pengaruh variasi arus listrik terhadap ketebalan … · elektrolit dengan menggunakan arus listrik...

i

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

vi

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 )

vii

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 : [email protected].

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.

viii

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 TEMBAGA PADA PROSES

ELEKTROPLATING PLAT BAJA KARBON 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 sebesar-

besarnya 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.

x

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

xi

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

xii

Bab V Kesimpulan dan saran

5.1. Kesimpulan...................................................................60

5.2. Saran............................................................................61

xiii

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

xiv

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 4.13 Grafik tingkat kekasaran rata-rata.................................57

xv

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

xvi

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

xvii

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

pengaruh variasi arus listrik terhadap ketebalan … · elektrolit dengan menggunakan arus listrik...

Documents