Skripsi S-1 Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret, Surakarta 23 April 2013
PENGARUH VARIASI TEGANGAN DAN WAKTU PELAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING BAJA KARBON RENDAH DENGAN PELAPIS SENG TERHADAP KETEBALAN DAN LAJU DEPOSIT Lasinta Ari Nendra Wibawa, Wahyu Purwo Raharjo Bambang Kusharjanta Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No. 36 A Surakarta, Telp./Fax (0271) 632112
ABSTRACT The research aims to investigate the effect of coating time and voltage to the thickness and deposition rate of the zinc layer on the AISI 1020 low carbon steel surface. The specimens used were plate strip with length, width, and thickness are 100, 30, and 3 mm, respectively. The coating of zinc was done in electrolyte solutions content with sodium hydroxide, zinc oxide, and rochelle salt 525 gram/litre, 97.5 gram/litre, and 9.75 gram/litre, respectively. They were soluted in aquades. The position of AISI 1020 low carbon steel as cathode and the zinc metal (Zn) as anode. The coating time (10, 20, 30, and 40 minutes) and the voltage (2, 4, 6, and 8 V) served as coating variables. The thickness testing was done by coating thickness measuring instrument dualscopeÂŽ MPOR base on ASTM B 499. The results indicated that the thickness of zinc layer increases as the coating time increases for the constant voltage, but the deposition rate tend to decrease. The thickness of zinc layer increases with increasing of the voltage, except at 8 V in 40 minutes to decrease. Keywords: zinc electroplating, thickness, deposition rate, voltage, coating time 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Baja merupakan salah satu jenis logam yang paling banyak digunakan dalam bidang teknik. Penggunaan baja dapat disesuaikan dengan kebutuhan industri karena banyak sekali macamnya dengan sifat dan karakter yang berbeda. Pada umumnya, baja memiliki sifat mekanik yang baik. Namun baja memiliki satu kelemahan, yaitu mudah terkorosi sehingga menyebabkan daya guna baja kurang maksimal. Korosi pada baja cukup mudah terjadi meskipun hanya di lingkungan atmosfer. Hal ini dikarenakan ion besi (Fe) mudah berikatan dengan oksigen (O2) membentuk senyawa Fe2O3. Untuk menanggulangi hal tersebut, maka diperlukan upaya pencegahan, yaitu pengendalian korosi. Pengendalian korosi merupakan upaya yang sangat penting untuk memperpanjang usia baja. Salah satu cara untuk mengendalikan korosi pada baja adalah dengan melapisi baja dengan seng. Seng (Zn) merupakan salah satu logam yang sering digunakan untuk melapisi besi atau baja dari serangan korosi, khususnya di lingkungan atmosfer. Hal ini disebabkan di lingkungan atmosfer, permukaan logam seng akan terbentuk lapisan film yang dapat melindungi struktur dari serangan korosi. Selain itu, seng merupakan logam yang relatif lebih murah dibandingkan dengan logam lain yang dapat dipakai untuk melindungi baja dari serangan korosi. Pelapisan baja dengan menggunakan logam seng dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu proses pencelupan panas atau lebih dikenal galvanizing dan proses pencelupan dingin atau dikenal dengan
electroplating. Metode pelapisan seng yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode elektroplating. Elektroplating adalah teknologi yang relatif mudah dikerjakan dengan menggunakan peralatan yang sederhana dan membutuhkan pekerja yang relatif sedikit sehingga menarik para wirausahawan untuk bergerak di bidang ini. Pada dasarnya, pelapisan seng dilakukan dengan maksud memberi perlindungan terhadap bahaya korosi, memperbaiki tampak rupa pada permukaan, dan sebagai lapisan dasar untuk proses selanjutnya. Faktor-faktor yang sangat berpengaruh pada pelapisan antara lain tegangan dan waktu pelapisan. Sedangkan yang mempengaruhi hasil pelapisan yaitu ketebalan dan laju deposit. Ketebalan deposit mempengaruhi lama tidaknya baja terlindung dari korosi. Sedangkan laju deposit berpengaruh pada efisiensi waktu. Penggunaan laju deposit yang tinggi dapat meningkatkan efisiensi waktu sehingga bisa mengurangi ongkos produksi. 1.2. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan suatu masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh tegangan pada proses elektroplating terhadap ketebalan dan laju deposit hasil pelapisan? 2. Bagaimana pengaruh waktu proses elektroplating terhadap ketebalan dan laju deposit hasil pelapisan? 1.3. Batasan Masalah Adapun batasan masalah dari penelitian yang akan dilakukan ini adalah sebagai berikut:
1. Larutan elektrolit yang digunakan adalah: a. Sodium Hydroxide (NaOH) sebanyak 525 gram/liter b. Zinc Oxide (ZnO) sebanyak 97,5 gram/liter c. Rochelle Salt (NaK(C4H4O6) sebanyak 9,75 gram/liter 2. Temperatur larutan elektrolit dianggap konstan, yaitu 30 °C. 3. Luas spesimen dan kehalusan permukaan spesimen dianggap seragam. 4. Jarak anoda ke katoda diatur konstan, yaitu 100 mm. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pelapisan Listrik (Elektroplating) Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis. Terjadinya suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis tersebut akan mengendap pada katoda, sedangkan endapan yang terjadi bersifat adesif terhadap logam dasar. Selama proses pengendapan berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu secara tetap. Untuk itu diperlukan arus listrik searah (Saleh, 1995). Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan: Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan elektrolit. Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut. Pernyataan Faraday dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus seperti berikut ini: I .t.e B …………………………………(1) F Keterangan : B I t e
= = = =
F
=
1F
=
Berat zat yang terbentuk ( gr ) Jumlah arus yang mengalir (A) Waktu ( detik ) Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi unsur tersebut) Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen suatu zat 96.500 coulumb
2.2. Pelapisan Seng (Zinc Electroplating) Pada umumnya, proses pelapisan seng antara lain untuk mendapatkan lapisan pada permukaan logam dasar dengan maksud: Sebagai lapisan pelindung Memperbaiki tampak rupa Sebagai lapisan dasar untuk proses selanjutnya Secara keseluruhan proses pelapisan seng merupakan suatu kesatuan dari rangkaian pekerjaan pembersihan dengan mekanis, pencucian dengan asam dan alkaline, pembilasan, proses pelapisan, dan pengerjaan akhir. Larutan elektrolit yang bisa digunakan untuk pelapisan seng cukup banyak, hanya prinsip kerja dan kondisi operasinya yang membedakan antara larutan elektrolit yang satu dengan yang lain. Selain larutan elektrolit, pengaturan anoda juga mempengaruhi proses pelapisan seng. Pengaturan anoda harus memperhatikan hal-hal sebagai berikut: Anoda berhadapan langsung dengan katoda Jarak antara anoda dan katoda antara 100 mm Proses pelapisan pada benda kerja dapat diterangkan dengan mengambil contoh elektroplating seng (Zn) menggunakan elektrolit Zinc Cate. Ion logam seng (Zn2+) dalam elektrolit yang bermuatan positif menuju benda kerja (katoda) yang bermuatan negatif sehingga ion logam Zn2+ akan tereduksi menjadi logam Zn dan mengendap di katoda membentuk lapisan logam (deposit), menurut reaksi: Zn2+(aq) + 2e Zn(s) (pembentukan lapisan seng) 2H+(aq) + 2e H2(g) (pembentukan gas hidrogen) ½ O2(g) + H2(g) H2O(l) (reduksi oksigen terlarut) Ion seng dalam elektrolit yang telah tereduksi dan menempel di katoda, posisiya akan diganti oleh anoda seng yang teroksidasi dan larut dalam elektrolit menurut reaksi: Zn(s) Zn2+(l) + 2e (oksidasi anoda seng ke dalam elektrolit) H2(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e (pembentukan gas oksigen) H2(g) 2H+(aq) + 2e (oksidasi gas hidrogen) Apabila proses elektroplating berjalan seimbang maka konsentrasi elektrolit akan tetap, anoda makin lama berkurang dan terjadi pengendapan (deposit) logam yang melapisi katoda sebagai benda kerja. 2.2. Penelitian Yang Telah Dilakukan Bamidele, dkk. (2011) meneliti tentang pengaruh waktu pelapisan dan kedalaman perendaman terhadap berat deposit dan tebal deposit 2
proses pelapisan seng secara elektroplating pada baja karbon rendah. Spesimen ditimbang menggunakan alat Mettler Toledo Pb 153 dengan akurasi 0,001 gram untuk mengukur berat spesimen sebelum dan setelah proses elektroplating. Benda kerja berbentuk silinder dengan diameter 20 mm dan tinggi 40 mm. Variasi waktu pelapisan yang digunakan adalah 10, 15, 20, 25, dan 30 menit, variasi kedalaman perendaman adalah 35, 40, 45, 50, 55 cm, dan tegangan yang digunakan adalah konstan 0,8 V. Secara umum, berat deposit dan tebal deposit semakin besar seiring lamanya waktu pelapisan. Popoola, dkk. (2011) meneliti pengaruh variasi tegangan dan waktu pelapisan terhadap berat deposit dan ketebalan deposit pada proses pelapisan seng secara elektroplating pada baja karbon rendah. Benda kerja berbentuk silinder dengan diameter 20 mm dan tinggi 1000 mm. Variasi tegangan yang digunakan adalah 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0 V, sedangkan waktu pelapisan yang digunakan adalah 10, 15, 20, 25, dan 30 menit. Penelitian menunjukkan bahwa berat deposit dan ketebalan deposit semakin naik seiring dengan lamanya waktu pelapisan. Sedangkan berat deposit dan ketebalan deposit semakin naik seiring besarnya penggunaan tegangan, kecuali tegangan 0,6 V yang mengalami penurunan. Durodola, dkk. (2011) meneliti pengaruh variasi tegangan dan waktu pelapisan terhadap berat deposit dan ketebalan deposit pada proses pelapisan seng secara elektroplating pada baja karbon rendah. Benda kerja berukuran panjang 40 mm, lebar 20 mm, dan tebal 10 mm. Variasi tegangan yang digunakan adalah 0,6, 0,8, 1,0, dan 1,5 V dan waktu pelapisan 20, 30, 40, 50, dan 60 menit. Penelitian menunjukkan bahwa berat deposit dan ketebalan deposit semakin naik seiring dengan lamanya waktu pelapisan. Sedangkan berat deposit dan ketebalan deposit semakin naik seiring besarnya penggunaan tegangan, kecuali pada tegangan 0,8 V dengan waktu pelapisan 30, 50, dan 60 menit yang mengalami penurunan. Nizam Effendi (2009) meneliti tentang pengaruh variasi rapat arus terhadap ketebalan lapisan elektroplating seng pada baja karbon rendah. Sampel penelitian yang berbentuk silinder dengan diameter 40 mm dan tebal 12 mm. Variasi rapat arus yang digunakan adalah 1 A/dm2, 3 A/dm2, 5 A/dm2, 7 A/dm2, dan 9 A/dm2. Larutan menggunakan Seng oksida 7,5 gr/ltr, KCN 7,5 gr/ltr, dan Sodium Hidroksida 75 gr/ltr. Rincian sampel penelitian adalah satu sampel diperlakukan satu kali elektroplating dengan rapat arus yang telah ditentukan, kemudian dihitung selisih berat sebelum dan sesudah dilakukan elektroplating. Secara umum semakin besar rapat arus, maka lapisan seng akan bertambah tebal. Saufik Luthfianto, dkk. (2008) meneliti tentang pengaruh variasi waktu pelapisan seng dengan metode elektroplating terhadap ketahanan laju korosi baja karbon rendah. Jumlah spesimen 24
buah dengan dimensi 50 mm, 30 mm, dan 3mm. Variasi waktu pelapisan yang digunakan adalah 10, 20, 30, dan 40 menit. Hasil elektroplating secara umum menunjukkan bahwa ada pengaruh variasi waktu pelapisan seng terhadap ketebalan lapisan pada baja karbon rendah. Lapisan seng paling tebal terjadi pada waktu pelapisan 40 menit, yaitu 25,19 Îźm dan paling tipis terjadi pada waktu pelapisan 10 menit, yaitu 9,67 Îźm. 3. METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian Mulai
Pengujian Komposisi Kimia Logam
Penyiapan Spesimen Uji Dan Pengerjaan Awal
Pelapisan Seng Variasi waktu 10, 20, 30, dan 40 menit Variasi tegangan 2, 4, 6, dan 8 V
Pembilasan Pengukuran Ketebalan Lapisan
Perhitungan Laju Deposit Lapisan hggjgjgjgfjgf Hasil Pengujian
Analisis Data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 1. Diagram alir penelitian.
3
3.2. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Katoda (logam yang dilapisi) Spesimen berupa plat strip yang telah diuji komposisi kimianya dan didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut. Dari hasil pengujian komposisi kimia tersebut, spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja karbon rendah AISI 1020. 2. Anoda (logam pelapis) Penelitian ini menggunakan anoda seng (Zn) karena seng bersifat lebih reaktif sehingga baja karbon rendah akan terlindung dari serangan korosi selama lapisan seng masih melekat. 3.3. Mesin Dan Alat Yang Digunakan 1. Rectifier 2. Gelas ukur 3. Bak pembersih 4. Thermometer 5. Timbangan digital 6. Kabel listrik 7. Spektrometer 8. Gerinda listrik 9. Stopwatch 10. Sandpaper 11. Jangka sorong 12. Kamera digital 13. Alat dualscope®MPOR.
Gambar 2. Rangkaian instalasi percobaan 3.4. Persiapan Spesimen Uji Spesimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah plat strip yang telah diuji komposisi kimianya. Pengujian komposisi kimia dilakukan untuk mengetahui jenis dari spesimen yang akan dipergunakan. Dari hasil pengujian komposisi kimia menunjukkan bahwa spesimen merupakan karbon rendah AISI 1020. Spesimen yang akan digunakan dalam penelitian dipotong dengan ukuran panjang 100 mm, lebar 30 mm, tebal 3 mm, kemudian permukaan spesimen dihaluskan dengan gerinda dan kertas amplas dengan ukuran kekasaran 100, 150,
300, 600, 800, 1000. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan karat dan kotoran-kotoran yang menempel pada permukaan spesimen. 3.5. Pembuatan Larutan Elektrolit Cara pembuatan larutan elektrolit pelapisan seng adalah sebagai berikut (Saleh, 1995): 1. Timbang bahan-bahan sesuai dengan berat yang telah ditentukan. Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan seng adalah: Sodium Hydroxide (NaOH) sebanyak 3150 gram Zinc Oxide (ZnO) sebanyak 585 gram Rochelle Salt (NaK(C4H4O6) sebanyak 58,5 gram 2. Sediakan aquades sebanyak 6 liter. 3. Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak. 4. Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi di atas secara berurutan sebagai berikut: a) Masukkan Sodium Hydroxide dan aduk hingga larut. b) Masukkan Zinc Oxide secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga larut. c) Masukkan Rochelle Salt kemudian diaduk hingga larut. d) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk. e) Biarkan larutan selama ± 4 jam, kemudian dilakukan penyaringan. f) Setelah dilakukan penyaringan, biarkan lagi larutan selama ± 4 jam. g) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan selama ± 4 jam, sudah bisa digunakan. 3.6. Pengerjaan Awal Setelah spesimen dihaluskan dan rata, maka dilakukan proses degreasing, yaitu pencucian spesimen dengan detergen agar kotoran dan lemaklemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih. Kemudian setelah itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan spesimen dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari. Setelah spesimen kering dilanjutkan dengan proses pengetsaan. Proses pengetsaan dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4) dengan kosentrasi sebesar 10% pada suhu 90 °C selama 5 menit. Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari lapisan oksida dan unsur-unsur pengotor lainnya yang menempel, sehingga akan menghasilkan daya adhesi yang kuat pada benda kerja.
4
3.7. Proses Pelapisan Seng Langkah-langkah dalam proses pelapisan seng adalah sebagai berikut : 1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam proses pelapisan seperti spesimen, larutan elektrolit, logam pelapis, rectifier, stopwatch, thermometer, dan bak plating. 2. Spesimen yang akan dilapisi dibersihkan dengan proses degreasing, rinsing, dan pengetsaan terlebih dahulu. 3. Setelah pengetsaan selesai spesimen dibilas dengan air bersih. 4. Pelaksanaan pelapisan seng (zinc electroplating): a. Timbang berat spesimen sebelum dilapisi. b. Sebelum spesimen dimasukan ke dalam larutan zincate, jaga larutan elektrolit sampai temperatur konstan 30 °C c. Spesimen yang telah dibilas, lalu dimasukkan ke dalam larutan seng. d. Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier), spesimen/katoda ke kutub negatif, sedangkan anoda/pelapis ke kutub positif e. Setelah semuanya siap, stop kontak dihidupkan. f. Mengatur besar tegangan dan menghidupkan stopwatch. g. Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan waktu pelapisan dan rapat arus katoda: Waktu pelapisan : 10, 20, 30, dan 40 menit Variasi tegangan : 2, 4, 6, dan 8 V h. Setelah proses pelapisan seng selesai, spesimen diangkat dan langsung dibilas dengan air bersih yang ada di bak pembilasan. i. Setelah pembilasan selesai, kemudian dilakukan pengeringan. j. Menimbang berat spesimen setelah dilapisi. 5. Pelaksanaan proses akhir: a. Melakukan pengamatan visual b. Melakukan pengambilan gambar c. Melakukan pengukuran ketebalan d. Melakukan perhitungan laju deposit e. Pengolahan data hasil penelitian 3.8. Pengukuran Ketebalan Deposit Pengukuran ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada masing-masing spesimen, alat yang digunakan coating thickness measuring instrument dualscope® MPOR. Standar pengujian yang dipakai adalah ASTM B 499 (Test Method for Measurement of Coating Thicknesses by the Magnetic Method: Nonmagnetic Coatings on Magnetic Basis Metals). Setelah dilakukan proses pelapisan seng, permukaan spesimen hasil pelapisan dijaga agar tetap bersih. Permukaan spesimen yang telah bersih kemudian dilakukan pengujian ketebalan deposit. Pengukuran ketebalan lapisan seng ini dilakukan dengan menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR.
Sebelum dilakukan pengukuran, terlebih dahulu melakukan setting awal pada alat ukur untuk base metal Fe yang merupakan logam dasar dan kalibrasi. Setelah, itu baru dilakukan pengukuran ketebalan deposit. Pengukuran ketebalan deposit dilakukan pada 3 titik berbeda pada masing-masing spesimen, yaitu pada bagian atas, bagian tengah, dan bagian bawah. Setelah itu, dari pengukuran 3 titik tersebut diambil nilai rata-ratanya. Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya adalah sebagai berikut: 1. Mensetting dualscope® MPOR ke base metal Fe. 2. Mengkalibrasi dualscope® MPOR. 3. Menguji spesimen dengan 3 titik. 4. Menguji dengan spesimen yang lainnya. 3.9. Perhitungan Laju Deposit Ketahanan korosi dari logam hasil elektroplating sangat ditentukan oleh berat lapisan deposit. Berat lapisan deposit juga menunjukkan seberapa efisien dari proses elektroplating. Berat deposit aktual (nyata) diukur dengan menghitung selisih berat benda kerja sebelum dilakukan proses elektroplating dengan berat benda kerja setelah dilakukan proses elektroplating. Sebelum ditimbang, spesimen dibersihkan dari kotoran yang melekat kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari. W = W2 – W1 (2.5) Dengan: W = berat deposit aktual (gr) W1 = berat spesimen sebelum pelapisan (gr) W2 = berat spesimen setelah pelapisan (gr) Sedangkan laju deposit aktual dihitung dengan persamaan sebagai berikut.
v
W t
(2.6)
Dengan: v = laju deposit aktual (gr/s) W = berat deposit aktual (gr) t = waktu proses elektroplating (s) 4. DATA DAN ANALISIS 4.1. Analisis Ketebalan Deposit. Grafik 4.1 menunjukkan bahwa secara umum ketebalan deposit semakin meningkat seiring dengan kenaikan tegangan. Hal ini dikarenakan kenaikan tegangan turut meningkatkan energi aktivasi. Energi aktivasi yang besar turut berperan terhadap banyaknya jumlah ion seng yang terlepas dari anoda serta turut mempercepat pergerakan ion-ion seng yang akan mengendap dari anoda ke katoda. Ketebalan deposit pada pelapisan dengan tegangan 8 V (40 menit) mengalami penurunan dibandingkan tegangan 6 V (40 menit). Hal ini karena tegangan yang terlalu besar mengakibatkan timbul gas hidrogen (H2) yang kemudian menempel
5
dan melapisi permukaan katoda. Hal inilah yang memicu terjadinya polarisasi katoda, yaitu perubahan muatan ion di dalam sel dari negatif menjadi positif. Polarisasi katoda mengakibatkan transfer elektron dari anoda ke katoda mengalami penurunan. ZnO + 2 NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] Na2[Zn(OH)4] → Zn + 2 NaOH + O2 + H2
tegangan. Hal ini dikarenakan kenaikan tegangan dapat mempercepat pergerakan ion seng yang mengendap pada katoda karena turut meningkatkan energi aktivasi. Berat deposit pada pelapisan dengan tegangan 8 V (40 menit) mengalami penurunan dibandingkan tegangan 6 V (40 menit). Penggunaan tegangan yang terlalu besar memicu timbulnya gelembung gas H2 yang justru menghambat pergerakan ion seng. Berat deposit terbesar dan terkecil berturut-turut adalah 259 mg dan 94 mg.
Grafik 4.1 Ketebalan deposit sebagai fungsi tegangan
Grafik 4.2 menunjukkan bahwa secara umum ketebalan deposit semakin meningkat seiring lamanya waktu pelapisan. Hal ini sesuai dengan rumus Faraday (2.1), yaitu kenaikan waktu pelapisan sebanding dengan kenaikan jumlah zat yang mengendap pada katoda. Grafik yang dihasilkan tidak persis linear karena jumlah ion seng yang terlarut dari anoda tidak semuanya mengendap pada katoda akibat efisiensi katoda yang menurun seiring lamanya waktu pelapisan. Kondisi ini sesuai dengan penelitian Bamidele, dkk. (2011), Poopola, dkk. (2011), Durodola, dkk. (2011), dan Luthfianto, dkk. (2008).
Grafik 4.3 Berat deposit sebagai fungsi tegangan Grafik 4.4 menunjukkan bahwa secara umum berat deposit semakin meningkat seiring meningkatnya waktu pelapisan. Hal ini sesuai dengan rumus Faraday (2.1), yaitu kenaikan waktu pelapisan sebanding dengan kenaikan jumlah zat yang mengendap pada katoda. Grafik yang dihasilkan tidak persis linear karena jumlah ion seng yang terlarut dari anoda tidak semuanya mengendap pada katoda. Kondisi ini juga sesuai dengan penelitian Bamidele, dkk. (2011), Poopola, dkk. (2011), Durodola, dkk. (2011), dan Luthfianto, dkk. (2008).
Grafik 4.2 Ketebalan deposit sebagai fungsi waktu 4.2. Analisis Berat Deposit Grafik 4.3 menunjukkan bahwa secara umum berat deposit semakin naik seiring dengan kenaikan
Grafik 4.4 Berat deposit sebagai fungsi waktu
6
4.3. Analisis Laju Deposit Grafik 4.5 menunjukkan bahwa variasi tegangan katoda mempengaruhi laju deposit dari pelapisan seng. Secara umum semakin besar tegangan yang digunakan pada proses pelapisan seng, maka akan semakin tinggi laju depositnya. Hal ini dikarenakan kenaikan tegangan dapat mempercepat pergerakan ion-ion seng yang akan mengendap pada katoda karena turut meningkatkan energi aktivasi. Laju deposit pada pelapisan dengan tegangan 8 V (40 menit) mengalami penurunan dibandingkan tegangan 6 V (40 menit). Hal ini selaras dengan penjelasan grafik (4.3) karena laju deposit dihitung dari berat deposit per waktu. Penyebabnya sama, yaitu akibat terjadinya polarisasi katoda: peristiwa dimana molekul hidrogen hasil reduksi ion hidrogen di katoda, menempel dan melapisi permukaan katoda. Hal inilah yang mengakibatkan transfer elektron dari anoda ke katoda agak terganggu sehingga mengalami penurunan. Laju deposit tertinggi terjadi pada pelapisan dengan tegangan 8 V (10 menit), yaitu sebesar 360 x 10-3 mg/s. Sedangkan laju deposit terendah terjadi pada pelapisan dengan tegangan 2 V (40 menit), yaitu sebesar 70,83 x 10-3 mg/s.
Laju deposit paling tinggi terjadi pada tegangan 8 V dengan waktu pelapisan 10 menit, yaitu sebesar 360 x 10-3 mg/s. Jadi, untuk memenuhi standar minimal berat deposit per luas yang diminta oleh industri, yaitu sekitar 40 gr/m2 (0,04 mg/mm2) hanya dibutuhkan waktu: = (0,04 mg/mm2 x 2700 mm2) (360 x 10-3 mg/s) = 300 sekon = 5 menit.
Grafik 4.6 Laju deposit sebagai fungsi waktu
Grafik 4.5 Laju deposit sebagai fungsi tegangan Grafik 4.6 merupakan grafik laju deposit sebagai fungsi waktu. Secara umum grafik menunjukkan bahwa semakin lama waktu pelapisan, maka akan semakin menurun laju depositnya. Hal ini disebabkan kenaikan waktu pelapisan akan mengakibatkan efisiensi katoda semakin menurun. Penurunan efisiensi katoda terjadi karena timbul gelembung gas hidrogen (H2) yang justru menghambat pergerakan ion-ion seng yang akan mengendap pada katoda akibat terjadinya polarisasi pada katoda. Penurunan jumlah ion seng yang mengendap di katoda mengakibatkan menurunnya laju deposit.
5. PENUTUP 5.1. Kesimpulan Dari proses yang dilakukan dengan variasi tegangan dan waktu pelapisan pada proses elektroplating seng pada baja karbon rendah dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Semakin tinggi tegangan katoda pada proses elektroplating seng, maka ketebalan dan laju deposit yang dihasilkan akan semakin tinggi. 2. Semakin lama waktu pelapisan pada proses elektroplating seng, maka ketebalan yang dihasilkan akan semakin meningkat, tetapi laju depositnya semakin menurun. 3. Pada tegangan 8 V dengan waktu pelapisan 40 menit terjadi penurunan ketebalan deposit dibandingkan pada tegangan 6 V dengan waktu pelapisan 40 menit. 5.2. Saran Berdasarkan pelaksanaan dan dapat disarankan; 1. Melakukan penelitian dengan parameter-parameter lain mempengaruhi proses pelapisan. 2. Sebaiknya dilakukan penelitian proses pelapisan seng.
hasil penelitian memvariasikan yang dapat lanjutan untuk
7
DAFTAR PUSTAKA __________., 1998, Annual Book of ASTM standart, Section 3, Vol. 03.01, ASTM, West Conshohocken, PA 19428. Bamidele., & Olugbuyiro, J.A.O., 2011, Effect of Some Plating Variables on Zinc Coated Low Carbon Steel Substrates, Department of Chemistry of Covenant University, Nigeria. Durodola, B.M., Olugbuyiro, J.A.O., Mashood, S.A., Fayomi, O.S., & Poopola, A.P.I., 2011, Study of Influence of Zinc Plated Mild Steel Deterioration in Seawater Environment, Department of Science and Technology of Covenant University, Nigeria. Effendi, Nizam., 2009, Pengaruh Variasi Rapat Arus terhadap Ketebalan Lapisan Elektroplating Seng pada Baja Karbon Rendah, Teknik Mesin STTNAS, Yogyakarta. Hartono, A.J., dan Kaneko, T., 1995, Mengenal Pelapisan Logam (Elektroplating), Andi Offset, Yogyakarta. Poopola, A.P.I., & Fayomi, O.S., 2011, Effect of Some Process Variables on Zinc Coated Low Carbon Steel Substrates, Department of Chemical and Metallurgical Engineering of Tshwane University, South Africa. Saleh, A.A., 1995, Pelapisan Logam, Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin, Bandung. Saufik, Luthfianto., Lagiyono., & Mohammad., 2008, Pengaruh Variasi Waktu Pelapisan Seng dengan Metode Elektroplating terhadap Ketahanan Laju Korosi Baja Karbon Rendah, Teknik Industri Universitas Pancasila Sakti, Tegal.
8