Jurnal Infotekmesin Vol.
No.
Januari 2021 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 DOI: 10.
35970/infotekmesin.
489, pp.
Rancangan Alat Elektroplating Dan Eksperimen Pelapisan Berbahan CuSO4 Terhadap Ketebalan Lapisan Mohammad Nurhilal1*.
Taufan Ratri Harjanto2.
Saipul Bahri3.
Purwiyanto4 1Program Studi TeknikMesin.
Politeknik Negeri Cilacap 2,3Program Studi Teknik Pengendalian Pencemaran Lingkungan.
Politeknik Negeri Cilacap 4Program Studi Teknik Listrik.
Politeknik Negeri Cilacap 1,2,3,4Jl.
Dr.
Soetomo No.
1 Sidakaya.
Cilacap, 53212.
Indonesia E-mail: mohammadnurhilal@gmail.
com1, taufantekim2010@gmail.
com2, saipultekim2010@gmail.
purwi_power@pnc.
Abstrak Info Naskah:
Naskah masuk: 30 November 2020 Direvisi: 15 Maret 2021 Diterima: 18 Maret 2021 Pelapisan metode elektroplating memiliki tujuan untuk menghasilkan permukaan yang memiliki katakteristik sesuai dengan logam pelapis.
Proses pelapisan membutuhkan alat yang dapat mendeposisikan ion-ion dari bahan pelapis .
ke dalam logam yang dilapisi .
melalui proses deposisi-elektro.
Faktor parameter seperti temperatur berpengaruh pada proses elektroplating dan sangat menentukan hasil pelapisan.
Tujuan penelitian ini adalah membuat desain dan hasil rancangan alat elektroplating, serta pengujian proses pelapisan menggunanakan anoda CuSO4.
Metode penelitian dengan pendekatan eksperimen melalui pembuatan alat elektropalting dan pengujian pelapisan variasi waktu 20, 26, 32, 38 dan 44 menit dan temperatur 60, 65, 70, 75 dan 80 oC.
Hasil desain dan rancangan alat elektroplating teridiri dari komponen-komponen rangka, bak plating dan pembilas, sistem kelistrikan, dan hanger katoda.
Sedangakan Hasil pelapisan didapat tebal lapisan paling tinggi pada temperatur 80 oC selama 40 menit yaitu 2,890 m.
Abstract Keywords:
The electroplating method has the aim of producing a surface that has characteristics by the coating metal.
The coating process requires a device that can place the ions from the coating material .
into the coated metal .
through an electro-deposition process.
Parameters such as temperature affect the electroplating process and greatly determine the coating result.
The purpose of this study was to design the electroplating device, as well as to test the coating process using CuSO4 anode.
The research method was carried out with an experimental approach through the manufacture of electroplating tools and coating testing of time variations of 20, 26, 32, 38, and 44 minutes and temperatures of 60, 65, 70, 75, and 80 oC.
The results of the electroplating device design consist of frame components, plating and rinsing tubs, electrical systems, and cathode hanger.
The coating results obtained the highest layer thickness 2.
890 m at a temperature of 80 oC for 40 minutes.
*Penulis korespondensi:
Mohammad Nurhilal E-mail: email_korespondensi@email.
pISSN: 2987-1627, e-ISSN: 2685-9858 Pendahuluan Elektroplating secara umum dapat didefinisikan sebagai proses pelapisan material dengan bantuan arus listrik sebagai sumber arus serta unsur kimia yang digunakan sebagai bahan pelapis.
Dengan kata lain, elektroplating juga memiliki arti perpindahan ion-ion dari bahan pelapis .
ke dalam logam yang dilapisi .
melalui proses deposisi-elektro.
Berdasarkan pengertian di atas, maka elektroplating tidak hanya diterapkan pada proses pencegahan korosi.
Hal ini dikarenakan proses deposisi-elektrolit atau pemindahan larutan pelapis tergantung pada larutan pelapis yang Untuk itu, pelapisan menjadi sangat penting dalam industri pengerjaan logam untuk menghasilkan hasil akhir produk yang yang mengkilap pada bagian permukaan, sehingga kegiatan pelapisan ini termasuk pada pengerjaan akhir .
inishing produc.
Pelapisan dengan metode elektroplating banyak digunakan di sektor usaha pengrajin logam.
Pemanfaatan proses pelapisan bagi sektor ini lebih menekankan pada sisi untuk menhasilkan permukaan yang memiliki estetika baik dari kehalusan maupun keindahan dari segi penampilan hasil produk.
Berdasarkan pemanfaatan proses pelapisan tersebut maka teknik atau metode melapisi logam ini masih sangat dibutuhkan bagi sektor indutri maupun pengrajin Giurlani dkk.
, memberikan ulasan umum tentang elektrodeposisi logam dan paduan logam pada aplikasi industri khususnya dalam penerapan dekoratif baik bidang teknik, elektronik, otomotif, aplikasi perencanaan kota dan yanglainnya .
Kajian pelapisan yang membahas tentang rancangan alat elektroplating masih sangat minim dalam 5 sampai 10 tahun belakangan ini.
Kajian proses pelapisan lebih menekankan pada pembahsan tentang pengujian dengan elektroplating dari sisi karakteristik hasil proses pelapisan dari produk.
Adanya kondisi di atas maka pentingnya kajian dalam pembuatan desain dan hasil rancangan alat elektroplating yang dapat digunakan dalam kegiatan Alat elektroplating secara umum terdiri dari bagian utama seperti bak penampung cairan elektrolit dan bak pembilas yang terbuat dari bahn bukan logam.
Bak penampung diguanakan untuk menampung larutan elektrolit/logam pelapis proses pelapisan.
Sedangkan bak pembilas adalah bak yang digunakan untuk membilas benda kerja hasil setelah proses pelapisan.
Alat elektroplating juga dilengkapi dengan sistem eleletrik yang berfungsi sebagai sumber arus baik digunakan untuk mamanaskan air dan menghubungkan sirkuit elektroda positif dan negatif.
Bagian utama yang lainnya pada alat elektroplating adalah sistem pemanas .
dan pengontrol waktu.
Temperatur pemanasan yang bekerja pada proses pelapisan masih tergolong rendah, yaitu anatara 60 Ae 80 oC atau di bawah temperatur didih air.
Suarsana dan komaladewi merancang alat elektroplating untuk penelitian tersebut menggunakan rectifier sebagai sumber arus DC, bak plating untuk larutan elektrolit dan bak pembilas, heater, termometer, agitator sebagai penghasil gelembung udara .
Hasil berpengaruh pada hasil pelapisan.
Dimana, parameter- parameter yang ada dalam alat elektroplating perlu dipertimbangkan pada tahap perancangan, parameter tersebut lebih pada sistem kelistrikan, waktu proses, pH, ion lain-lain.
Faktor elektroplating adalah pH, temperatur, kuat arus, waktu, ion logam, konsentrasi, agitasi .
Kemudian.
Guler menjelaksan parameter elektroplating meliputi kuat arus, pH, temperatur, tipe partikel, ukuran partikel, konsentrat partikel, penambahan/tipe surfaktan .
Lebih lanjut.
Guler menguraikan paramater di atas berkaitan dengan fractional factorial design atau rancangan yang digunakan untuk mengidentifikasi pengaruh variabel elektrodeposisi terhadap sifat pelapis dijelaskan dalam Tabel 1.
Tabel 1.
Parameter batas ketetapan tinggi dan rendah untuk tingkat fractional factorial design.
Karakteristik Elektoplating Kuat Arus Temperatur Konsntrasi partikel Ukuran partikel Tipe partikel Penambahan surfaktan Karakteristik Pelapis Koefisien gesek Ketahanan aus Katahanan korosi Karakteristik mekanik Tegangan dalam Formasi tekstur Kandungan partikel deposisi Ukuran butir Eletrodeposisi Adanya parameter-parameter yang berpengaruh pada hasil elektroplating tersebut maka dalam merancang alat elektroplating harus mempertimbangkan komponenkomponen yang dibutuhkan, sehingga kinerja alat nantinya dapat memenuhi syarat kegunaan proses pelapisan.
Temperatur pada saat proses pelapisan harus sedapat mungkin dikondisikan stabil, hal ini dimaksudkan agar dihasilkan proses pelapisan yang sempurna.
Jika temperatur naik maka dapat mengakibatkan naiknya konduktifitas dan difusitas larutan elektrolit.
Kondisi ini juga berpengaruh pada tegangan yang mengalir ke elektrolit akan mengecil, sehingga dapat mempengaruhi ion-ion logam yang direduksi dapat berkurang.
Perbedan temperatur pada saat proses pelapisan mempengaruhi ketebalan lapisan yang menempel pada nikel.
Dengan kata lain, temperatur dalam larutan semakin tinggi maka ketebalan lapisan akan Pada temperatur 80 oC nilai ketebalan yaitu 0,04 gram, sedangkan pada temperatur masinh-masing 60 Ae 70 C hanya mendapatkan ketebalan 0,02 gram .
Temperatur memliki pengaruh signifikan pada morfologi permukaan dan kekuatan korosi pelapis paduan NiWP.
Peningkatan temperatur menyebabkan meningkatnya ketebalan lapisan dan membentuk lapisan NiWP yang lebih seragam dan padat .
Peningkatan temperatur larutan elektrolit pada proses elektroplating akan meningkatkan ketebalan lapisan seng .
Berdasarkan dari hasil penelitian di atas maka sangat jelas bahwa rancangan alat elektroplating harus memperhatikan kelistrikan dan alat pemanas yang dapat terkontrol besarnya temperatur proses pemanasan larutan hal ini dikarenakan temperatur pemanasan larutan mempengaruhi dari ketebalan lapisan anoda yang terikat pada katoda.
Untuk itu, dalam kajian ini sangat tepat untuk pISSN: 2987-1627, e-ISSN: 2685-9858 membahas rancangan alat elektroplating dan pengujian pelapisan melalui hasil rancangan alat tersebut.
32, 38 dan 44 menit dan temperatur larutan 60.
65, 70.
dan 80 oC pada arus 10 ampere.
Metode Metode penelitian dengan pendekatan eksperimen melalui pembuatan rancangan dan pembuatan alat elektroplating serta pengujian pelapisan plat strip aluminium dengan pelapis CuSO4 dengan memvariasikan waktu pelapisan 20, 26, 32, 38 dan 44 menit dan temperatur 60, 65, 70, 75 dan 80 oC terhadap ketebalan lapisan.
Adapun tahapan penelitian seperti dijelaskan pada gambar Hasil dan Pembahasan Hasil rancangan alat elektroplating memiliki komponen-komponen utama pada konstruksi alat tersebut.
Adapun komponen-komponen pada rancangan alat elektroplating disesuaikan dengan kebutuhan penggunaan untuk proses pelapisan.
Hasil rancangan alat elektroplating dijelaskan pada Gambar 2.
Mulai Studi literatur Pembuatan desain alat Persiapan alat dan bahan Pembuatan bagian-bagian alat elektroplating Kelistrikan Rangka Hanger katoda Assembly Bak plating rakitan dan pembilas Pengujian Pelapisan Variasi :
Waktu 20, 26, 30, 34 dan 40 menit Temperatur 60, 65, 70, 75 dan 80 oC Analisa Hasil Pelapisan Selesai Gambar 1.
Flowchart penelitian Peralatan yang digunakan dalam pembuatan alat elektroplating adalah mesin gergaji, mesin gerinda, dan las Sedangkan bahan-bahan yang digunakan adalah besi hollow 30x30x1 mm, plat 1,2 mm, container box, dan rangkaian kelistrikan.
Secara garis besar, tahapan metode penelitian ini adalah .
Pembuatan desain rancangan alat elektroplating mengacu pada kajian pustaka dari sumber-sumber yang .
Tahapan pembuatan alat elektroplating mengacu pada desain rancangan yang telah dibuat.
Pada tahap ini juga, alat dan bahan yang digunakan perlu dan .
Pengujian pelapisan bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu dan temperatur pelapisan terhadap ketebalan lapisan.
Variasi waktu palapisan 20, 26.
Gambar 2.
Hasil Rancangan Alat Elektroplating.
Keterangan:
Bak pembilas Bak plating Hanger katoda Kontrol arus Indikator arus Rangka Temperatur kontrol indikator Timmer Lampu indikator Switch ON heater Switch elektrik Switch OFF Locker Hasil rancangan alat elektroplating secara umum telah memenuhi syarat penggunaan alat untuk pelapisan.
Dimana, bagian-bagian alat dalam desain rancangan secara kegunaan telah memenuhi kebutuhan dalam aplikasi Secara umum, alat elektroplating dalam kebutuhan penelitian hanya memanfaatkan bagian inti untuk proses pengujian, biasanya terdiri dari bak plating, sistem kelistrikan, heater dan alat bantu lainnya.
Ady N.
dan Sulistyo dalam pelapisan metode elektroplating pISSN: 2987-1627, e-ISSN: 2685-9858 menggunakan alat power supply, gelas beaker 1L untuk menampung larutan elektrolit, pemanas, dan kawat pegangan anoda dan katoda .
Utamaningrat dan Eskani dalam studi pelapisan metode elektroplating hanya menggunakan alat power supply (DC), bak plating, gelas beker, stopwatch, kawak konduktif, kabel, dan sikat .
Kemudian.
Arkha.
Budiarto dan Sofyan dalam penelitian elektroplating menggunakan peralatan sumber arus searah, bak plating, rak, barel, pemanas, penyaring, dan agitasi .
Berdasarkan hasil penelitian di atas dapat dijelaskan bahwa rancangan alat elektoplating lebih mengedapankan pada komponen utama yang digunakan selama proses pelapisan, yaitu pada sistem kelistrikan pada alat Dengan kata lain sistem kelistrikan menjadi komponen penting dalam alat elektroplating yang nantinya parameter dalam sistem kelistrikan tersebut merupakan variabel yang berpengaruh dalam proses pelapisan.
Bagian rangka/bed alat merupakan bagian pendukung sebagai penopang dan penempatan komponen-komponen yang ada pada alat elektroplating.
Sehingga untuk bagian rangka dan desain/model dapat menyesuaikan kebutuhan tingkat penggunaan alat elektroplating tersebut.
Untuk kebutuhan hanya untuk pengujian yang sifatnya sesaat, maka rancangan alat elektroplating hanya membutuhkan peralatan utama seperti sistem kelistrikan, bak/gelas plating, pemanas/heater, dan pengatur waktu/timmer.
Sedangakan elektroplating untuk pemakaian secara kontinyu, maka rancangan alat perlu mempertimbangkan dimensi dari bed alat yang difungsikan untuk menempatkan komponenkomponen peralatan elektroplating serta pertimbangan efesiensi dalam pengaturan/penempatan susunan/rangkaian peralatan satu dengan yang lainnya agar memudahkan dalam pengoperasian.
Hasil rancangan alat elektroplating ini terdiri dari komponen-komponen yang meliputi:
Kelistrikan, sistem kelistrikan alat elektropalting memiliki 2 rangkaian, dimana pada rangkaian pertama adalah rangkaian searah (DC) yang terhubung pada temperatur kontrol indikator.
Rangakaian kedua arus
bolak-balik
(AC)
menghidupkan heater.
Rangka alat elektroplating terbuat dari bahan besi hollow 30 x 30 x 1 mm.
Rangka alat elektroplatong memiliki dimensi ukuran 1000 x 475 x 870 mm.
Desain rancangan rangka ini dilengkapi dengan locker yang difungsikan sebagai tempat penyimpanan bahan/peralatan pelapisan.
Hanger katoda dirancang memiliki bentuk profil U menggunakan bahan besi hollow ukuran 30 x 30 x 1 Bagian dalam pada hollow untuk tempat rangkaian elektroda negatif .
enda kerj.
yang dihubungkan dengan kabel tembaga.
Bak plating dan bak pembilas.
Bak plating dari bahan container box dengan kapasitas 30 liter.
Rancangan bak plating dilengkapi dengan 2 buah elemen heater dan satu buah temperatur indikator.
Sedangakan bak pembilas dalam rancangan alat ini di desain lebih praktis dari segi proses pemindahan/pengangkatan air hasil proses pembilasan material hasil pelapisan.
Hasil pengujian pelapisan plat strip aluminium dengan anoda CuSO4 didapat hasil pengujian seperti dalam Tabel 2.
Tabel 2.
Hasil pengujian pelapisan.
T = 60
(AC)
t = 20
T = 65
(AC)
t = 26
T = 70
(AC)
t = 32
T = 75
(AC)
t = 38
T = 80
(AC)
t = 44 Luas .
5,69 5,77 0,08 50,6551 0,438 5,75 5,85 0,10 51,1888 0,542
5,76
5,87
0,11
51,5782
0,592
5,79
0,11
51,43
0,594
5,82
5,94
0,12
51,92
0,641
Luas .
5,56 0,14 48,705 0,798 5,68 5,82 0,14 49,5673 0,784 5,72
5,87
0,15
50,4784
0,825
5,75
5,91
0,16
51,678
0,859
5,79
5,96
0,17
51,7276
0,912
Luas .
5,70 5,98 0,28 50,296 1,545 5,73 6,04 0,31 50,68435 1,698
5,74
0,36
50,8976
1,963
5,75
6,12
0,37
51,1224
2,009
5,77
6,17
0,40
51,6312
2,150
Luas .
5,71 6,12 0,41 50,4784 2,254 5,73 6,17 0,44 50,5162 2,417
5,74
6,19
0,45
51,3168
2,434
5,76
6,26
0,50
51,5091
2,694
5,76
6,27
0,51
51,8262
2,731
Luas .
5,78 6,28 0,50 51,6183 2,688 5,79 6,31 0,52 51,837 2,784
5,80
6,32
0,52
51,87905
2,782
5,82
6,36
0,54
52,3747
2,862
5,83
6,38
0,55
52,8226
2,890
Trata-rata .
0,438 Trata-rata .
0,798 Trata-rata .
1,545 Trata-rata .
2,254 Trata-rata .
2,688 Hasil uji pelapisan didapat tebal lapisan paling tinggi pada temperatur 80 oC selama 40 menit yaitu 2,890 m, dengan rata-rata ketebalan lapisan dari lima sampel sebesar 2,688m.
Sedangkan ketebalan paling rendah yaitu pada temperatur 60 oC dan waktu pelapisan 20 menit dengan rata-rata ketebalan lima sampel sebesar 0,438 m.
Maka, kenaikan temperatur dan lama waktu pelapisan dapat menambah ketebalan lapisan CuSO4 pada pelat strip Hasil ini sejalan dengan penelitian Riyadi et al, .
dalam penelitian pelapisan pada baja karbon dengan lapisan paling dasar menggunakan nikel dengan variasi
waktu proses 30, 60, 90, 120, dan 150 menit dihasilkan pISSN: 2987-1627, e-ISSN: 2685-9858
3,000
Ketebalan .
ketebalan lapisan nikel pada baja karbon berturut-turut sebesar 19,9m.
48,4m.
50,1m.
62,1m.
dan 64,9 m .
Kemudian hasil penelitian yang lain menjelaskan bahwa pelapisan paling baik didapat pada temperatur 60 oC pada tegangan 7,5 volt, dan waktu 1200 detik dengan penambahan lapisan massa 0,33 gram .
Peningkatan ketebalan sebesar 1,97 m pada arus 1,5 ampere dan lama waktu 20 proses 20 menit dari variasi waktu 10, 15, dan 20 menit .
Proses elektroplating pada variasi temperatur 55oC, 65oC, dan 75 oC menghasilkan ketebalan lapisan paling tinggi sebesar 21,53 m .
Hasil penelitian selanjutnya oleh Cahyanto dan Anis .
menghasilkan ketebalan lapisan pada temperatur 45 oC, 50 oC, dan 55 oC serta lama waktu pelapisan 10, 20, dan 30 menit menhasilkan tebal lapisan berturut-turut sebesar 8,9 m.
dan 9,2 m .
1,000
0,400
0,300
0,200
0,100
2,950
2,900
2,850
2,800
2,750
2,700
2,650
2,600
2,550
0,000
Gambar 6.
Hasil pengujian pelapisan temperatur 75oC pada waktu 38 menit 0,500 Sampel Ketebalan .
Ketebalan .
1,500 0,000 0,600 Sampel Gambar 7.
Hasil pengujian pelapisan temperatur 80oC pada waktu 44 menit Sampel Gambar 3.
Hasil pengujian pelapisan temperatur 60 oC pada waktu 20 menit 0,950 Ketebalan .
2,000 0,500 0,700 0,900 0,850 0,800 0,750 Dari beberapa penjelasan hasil penelitian tersebut di atas dapat memberikan interpratasi bahwa lama waktu proses pelapisan dan temperatur pemanasan larutan mempengaruhi hasil pelapisan.
Dengan kata lain semakin lama waktu proses pelapisan dan semakin tinggi temperatur larutan dapat meningkatkan ketebalan lapisan pada material yang dilapisi.
0,700
Sampel Gambar 4.
Hasil pengujian pelapisan temperatur 65 oC pada waktu 26 menit 2,500 Ketebalan .
2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 Kesimpulan Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa rancangan alat eletroplating memiliki bagian-bagian utama seperti rangka, kelistrikan, bak plating dan pembilas, serta hanger katoda.
Hasil uji pelapisan didapat tebal lapisan paling tinggi pada temperatur 80 oC dengan lama waktu pelapisan 44 menit didapat tebal lapisan sebesar 2,890 m, dengan rata-rata ketebalan lapisan dari lima sampel sebesar 2,688m.
Ucapan Terimakasih Ucapan terimakasih dipersembahkan kepada pihakpihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian tahun 2020 terutama kepada Direktur Politeknik Negeri Cilacap atas izin penelitiannya, dan Kepala Pusat Penelitian Pengabdian Masyarakat yang telah menjembatani pelaksanaan penelitian, serta anggota peneliti atas Sampel Gambar 5.
Hasil pengujian pelapisan temperatur 70 oC pada waktu 32 menit pISSN: 2987-1627, e-ISSN: 2685-9858
Daftar Pustaka