TUGAS AKHIR PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Ketebalan Lapisan Tembaga Pada Proses Elektroplating Plat Baja Karbon Rendah.
TUGAS AKHIR
PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP
KETEBALAN LAPISAN TEMBAGA PADA PROSES
ELEKTROPLATING PLAT BAJA KARBON RENDAH
Diajukan guna memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun :
SULISTIYANTO
NIM : D 200 070 035
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
i
v
MOTTO
JANGAN MUDAH MENYERAH PADA KEGAGALAN,
JADIKAN KEGAGALAN ITU UNTUK MEMACU DIRI KITA
AGAR BERUSAHA LEBIH BAIK LAGI.
( SULISTIYANTO )
JIKA KITA MAU BERUSAHA DAN BERDOA , NISCAYA
PASTI KITA AKAN MENUAI HASIL YANG MEMUASKAN.
( SULISTIYANTO )
vi
PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP KETEBALAN
LAPISAN TEMBAGA PADA PROSES ELEKTROPLATING PLAT BAJA
KARBON RENDAH
Sulistiyanto, Bibit sugito, Pramuko IP
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro
email : tian_doremi@yahoo.com.
ABSTRAKSI
Proses elektroplating merupakan proses pelapisan permukaan
logam dengan logam lain. Proses pelapisan dilakukan dalam larutan
elektrolit dengan menggunakan arus listrik searah (DC). Proses
Elektroplating dengan menggunakan pelapisan tembaga pada plat Baja
Karbon Rendah.Tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini adalah mengetahui
pengaruh variasi waktu tahan celup proses Elektroplating Tembaga pada
plat Baja Karbon Rendah terhadap kekasaran dan ketebalan lapisan
tembagannya.
Pada pengujian ini digunakan bahan plat Baja Karbon Rendah
dengan ukuran panjang 10 cm x lebar 5 cm x tebal 16 mm sebanyak 3
spesimen. Parameter yang digunakan, spesimen 1 pelapisan tembaga
dengan variasi waktu tahan celup 8 detik, rapat arus 14 ampere, tegangan
9 volt, Spesimen 2 mengunakan variasi waktu 8 detik, rapat arus 15
ampere, tegangan 9 volt, dan Spesimen 3 menggunakan variasi waktu 8
detik, rapat arus 17 ampere, tegangan 9 volt. Setelah selesai diplating
material diuji tingkat ketebalan lapisan tembaganya dengan foto mikro
(Standart ASTM B 487), uji kekasaran dengan alat (Surface tester
(Surfcorder SE 1700) dan foto makro.
Dari pengujian ketebalan diperoleh hasil Spesimen 1 pelapisan
tembaga 14 ampere ketebalan lapisannya 1,52 µm, spesimen 2 pelapisan
tembaga 15 ampere ketebalan lapisannya 2,14 µm, Spesimen 3 pelapisan
17 ampere ketebalan lapisanya 3,80 µm. Sedangkan untuk hasil uji
kekasaran diperoleh tingkat kekasaran rata-rata, pencelupan dengan rapat
arus 14 ampere tingkat kekasaran 0,45 µm, Pencelupan 15 ampere
tingkat kekasaran 0,35 µm, dan Pencelupan 17 ampere didapat tingkat
kekasaran 0,32 µm.
Kata kunci : Elektroplating, Tembaga, Struktur mikro, Kekasaran.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.“ PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP
KETEBALAN
LAPISAN
ELEKTROPLATING
PLAT
TEMBAGA
BAJA
KARBON
PADA
PROSES
RENDAH
“,
dapat
terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin
menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada :
1. Ir. Agus Riyanto, MT, sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Ir Bibit Sugito, MT, selaku pembimbing utama yang telah memberikan
pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan.
4. Ir. Pramuko IP. MT, selaku pembimbing pendamping yang telah
banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
5. Bapak ,Ibu dan Keluarga tercinta, yang tiada hentinya memberikan
doa, cinta, dan kasih sayang yang tulus serta motivasi yang tak ternilai
kepada penulis.
6. Adik tercinta yang selalu memberikan semangat dan doa untuk terus
maju.
7. Teman satu tim terimakasih untuk semangat, kerja keras dan
kerjasamanya.
viii
DAFTAR ISI
Hal
Halaman Judul .................................................................................. i
Pernyataan Keaslian Skripsi ............................................................. ii
Halaman Persetujuan .........................................................................iii
Halaman Pengesahan ...................................................................... iv
Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................. v
Lembar Motto dan Persembahan....................................................... vi
Abstrak ............................................................................................. vii
Kata Pengantar ................................................................................ viii
Daftar Isi .......................................................................................... x
Daftar Gambar ................................................................................. xiii
Daftar Tabel ..................................................................................... xv
Daftar Simbol ................................................................................... xvii
Daftar Lampiran ............................................................................... xviii
Bab I Pendahuluan
1.1. Latar belakang.................................................................1
1.2. Perumusan masalah.........................................................2
1.3. Tujuan penelitian..............................................................2
1.4. Metode penelitian.............................................................2
1.5. Manfaat penelitian............................................................3
1.6. Batasan masalah..............................................................4
1.7. Sistematika penulisan......................................................4
x
Bab II Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori
2.1. Kajian pustaka.................................................................7
2.2. Landasan teori................................................................9
2.2.1. elektroplating................................................................9
2.2.2. Baja karbon rendah....................................................14
2.2.3. Pengaruh waktu pada Hukum Faraday......................14
2.2.4.Bahan pelapis logam...................................................18
2.2.5. Pengaruh arus pada elektrokimia...............................22
Bab III Metodologi penelitian
3.1. Rancangan penelitian dan diagram alir penelitian........28
3.2. Bahan dan alat..............................................................30
3.3. a. Alat uji ketebalan lapisan dengan foto mikro ...........40
(standar ASTM B 487)
b. Alat uji kekasaran.....................................................42
Bab IV Data hasil penelitian dan pembahasan
4.1. Data hasil penelitian dan pembahasan.........................45
4.2. a. Data hasil penelitian ................................................45
b. Uji ketebalan pelapisan dengan foto mikro...............46
(standar ASTM B 487)
c. Uji foto makro..........................................................55
d. Uji kekasaran...........................................................56
4.3. Pembahasan hasil penelitian.......................................57
xi
Bab V Kesimpulan dan saran
5.1. Kesimpulan...................................................................60
5.2. Saran............................................................................61
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Proses reduksi dan oksidasi...................................... 12
Gambar 2.2
Rangkaian sel elektrolis.............................................. 25
Gambar 3.1
Skema diagram Alir Penelitian ................................... 28
Gambar 3.2
Mesin poles ................................................................ 30
Gambar 3.3
Bak larutan lembaga................................................. 31
Gambar 3.4
Power sapply ............................................................. 32
Gambar 3.5
Aruometer fur lauge beaume 27%.............................. 32
Gambar 3.6
Gerinda dan poli poles................................................ 33
Gambar 3.7
Batu hijau/langsol ...................................................... 33
Gambar 3.8 Thermometer ............................................................. 34
Gambar 3.9
Jig................................................................................ 34
Gambar 3.10 Sarung tangan rajut ….............................................. 35
Gambar 3.11 Stop wacth......................... ......................................... 35
Gambar 3.12 Heat exchanger........................................................... 36
Gambar 3.13 Gelas ukur.................................................................. 36
Gambar 3.14 Clamp meter................................................................ 37
Gambar 3.15 Vernier kaliper............................................................. 38
Gambar 3.16 Timbangan digital....................................................... 38
Gambar 3.17 Plat baja karbon rendah ............................................ 39
Gambar 3.18 Batangan tembaga..................................................... 39
Gambar 3.19 Larutan tembaga........................................................ 40
Gambar 3.20 Olympus metalurgical ................................................. 42
Gambar 3.21 Alat ukur kekasaran surface tester............................ 43
xiii
Gambar 4.2
Grafik berat spesimen yang dilapisi tembaga...............45
Gambar 4.3
Grafik hubungan arus listrik dengan berat tembaga yang
menempel....................................................................46
Gambar 4.5
Gambar struktur mikro spesimen 1..............................47
Gambar 4.6
Gambar struktur mikro spesimen 2..............................47
Gambar 4.7
Gambar stuktur mikro spesimen 3...............................48
Gambar 4.8
Gambar grafik hubungan arus listrik dengan ketebalan
lapisan..........................................................................49
Gambar 4.9 Grafik perbandingan tebal lapisan sebenarnya dengan tebal
lapisan secara teoritis..................................................54
Gambar 4.10 Gambar foto makro spesimen baja 1...........................55
Gambar 4.11 Gambar foto makro spesimen baja 2...........................55
Gambar 4.12 Gambar foto makro spesimen baja 3...........................56
Gambar 4.13 Grafik tingkat kekasaran rata-rata.................................57
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Tabel data hasil penelitian pertambahan berat.............45
Tabel 4.4
Tabel hasil pengamatan struktur mikro.........................46
Tabel 4.13
Tabel hasil pengujian kekasaran permukaan................56
xv
DAFTAR SIMBOL
W = Berat ion yang diendapkan ( gram )
i
= Arus yang dialirkan ( ampere )
t
= Waktu (detik)
z = Valensi dari logam yang akan dilapisi
Ar = Massa atom relatif
F = Konstanta faraday ( 96.500 )
η = Efisiensi ( % )
W ’= Berat lapisan ( gram )
W = Berat lapisan menurut hukum Faraday ( gram )
ɤ = Berat jenis
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar 4.15 Gambar hasil elektroplating............................ lampiran
Gambar 4.16 gambar pengujian ketebalan..……..……..…..
lampiran
Gambar 4.17 Tembaga (cupper - Cu).......…......................
lampiran
Gambar 4.18 Data Pengujian komposisi tembaga...........…
lampiran
Gambar 4.19 daftar periodik..…………………....................
lampiran
xvii
PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP
KETEBALAN LAPISAN TEMBAGA PADA PROSES
ELEKTROPLATING PLAT BAJA KARBON RENDAH
Diajukan guna memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta
Disusun :
SULISTIYANTO
NIM : D 200 070 035
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
i
v
MOTTO
JANGAN MUDAH MENYERAH PADA KEGAGALAN,
JADIKAN KEGAGALAN ITU UNTUK MEMACU DIRI KITA
AGAR BERUSAHA LEBIH BAIK LAGI.
( SULISTIYANTO )
JIKA KITA MAU BERUSAHA DAN BERDOA , NISCAYA
PASTI KITA AKAN MENUAI HASIL YANG MEMUASKAN.
( SULISTIYANTO )
vi
PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP KETEBALAN
LAPISAN TEMBAGA PADA PROSES ELEKTROPLATING PLAT BAJA
KARBON RENDAH
Sulistiyanto, Bibit sugito, Pramuko IP
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro
email : tian_doremi@yahoo.com.
ABSTRAKSI
Proses elektroplating merupakan proses pelapisan permukaan
logam dengan logam lain. Proses pelapisan dilakukan dalam larutan
elektrolit dengan menggunakan arus listrik searah (DC). Proses
Elektroplating dengan menggunakan pelapisan tembaga pada plat Baja
Karbon Rendah.Tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini adalah mengetahui
pengaruh variasi waktu tahan celup proses Elektroplating Tembaga pada
plat Baja Karbon Rendah terhadap kekasaran dan ketebalan lapisan
tembagannya.
Pada pengujian ini digunakan bahan plat Baja Karbon Rendah
dengan ukuran panjang 10 cm x lebar 5 cm x tebal 16 mm sebanyak 3
spesimen. Parameter yang digunakan, spesimen 1 pelapisan tembaga
dengan variasi waktu tahan celup 8 detik, rapat arus 14 ampere, tegangan
9 volt, Spesimen 2 mengunakan variasi waktu 8 detik, rapat arus 15
ampere, tegangan 9 volt, dan Spesimen 3 menggunakan variasi waktu 8
detik, rapat arus 17 ampere, tegangan 9 volt. Setelah selesai diplating
material diuji tingkat ketebalan lapisan tembaganya dengan foto mikro
(Standart ASTM B 487), uji kekasaran dengan alat (Surface tester
(Surfcorder SE 1700) dan foto makro.
Dari pengujian ketebalan diperoleh hasil Spesimen 1 pelapisan
tembaga 14 ampere ketebalan lapisannya 1,52 µm, spesimen 2 pelapisan
tembaga 15 ampere ketebalan lapisannya 2,14 µm, Spesimen 3 pelapisan
17 ampere ketebalan lapisanya 3,80 µm. Sedangkan untuk hasil uji
kekasaran diperoleh tingkat kekasaran rata-rata, pencelupan dengan rapat
arus 14 ampere tingkat kekasaran 0,45 µm, Pencelupan 15 ampere
tingkat kekasaran 0,35 µm, dan Pencelupan 17 ampere didapat tingkat
kekasaran 0,32 µm.
Kata kunci : Elektroplating, Tembaga, Struktur mikro, Kekasaran.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.“ PENGARUH VARIASI ARUS LISTRIK TERHADAP
KETEBALAN
LAPISAN
ELEKTROPLATING
PLAT
TEMBAGA
BAJA
KARBON
PADA
PROSES
RENDAH
“,
dapat
terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin
menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada :
1. Ir. Agus Riyanto, MT, sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Ir Bibit Sugito, MT, selaku pembimbing utama yang telah memberikan
pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan.
4. Ir. Pramuko IP. MT, selaku pembimbing pendamping yang telah
banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
5. Bapak ,Ibu dan Keluarga tercinta, yang tiada hentinya memberikan
doa, cinta, dan kasih sayang yang tulus serta motivasi yang tak ternilai
kepada penulis.
6. Adik tercinta yang selalu memberikan semangat dan doa untuk terus
maju.
7. Teman satu tim terimakasih untuk semangat, kerja keras dan
kerjasamanya.
viii
DAFTAR ISI
Hal
Halaman Judul .................................................................................. i
Pernyataan Keaslian Skripsi ............................................................. ii
Halaman Persetujuan .........................................................................iii
Halaman Pengesahan ...................................................................... iv
Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................. v
Lembar Motto dan Persembahan....................................................... vi
Abstrak ............................................................................................. vii
Kata Pengantar ................................................................................ viii
Daftar Isi .......................................................................................... x
Daftar Gambar ................................................................................. xiii
Daftar Tabel ..................................................................................... xv
Daftar Simbol ................................................................................... xvii
Daftar Lampiran ............................................................................... xviii
Bab I Pendahuluan
1.1. Latar belakang.................................................................1
1.2. Perumusan masalah.........................................................2
1.3. Tujuan penelitian..............................................................2
1.4. Metode penelitian.............................................................2
1.5. Manfaat penelitian............................................................3
1.6. Batasan masalah..............................................................4
1.7. Sistematika penulisan......................................................4
x
Bab II Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori
2.1. Kajian pustaka.................................................................7
2.2. Landasan teori................................................................9
2.2.1. elektroplating................................................................9
2.2.2. Baja karbon rendah....................................................14
2.2.3. Pengaruh waktu pada Hukum Faraday......................14
2.2.4.Bahan pelapis logam...................................................18
2.2.5. Pengaruh arus pada elektrokimia...............................22
Bab III Metodologi penelitian
3.1. Rancangan penelitian dan diagram alir penelitian........28
3.2. Bahan dan alat..............................................................30
3.3. a. Alat uji ketebalan lapisan dengan foto mikro ...........40
(standar ASTM B 487)
b. Alat uji kekasaran.....................................................42
Bab IV Data hasil penelitian dan pembahasan
4.1. Data hasil penelitian dan pembahasan.........................45
4.2. a. Data hasil penelitian ................................................45
b. Uji ketebalan pelapisan dengan foto mikro...............46
(standar ASTM B 487)
c. Uji foto makro..........................................................55
d. Uji kekasaran...........................................................56
4.3. Pembahasan hasil penelitian.......................................57
xi
Bab V Kesimpulan dan saran
5.1. Kesimpulan...................................................................60
5.2. Saran............................................................................61
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Proses reduksi dan oksidasi...................................... 12
Gambar 2.2
Rangkaian sel elektrolis.............................................. 25
Gambar 3.1
Skema diagram Alir Penelitian ................................... 28
Gambar 3.2
Mesin poles ................................................................ 30
Gambar 3.3
Bak larutan lembaga................................................. 31
Gambar 3.4
Power sapply ............................................................. 32
Gambar 3.5
Aruometer fur lauge beaume 27%.............................. 32
Gambar 3.6
Gerinda dan poli poles................................................ 33
Gambar 3.7
Batu hijau/langsol ...................................................... 33
Gambar 3.8 Thermometer ............................................................. 34
Gambar 3.9
Jig................................................................................ 34
Gambar 3.10 Sarung tangan rajut ….............................................. 35
Gambar 3.11 Stop wacth......................... ......................................... 35
Gambar 3.12 Heat exchanger........................................................... 36
Gambar 3.13 Gelas ukur.................................................................. 36
Gambar 3.14 Clamp meter................................................................ 37
Gambar 3.15 Vernier kaliper............................................................. 38
Gambar 3.16 Timbangan digital....................................................... 38
Gambar 3.17 Plat baja karbon rendah ............................................ 39
Gambar 3.18 Batangan tembaga..................................................... 39
Gambar 3.19 Larutan tembaga........................................................ 40
Gambar 3.20 Olympus metalurgical ................................................. 42
Gambar 3.21 Alat ukur kekasaran surface tester............................ 43
xiii
Gambar 4.2
Grafik berat spesimen yang dilapisi tembaga...............45
Gambar 4.3
Grafik hubungan arus listrik dengan berat tembaga yang
menempel....................................................................46
Gambar 4.5
Gambar struktur mikro spesimen 1..............................47
Gambar 4.6
Gambar struktur mikro spesimen 2..............................47
Gambar 4.7
Gambar stuktur mikro spesimen 3...............................48
Gambar 4.8
Gambar grafik hubungan arus listrik dengan ketebalan
lapisan..........................................................................49
Gambar 4.9 Grafik perbandingan tebal lapisan sebenarnya dengan tebal
lapisan secara teoritis..................................................54
Gambar 4.10 Gambar foto makro spesimen baja 1...........................55
Gambar 4.11 Gambar foto makro spesimen baja 2...........................55
Gambar 4.12 Gambar foto makro spesimen baja 3...........................56
Gambar 4.13 Grafik tingkat kekasaran rata-rata.................................57
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Tabel data hasil penelitian pertambahan berat.............45
Tabel 4.4
Tabel hasil pengamatan struktur mikro.........................46
Tabel 4.13
Tabel hasil pengujian kekasaran permukaan................56
xv
DAFTAR SIMBOL
W = Berat ion yang diendapkan ( gram )
i
= Arus yang dialirkan ( ampere )
t
= Waktu (detik)
z = Valensi dari logam yang akan dilapisi
Ar = Massa atom relatif
F = Konstanta faraday ( 96.500 )
η = Efisiensi ( % )
W ’= Berat lapisan ( gram )
W = Berat lapisan menurut hukum Faraday ( gram )
ɤ = Berat jenis
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar 4.15 Gambar hasil elektroplating............................ lampiran
Gambar 4.16 gambar pengujian ketebalan..……..……..…..
lampiran
Gambar 4.17 Tembaga (cupper - Cu).......…......................
lampiran
Gambar 4.18 Data Pengujian komposisi tembaga...........…
lampiran
Gambar 4.19 daftar periodik..…………………....................
lampiran
xvii