PENGARUH VARIASI ANODA DAN WAKTU PELAPIS

PENGARUH VARIASI ANODA DAN WAKTU PELAPISAN ELEKTROPLATING
TERHADAP LAJU KEAUSAN GRINDING BALL
Bagus Tri Subangga, Endi Sutikno, Agustinus Ariseno
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang
Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia
E-mail : Soebangga78@gmail.com
ABSTRACT
Grinding ball is a media which is used to destroy material in appropriate size (mesh) which is needed in
particular speed and capacity. In its application, must have well-hardness, wear-resistance and corrosionresistance. The phenomenon that occurs in grinding ball is shrinking due to heat of the mill, uneven surface, and
shattering of wear-resistance. The wear-resistance out occurs as the effect of pounding and friction from griding
ball with material or another grinding ball. The factors causing wear-resistance are diameter of the line, grinding
ball’s material used, and critical circle of the mill.
This research has been done the surface treatment electroplating process. Electroplating is a coating metal
process with another metal by means of electrolysis. Therefore, there is a layer on the surface of a metal or alloy
metal to increase the surface hardness, corrosion resistance and wear-resistance. In electroplating process, there
were three anode variations using zinc, nickel and chrome and also time lining for 15 minutes, 30 minutes, 45
minutes and 60 minutes. In order to find the anode effects and electroplating lining time to grinding ball wearresistance rapid, it was tested to milling simulation by grinding with quartz sand for 90 minutes.
The results of elektroplating can be obtained that zinc electroplating with 60 minutes time lining resulted
the thickest layer coating was 2.67 𝜇𝑚. while the thinnest wear resistance rapid was chrome electroplating by 30minutes lining was 8.9x10−2 𝑚gram/detik.
Keywords: anode, time, electroplating, grinding ball, wear resistance

pada mill, pecah sebelum life time yang
direncanakan dan tidak rata permukaannya
sehingga tidak dapat bekerja dengan
optimal. Untuk mengatasi permasalahan
tersebut dapat dilakukan dengan cara
pengecoran ulang grinding ball dan
pelapisan permukaan.[5]
Elektroplating adalah salah satu
proses perlakuan permukaan dengan
menggunakan prinsip arus listrik dan
bantuan
senyawa
kimia
sehingga
menghasilkan partikel pelapis yang melapisi
material. Fungsi pelapisan ini meningkatkan
ketahanan korosi, kekerasan permukaan dan
ketahanan aus.
Tujuan dari penelitian ini adalah
mengetahui pengaruh variasi anoda dan

waktu pelapisan elektroplating terhadap laju
keausan pada grinding ball.

PENDAHULUAN
Grinding ball adalah material yang
digunakan
dalam
penggilingan
dan
pencampuran klinker dan gypsum pada
pabrik semen. komponen ini penting
mengingat sangat berpengaruh pada hasil
kehalusan semen yang diinginkan
Material yang dipilih sebagai bahan
grinding ball biasanya keramik, baja dan
paduan. Kebutuhan industri semen akan
grinding ball cukup besar, sehingga biaya
produksi terpengaruh oleh pengadaan
grinding ball secara cukup signifikan. [1]
Grinding ball tersebut harus mempunyai

karakteristik keras (tahan aus), tangguh,
tahan korosi untuk menanggung beban dan
lingkungan selama proses penggilingan
batuan. Permasalahannya grinding ball
sering mengalami penyusutan akibat panas
1

Elemen Sel Elektrolisa
 Elektrolit
Elektrolit adalah larutan asam/basa
logam yang berfungsi membentuk ionion
logam
positif
pada
proses
elektroplating.
Komposisi
elektrolit
berbeda – beda tergantung sifat yang
diinginkan dan jenis pelapisannya, namun

selalu disesuaikan dengan penggunaan
anoda – katodanya, karena pada dasarnya
elektron hanya mengalirkan deposit ion
logam yang terlarut pada elektrolit.
Sehingga, setiap larutan elektrolit yang
dijadikan rendaman tempat proses
elektroplating harus mengandung bahanbahan terlarut yang berfungsi sebagai
berikut :
a) Menyediakan ion logam pada
pelapisan
b) Membentuk kompleks ion dengan
logam pelapis
c) Konduktor
d) Dapat menstabilkan larutan dari
hidrolisis
e) Membantu pelarutan anoda

TINJAUAN PUSTAKA
Elektroplating
Elektroplating adalah salah satu

proses melapisi logam dengan menggunakan
prinsip arus listrik dan bantuan senyawa
kimia sehingga menghasilkan partikel
pelapis yang melapisi material.

Gambar 1 Proses elektroplating
Konsep dasar dalam pelapisan logam
ini dengan mengendapkan/deposisi logam
yang dihendaki dengan cara elekrolisa. Pada
cairan elektrolit ini tercelup dua elektroda.
Masing – masing elektroda dihubungkan
dengan arus listrik, terbagi menjadi kutub
positif (+) dan negatif (-) dikenal sebagai
anoda (+) dan katoda (-). Reaksi yang terjadi
pada masing – masing elektroda :
Anoda
:M
𝑀𝑛 ++ 𝑛𝑒−
𝑛+
𝑒−

Katoda
:M +𝑛
M
Agar ion dapat terus mengalir dalam
proses elektroplating maka digunakan arus
listrik. Arus listrik tersebut menyebabkan
elektron bermigrasi melalui anoda ke
katoda. [2]

 Arus
Sumber arus diperlukan dalam kerja
elektroplating sebagai daya yang
menggerakkan ion – ion di elektrolit.
Sumber arus ini diperoleh dari baterai,
akumulator dan DC power supply. Dalam
penggunaan arus searah (DC) perlu
diperhatikan
besaran
arus
yang

digunakan pada proses ini. Arus yang
terlalu besar menyebabkan aktivasi
elektron yang dilepas anoda terlalu cepat
menyebabkan deposit lapisan logam pada
katoda menebal namun kurang merata,
sedangkan arus yang terlalu kecil
menyebabkan sedikit lapisan logam yang
terdeposit.[3] Arus ini erat hubungannya
dengan luas penampang benda yang akan
dilapisi, biasa disebut rapat arus (current
density)
2

 Elektroda
Elektroda dalam sel elektrolisa dapat
disebut sebagai anoda atau katoda. Anoda
ini didefinisikan sebagai elektroda
dimana elektron datang dan oksidasi
terjadi, sedangkan katoda didefinisikan
sebagai elektroda dimana elektron

kembali memasuki sel eletrolisa dan
reduksi
terjadi.
Pada
penelitian
elektroplating ini, digunakan elektroda
nikel, khrom dan seng sebagai anoda dan
katodanya adalah grinding ball.

elektroda platina (Pt) yang bersentuhan
dengan asam (ion H +). Sehingga terjadi
keseimbangan :
H2
2H + + 2e
Harga potensial elektroda dari reaksi
ini ditetapkan 0 volt. Kemudian harga
potensial elektroda standar dari semua reaksi
reduksi adalah harga yang dibandingkan
terhadap potensial elektroda standar
hidrogen.

Berdasarkan harga E0 maka dapat
disusun suatu deret unsur mulai dari unsur
dengan harga E0 terkecil sampai terbesar
yang disebut deret volta yaitu :

Reaksi Reduksi dan Oksidasi (Redoks)
Reaksi redoks adalah gabungan
reaksi kimia yang terjadi pada sel
elektrokimia. Reaksi oksidasi adalah suatu
perubahan kimia dimana suatu zat melepas
elektron. Pada sel elektrokimia oksidasi
terjadi di anoda. Reaksi reduksi adalah suatu
perubahan kimia dimana suatu zat
menangkap elektron. Pada sel elektrokimia
reduksi terjadi di katoda. Pada reaksi redoks,
zat yang mengoksidasi disebut oksidator,
sedangkan zat yang mereduksi zat lain
disebut reduktor.
Suatu
reaksi

reduksi
dapat
menimbulkan potensial listrik tertentu, yang
disebut potensial elektroda (E) dan semakin
mudah suatu unsur mengalami reduksi,
maka makin besar potensial elektrodanya.
Harga potensial elektroda yang sebenarnya
dalam suatu reaksi reduksi tidak dapat
dihitung, sebab tidak ada reaksi reduksi
yang berlangsung tanpa diikuti rekasi
oksidasi. Oleh karena itu harga potensial
elektroda yang dipakai adalah harga
potensial standar. Itulah sebabnya harga
potensial elektroda lebih tepat disebut
potensial reduksi standar atau potensial
elektroda standar (E0). Elektroda yang
dipakai sebagai standar dalam menentukan
harga potensial elektroda adalah elektroda
hidrogen. Cara memperoleh dengan
mengalirkan gas hidrogen murni pada

Sifat – sifat dari deret volta ini
adalah :
1. Logam yang terletak di sebelah
kanan H memiliki harga E0
positif sedangkan di sebelah kiri
H mempunyai harga E0 negatif.
2. Makin ke kanan letak suatu
logam pada deret volta, maka
harga E0 logam makin besar.
Hal ini berarti bahwa logam –
logam di sebelah kanan H
mudah mengalami reduksi atau
sulit teroksidasi. Logam ini
disebut logam pasif atau logam
mulia.
3. Makin ke kiri, harga E0 dari
logam semakin kecil yang
berarti logam tersebut sulit
tereduksi dan mudah teroksidasi.
Logam ini disebut logam aktif.
Difusi
Pada elektroplating proses yang
dominan terjadi adalah difusi logam. Difusi
adalah proses pergerakan atom logam dari
konsentrasi tinggi ke rendah akibat pengaruh
suhu maupun arus listrik. Bila suhu naik
atom-atom akan bergetar dengan energi
yang lebih besar dan sejumlah kecil atom
berpindah. Energi yang diperlukan sebuah
3

atom untuk berpindah tempat disebut energi
aktivasi eV/atom dapat juga dinyatakan
kalor/mol. [8]
Ion logam di permukaan bereaksi
membentuk lapisan oksida, ion tersebut
berdifusi menuju bidang batas antara
permukaan logam dan elektrolit akibat arus
listrik. Pada saat bersamaan elektron
mengalir dan ion logam melakukan
pertukaran akibat perbedaan konsentrasi.
Sehingga membentuk lapisan yang mampu
melekat pada logam katoda. Masing –
masing anoda memiliki nilai berbeda untuk
besaran arus listrik yang digunakan dan
temperatur pengerjaan optimal.

1. Jumlah
bahan
yang
terdekomposisi saat elektrolisa
berbanding lurus dengan kuat
arus dan waktu dalam laruran
elektrolit.
2. Jumlah perubahan kimia oleh
satuan arus listrik sebanding
dengan banyaknya arus yang
mengalir.
Pernyataan tersebut dirumuskan :
𝑊=

𝑒.𝐼.𝑡
96500

(𝑔𝑟)

(1)

Dengan :
W : massa endapan pelapis (gr)
I : Arus (ampere)
t : Waktu (detik)
e : berat equivalen kimia (massa
atom dibagi dengan valensinya)

Grinding ball
Grinding ball adalah sebuah media
yang digunakan untuk menghancurkan
material sesuai ukuran (mesh) yang
diinginkan dalam kecepatan dan kapasitas
tertentu. Karateristik yang harus dimiliki
grinding ball adalah kekerasan yang baik,
daya tahan keausan dan tahan korosi.
Grinding ball membutuhkan kekerasan
permukaan yang lebih keras dibandingkan
bagian dalam (tetap ulet) agar daya impact
terserap dan tidak menyebabkan grinding
ball pecah sebelum life time yang
direncanakan karena mengalami gaya
impact dan gaya gesek.
Bahan yang sesuai dan memenuhi
persyaratan grinding ball adalah logam yang
mengandung Fe, yaitu besi/baja. Besi/baja
memiliki sifat yang bervariasi, mulai dari
sifat yang paling lunak hingga paling keras
serta memiliki sifat mampu bentuk yang
baik dalam proses pengecoran sehingga
berbagai macam bentuk coran dapat dibuat
dengan pengecoran. [7]

Dari rumus tersebut, volume endapan
diperoleh dengan perhitungan :
𝑊
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑛𝑑𝑎𝑝𝑎𝑛 (𝑔𝑟 )
=
(𝑐𝑚3 ) (2)
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑚3 =
𝑔𝑟
𝜌
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 (
)
𝑐𝑚 3

Dengan :
ρ : kerapatan logam pelapis (gr/cm³)
W : massa endapan (gr)
Sehingga
ketebalan:

untuk

𝑘𝑒𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛 𝑐𝑚 =

mendapatkan
volume (𝑐𝑚 3 )

nilai

(3)
Dari
hukum
faraday
dapat
menjelaskan pengaruh penambahan waktu
pada proses elektroplating. Semakin lama
waktu yang digunakan, maka lapisan logam
yang dihasilkan juga semakin besar.
Ketebalan lapisan logam juga dipengaruhi
oleh berat equivalen kimia sebuah unsur
kimia yang digunakan sebagai anoda. Dalam
persamaan (2) juga dapat diketahui bahwa
semakin besar jumlah deposit lapisan logam
(jumlah berat edapan) maka semakin besar
pula ketebalan dari lapisan. Sehingga dapat
disimpulkan bahwa waktu yang digunakan
pada proses pelapisan dan variasi anoda
mempengaruhi jumlah deposit lapisan dan
juga ketebalan lapisan yang terbentuk.[6]

Menghitung ketebalan lapisan
Dalam Hukum elektrolisis, Michael
Faraday menemukan :
4

luas permukaan (cm 2 )

Variabel terkontrol yang digunakan
adalah dimensi grinding ball berdiamter 30
mm dan berat 100 gram. Temperatur 48⁰C,
jarak dari anoda dan katoda 30mm dan arus
yang digunakan DC 4 A.
Instalasi penelitian dapat dilihat pada
gambar 3

Menghitung Laju Keausan
Dalam melakukan pengujian laju
keuasan
dilakukan
dengan
simulasi
sederhana, grinding ball dimasukkan pada
instalasi ball mill guna mendapati data
aktual.[9]
Grinding
ball
digunakan
menggiling material kuarsa sebanyak 500
gram selama 90 menit.

Gambar 2 instalasi ball mill
Untuk mengetahui laju keausan dari
grinding ball digunakan rumus :
𝑉=

𝐵
𝑡

( 4)

(2 - 6)

Dengan :
B : Berat meterial yang terabrasi (gram)
t : Waktu pengujian (menit)
V : Laju keausan (gram/detik)

METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan metode
eksperimental
(experimental).
Metode
eksperimen dilakukan dengan mengamati
langsung untuk data sebab-akibat dalam
suatu pross melalui eksperimen sehingga
dapat mengetahui pengaruh variasi anoda
dan waktu pelapisan terhadap laju keausan
grinding ball.
Variabel bebas dari penelitian ini
adalah variasi anoda (seng, nikel dan khrom)
dan waktu pelapisan (15 menit, 30 menit, 45
menit dan 60 menit).
Varibel terikat adalah ketebalan
lapisan elektroplating dan laju keausan.

Gambar 3 Skema Instalasi Penelitian
Gambar 3 menunjukkan instalasi
penelitian elektroplating. Pada anoda dan
larutan elektroplating tersebut, dilakukan
variasi berupa seng elektroplating, khrom
elektroplating dan nikel elektroplating.
Dengan bahan sebagai berikut :

5

Tabel 1 bahan yang digunakan

9. Catat hasil berat akhir. Lakukan
perhitungan laju keausan yang
terjadi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 2 hasil pengujian ketebalan

Langkah Percobaan
Sebelum
proses
pelapisan
dilaksanakan persiapkan benda kerja serta
peralatan
yang
digunakan
untuk
pengambilan data.
Tahap persiapan benda kerja meliputi:
1. Pickling
Benda kerja dibersihakan dengan
kertas gosok. Kemudian rendam
dalam larutan H2SO4 5%
2. Elektroplating
Benda kerja dilapisi dengan pelapis
sesuai variasi anoda dan waktu yang
digunakan
3. Pembilasan
Setelah benda kerja dilakukan
elektroplating bilas dengan aquades
dan keringkan dengan tissu.
4. Timbang
Timbang berat setelah elektroplating
5. Ukur ketebalan
Pengukuran ketebalan menggunakan
alat Permascope MP0D
6. Catat hasil Pengukuran ketebalan
7. Pengujian laju keausan
Setelah itu spesimen siap untuk
dilakukan pengujian keausan pada
instalasi pengujian keausan.
8. Timbang
Timbang berat spesimen setelah
dilakukan pengujian keuasan.

6

Dengan :
W : massa endapan pelapis (gr)
I : Arus (ampere)
t : Waktu (detik)
e : berat equivalen kimia (massa
atom dibagi dengan valensinya)
Namun,
variasi
anoda
juga
berpengaruh pada ketebalan. Hal ini terbukti
dari perbedaan berat equivalen masing –
masing anoda yang digunakan 𝑒𝑧𝑖𝑛𝑐 =
32,69 ; 𝑒𝑛𝑖𝑘𝑒𝑙 = 29,35 dan 𝑒𝑘ℎ𝑟𝑜𝑚 = 17,33,
sehingga kecenderungan lapisan yang
memiliki berat equivalen terbesar makin
tebal lapisan terbentuk pada katoda.

Gambar 4 grafik hubungan antara variasi
anoda dan waktu pelapisan terhadap
ketebalan lapisan
Pada gambar menunjukkan grafik
hubungan antara waktu pelapisan terhadap
ketebalan lapisan elektroplating. Variasi
anoda yang digunakan juga memberikan
pengaruh pada ketebalan yang dihasilkan.
Pada grafik khrom elektroplating berada
diposisi bawah sedangkan grafik nikel
elektroplating di posisi tengah dan zinc
elektroplating di posisi paling atas.
Pada pelapisan selama 15 menit,
nilai ketebalan lapisan yang dihasilkan zinc
elektroplating adalah 9,4 𝜇m, nikel
elektroplating sebesar 8,6 𝜇m dan khrom
elektroplating 7,04 𝜇m. Begitu pula pada
pelapisan selama 30 menit dengan nilai
ketebalan lapisan pada zinc elektroplating
adalah 16,6 𝜇m, nikel elektroplating sebesar
15,5 𝜇m dan khrom elektroplating sebesar
9,4 𝜇m, sehingga semakin lama waktu
pelapisan elektroplating maka ketebalan
lapisan yang dihasilkan juga meningkat.
Hal ini sesuai dengan hukum
elektrolisis faraday “Jumlah bahan yang
terdekomposisi saat elektrolisa berbanding
lurus dengan kuat arus dan waktu dalam
laruran elektrolit.”
𝑒. 𝐼. 𝑡
(𝑔𝑟)
𝑊=
96500

Tabel 3 data laju keausan

7

begitu tebal, hal ini menyebabkan lapisan
tersebut memiliki ikatan yang kuat antara
logam katoda dengan logam pelapisnya.
Pada saat bertumbukan dengan sesama
grinding ball ataupun menghancurkan pasir
kuarsa, gaya impact dan gaya gesek disebar
merata pada permukaan dan ke dalam bola.
Lapisan elektroplating yang terkelupas dari
grinding ball lebih sedikit sesuai bidang
kontak gaya tersebut.
Sedangkan pada pelapisan selama 45
menit dan 60 menit laju keausan meningkat
dikarenakan lapisan pada grinding ball lebih
tebal, hal ini akibat adanya jarak antara
logam katoda dan logam pelapis yang
menyebabkan lapisan memiliki ikatan yang
lebih lemah. Pada saat bertumbukan dengan
sesama
grinding
ball
maupun
menghancurkan pasir kuarsa, gaya impact
dan gaya gesek juga disebar merata pada
permukaan dan ke dalam bola. Namun
lapisan lebih mudah mengalami retakan.
Jika ada sedikit retakan pada lapisan
elektroplating dan retakan tersebut melebar
maka akan mengelupas lapisan logam
disekitarnya lebih banyak.

Gambar 5 grafik hubungan antara variasi
anoda dan waktu pelapisan terhadap
ketebalan lapisan
Pada gambar 5 menunjukkan grafik
hubungan
antara
waktu
pelapisan
elektroplating terhadap laju keuasan. Variasi
anoda memberikan pengaruh pada laju
keausan yang dihasilkan. Hal ini juga
dikarenakan lapisan yang sebelumnya
dihasilkan pada elektroplating. Pada grafik
khrom elektroplating berada diposisi bawah,
sedangkan grafik nikel elektroplating di
posisi tengah dan zinc elektroplating di
posisi paling atas.
Pada pelapisan selama 15 menit,
nilai ketebalan lapisan yang dihasilkan zinc
elektroplating adalah 2,35x10−1 mgram/
detik,
nikel
elektroplating
sebesar
−1
1,8x10
mgram/detik dan khrom
elektroplating 1,5x10−1 mgram/detik.
Begitu juga pada waktu pelapisan 30 menit
dengan nilai ketebalan lapisan pada zinc
elektroplating adalah 2,09x10−1 mgram/
detik, nikel elektroplating sebesar 1,5x10−1
mgram/detik dan khrom elektroplating
sebesar 8,9x10−2 mgram/detik.
Pada pelapisan selama 15 menit dan
30 menit laju keuasan semakin menurun
dikarenakan lapisan pada grinding ball tidak

KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan
maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Hasil pengujian dan pengolahan data
menunjukkan bahwa semakin lama waktu
pelapisan elektroplating maka semakin
tebal lapisan yang terbentuk.
2. Semakin besar berat equivalen kimia
maka kecenderungan lapisan yang
terbentuk juga tebal pula.
3. Ketebalan
lapisan
paling
tinggi
ditunjukkan oleh zinc elektroplating
dengan waktu 60 menit sebesar 26,7 µm.
4. Laju keuasan terkecil pada anoda khrom
dengan 30 menit pelapisan elektroplating
sebesar 1,5x10−1 mgram/detik

8

DAFTAR PUSTAKA
[1] Firdaus Habibi 2010, karakterisasi sifat
fisis dan mekanis grinding ball impor
diameter 40 mm yang digunakan di PT.
Indocement
Tunggal
Prakarsa,Tbk
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
[2] Hartomo, J. Anton, 1992, Mengenal
Pelapisan Logam (Elektroplaiting), Andi
Ofset, Jogjakarta.
[3] I Gede Indra Wiryawan. 2007. Pengaruh
waktu pelapisan terhadap kekerasan
permukaan pada proses elektroplating
tembaga-krom Skripsi belum diterbitkan.
Malang: Universitas Brawijaya
[4] Lowenheim, Frederick A., (1985),
Modern Electroplating, 3rd edition, John
Wiley & Sons Inc, New York
[5] Otto andri priyono, Modul MT Traning
Penggilingan Semen, Semen Indonesia
[6] Sanders, A, H; 1950. Electroplating;
Internasinal text book Co, new york
[7] Tata surdia & saito. 2000. Teknik
pengecoran logam, Pradnya Paramita,
Jakarta
[8] Van Vlack, Lawerench H., 1992,”Ilmu
dan Teknologi Bahan”, Erlangga,
Jakarta
[9] Wahyono Suprapto. 2013. Distribusi
Mesh
Serbuk
Duralumin
pada
Penggiling Bola Sebulung Putar D200
Putaran Cepat. Proceeding Seminar
Nasional
Yogyakarta:
Universitas
Gadjah Mada (UGM).

9