1
A. JUDUL
“PEMANFAATAN PELAPISAN LOGAM DENGAN METODE
ELEKTROPLATING UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS GERABAH
PRODUK LOKAL KABUPATEN PAMEKASAN”
B. LATAR BELAKANG MASALAH
Pelapisan logam merupakan salah satu cara yang banyak digunakan
untuk memisahkan logam dasar dengan lingkungannya. Pelapisan logam
selain untuk meningkatkan ketahanan korosi, juga dapat meningkatkan sifat
mekanis dan sifat dekoratif agar penampilannya lebih menarik ( Ronald
Nasution, 2005).
Pada proses pelapisan logam yang umum digunakan adalah pelapisan
untuk material dasar logam juga. Salah satu cara pelapisan yang umum
digunakan dan cukup berkembang adalah pelapisan dengan metode
elektroplating. Sama halnya dengan pelapisan logam lainnya, pelapisan
logam dengan metode elektroplating juga bertujuan agar bahan yang dilapisi
memiliki tampilan yang mengkilap, tahan korosi, tahan gores, serta
kekerasan permukaan yang lebih tinggi.
Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat
pesat akhir – akhir ini, berpengaruh juga pada proses pelapisan dengan
metode elektroplating. Bahan dasar yang biasa digunakan pada proses
elektroplating adalah logam ( konduktor ), maka saat ini bahan non logam
juga dapat dilapisi dengan logam ( Ida Ayu S A, 2009).
Simpen dkk ( 2004 ), juga melakukan penelitian pada kayu ukiran
kualitas ekspor baik secara keseluruhan atau secara partisi dengan
pembetukan lapis tipis karbon ( thin layer carbon ). Hasil yang diperoleh
bahwa logam dapat menempel dengan baik, visualisasi cerah, dan proses
kerja yang tidak terlalu rumit serta biaya yang relatif murah.
Diketahui bersama bahwa produk gerabah merupakan bahan non
logam (insolator) seperti halnya kayu. Ini berarti bahwa gerabah dapat
dilapisi logam dengan metode elektroplating. Tujuan dari pelapisan ini agar
2
nilai seni (artistik) dari gerabah semakin tinggi dan mempunyai nilai
ekonomis yang tinggi pula.
Mengingat kota Pamekasan merupakan salah satu central industry
kecil dan menengah dari gerabah yang menghasilkan produk yang cukup
baik dengan nilai ekonomis yang sangat rendah. Dan berangkat dari beberapa
kenyataan di atas maka perlu dilakukan penelitian terhadap pelapisan logam
dengan metode elektroplating untuk bahan gerabah ( non konduktor )
khususnya produk lokal kota Pamekasan.
Dengan harapan dapat mengembangkan dan meningkatkan kualitas
gerabah produk lokal kota Pamekasan, maka akan dilakukan penelitian
pengaruh waktu pelapisan dan kuat arus pada proses elektroplating. Sebelum
dilakukan pelapisan, spesimen akan diberikan lapisan karbon tipis pada
permukaannya agar dapat bersifat konduktor. Dan setelah proses pelapisan
selesai, maka akan diketahui tingkat kehalusan dan kekerasan permukaan
pada gerabah tersebut.
C. RUMUSAN MASALAH
1. bagaimanakah pengaruh kuat arus terhadap peningkatan kualitas
gerabah khususnya tingkat kehalusan dan kekerasan permukaan
gerabah produk lokal kabupaten Pamekasan
2. bagaimanakan pengaruh waktu pelapisan terhadap peningkatan
kualitas gerabah khususnya tingkat kehalusan dan kekerasan
permukaan gerabah produk lokal kabupaten Pamekasan.
D. TUJUAN PROGRAM
1. Mengetahui pengaruh kuat arus terhadap peningkatan kualitas
gerabah khususnya tingkat kehalusan dan kekerasan permukaan
gerabah produk lokal kabupaten Pamekasan
2. Mengetahui pengaruh waktu pelapisan terhadap peningkatan
kualitas gerabah khususnya tingkat kehalusan dan kekerasan
permukaan gerabah produk lokal kabupaten Pamekasan.
E. LUARAN YANG DIHARAPKAN
Luaran yang diharapkan dalam karya mahasiswa ini berupa laporan
seberapa jauh pengaruh kuat arus dan waktu pelapisan terhadap peningkatan
3
kualitas gerabah khususnya tingkat kehalusan dan kekerasan permukaan
gerabah produk lokal kabupaten Pamekasan. Selain itu, diharapkan PKM-P
ini dapat dilanjutkan sebagai PKM-K dengan mengembangkan proses
elektroplating gerabah ini sebagai industri untuk menghasilkan gerabah yang
berkualitas baik dari kota Pamekasan sehingga dapat meningkatkan daya
saing terhadap produk lain dari luar. Disamping itu juga dapat menjadi
sumbangan informasi bagi masyarakat luas khususnya kota Pamekasan
mengenai metode elektroplating pada gerabah.
F. KEGUNAAN PROGRAM
Diharapkan karya mahasiswa ini dapat memanfaatkan pengaruh kuat
arus dan waktu pelapisan pada proses elektroplating untuk peningkatan
kualitas gerabah sehingga didapatkan sifat mekanis ( kekerasan permukaan )
dan sifat dekoratif ( kehalusan permukaan ) yang baik sehingga mempunyai
nilai ekonomis yang cukup tinggi.
G. TINJAUAN PUSTAKA
Elektroplating
Pelapisan secara listrik elektroplating merupakan elektrodeposisi
pelapisan/coating logam yang melekat ke elektroda untuk menjaga subtrat
dengan memberikan permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda daripada
logam basisnya tersebut ( Anton J. H dan Tomijoro K, 1995).
Pengertian elektroplating yang lain adalah suatu proses pengerjaan
permukaan material baik logam maupun bukan logam dan upaya
meningkatkan sifat-sifat material tersebut ( Saleh, A . Arsianto, 1995 ).
Proses elektroplating merupakan proses pelapisan logam dengan
bantuan arus listrik yang berlangsung secara reaksi reduksi oksidasi dari
logam pelapis ( sebagai anoda korban teroksidasi ) ke benda kerja ( sebagai
katoda yang dilapisi ) (M. Husna al Hasa, 2007). Pada pelapisan
elektroplating, elektron bergerak dari anoda ke katoda. Penangkapan elektron
yang terjadi pada katoda menyebabkan terjadinya pengendapan terhadap
katoda tersebut. Sedangkan pada anoda terjadi pelepasan elektron.
4
Pelapisan dengan elektroplatig mengikuti hukum Faraday. menurut
hukum Faraday 1 :massa yang terbentuk selama proses elektrolisa
berbanding lurus dengan jumlah arus yang mangalir. Dan hukum Faraday 2:
massa beberapa zat yang terbentuk oleh jumlah arus yang sama akan
berbanding dengan berat setara zat – zat tersebut. Dari kedua hukum tersebut
dapat disimpulkan bahwa jumlah mol elektron yang melalui elektroda
tersebut dibagi dengan jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi pada
elektrode untuk untuk setiap ion atau molekul zat.
Prinsip Kerja Elektroplating
Bila arus searah (DC) dialirkan antara kedua elektroda anoda dan
anoda dalam larutan elektrolit dengan waktu proses pelapisan yang telah
ditentukan maka pada anoda terjadi oksidasi sehingga akan terbentuk ion-ion
positif. Pada larutan elektrolit terjadi elektrolisis garam – garam logam.
Anoda yang telah mengalami oksidasi meluruh dan larut dalam larutan
elektrolit. Anoda yang meluruh menggantikan ion logam dalam elektrolit
yang ditarik oleh elektroda negatif (katoda). Dengan adanya hal tersebut
akan terbentuk endapan pada katoda yang berupa berat lapisan.
Prinsip kerja elektroplating sama dengan proses elektrolisa yang
merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari rectifier (sumber arus
searah), anoda, katoda (benda kerja), larutan elektrolit ( Saleh, A.
Arsianto, 1995).
Rangkaian disusun sedemikian rupa sehingga membentuk
sebuah sistem sebagai berikut :
1. Anoda (pelapis) dihubungkan pada kutub positif sumber arus
listrik
2. Katoda (benda kerja) dihubungkan pada kutub negatif sumber
arus listrik
3. Anoda dan katoda dicelupkan dalam bak yang berisi larutan
elektrolit.
5
Gambar 1. Skema alat pelapisan logam (elektroplating)
Dalam proses elektroplating, biasanya logam yang digunakan
merupakan suatu logam mulia sedangkan logam yang dilapisi merupakan
logam mulia lain atau bahkan berupa logam yang tidak mulia . Logam yang
akan dilapisi dihubungkan dengan kutub negatif (sebagai katoda) dan logam
pelapis dihubungkan dengan kutub positif (sebagai anoda). Selanjutnya
kedua elektrode tersebut dicelupkan ke dalam suatu larutan elektrolit dan
dihubungkan dengan sumber arus searah (DC). Mengalirnya arus listrik
searah (DC) melalui larutan berkaitan dengan gerak partikel bermuatan
(Hartomo dan Keneko, 1992).
Pelapisan Gerabah
Gerabah dibuat dari semua jenis tanah liat yang plastis (mudah
dibentuk) dan dibakar pada suhu maksimum 10000 C. Keramik jenis ini
struktur dan texturnya sangat rapuh, kasar, dan masih berpori. Agar supaya
kedap air, gerabah kasar harus dilapisi glasir, semen, atau bahan pelapis
lainnya. Gerabah termasuk keramik berkualitas rendah apabila dibandingkan
dengan keramik batu (Harjanto,1987).
Selama ini banyak berkembang proses pelapisan logam (plating)
untuk bahan-bahan nonkonduktor adalah plating autokatalitik terkombinasi
sehingga harus disertai perlakuan khusus sebelumnya, agar bahan yang
awalnya bersifat nonkonduktor tersebut dapat bersifat konduktor. Dengan
6
kata lain bahan nonkonduktor tersebut diaktifkan terlebih dahulu
permukaannya menggunakan zat-zat kimia yang tidak sedikit seperti larutan
perak nitrat, formaldehid, timah klorida, larutan logam pelapis, larutan
garam, larutan asam, dan lain-lain, agar adsorbat logam dapat menempel
sehingga selanjutnya dapat dilakukan elektroplating (Pinner,1994;
Yakob,2002 dalam Ida Ayu S A, 2009).
Pelapis Khrom
Pelapis khrom dapat dilaksanakan dalam elektrolit yang mengandung
Asam khromat
Asam sulfat
Potasium khlorida
Selain ini ada beberapa jenis elektrolit lain untuk tujuan dekoratif
dan ada juga untuk pelapisan keras ( pelapisan khrom keras ).
H. METODE PELAKSANAAN
Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Gerabah (ukuran 6 cm ×3cm ×0,5 cm)
2. Larutan elektrolit H 2 SO4 dan larutan CrO3
3. Logam khrom ( anoda )
4. Karbon aktif
5. Sabun cuci
6. Termometer
7. Aquades
Alat Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
1. Mikroskop elektron scaning (SEM)
2. Alat uji kekerasan vickers
3. Blower
4. Mistar
7
5. Kamera
6. Pemoles
7. Power suply
8. Bak plating
9. Rectifier
10. kabel
Pelaksanaan
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode fisika
experimental yang merupakan pengumpulan data secara lagsung. Penelitian
ini dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut :
1. Persiapan eksperimen
2. Pelaksanaan eksperimen
3. Pengambilan data
4. Analisis data
Tahap pertama yaitu mengumpulkan alat dan bahan yang diperlukan
yaitu gerabah, larutan khrom, karbon aktif dan aquades. Rangkaian perlatan
elektroplating disiapkan untuk peroses pelapisan. Spesimen atau gerabah
dibersihkan dengan sabun, dibilas dengan aquades dan dicelupkan kedalam
etanol, lalu dikeringkan.
Tahap dua yaitu mengukur daya hantar listrik spesimen (gerabah)
dengan multimeter yang di set-up dalam posisi ohm. Lalu spesimen
( gerabah) dimasukkan kedalam larutan senzitizing selama satu menit
kemudian dikeringkan. Spesimen yang telah kering selanjutnya diolesi
dengan koloid karbon aktif agar spesimen dapat menghantarkan arus listrik
atau dengan kata lain dapat bersifat konduktor. Pelapisan dengan koloid
karbon aktif dilakukan 2-3 kali sampai diperoleh hasil yang rata. Gerabah
yang telah diolesi dengan koloid karbon aktif diikat dengan kawat dan
kemudian dimasukkan kedalam bak plating. Selanjutnya spesimen (gerabah)
dihubungkan dengan kutub negatif (katoda), sedangkan logam khrom (Cr)
sebagai pelapis dihubungkan dengan kutub positif (anoda) dan menggunakan
8
sumber arus searah yaitu rectifier. Variasi waktu yang digunakan untuk
melakukan plating adalah 2 menit, 4 menit, 6 menit, 8 menit, dan 10 menit
dengan arus sebesar 2 Ampere. Sedangkan untuk penngaruh kuat arus akan
diberikan variasi kuat arus sebesar 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere, 4
Ampere, 5 Ampere dengan waktu pelapisan selama 4 menit.
Larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan chromis acid (CrO3)
dan asam sulfat (H 2 SO4) dengan perbandingan komposisi 100:1. Larutan
elektrolit yang akan digunakan adalah CrO3 : 225-250 gr/l dengan larutan
H 2 SO4 2,25-2,50 gr/l. Fungsi larutan H 2 SO4 disini hanya sebagai katalisator.
Tahap ketiga adalah pengujian spesimen yang telah diberikan
perlakuan plating. Untuk tahapan pengujian kekerasan menggunakan alat uji
kekerasan vickers. Beban yang diberikan pada uji kekerasan vickers sebesar
10 kg dengan waktu indentansi selama 10 detik. Untuk pengujian tingkat
kehalusan permukaan digunakan alat Scaning Electron Microscope (SEM).
Diagram Alir
Pengambilan data
Penyusunan alat elektroplating
Pembersihan sampel (gerabah)
Pelapisan sampel dengan karbon aktif
Pelapisan sampel dengan khrom
Persiapan experimen
9
Rancangan penelitian
penelitian ini menggunakan metode eksperimental yang artinya
mengambil data secara langsung. Dalam penelitian ini ada dua variabel yang
digunakan yaitu :
Variabel terikat : tingkat kehalusan dan kekerasan dari
masing-masing sampel hasil pelapisan elektoplating
Variabel bebas : variasi waktu pelapisan dan kuat arus
yang digunakan dalam proses elektroplating.
Analisis data
Nilai kekerasan permukaan dari sampel diukur dengan prinsip
pengujian kekerasan vickers dengan pemeberian beban sebesar 10 kg dengan
waktu indentansi ± 10 detik. Sudut antara permukaan intan yang berlawanan
yang digunakan sebesar 1360. Nilai kekerasan VHN (Vickers Hardness
Number) dapat ditentukan oleh persamaan :
VHN=2 p sin( θ
2)
D2 =1,854 p
D2
Dimana :
p : beban yang digunakan (kg)
D : panjang diagonal rata-rata (mm)
Untuk pengujian tingkat kehalusan dari masing-masing sampel
(gerabah) menggunakan Scaning Electron Microscope (SEM).
Analisis data
Pengujian nilai kekerasan permukaan sampel (gerabah)
Pengujian tingkat kehalusan permukaan sampel (gerabah)
10
I. JADWAL KEGIATAN
Waktu dan tempat pelaksanaan
Penelitian ini dilaksanakan selama lima bulan (5 bulan) yang akan
dilaksanakan di Laboratorium Fisika Material Universitas Airlangga dan
teknik material ITS. Adapun tahapan jadwal dari penelitian ini adalah
sebagai berikut :
N
O
KEGIATAN BULAN I BULAN II BULAN III BULAN IV BULAN V
1. Persiapan
experimen
2. Pembuatan
alat
elektroplating
3. Pelapisan
gerabah dan
uji kekerasan
dan kehalusan
dari sampel
4 Analisis data
dan
penyusunan
laporan
J. RANCANGAN DAN REALISASI BIAYA
Komponen Pemasukan Pengeluaran
11
Pemasukan DIKTI Rp 7.000.000
Perlengkapan alat Rp 1.500.000
Sampel uji (gerabah) Rp 200.000
Larutan elektrolit H 2 SO4
dan CrO3
Rp 3.00.000
Logam Cr (Anoda) Rp 500.000
Uji bahan ( kekerasan
dan kehalusan)
Rp 1.000.000
Studi pustaka Rp 500.000
Transportasi Rp 300.000
TOTAL BIAYA Rp 7.000.000 Rp 7.000.000
K. DAFTAR PUSTAKA
Nasuion, Ronald, 2005, Penentuan Rapat Arus Pada Proses Elektroplating
Dari Larutan Zn dan Ni-Zn Dengan Hull Cell, Pusat peneitian
metalurgi-LIPI, serpong
Andriyani, Ida A. S., 2009, Pengaruh Kuat dan Distribusi Arus Terhadap
Ketebalan dan Kekersan Lapisan Krhom Pada Stoneware dan
Earthenware, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Mataram
Tomijiro, K. Dan Anton, J. H., 1992, Mengenal Pelapisan Logam, Andi
Offset, Yogyakarta
Arsianto, Saleh. A, 1995, Mengenal Teknik Pelapisan Logam, Balai Besar
Pengembangan Industri Logam dan Mesin, Bandung
Al husna, M. Hasa, 2007, Pengaruh Rapat Arus listrik dan Waktu
Elektroplating Terhadap Ketebalan Lapisan Nikel Pada Foil Uranium,
Pusat Teknlogi Bahan Bakar Nuklir BATAN, Tanggerang
Hartomo, A. J., dan Kaneko. T, 1992, Mengenal Pelapisan Logam
(Elektroplating), Edisi I, Andi Offset, Yogyakarta
Brenner, Abner, 1963, Electrodeposition of Alloys Principles and Practise,
Volume I, Academic Press, New York
12
L. LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata peneliti
1. Ketua pelaksana
Nama : Shahebul imam
NIM : 080710102
Fakultas : Sains dan Teknologi
Program Studi : Fisika
Alamat Rumah/HP : Desa prekbun kec. Pademawu Pamekasan
Email : [email protected]
Surabaya, 9 Oktober 2010
S hahebul Imam NIM. 080710102
2. Anggota Pelaksana
Nama : Mohammad Khoirul Afif
NIM : 080710261
Fakultas : Sains dan Teknologi
Program Studi : Fisika
Alamat Rumah/HP : Desa Putat kumpul kec. Turi Lamongan
Email : [email protected]
Surabaya, 9 Oktober 2010
Mohammad Khoirul AfifNIM. 080710261
3. Anggota Pelaksana
Nama : Rizka Novitasari
13
NIM : 080810470
Fakultas : Sains dan Teknologi
Program Studi : Fisika
Alamat Rumah/HP : Jl. Rajawali kec. Deket Lamongan
Email : [email protected]
Surabaya, 9 Oktober 2010
Rizka NovitasariNIM. 080810470
4. Anggota Pelaksana
Nama : Eka Nahdiyatun N
NIM : 080810463
Fakultas : Sains dan Teknologi
Program Studi : Fisika
Alamat Rumah/HP : Jl. KH. Mashadi No 7 Gresik
Email : [email protected]
Surabaya, 9 Oktober 2010
Eka Nahdiyatun NNIM. 080710463
5. Identitas Dosen Pembimbing
Nama : Djony Izak Rudyardjo, Drs., M.Si
NIP/NIK : 19680201 199303 1 004
Tempat dan Tanggal Lahir : Surabaya, 1 Pebruari 1968
Jenis Kelamin : Laki-Laki
Status Perkawinan : Kawin
Agama : Kristen Protestan
Golongan/ Pangkat : IIIc/ Penata
Jabatan Akademik : Lektor
14
Perguruan Tinggi : Universitas Airlangga
Alamat : Kampus C Unair Jl. Mulyorejo
Surabaya
Telp./ Faks. : 5936502
Alamat Rumah : Perum. Gunung Anyar Emas Blok A3/
6 Surabaya
Telp./ Faks. : 8715715
Alamat e-mail : [email protected]
Surabaya, 9 Oktober 2010
Drs. Djoni Izak Rudyardjo.,M.SiNIP. 19680201 199303 1 004
15