KOROSI PLAT BAJA TERELEKTROPLATING NIKEL PADA LINGKUNGAN PANTAI TUGAS AKHIR - Korosi plat baja terelektroplating nikel pada lingkungan pantai - USD Repository

  

KOROSI PLAT BAJA TERELEKTROPLATING NIKEL PADA

LINGKUNGAN PANTAI

TUGAS AKHIR

  Untuk memenuhi persyaratan Mencapai derajat sarjana S-1

  

Disusun oleh :

Rinaldo Stefanus

Nomor Induk Mahasiswa :065214036

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

  

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2011

  

THE CORROSION ON NICKEL ELECTROPLATING STEEL

PLATE ON COASTEL AREA

FINAL PROJECT

  As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

  

By :

Rinaldo Stefanus

NIM :065214036

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME

  

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  2011

  Pernyataan Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

  Perguruan Tinggi. Sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta (Rinaldo Stefanus)

  

MOTTO

 HIDUP AKAN TERASA SINGKAT BILA TIDAK DILALUI DENGAN HAL YANG BERARTI  BERJUANGLAH HINGGA GARIS FINISH WALAU PUN BUKAN KITA YANG PERTAMA  DALAM DOA DAN USAHA SEMUA AKAN BAIK JALANNYA  BASKET BALL MENGAJARI BAGAIMANA MELEWATI HIDUP YANG KERAS INI

  PERSEMBAHAN : KEDUA ORANG TUA SEMUA SAUDARA-SAUDARAKU PACARKU TERCINTA SEMUA TEMAN YANG TELAH MEMBERI SEMANGAT LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

  Nama : Rinaldo Stefanus Nomor Mahasiswa : 065214036

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  Korosi Plat Baja Terelektroplating Nikel Pada Lingkungan Pantai, beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma baik untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pengkajian data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademik tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

  Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal………………..

  Yang menyatakan ( Rinaldo Stefanus)

  

INTISARI

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pelapisan nikel pada baja yaitu pengaruh terhadap ketahanan korosi akibat lingkungan pantai. Manfaat yang diperoleh adalah meningkatnya ketahanan suatu logam dari serangan korosi sehingga logam tidak mudah rusak.

  Tindakan yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi, pembuatan benda uji, elektroplating, pengujian pada lingkungan pantai, uji tarik, dan uji struktur mikro. Setelah benda uji atau spesimen dibuat, dilakukan pelapisan dengan nikel dengan melewati tahap-tahap elektroplating untuk mendapatkan hasil pelapisan terbaik. Jenis pengujian selanjutnya adalah uji korosi di lingkungan pantai selama 4 bulan, uji tarik setiap bulan, terakhir adalah pengambilan gambar struktur mikro.

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelapisan nikel pada logam meningkatkan ketahanan dari serangan korosi. Spesimen plat baja yang tidak dilapisi nikel mengalami korosi setelah diletakan di lingkungan pantai selama 4 bulan. Korosi terlihat jelas merusak permukaan plat baja. Pada plat baja dengan lapisan nikel korosi sangat sedikit sehingga tidak tampak kerusakan yang terjadi. Setelah 4 bulan pengujian, tegangan dan ketebalan plat baja tanpa lapisan nikel

  2

  terus turun. Tegangan plat baja tanpa lapisan nikel turun sebanyak 11,29 kg/mm ,

  2

  sedangkan plat baja dengan lapisan nikel hanya turun 5,52 kg/mm . Plat baja tanpa lapisan nikel yang semula setebal 1,5 mm menjadi 0,9 mm di bulan 4. Sedangkan pada plat baja dengan lapisan nikel tidak terjadi penurunan ketebalan. Kata kunci: elektroplating, korosi, nikel, uji tarik.

  

ABSTRACT

  The purpose of this research is to know the influence of nickel plating in protecting metal from coastal environment. The aim of the electroplating is to increase corrosion protection from coastal environment, so the metal cannot be easily damaged.

  The actions that have done in this experiment were the making of the experiment object, electroplating, the examining in coast, the tensile testing, and the micro structure examining. After the specimens was made, the nickel plating was done to them. The next examining was the immersion examining in the coast for 4 months, tensile testing every month, and the last was making a photo of the micro structure.

  The result of this research showed that the nickel plating on the steel increase protection from corrosion attack. Corrosion appear on the surface of steel that had no nickel plating after corrosion process for 4 months. On the other side, the surface of steel that had nickel plating not attacked by corrosion. The strength

  2

  of no nickel plating steel decreased 11.29 kg/mm after 4 months corrosion

  2

  process. Meanwhile the steel with nickel plating only reduced 5.52 kg/mm . There were no decreasing thicknes on steel that plated nickel, but there were 0.9 mm decreasing thickness on steel that had no nickel plating after 4 months corrosion process.

  Keywords: Electroplating, corrosion, nickel, tensile testing.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat dan karunianya Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi tugas akhir yaitu tentang Unjuk Kerja Elektroplating Nikel Pada Plat Baja.

  Dalam menyusun skripsi tugas akhir ini berbagai hambatan dan kesulitan banyak penulis temukan dan alami. Berbagai kesulitan dan hambatan itu dapat penulis lalui karena bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Bapak Ir. PK. Purwadi, M.T., Ketua Prodi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., dosen pembimbing tugas akhir.

  3. Semua dosen Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, yang telah memberikan matakuliah penunjang.

  4. Mas martono laboran lab.ilmu logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah membantu pengujian.

  5. Kedua orang tua penulis yang telah membantu dengan dukungan moril dan masukan yang baik.

  6. Semua teman-teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah memberikan banyak dukungan dan masukan.

  Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini penulis telah berusaha sebaik mungkin menyelesaikan laporan tugas akhir dengan mengikuti petunjuk dan cara penyelesaian yang diberikan semua pihak yang berkaitan. Meskipun demikian, penulis masih merasakan adanya kekurangan-kekurangan baik itu dalam cara mengungkapkan dan mencari penyelesaiannya maupun dalam menarik kesimpulan dari persoalan yang ada. Atas segala kekurangan, penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang sifatnya membangun, agar nantinya tugas akhir ini dapat lebih sempurna lagi serta bermanfaat bagi rekan-rekan yang membacanya.

  Penulis berharap ilmu pengetahuan yang penulis peroleh di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ini bermanfaat bagi nusa dan bangsa.

  Yogyakarta, 2011 Penulis

  

DAFTAR ISI

  JUDUL .................................................................................................................i TITEL PAGE ......................................................................................................ii LEMBAR PERSETUJUAN...............................................................................iii LEMBAR PENGESAHAN ...............................................................................iv LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................ v LEMBAR MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS………………………........................vii

  INTISARI.........................................................................................................viii ABSTRAK .........................................................................................................ix KATA PENGANTAR ........................................................................................ x DAFTAR ISI.....................................................................................................xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xv DAFTAR TABEL...........................................................................................xvii

  BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 I.1 Latar Belakang................................................................................... 1 I.2 Tujuan Tugas Akhir........................................................................... 2 I.3 Batasan Masalah ................................................................................ 3 I.4 Metode Pengujian .............................................................................. 3

  I.4.1 Studi Lapangan .......................................................................... 3

  I.4.2 Mendalami Teori Dasar Dari Berbagai Sumber..........................3

  BAB II DASAR TEORI ............................................................................................. 4 II.1 Korosi ............................................................................................... 4 II.1.1 Jenis Korosi .............................................................................. 5 II.1.1.1 Korosi Internal .................................................................. 5 II.1.1.2 Korosi Eksternal ............................................................... 5 II.2 Elektroplating ................................................................................... 6 II.2.1 Elektrolit ................................................................................... 6 II.2.2 Anoda........................................................................................ 7 II.2.3 Katoda....................................................................................... 7 II.3 Nikel ................................................................................................. 7 II.4 Plating Nikel..................................................................................... 8 II.5 Uji Tarik ......................................................................................... 10 II.5.1 Tujuan Melakukan Uji Tarik .................................................. 11 II.5.2 Detail Profil Uji Tarik dan Sifat Mekanik Logam.................. 14 II.5.3 Istilah lain ............................................................................... 17 II.6 Pengujian Struktur Mikro............................................................... 19 BAB III METODE PENELITIAN............................................................................. 20 III.1 Tahap-Tahap Pembuatan Spesimen .............................................. 20 III.2 Proses Elektroplating .................................................................... 22

  III.2.1 Persiapan Benda Kerja .......................................................... 22

  III.2.2 Elekrtoplating ........................................................................ 22

  III.3 Pengujian Pada Lingkungan Pantai............................................... 24

  III.4 Pengujian Tarik ............................................................................. 25

  III.4.1 Data Mesin Uji Tarik............................................................. 25

  III.4.2 Proses Pengujian Tarik.......................................................... 26

  III.5 Pengujian Sruktur Mikro............................................................... 27

  BAB IV DATA DAN ANALISIS.............................................................................. 30 IV.1 Uji Tarik........................................................................................ 30 IV.1.1 Diagram dan grafik ............................................................... 32 IV.2 Analisis data.................................................................................. 36 IV.3 Analisis Pengamatan Struktur Mikro............................................ 39 IV.3.1 Tampilan ............................................................................... 41 BAB V PENUTUP.................................................................................................... 43 V.1 Kesimpulan .................................................................................... 43 V.2 Saran............................................................................................... 43 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 44 LAMPIRAN................................................................................................. 45

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema pengujian tarik dari awal pembebanan ......................... 11Gambar 2.2 Gambaran singkat uji tarik dan tegangan yang terjadi ............. 11Gambar 2.3 Kurva tegangan-regangan ........................................................ 13Gambar 2.4 Standar spesimen yang digunakan ........................................... 14Gambar 2.5 Ilustrasi pengukur regangan pada spesimen............................. 14Gambar 2.6 Profil data hasil uji tarik ........................................................... 15Gambar 2.7 Penentuan tegangan luluh (yield strees) untuk kurva tanpa daerah linier ............................................................................ 17Gambar 2.8 Tegangan dan regangan berdasarkan panjang bahan sebenarnya

  .................................................................. ..............................18

Gambar 3.1 Bentuk spesimen uji tarik......................................................... 20Gambar 3.2 Skema proses elektroplating..................................................... 23Gambar 3.3 Spesimen diletakkan di lingkungan pantai............................... 25Gambar 3.4 Mesin uji tarik di Laboratorium Ilmu logam Universitas

  Sanata Dharma ........................................................................ 26

Gambar 3.5 Panel mesin uji tarik................................................................. 27Gambar 3.6 Spesimen dicetak dengan menggunakan resin ......................... 28Gambar 3.7 Mikroskop ................................................................................ 29Gambar 4.1 Diagram perbandingan tegangan setiap pengujian (plat baja tanpa lapisan nikel) ................................................................. 32

  Gambar4.2 Diagram perbandingan tegangan setiap pengujian (plat baja dengan lapisan nikel) .............................................................. 32

Gambar 4.3 Diagram perbandingan beban tarik maksimum setiap pengujian (plat baja tanpa lapisan nikel) ............................... 33Gambar 4.4 Diagram perbandingan beban tarik maksimum setiap pengujian (plat baja dengan lapisan nikel) ............................. 33Gambar 4.5 Diagram perbandingan tegangan plat baja tanpa lapisan nikel dan plat baja dengan lapisan nikel setiap pengujian ...... 34Gambar 4.6 Diagram prosentase penurunan tebal spesimen dengan lapisan dan tanpa lapisan nikel ............................................... 36Gambar 4.7 Foto struktur mikro perbesaran 100 dengan lapisan nikel. ...... 39Gambar 4.8 Foto struktur mikro perbesaran 100 tanpa lapisan nikel......... 39

  Gambar4.9 Spesimen dengan lapisan nikel. .............................................. 41

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data uji tarik spesimen.................................................... .............30Tabel 4.2 Data ketebalan spesimen ............................................................. 34

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Dewasa ini seringkali kita menjumpai peralatan-peralatan yang

  digunakan manusia untuk menyelesaikan masalah. Peralatan-peralatan tersebut dalam perkembangannya selalu mengikuti perkembangan pola berpikir manusia serta tempat dan lingkungan alat tersebut berada.

  Dalam permesinan dan konstruksi teknik, besi dan baja merupakan bahan baku yang paling banyak dipakai misalnya untuk casing, rangka, sasis, serta penguat utama seperti baut, keling, dan pondasi. Ketika besi dan baja tersebut akan dipakai, sebelumnya telah dirancang serta dihitung kekuatannya sesuai dengan konstruksi yang akan dibuat.

  Seiring perkembangan zaman, peralatan - peralatan tersebut harus dipasang di lingkungan yang bersifat merusak besi seperti lingkungan laut dan pantai, (contoh: kilang minyak lepas pantai, pipa bawah laut, dan kapal). Masalah utama lingkungan pantai terhadap besi dan baja yaitu terjadinya korosi. Korosi ini menyebabkan kekuatan besi dan baja tidak sesuai lagi dengan rancangan karena korosi bersifat melemahkan kemampuan fisis bahan. Untuk itu, dibutuhkan cara yang efisien dan efektif dalam mengatasi masalah korosi.

  Berdasarkan hal di atas, maka sangat tepat jika pada tugas akhir ini, dipilih judul “Korosi Plat Baja Terelektroplating Nikel Pada Lingkungan Pantai”. Penulis akan berusaha meneliti dampak lingkungan pantai terhadap laju korosi pada baja yang terelktroplating nikel dan pada baja yang tidak terelktroplating nikel dengan membandingan uji tarik dan struktur mikro baja tersebut.

I.2 Tujuan dan Manfaat

  Tugas akhir ini merupakan salah satu usaha untuk mengetahui:

  1.Penurunan ketebalan spesimen baik yang terelektroplating nikel maupun yang tidak terelektroplating nikel, pada kondisi korosi di lingkungan pantai.

  2.Kekuatan tarik spesimen baik yang terelektroplating nikel maupun yang tidak terelektroplating nikel, pada kondisi korosi di lingkungan pantai.

  Selain itu tugas akhir ini merupakan syarat menyelesaikan studi S1 Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  I.3 Batasan Masalah

  1. Spesimen yang digunakan adalah plat baja yang dibentuk mengikuti standar ASTM A370.

  2. Sebelum pelapisan nikel, spesimen terlebih dahulu mendapat pelapisan tembaga sianida dan tembaga asam

  3. Spesimen diletakkan di lingkungan pantai selama 4 bulan.

  4. Tiap bulan, spesimen diuji tarik dan diamati struktur mikronya.

  I.4 Metode Pengujian

  Metode yang digunakan dalam menyusun tugas akhir ini adalah:

  I.4.1. Studi lapangan

  Setelah benda uji terelektroplating nikel lalu, benda uji diletakan di lingkungan pantai dan mencatat data-data yang diperlukan untuk menunjang penelitian ini, sehingga penelitian yang dikerjakan dapat bermanfaat dengan baik di lapangan.

  I.4.2. Mendalami teori dasar dari berbagai sumber

  Penyusunan ini didasarkan dari beberapa buku referensi dan alamat situs internet, kemudian disusun secara sistematis dan sejelas mungkin sebagai penunjang teori dasar dengan batasan masalah yang akan dibahas.

BAB II DASAR TEORI Korosi di alam paling banyak terjadi pada logam, sedangkan dalam dunia

  industri dan rancangan teknik banyak digunakan bahan dasar logam terutama besi dan baja.

II.1. Korosi

  Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi (Ensiklopedia bebas dan www. Kimia Dahsyat. Com). Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi , sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi . Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe

  2 O 3 .nH

  2 O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.

  Korosi merupakan proses elektrokimia . Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode , di mana besi mengalami oksidasi.

  2+

  Fe(s) <--> Fe (aq) + 2e Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode , di mana oksigen tereduksi.

• O

  2 (g) + 4H (aq) + 4e <--> 2H

  2 O(l ) atau

• -

  O (g) + 2H O(l) + 4e <--> 4OH (aq)

  2

  2 Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.

  Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses

  ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida , setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang

  digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan . Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).

  II.1.1 Jenis Korosi

  II.1.1.1 Korosi Internal

  Korosi internal adalah korosi yang terjadi akibat adanya kandungan CO

  2 dan H

2 S pada air, sehingga apabila terjadi kontak

  dengan air akan membentuk asam yang merupakan penyebab korosi.

II.1.1.2 Korosi Eksternal

  Korosi eksternal adalah korosi yang terjadi pada bagian permukaan dari sistem perpipaan dan peralatan, baik yang kontak dengan udara bebas dan permukaan tanah, akibat adanya kandungan zat asam pada udara dari tanah (Ensiklopedia bebas dan www. Kimia Dahsyat. com).

II.2 Elektroplating

  Elektroplating merupakan suatu proses yang digunakan untuk memanipulasi sifat suatu logam dengan cara melapisinya dengan logam lain.

  Proses elektroplating banyak dibutuhkan oleh industri penghasil benda logam,diantaranya industri komponen elektronika, peralatan listrik, peralatan olah-raga, peralatan dapur, dan sebagainya. Namun demikian proses elektroplating dalam prakteknya masih sulit dilakukan oleh karena pengendaliannya masih membutuhkan tenaga ahli yang berpengalaman.

  Hasil yang diperoleh dalam proses elektroplating dipengaruhi oleh banyak variabel, diantaranya larutan yang digunakan, suhu larutan, durasi plating, tegangan antara kedua elektroda, keadaan elektroda yang digunakan, dan sebagainya (Purwanto dan Syamsul Huda,2005,Hal 5).

II.2.1 Elektrolit

  Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan selanjutnya larutan , larutan adalah campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih zat. Zat yang jumlahnya lebih sedikit di dalam larutan disebut (zat) terlarut atau solut, sedangkan zat yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven. Komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan dinyatakan dalam

  konsentrasi larutan, sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut

  membentuk larutan disebut pelarutan atau solvasi. menjadi konduktor

  elektrik , konduktor elektrik adalah material yang dapat menghantarkan

  arus listrik dengan mudah. ion-ion merupakan atom -atom bermuatan

  elektrik . Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia

  lainnya. Elektrolit umumnya berbentuk asam , basa atau garam . Beberapa

  gas tertentu dapat berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi tertentu

  misalnya pada suhu tinggi atau tekanan rendah. Elektrolit kuat identik berikatan ion dan kovalen polar. Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit sebagai contoh ikatan ion NaCl yang merupakan salah satu jenis garam yakni garam dapur. NaCl dapat menjadi elektrolit dalm bentuk larutan dan lelehan. atau bentuk liquid dan aqueous. sedangkan dalam bentuk solid atau padatan senyawa ion tidak dapat berfungsi sebagai elektrolit.

  II.2.2 Anoda

  anoda adalah elektroda , elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor , elektrolit atau vakum ). Bisa berupa

  logam maupun penghantar listrik lain, pada sel elektrokimia yang

  terpolarisasi jika arus listrik mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron. Pada proses elektrokimia , baik sel galvanik (baterai) maupun sel elektrolisis , anoda mengalami oksidasi .

  II.2.3 Katoda

  katoda adalah elektroda dalam sel elaktrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya. Pada baterai biasa (Baterai Karbon-Seng), yang menjadi katoda adalah seng, yang juga menjadi pembungkus baterai. Sedangkan, pada baterai alkalin, yang menjadi katoda adalah mangan dioksida (MnO 2 ) (www. ajus ink go_blog.com).

II.3 Nikel

  Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor atom

  28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras. Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel) yang banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak), ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri (Purwanto dan Syamsul Huda, 2005, Hal 73).

II.4 Plating Nikel

  Proses Nickel Plating awalnya digunakan sebagai pelapis tahan karat dari besi. Dalam perkembangannya Nickel Plating juga berfungsi sebagai pelapis dekoratif dari beberapa logam lain seperti Aluminium, Zinc, atau Stainlessteel.

  Jenis proses Nickel Plating ada 2 macam, yaitu Bright Nickel

  Plating dan Semi Bright Nickel Plating . Untuk proses yang menggunakan

  keduanya, yaitu untuk lapisan pertama menggunakan Semi Bright kemudian baru Bright disebut Proses Duplex Nickel Plating . Proses ini mempunyai daya tahan karat lebih kuat dari pada hanya satu proses Nickel Plating saja.

  Untuk meningkatkan ketahanan karatnya, nickel plating biasanya dilapisi lagi dengan Chrom Plating. Dan jenis proses yang digunakan disebut Decorative Chrom Plating. Decorative Chrom Plating juga membuat warna lapisan terlihat lebih putih, karena warna lapisan Nickel berwarna putih kekuningan, sedang lapisan Chrom berwarna kebiruan.

  Dari Bahan yang digunakan proses Nickel Plating dibagi menjadi : 1. Watts Nickel Plating.

  2. High Chloride Nickel Plating.

  3. Sulfamat Nickel Plating (Lebih Ductile/fleksiible).

  Diantara ketiganya yang umum digunakan adalah Watts Nickel Plating, Karena penanganannya lebih mudah. Untuk Watts Nickel Plating bahan-bahan kimia yang digunakan dalam proses Nickel Plating beserta jumlah pemakaiannya :

  1. Nickel Sulphate (280 – 330 gr/lt)

  2. Nickel Chloride (50 – 60 gr/lt)

  3. Boric Acid (40 – 45 gr/lt)

  4. Wetting agent (0,2 cc/lt)

  5. Aditif Brightener (0,4 – 1 cc/lt)

  Kondisi operasi proses :

  1. pH (4 – 4,5)

  2. Volt (6 volt untuk Rack, 12 Volt untuk Barrel)

  3. Temperatur (55 – 60 derajat Celcius), pemanasan memakai electric glass heater

  4. Butuh pengadukan menggunakan blower

  5. Nickel anode harus dibungkus dengan kain filter

  6. Dibutuhkan penyaringan secara berkala Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, standart diatas harus diusahakan terpenuhi. Dan yang sangat perlu diperhatikan adalah masalah aliran listrik yang digunakan. Arus DC yang digunakan harus mempunyai kualitas sebagus mungkin dengan media penghantar arus yang memadai. Tebal lapisan Nickel Plating umumnya sekitar 20 micron (www.metalindo.com).

II.5 Uji Tarik

  Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu material, maka yang harus dilakukan adalah melakukan pengujian terhadap material tersebut. Dalam dunia industri tentu akan menjadi sangat boros bila dilakukan pengujian dari setiap barang yang ingin diketahui sifat mekaniknya. Lalu apa yang dilakukan oleh orang-orang di industri? Mereka melakukan pengujian terhadap spesimen dari barang yang ingin mereka ketahui sifat mekaniknya. Ada beberapa uji mekanik yang bisa dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat material, antara lain; uji tarik (tensile test), uji tekan (compression test), uji torsi/ puntir(torsion test), uji fatigue, dll. Dari sekian pengujian yang dapat dilakukan untuk mengetahui sifat material, uji tarik menjadi pengujian yang paling disukai untuk dilakukan karena dari satu pengujian dapat diketahui lebih banyak sifat material dari satu pengujian tersebut. Dalam artikel kali ini, penulis akan sedikit membahas tentang pengujian tarik dan sifat-sifat material apa saja yang bisa diketahui dari uji tarik. Uji tarik mungkin dapat dikatakan pengujian yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan telah mengalami standarisasi di seluruh dunia, baik dari metode pengujian, bentuk spesimen yang diuji dan metode perhitungan dari hasil pengujian tersebut. Dengan menarik suatu material secara perlahan-lahan, kita akan mengetahui reaksi dari material tersebut terhadap pembebanan yang diberikan dan seberapa panjang material tersebut bertahan sampai akhirnya putus.

Gambar 2.1. Skema pengujian tarik dari awal pembebanan

II.5.1 Tujuan Melakukan Uji Tarik

  Dari uji tarik, banyak sifat-sifat yang bisa kita ketahui dibandingkan dengan pengujian lain. Dari hasil penarikan material hingga material tersebut putus, kita dapat mengetahui data yaitu berupa tegangan tarik versus pertambahan panjang dari material yang kita uji.

Gambar 2.2. Gambaran singkat uji tarik dan tegangan yang terjadi

  Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut

  “Ultimate Tensile Strength” disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.

  Hukum Hooke (Hooke’s Law)

  Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear

  zone . Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan

  Hooke sebagai berikut:

  rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan

  σ = ........................................................................................2.1 Dengan:

  2

  σ = Stress (N/mm) F = Gaya (N)

  

2

A = Luas penampang (mm) x 100%.........................................................................

  2.2 ε = Dengan:

  ε = Strain (%) ΔL = pertambahan panjang (mm)

  L = panjang awal (mm) Hubungan antara stress dan strain dirumuskan: E= …………………………………………………………..2.3 Dengan:

  E = Modulus elastisitas

  2

  σ = Stress (N/mm) ε = Strain

  Selanjutnya kita dapatkan Gambar, yang merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji tarik. E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan (

  σ) dan regangan (ε) selalu tetap. E diberi nama “Modulus Elastisitas” atau “Young Modulus”. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS (SS curve). Gambar 2.3.Kurva tegangan-regangan Bentuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.4. Standar spesimen yang digunakan

  Perubahan panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan

  (Ekstensometer) yang dijepitkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada

Gambar 2.5. Bila specimen mengalami perubahan panjang, terjadi perubahan nilai hambatan listrik pada ekstensometer yang dibaca oleh

  detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan regangan.

  Lo

II.5.2 Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logam

  profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk keperluan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat diasosiasikan seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Profil data hasil uji tarik

  Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman pada hasil uji tarik seperti pada Gambar 2.6. Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.

  Deformasi plastis (plastic deformation)

  Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada

Gambar 2.6 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.

  Tegangan luluh atas uy (upper yield stress) σ

  Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.

  Tegangan luluh bawah ly (lower yield stress) σ

  Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.

  Regangan luluh y (yield strain) ε

  Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.

  Regangan elastis (elastic strain) ε e

  Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.

  Regangan plastis (plastic strain) ε p

  Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

  Regangan total (total strain) Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, T = e p.

• Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.

  ε ε ε

  

Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)

  Pada Gambar 2.6 ditunjukkan dengan titik C ( ), merupakan besar σ β tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

  Kekuatan patah (fracture strength)

  Pada Gambar 2.6 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.

  Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastis

  Untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain (gambar 2.7).

Gambar 2.7. Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linier

  Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa

  2 (Pascal, N/m ) dan strain adalah besaran tanpa satuan.

II.5.3 Istilah lain

  Selanjutnya akan kita bahas beberapa istilah lain yang penting seputar hasil uji tarik.

  Kelenturan

  Merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Bahan disebut lentur (ductile) bila regangan plastis yang terjadi sebelum

  Derajat kelentingan

  Derajat kelentingan didefinisikan sebagai kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase perubahan elastis. Sering disebut dengan Modulus Kelentingan (Modulus of Resilience), dengan satuan strain energy per unit

  3 volume (Joule/m atau Pa). Dalam Gbr.1, modulus kelentingan ditunjukkan oleh luas daerah yang diarsir.

  Derajat ketangguhan (toughness)

  Kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase plastis sampai bahan tersebut putus. Sering disebut dengan Modulus Ketangguhan (modulus of toughness). Dalam Gbr.5, modulus ketangguhan sama dengan luas daerah dibawah kurva OABCD.

  Pengerasan regang (strain hardening)

  Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding regangan setelah memasuki fase plastis.

  Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)

  Dalam beberapa kasus definisi tegangan dan regangan seperti yang telah dibahas di atas tidak dapat dipakai. Untuk itu dipakai definisi tegangan dan regangan sejati, yaitu tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara nyata. Detail definisi tegangan dan regangan sejati ini dapat dilihat pada Gambar 2.8.

  Gambar 2.8.

  2.8. Tegangan dan regangan berdasarkan panjang bahan sebenarnya.

II. 6 Pengujian s n struktur mikro

  Suatu tu pengujian pengujian yang dilakukan unt untuk mengetahui gambaran seca secara visual dari struktur mikro logam. Penguj ngujian ini dengan cara menempa patkan potongan logam kecil dibawah mikroskop oskop khusus yang dilengkapi kam amera untuk diambil gambar struktur mikro log logam tersebut.

BAB III METODE PENELITIAN Dalam penelitian ini urutan langkahnya dimulai dari pembuatan spesimen,

  plating nikel, pengujian pada lingkungan pantai, dilanjutkan dengan uji tarik dan uji struktur mikro.

III.1 Tahap Tahap Pembuatan Spesimen 1. Memilih baja lembaran dengan ukuran tebal 1,5 mm.

  2. Menentukan ukuran spesimen berdasarkan stándar ASTM A370 dengan skema sebagai berikut: _{15,5cm 50 mm} 12,5 mm

Gambar 3.1. bentuk spesimen uji tarik

  3. Baja lembaran dipotong menggunakan mesin scrap sesuai ukuran yang telah ditentukan. Pemotongan tiap spesimen dilakukan secara sama, baik arah maupun urutan langkahnya.

  Membeli Plat Baja Membentuk Spesimen

  Sesuai ASTM A370 Dilapisi Nikel Tanpa Lapisan Nikel

  Ditaruh Di Lingkungan Pantai

  Pengujian Awal Pengujian bulan 1 Pengujian bulan 4 Pengujian bulan 3

  Pelapisan tembaga sianida Pelapisan tembaga asam Pelapisan Nikel

  Pengujian bulan 2

  III.2 Proses Elektroplating

  III.2.1 Persiapan Benda Kerja

  Benda yang akan dilapis dengan nikel biasanya dalam kondisi kotor dan berminyak akibat proses pembuatan spesimen tersebut, untuk itu perlu dilakukan langkah langkah pembersihan atau persiapan benda kerja dengan tujuan agar nikel bisa melapisi sepenuhnya.

  Langkah langkah persiapan benda kerja adalah sebagai berikut:

  1. Menghilangkan kerak dan karat tipis dengan cara diampelas dengan ampelas ukuran 1000, hingga permukaan spesimen terlihat halus dan tidak ada karat.

  2. Spesimen dicuci dengan air sabun untuk menghilangkan kotoran ,kandungan minyak, dan sisa sisa pengampelasan. Selanjutnya dikeringkan dengan cara dilap dengan kain kering hingga benar benar kering.

  3. Pencelupan spesimen ke dalam HCL dengan tujuan menghilangkan sisa karat yang sulit dihilangkan dengan ampelas. Pencelupan hanya sekitar 3 detik agar kandungan besi tidak ikut larut, larutnya besi menyebabkan kekuatan spesimen berkurang.

  III.2.1 Elektroplating

  Dalam proses pelapisan nikel ada urutan prosedur dan pengaturan waktu agar proses pelapisan hasilnya baik dan tidak mengalami kegagalan pelapisan. Namun prosedur dan waktu tersebut terkadang tidak sesuai antara unit elektroplating yang satu dengan yang lainnya, untuk itu perlu dilakukan riset dan percobaan agar didapat hasil yang diinginkan. Tahap dalam proses elektroplating: 1. Pelapisan spesimen dengan tembaga sianida.

  Spesimen dimasukkan dalam larutan tembaga sianida yang telah dialiri arus listrik DC 4 volt selama kurang lebih 1 menit. Spesimen sebagai katoda dan larutan tembaga sianida sebagai anoda. Tujuan dari pelapisan tembaga sianida adalah sebagai lapisan awal untuk mendapatkan pelekatan yang bagus dan melindungi spesimen dari serangan keasaman larutan tembaga sulfat. Alasan pemilihan tembaga sianida untuk aplikasi ini karena sifat penutupan lapisan yang bagus.

Gambar 3.2. skema proses elektroplating

  2. Pelapisan spesimen dengan tembaga asam.

  Spesimen dimasukkan dalam larutan tembaga asam yang telah dialiri arus listrik DC 4 volt selama kurang lebih 30 detik. Agar didapat hasil yang sempurna pengadukan larutan menggunakan blower. Spesimen sebagai katoda dan larutan tembaga asam sebagai anoda. Pelapisan tembaga asam bertujuan agar pelapisan selanjutnya yaitu lapisan nikel dapat melekat dengan baik.

  3. Pelapisan spesimen dengan nikel.

  Spesimen dimasukkan dalam larutan tembaga asam yang telah dialiri arus listrik DC 4volt selama kurang lebih 30 menit. Agar didapat hasil yang sempurna pengadukan larutan menggunakan blower. Spesimen sebagai katoda dan larutan nikel sebagai anoda. Fungsi nikel pada proses ini adalah mendapatkan tampilan dekoratif yang mengkilap dan melindungi spesimen dari benda dan larutan yang dapat menyebabkan korosi.

III.3 Pengujian Pada Lingkungan Pantai

  Pengujian bertujuan membandingkan laju korosi antara spesimen yang tidak terelektroplating nikel dengan spesimen yang telah terelektroplating nikel. Lama waktu pengujian adalah 4 bulan dengan cara meletakan spesimen pada lingkungan pantai. Tiap satu bulan diambil beberapa spesimen tanpa lapisan nikel dan spesimen yang telah dilapisi nikel. Setiap spesimen yang diambil diuji tarik dan diambil gambar struktur mikronya.

Gambar 3.3. Spesimen diletakkan di lingkungan pantai

III.4 Pengujian Tarik

  Uji Tarik dilakukan untuk mengetahui perbandingan kekuatan spesimen awal, bulan 1, bulan 2, bulan 3, dan bulan 4. Dalam hal ini yang dibandingkan adalah kekuatan tarik spesimen yang dipengaruhi korosi.

III.4.1 Data Mesin Uji Tarik.

  Mesin yang digunakan jenis Universal Testing Machine dengan kemampuan Tarik maksimum 1 Ton (1000 kg).

Gambar 3.4. Mesin uji tarik di laboratorium logam

  Universitas Sanata Dharma

III.4.2 Proses Pengujian Tarik

  Pada proses pengujian tarik dilakukan seperti dibawah ini: 1.Spesimen dijepit pada kedua ujungnya.

  2.Pada bagian ujung ujung gauge length spesimen dipasang alat pengukur pertambahan panjang (Ekstensometer).

  3.Alat direset sehingga semua posisi pengukuran ada pada angka 0 (nol).

  4.Tombol on ditekan untuk memulai penarikan, saat penarikan kadang terjadi lepasnya spesimen akibat permukaan nikel yang licin, untuk itu bagian ujung spesimen harus dibuat kasar dengan cara digores dengan betel atau gergaji besi.

  5.Data hasil penarikan yang terlihat pada panel mesin dicatat.Data itu meliputi nilai pertambahan panjang spesimen, beban tarik, beban maksimun, beban ketika spesimen patah, dan print out diagram pertambahan panjang berbanding dengan beban.

  Gambar3.5. Panel mesin uji tarik

III.5 Pengujian Struktur Mikro

  Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengetahui perbandingan tingkat korosi antar spesimen secara visual.

  Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat struktur mikro tiap spesimen kemudian diambil gambarnya.

  Tahap dan proses pengujian struktur mikro : 1. Menanam spesimen pada cetakan resin.

  Spesimen dibuat potongan kecil 1,5 cm x 2 cm, potongan tersebut ditanam pada cetakan resin dengan bagian potongan menghadap atas.seperti gambar 3.6 Tujuan menanam potongan besi ke dalam cetakan resin adalah untuk memudahkan meletakkan spesimen di bawah lensa mikroskop karena posisi spesimen harus berdiri vertical.

  Gambar3.6. Spesimen dicetak dengan menggunakan resin

  2. Mengambil gambar struktur mikro logam Spesimen diletakkan di bawah lensa mikroskop dan setel jarak pengambilan gambar hingga didapatkan ukuran gambar yang diinginkan.

  Kamera difungsikan untuk mengambil gambar struktur mikro. Dari gambar ini bisa dilihat pertumbuhan karat dan ketebalan karat dari masing masing spesimen.

  Gambar3.7. Mikroskrop

BAB IV DATA DAN ANALISIS Data yang diambil pada tugas akhir kali ini adalah data yang dapat

  digunakan untuk mengetahui perbandingan kekuatan antar spesimen. Data yang digunakan adalah uji tarik dan data visual berupa data struktur mikro.

IV.1 Uji Tarik Data uji tarik disajikan pada tabel 4.1.

  18.60

  24.05 Besi Lapis Nikel Bulan 2

  1.5 12.3 562.7

  18.45

  30.50

  1.5 12.3 588.7

  18.45