TUGAS AKHIR STUDI KETAHANAN COATING Ni YANG DIBENTUK Studi Ketahaanan Coating Ni Yang Di Bentuk Melalui Proses Elektroplating Terhadap Beban Panas Kejut.

TUGAS AKHIR

STUDI KETAHANAN COATING Ni YANG DIBENTUK
MELALUI PROSES ELEKTROPLATING TERHADAP BEBAN
PANAS KEJUT

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar
Sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :
MUH TAUFIG SETIYAWAN
D200 110 023

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016

i

ii


iii

iv

v

MOTTO

“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya
yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu”
(Q.S Al Baqarah: 45)

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka
apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan
sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah
hendaknya kamu berharap“
(Q.S Al Nasyarah :6-8)

“Perjalanan jauh seribu mil dimulai dari posisi kakimu sekarang ini”

(Lao Tze)

Sesungguhnya orang-orang yang hanya menunggu bisa beruntung
mendapatkan kenikmatan. Akan tetapi yang mereka dapatkan itu tiada
lain hanyalah yang ditinggalkan oleh orang-orang yang berburu
kesempatan
(Abraham Lincoln)

vi

STUDI KETAHANAN COATING Ni YANG DIBENTUK MELALUI
PROSES ELEKTROPLATING TERHADAP BEBAN PANAS KEJUT
Muh Taufig Setiyawan, Tri Widodo Besar Riyadi, Bibit Sugito,
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro
E-mail : [email protected]

ABSTRAKSI
Baja karbon banyak dijumpai sebagai bahan konstruksi teknik,tetapi
penggunaan pada temperatur tinggi seperti pipa gas alam,komponen

turbin, hot-work tool steels masih belum banyak ditemukan. Hal ini di
karenakan ketahanan panas baja karbon yang rendah. Tujuan penelitian
ini adalah untuk mengembangkan lapisan Ni pada baja karbon dengan
proses elektroplating, dan dilanjutkan dengan mengetahui ketahanan
panas coating.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan material baja karbon
rendah St 40 sebagai substrate dengan diameter 16 mm pada ketebalan 3
mm dan larutan campuran dari nickel sulfate, nikel chloride dan boric acid
sebagai bahan coating Ni. Proses elektroplating ini menggunakan
tegangan 2,1 volt dengan lama celup 2 jam. Untuk mengetahui ketahanan
panas produk coating maka setelah proses elektroplating, spesimen
dimasukkan dalam oven pemanas dengan 5 variasi temperatur (500°C,
600°C, 700°C, 800°C dan 900°C) selama 30 menit dan kemudian
didinginkan secara cepat dengan air. Karakteristik produk dilakukan
dengan pengujian foto mikro dan pengujian sifat mekanik dilakukan
dengan micro vickers untuk mengetahui nilai kekerasan dari coating Ni.
Hasil uji foto mikro ketebalan Ni yang dipanaskan dengan variasi
temperatur menunjukkan bahwa ketebalan lapisan elektroplating pada
suhu 5000C memiliki ketebalan tertinggi sebesar 24,95 µm, suhu 6000C
sebesar 22,50 µm, suhu 7000C sebesar 20,40 µm, suhu 8000C sebesar

18,86 µm, dan suhu 9000C sebesar 17,87 µm. Pengujian kekerasan pada
spesimen lapisan Ni yang telah dipanaskan menunjukkan bahwa pada
pemanasan 500 0C menghasilkan kekerasan tertinggi sebesar 215,3 HV,
pemanasan 600 0C menghasilkan kekerasan sebesar 177,4 HV,
pemanasan 700 0C menghasilkan kekerasan sebesar 153,0 HV,
pemanasan 800 0C menghasilkan kekerasan sebesar 131,6 HV, dan
pemanasan 900 0C menghasilkan kekerasan sebesar 100,3 HV.
Berdasarkan pengujian dari foto mikro dan mikro vickers coating Ni
tersebut, proses pemanasan telah menyebabkan pengurangan ketebalan
dan penurunan kekerasan.
Kata kunci : Baja karbon, elektroplating, lapisan Ni, ketahanan panas

vii

Ni STUDY OF RESISTANCE COATING FORMED THROUGH THE
LOAD OF HOT SHOCK ELEKTROPLATING
Muh Taufig Setiyawan, Tri Widodo Besar Riyadi, Bibit Sugito,
Mechanical Engineering University of muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro
E-mail : [email protected]

Abstraksi
Many common carbon steel as a construction material engineering, but
the use at high temperatures such as natural gas pipelines, turbine
components, hot-work tool steels are still not widely found. This is because
the heat resistance of low carbon steel. The purpose of this study was to
develop a layer of Ni in carbon steel with electroplating processes, and
continued by knowing the heat resistance coating.
This research was conducted by using a material of low carbon steel St
40 as a substrate with a diameter of 16 mm at a thickness of 3 mm and a
mixed solution of nickel sulfate, nickel chloride and boric acid as a coating
material Ni. The electroplating process using a voltage of 2.1 volts with a
long dip 2 hours. To determine the heat resistance of the product coating
then after the electroplating process, the specimen is inserted in a heating
oven with 5 variations of temperature (500°C, 600°C, 700°C, 800°C and
900°C) for 30 minutes and then cooled rapidly with water. Characteristics
of the product is done by testing a micro photograph and testing of
mechanical properties is done by micro vickers to determine the hardness
of the coating Ni.
The test results of micro photo thickness of Ni are heated with
temperature variation shows that the thickness of the electroplating layer

at a temperature of 500°C has the highest thickness of 24.95 μm, 22.50
μm at a temperature of 600°C, 700°C temperature of 20.40 μm, a
temperature of 800°C at 18.86 μm, and a temperature of 900°C at 17.87
lm. Hardness testing on specimens that have been heated Ni layer
showed that on heating to 500°C to produce the highest hardness of 215.3
HV, heating 600°C yield of 177.4 HV hardness, heating 700°C yield of
153.0 HV hardness, heating 800°C produce violence amounted to 131.6
HV, and heating at 900°C to produce 100.3 HV hardness. Based on
testing of micro photograph and micro vickers the Ni coating, the heating
process has led to a reduction in the thickness and the reduction of
violence.
Kata kunci : carbon steel, elektroplating, A layer of Ni, heat
resistance

viii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.
Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “STUDI KETAHANAN COATING Ni YANG
DIBENTUK

MELALUI

PROSES

ELEKTROPLATING

TERHADAP

BEBAN PANAS KEJUT“, dapat terselesaikan atas dukungan dari
beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala
ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR, ST, MSc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan

Teknik Mesin.
3. Bapak Tri Widodo BR, ST, MSc, Ph.D, selaku dosen pembimbing
utama yang telah membimbing, mengarahkan, dalam penyusunan
Tugas Akhir ini dengan baik, sabar dan ramah.
4. Bapak Bibit Sugito, Ir, M.T, selaku dosen pembimbing kedua yang
telah membimbing, mengarahkan, dalam penyusunan Tugas Akhir
ini dengan baik, sabar dan ramah.

ix

5. Dosen

Jurusan

Teknik

Mesin

Universitas


Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis.
6. Bapak dan Ibu tercinta (satiyo & Sugiyarti), atas doa dan bantuan
yang tak terhingga baik dari segi moral maupun material.
7. Nida Afifah, Amd, RMIK. atas doa, semangat dan dorongan yang
terus menerus diberikan kepada penulis.
8. Teman-teman angkatan 2011 yang telah memberikan motivasi
semangat untuk penulis.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca
akan penulis terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu
Surakarta,

Januari 2016

Penulis

x


DAFTAR ISI
Halaman Judul ...............................................................................

i

Peryataan Keaslian Skripsi ............................................................

ii

Halaman Persetujuan ....................................................................

iii

Halaman Pengesahan ...................................................................

iv

Lembar Soal Tugas Akhir...............................................................


v

Halaman Motto...............................................................................

vi

Abstraksi ........................................................................................

vii

Kata Pengantar ..............................................................................

ix

Daftar Isi.........................................................................................

xi

Daftar Gambar ...............................................................................

xiii

Daftar Tabel ...................................................................................

xv

Daftar Lampiran .............................................................................

xvi

BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakag ..............................................................

1

1.2. Perumusan Masalah ....................................................

2

1.3. Pembatasan Masalah...................................................

3

1.4. Tujuan Penelitian..........................................................

3

1.5. Manfaat Penelitian........................................................

4

1.6. Sistematika Penulisan ..................................................

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka..........................................................

6

2.2. Landasan Teori.............................................................

7

2.2.1. Pengertian Elektroplating.............................. ......

7

2.2.2. Unsur-unsur Pokok Elektroplating.............. .........

12

2.2.3. Proses Elektroplating……................................ ...

13

2.2.4. Pengertian Baja Karbon…………………..……. ...

14

2.2.5. Diagram Fasa Besi Karbon (Fe-C) …………. ......

16

xi

2.2.6. Bahan Pelapis Logam .........................................

21

2.2.7. Perlakuan Panas .................................................

23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian................................................ .

32

3.2. Persiapan Bahan dan Alat.......................... ..................

35

3.2.1. Bahan ..................................................................

35

3.2.2. Alat ......................................................................

37

3.3. Prosedur Penelitian............................................... .......

43

3.4. Pengujian Struktur Mikro................................... ...........

49

3.5. Pengujian Kekerasan ...................................................

49

BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Perhitungan Teori ................................................

52

4.2. Polarisasi Proses Elektroplating Ni...............................

54

4.3. Pengujian Foto Mikro....................................................

57

4.4. Pengujian Kekerasan............................ .......................

62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan...................................................................

66

5.2. Saran............................................................................

67

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Rangkaian Elektroplating ..........................................

8

Gambar 2.2. Proses Reduksi Larutan Elektroplating .....................

10

Gambar 2.3. Diagram fasa Fe-C ....................................................

17

Gambar 2.4. Diagram fasa Ni-Cr ...................................................

23

Gambar 2.5. Skema Indentor Piramida Berlian Uji Vickers............

31

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ..............................................

32

Gambar 3.2. Baja Silinder ..............................................................

35

Gambar 3.3. Bahan CairanNikel ....................................................

36

Gambar 3.4. Alat Uji Foto Mikro .....................................................

38

Gambar 3.5. Alat Uji Kekerasan Vickers ........................................

39

Gambar 3.6. Peralatan safety ........................................................

40

Gambar 3.7. Peralatan Elektroplating ............................................

41

Gambar 3.8. Peralatan Pengukuran ..............................................

42

Gambar 3.9. Peralatan Penunjang .................................................

43

Gambar 3.10. Spesimen Yang Mengalami Proses Mounting.........

48

Gambar 3.11. Pencekaman Spesimen Uji kekerasan ....................

50

Gambar 3.12. Titik Indensi Uji Kekerasan Vickers .........................

50

Gambar 3.13. Layar Monitor Uji Kekerasan Vickers ......................

51

Gambar 3.14. Layar Penunjuk hasil Uji kekerasan Vickers............

51

Gambar 4.1. Hasil Polarisasi Proses Elektroplating Ni ..................

56

Gambar 4.2. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 500 0C ........

57

Gambar 4.3. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 6000C ........

58

xiii

Gambar 4.4. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 700 0C ........

58

Gambar 4.5. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 800 0C .......

59

Gambar 4.6. Foto Mikro Lapisan Ni Setelah Dipanasi 900 0C ........

59

Gambar 4.7. Grafik Hubungan Temperatur Pemanasan Dengan
Ketebalan lapisan .....................................................

62

Gambar 4.8. Grafik Hubungan Temperatur Pemanasan Dengan
Kekerasan lapisan ....................................................

xiv

65

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data hasil Perhitungan Teori Ketebalan Ni ...................

54

Tabel 4.2. Data hasil Polarisasi Ni .................................................

55

Tabel 4.3. Data hasil Pengujian Ketebalan Lapisan Ni Dengan
Foto Mikro .....................................................................

61

Tabel 4.4. Data hasil Pengujian kekerasan Vickers .......................

64

xv

DAFTAR LAMPIRAN

-

Tabel Referensi komposisi Kimia cairan Elektroplating Nikel.

-

Standart ASTM E384.

-

Standart ASTM E3.

xvi