pada baja. 3. Meningkatkan ketahanan produk terhadap gesekan abrasi, misalnya : pelapisan chromium keras. 4. Memperbaiki kehalusan bentuk permukaan dan toleransi logam dasar, misalnya : pelapisan nikel, chromium, dan sebagainya. 5. Electroforming, yaitu membentuk benda kerja dengan cara endapan.

II.1.2 Dasar Teori dan Prinsip Kerja Electroplating

Bila arus listrik searah DC dialirkan antara kedua elektroda anoda dan katoda dalam larutan elektrolit dengan waktu pelapisan yang telah ditentukan, maka pada anoda terjadi oksidasi sehingga akan terbentuk ion – ion positif, pada larutan elektrolit terjadi elektrolisis garam – garam logam. Anoda yang telah mengalami oksidasi meluruh dan larut dalam larutan elektrolit. Anoda yang meluruh menggantikan ion logam dalam larutan elektrolit yang ditarik oleh elektroda negative katoda. Dengan adanya hal tersebut, akan terbentuk endapan pada katoda yang berupa berat lapisan. Plat baja yang akan dilapisi nikel, berarti sebagai anoda adalah nikel dan plat sebagai katoda, sedangkan sebagai larutan elektrolit yang digunakan adalah garam logam nikel sulfat NiSO 4 . Karena pada anoda dan katoda terjadi perbedaan potencial setelah dialiri listrik, maka logam nikel akan teroksidasi menjadi ion logam bermuatan positif Ni 2+ , ion logam nikel Ni 2+ dari anoda larut dalam larutan untuk Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 6 menggantikan ion logam nikel Ni 2+ dari garam logam NiSO 4 yang telah terelektrolisis menjadi Ni 2+ dan SO 4 2+ dan tertarik ke katoda untuk membentuk lapisan nikel. Gambar 2.1. Mekanisme Proses Pelapisan Besi Dengan Nikel Reaksi yang terjadi selama proses elektroplating berlangsung : Ni → Ni 2+ + 2e oksidasi pada anoda NiSO 4 → Ni 2+ + SO 4 2- elektrolisis garam logam Ni 2+ + SO 4 2- → NiSO 4 penggantian íon pada larutan Ni 2+ + 2e → Ni reduksi logam Prinsip kerja electroplating sama dengan proses elektrolisa yang merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari rectifier sumber arus searah, anoda, katoda benda Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 7 kerja, dan larutan elektrolit. Saleh, A. Arsianto, 1995. Rangkaian disusun sedemikian rupa sehingga membentuk sebuah sistem lapis listrik sebagai berikut : a. Anoda pelapis dihubungkan pada kutub positif sumber arus listrik. b. Katoda benda kerja dihubungkan pada kutub negatif sumber arus listrik. c. Anoda dan katoda dicelupkan kedalam bejana atau bak yang berisi larutan elektrolit. Bila arus listrik dialirkan, maka pada katoda akan terjadi endapan pelapisan logam.

II.2 Secara Khusus

II.2.1 Pelapisan Nikel

Nikel merupakan logam plating yang peka responsnya terhadap aditif – aditif bak platingnya. Nikel terutama dilapiskan ke barang – barang besi, baja, perunggu, seng, plastik, juga aluminium sampai magnesium, baru sesudahnya dilapiskan krom tipis saja. Rachmat Supriadi, 1997 Pelapisan nikel mempunyai banyak pengembangan untuk lapisan dasar dari logam lainnya, karena pelapisan nikel tahan terhadap korosi, erosi, dan abrasi. Nikel paling banyak digunakan sebagai pelapis dekoratif dengan ketebalan 5 – 40 mikron. Nikel mempunyai sifat – sifat berbeda dari logam lainnya, antara lain : a. Sifat Fisik : 1. Logam putih keperak – perakan dan mengkilap. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 8 2. Dapat ditempa dan ditarik. 3. Bersifat ferromagnetik. 4. Titik didih 2900 5. Titik lebur 1420 b. Sifat Kimia : 1. Pada suhu kamar, reaksi dengan udara lambat. 2. Jika dibakar, reaksi berlangsung cepat dan membentuk oksida NiO. 3. Dengan Cl 2 membentuk klorida NiCl 2 . 4. Dengan steam H 2 O membentuk oksida NiO. 5. Dengan HCl encer dan asam sulfat encer, reaksi berlangsung lambat. 6. Tidak bereaksi dengan basa alkali. 7. Bereaksi dengan H 2 S membentuk endapan hitam.

II.2.2 Kuat Arus

Kuat arus merupakan bilangan yang menyatakan jumlah arus listrik yang mengalir melewati suatu penghantar tiap satuan waktu. Jumlah muatan listrik yang mengalir tiap detik pada suatu penghantar dapat ditentukan berdasarkan rumus sebagai berikut : I = Q t Dimana : Q = banyaknya muatan listrik Coulomb I = kuat arus Ampere t = waktu detik Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 9 Arus listrik searah DC yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari rectifier, dimana alat tersebut dapat disetel keluarannya sesuai yang diinginkan dalam rancangan eksperimen. Besar kecilnya kuat arus sangat mempengaruhi baik dan buruknya hasil pelapisan. Makin besar kuat arus, makin meningkat kecepatan pelapisan dan dapat memperkecil ukuran atau bentuk kristal. Tetapi apabila kuat arus terlalu tinggi akan mengakibatkan seperti : lapisan tidak rata, permukaan berwarna gosong, bintik – bintik, dan permukaan kasar.

II.2.3 Anoda – Katoda

1. Katoda Katoda yaitu elektroda negatif yang padanya terjadi pelepasan ion posotif reaksi reduksi. Pada proses elektroplating, kutub negatif sumber arus berhubungan dengan katoda yaitu benda kerja yang akan dilapisi logam. 2. Anoda Anoda pada pelapisan nikel adalah nikel plat, biasanya berbentuk lempengan lebar dan digantung pada kawat tembaga yang dihubungkan langsung dengan arus positif. Agar aliran arus listrik lancar, dianjurkan kawat tembaga dibersihkan dengan amplas. 3. Mengatur jarak katoda – anoda Jarak katoda – anoda yang digunakan adalah 10 cm sebab apabila terlalu dekat, hasil pelapisan akan berwarna hitam gosong namun bila terlalu jauh maka proses pelapisan akan terlalu lama dan hasil pelapisan tidak merata. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 10

II.2.4 Hasil Pelapisan

Dalam penelitian ini , karena keterbatasan alat maka untuk mengetahui tebal lapisan yang terbentuk dilakukan cara penimbangan dengan neraca digital secara bertahap.Penimbangan berat akhir sesudah dilapisi dikurangi berat awal sebelum dilapisi. Kemudian diambil selisih dari berat tebal lapisan setelah dilapisi nikel dikurangi berat lapisan sebelum dilapisi nikel yang matematis dapat dirumuskan sebagai berikut : ∆W = W 1 - W Dimana : ∆W = berat lapisan gram W 1 = berat benda kerja setelah dilapisi nikel gram W = berat benda kerja sebelum dilapisi nikel gram Untuk menggolongkan dan mengklasifikasikan hasil dari proses pelapisan nikel, dapat digunakan indikator sebagai berikut : a. Hasil pelapisan tidak baik, apabila : Hasil pelapisan terdapat noda hitam ion yang terbakar, logam pelapis mudah atau sulit terlepas, tahan maupun tidak tahan terhadap goresan, solder atau korosi. b. Hasil pelapisan kurang baik, apabila : Hasil pelapisan tidak terdapat noda hitam akan tetapi mempunyai permukaan kasar, logam pelapis mudah terlepas, tidak tahan goresan, tidak mempu solder dan tidak tahan terhadap korosi. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 11 c. Hasil pelapisan baik, apabila : Hasil pelapisan tidak terdapat noda hitam, mempunyai permukaan halus dan logam pelapis tidak mudah terlepas, tahan goresan, mampu solder, dan tahan terhadap korosi. d. Hasil pelapisan terbaik, apabila : Hasil pelapisan tidak terdapat noda hitam, permukaan halus, hasil pelapisan tebal dan logam pelapis tidak mudah terlepas, tahan goresan, dan tahan korosi.

II.3 Landasan Teori

Pemakaian logam tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia, baik untuk perabot rumah tangga maupun komponen dalam konstruksi. Penggunaan logam ini dikarenakan logam mempunyai kekuatan yang tinggi, selain itu logam mudah difabrikasi dan dilas sehingga mudah dibentuk. Walaupun logam banyak digunakan sebagai bahan konstruksi, bukan berarti logam tersebut dapat digunakan selamanya, karena suatu saat mutunya akan menurun dan terjadi korosi. Untuk menanggulangi bahaya korosi pada logam akibat proses perusakan material yang terjadi disebabkan oleh pengaruh lingkungan disekelilingnya yang berupa sinar matahari, udara maupun air, dapat dilakukan dengan memberi lapisan nikel Ni dengan metode electroplating. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 12 Melapisi besi dengan nikel bertujuan agar benda kerja yang dilapisi memiliki ketahanan terhadap korosi, menambah daya tahan terhadap gesekan, menambah kekerasan permukaan, memperbaiki penampilan logam atau sifat dekoratif. Agar diperoleh pelapisan yang baik dan sempurna, maka kondisi operasi yang perlu diperhatikan dalam proses pelapisan adalah waktu pelapisan, jarak antara anoda – katoda, kuat arus yang cocok, dan larutan elektrolit yang sesuai. Tiap satuan waktu, arus listrik mengalir melewati suatu penghantar. Jadi, secara logika semakin lama waktu yang digunakan maka semakin banyak pula arus listrik yang mengalir pada suatu proses elektroplating. Penelitian ini akan mencoba bereksperimen dengan melakukan variasi wkatu pelapisan dan konsentrasi, untuk mengetahui apakah ada perbedaan berat hasil lapisan nikel dari variasi waktu dan konsentrasi yang ditentukan.

II.4 Hipotesis