PELAPISAN LOGAM-C.doc

7/23/2019 PELAPISAN LOGAM-C.doc

http://slidepdf.com/reader/full/pelapisan-logam-cdoc 1/14

Universitas Sumatera Utara

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pelapisan Logam

Pelapisan logam adalah suatu cara yang dilakukan untuk memberikan sifat

tertentu pada suatu permukaan benda kerja, dimana diharapkan benda tersebut akan

mengalami perbaikan baik dalam hal struktur mikro maupun ketahanannya, dan

tidak menutup kemungkinan pula terjadi perbaikan terhadap sifat fisiknya. Pelapisan

logam merupakan bagian akhir dari proses produksi dari suatu produk. Proses

tersebut dilakukan setelah benda kerja mencapai bentuk akhir atau setelah proses

pengerjaan mesin serta penghalusan terhadap permukaan benda kerja yang

dilakukan. Dengan demikian, proses pelapisan termasuk dalam kategori pekerjaan

finishing atau sering juga disebut tahap penyelesaian dari suatu produksi benda

kerja.

Macam-Macam Pelapisan Logam

Pelapisan Dekoratif

Pelapisan dekoratif bertujuan untuk menambah keindahan tampak luar suatu

benda atau produk. Sekarang ini pelapisan dengan bahan krom sedang digemari

karena warnanya yang cemerlang, tidak mudah terkorosi dan tahan lama. Produk

yang dihasilkan banyak digunakan sebagai aksesoris pada kendaraan bermotor baik

yang beroda 2 maupun pada kendaraan beroda 4. Dengan kata lain pelapisan ini

hanya untuk mendapatkan bentuk luar yang baik saja. Logamlogam yang umum

digunakan untuk pelapisan dekoratif adalah emas, perak, nikel dan krom.

Pelapisan Protektif

Pelapisan protektif adalah pelapisan yang bertujuan untuk melindungi logam

yang dilapisi dari serangan korosi karena logam pelapis tersebut akan memutus

interaksi dengan lingkungan sehingga terhindar dari proses oksidasi.




Pelapisan Untuk Sifat Kusus Permukaan

Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat khusus permukaan seperti

sifat keras, sifat tahan aus dan sifat tahan suhu tinggi atau gabungan dari beberapa

tujuan diatas secara bersamasama. !isalnya dengan melapisi bantalan dengan

logam nikel agar bantalan lebih keras dan tidak mudah aus akibat gesekan pada saat

berputar.

Pelapisan Logam Ditin!au Dari Sifat "lektrokimia Baan Pelapis

Pelapisan Ano#ik

Pelapisan anodik merupakan pelapisan dimana potensial listrik logam pelapis

lebih anodik terhadap substrat. "ontohnya pelapisan pada baja yang memiliki

potensial listrik #,#4 $olt yang dilapisi dengan logam Seng yang memiliki potensial

listrik #,#%&2 $olt. Logam seng bersifat lebih anodik terhadap baja sehingga logam

Seng akan mengorbankan dirinya dalam bentuk korosi sehingga logam yang lebih

katodik terhindar dari reaksi korosi. Pelapisan ini termasuk dalam jenis pelapisan

protektif. 'eunggulan dari pelapisan ini adalah sifat logam pelapis yang bersifat

melindungi logam yang dilapisi sehingga walaupun terjadi cacat pada permukaan

pelapis karena sebab seperti tergores, retak, terkelupas dan lainlain sehingga terjadi

(eksposure) terhadap lingkungan sekitarnya, sampai batas tertentu tetap terproteksi

oleh logam pelapis.

Pelapisan Kato#ik

Pelapisan katodik merupakan pelapisan dimana potensial listrik logam

pelapis lebih katodik terhadap substrat. "ontohnya pelapisan pada tembaga yang

memiliki potensial listrik *#,+4 $olt yang dilapisi dengan logam mas yang

memiliki potensial listrik *-, $olt. Logam mas bersifat lebih mulia dibandingkandengan logam tembaga, maka apabila logam pelapis mengalami cacat, logam yang

dilapisi akan terekspose ke lingkungan dan bersifat anodik sehingga akan terjadi

korosi lokal yang intensif terhadap substrat. Pelapisan katodik sangat cocok

digunakan pada pelapisan dekoratif karena umumnya aksesoris dan perhiasan dari

bahanbahan imitasi tidak dikenai gayagaya dari luar sehingga kecil kemungkinan

untuk mengalami cacat lokal

pada permukaan./&0




"lektroplating

Defenisi "lektroplating

Pada dasarnya teknik pelapisan logam, elektroplating, atau biasa juga disebutkrom oleh masyarakat umum, bertujuan untuk melapisi logam agar tahan terhadap

karat dan juga untuk menambah nilai keindahannya. Pelapisan logam dapat berupa

lapis seng, galfanis, perak, emas, brass, tembaga, nikel dan krom.

Dalam hal ini kita akan mempelajari teknik krom. Lapis krom berguna

sebagai penahan karat dan menambah keindahan dengan warna putih mengkilapnya.

Setiap jenis logam memerlukan perlakuan yang berbeda dalam proses krom. 1amun

demikian agar lebih sederhana dan mudah dipahami, krom logam dibagi menjadi

dua jenis logamnya, yaitu

-.Logam penghantar listrik

"ontoh besi, tembaga, kuningan ,besi baja.2.

Logam yang kurang atau tidak penghantar listrik

"ontoh aluminium murni dan campuran./%0

lektroplating ialah (elektrodeposisi pelapis /coating 0 logam melekat ke

elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan permukaan dengan sifat dandimensi berbeda daripada logam basisnya tersebut).

3eberapa proses, misalnya anodisasi krom, elektroda yang dimaksud ialah

anoda. kan tetapi kebanyakan, yang disebut elektroda dalam perumusan di atas

ialah katoda. 5adi sistem plating terdiri atas sirkit luar, elektroda negatif /katoda0

yakni barang yang digarap, larutan plating, elektroda negatif /anoda0.

!aksud elektroplating ialah demi tujuan penampilan /bagus, kilap, cemerlang0,

perlindungan /terhadap korosi0, sifat khas permukaan, sifat teknis atau sifat mekanis

tertentu./0




6ambar 2.-. Proses Pelapisan Listrik /lektroplating0./&0

Lapis listrik /lektroplating0 adalah suatu proses pengendapan logam pada permukaan

suatu logam atau non logam /benda kerja0 secara elektrolisa. ndapan yang terjadi

bersifat adhesif terhadap logam dasar./--0

$ungsi "lektroplating

Dalam teknologi pengerjaan logam, proses lapis listrik termasuk ke dalam

proses pengerjaan akhir /metal finishing 0. dapun fungsi dan tujuan dari pelapisan

logam adalah sebagai berikut

-.!emperbaiki tampak rupa /dekoratif0 misalnya 7 pelapisan emas, perak,

kuningan, dan tembaga.

2.!elindungi logam dan dekorasi, yaitu

!elindungi logam dasar dengan logam yang lebih mulia, misalnya 7

pelapisan platina, emas dan baja.

!elindungi logam dasar dengan yang kurang mulia, misalnya 7 pelapisanseng dan baja.

+.!eningkatkan ketahanan produk terhadap gesekan /abrasi0, misalnya 7

pelapisan krom keras.

4.!emperbaiki kehalusan 8bentuk permukaan toleransi logam dasar misalnya 7

pelapisan nikel, krom dan lain sebagainya..

lektroforming, yaitu 7 membentuk benda kerja dengan cara endapan./--0




Ba!a

Pengertian %a!a

3aja dapat didefenisikan suatu campuran dari besi dan karbon, di mana unsur

karbon /"0 menjadi dasar campurannya. Di samping itu, mengandung unsur

campuran lainnya seperti sulfur /S0, fosfor /P0, silikon /Si0, dan mangan /!n0 yang

jumlahnya dibatasi.

'andungan karbon di dalam baja sekitar #,- 9 -,%:, sedangkan unsur

lainnya dibatasi persentasenya. ;nsur paduan yang bercampur di dalam lapisan

baja, untuk membuat baja bereaksi terhadap pengerjaan panas atau menghasilkan

sifatsifat yang khusus.

Jenis & !enis %a!a kar%on

3aja karbon dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah kandungan

karbonnya. 3aja karbon terdiri atas tiga macam, yaitu baja karbon rendah, baja

karbon sedang, dan baja karbon tinggi.

a' Ba!a Kar%on (en#a

3aja ini disebut baja ringan (mild steel) atau baja perkakas, baja karbon

rendah bukan baja yang keras, karena kandungan karbonnya rendah kurang dari

#,+:. 3aja ini dapat dijadikan mur, baut, ulir sekrup, peralatan senjata, alat

pengangkat presisi, batang tarik, perkakas silinder, dan penggunaan yang hampir

sama.

Penggilingan dan penyesuaian ukuran baja dapat dilakukan dalam panas. <al

itu dapat ditandai dengan melihat lapisan oksida besinya di bagian permukaan yang

berwarna hitam. 3aja juga dapat diselesaikan dengan pengerjaan dingin dengan cara

merendam atau mencelupkan baja ke dalam larutan asam yang berguna untuk

mengeluarkan lapisan oksidanya. Setelah itu, baja diangkat dan digiling sampai

ukuran yang dikehendaki, selanjutnya didinginkan. Proses ini menghasilkan baja

yang lebih licin, sehingga lebih baik sifatnya dan bagus untuk dibuat mesin

perkakas.




%' Ba!a Kar%on Se#ang

3aja karbon sedang mengandung karbon #,+ 9 #,&: dan kandungan

karbonnya memungkinkan baja untuk dikeraskan sebagian dengan pengerjaan panas

(heat treatment) yang sesuai. Proses pengerjaan panas menaikkan kekuatan baja

dengan cara digiling. 3aja karbon sedang digunakan untuk sejumlah peralatan mesin

seperti roda gigi otomotif, poros bubungan, poros engkol, sekrup sungkup, dan alat

angkat presisi.

c' Ba!a Kar%on Tinggi

3aja karbon tinggi yang mengandung karbon #,& 9 -,:, dibuat dengan cara

digiling panas. Pembentukan baja ini dilakukan dengan cara menggerinda permukaannya, misalnya batang bor dan batang datar. pabila baja ini digunakan

untuk peralatan mesinmesin berat, batangbatang pengontrol, alatalat tangan

seperti palu, obeng, tang, dan kunci mur, baja pelat, pegas kumparan, dan sejumlah

peralatan pertanian./20

Krom

Krom #an Sifat-sifat Krom

'romium adalah logam non ferro yang dalam tabel periodik termasuk grup

$=b dan lebih mulia dari besi. !empunyai sifatsifat sebagai berikut

3erat atom 2,#- amu

1omor atom 24

Struktur tom 3""

3erat jenis %,>- gr8cm+

?itik cair ->2##"

$alensi 27 +7 &7

?itik didih 22&##"

'oef. !uai panas &,2# in8#"

Daya hantar panas +@, "al8m jam

AeflektiBitas cukup baik




Sifat lain yang sangat mennonjol adalah mudah teroksidasi dengan udara

membentuk lapisan kromium oksida pada permukaan . Lapisan tersebut bersifat

kaku, tahan korosi, tidak berubah warna terhadap pengaruh cuaca. ?etapi larut dalam

asam klorida, sedikit larut dalam asam sulfat dan tidak larut dalam asam nitrat.

'arena sifatsifat tersebut, maka dalam pemakaiannya banyak digunakan

sebagai bahan paduan untuk meningkatkan ketahanan korosi sebagai bahan pelapis.

Proses pelapisan krom dikenal secara luas pada industriindustri logam sebagai

pengerjaan akhir (final finishing) sejak tahun ->+#, karena ketahanan korosi dan

tampak rupa lapisannya yang baik.

Klasifikasi Pelapisan Krom

Pelapisan krom dapat diklasifikasikan dalam dua macam yaitu

-. Pelapisan 'rom Dekoratif

Pada pelapisan ini umumnya logam /benda kerja0 terlebih dahulu dilapis

dengan tembaga kemudian nikel dan akhirnya krom. ?ebal lapisan krom

dekoratif berkisar antara #,2 9 #, mikron.

2. Pelapisan krom keras

Pelapisan ini sering disebut industrial krom yaitu pelapisan krom yang

memanfaatkan sifatsifat krom untuk mendapatkan sifatsifat seperti 7

tahan panas, aus, erosi, korosi dan koefisien rendah.

Pada pelapisan krom keras, krom diendapkan pada logam dasar secara

langsung tanpa melalui pelapisan perantara. 3iasanya lapisan ini lebih

tebal dari lapisan krom dekoratif. 3erbeda dengan lapisan tembaga dan

nikel dimana logam yang berfungsi sebagai anoda yaitu tembaga dan

nikel. ;ntuk pelapisan krom, logam krom tidak akan berfungsidengan baik

sebagai anoda, sehingga dalam pelapisan krom digunakan anoda yang

tidak larut yaitu lead /Pb0./--0




Karakterisasi Material

Sifat fisis

Kete%alan

'etebalan adalah salah satu persyaratan penting dari suatu lapisan hasil

elektroplating. Cleh karena itu, dari sekian banyak jenis pengujian yang dilakukan

terhadap hasil plating, pengukuran ketebalan adalah salah satu uji yang harus

dilakukan.

Dalam merencanakan pengukuran ketebalan perlu diperhatikan kejelasan

pengukuran ketebalan yang diinginkan, yaitu ketebalan ratarata atau ketebalan pada

lokasi atau titik tertentu yang sangat strategis. Diambil ketebalan ratarata karena

distribusi ketebalan yang serbasama di setiap titik pada suatu permukaan yang

dilapisi jarang sekali bias dihasilkan dengan proses elektroplating./@0

Perhitungan 3erat dan 'etebalan Lapisan 'rom Secara ?eoritis.

!ichael araday menemukan hubungan antara produk suatu endapan dari

ion logam dengan jumlah arus untuk mengendapkannya, yang dapat diungkapkan

sebagai berikut

(5umlah bahan yang terdekomposisi saat berlangsung elektrolisa berbanding lurus

dengan kuat arus dan waktu pengaliran dalam larutan elektrolit). /<ukum araday0

5umlah arus yang sama akan membebaskan jumlah ekiBalen yang sama dari

berbagai unsur. Pernyataan ini dapat dirumuskan

E F I .t . B Z . F

/2.-0

Dengan

E 3erat endapan

/gram0 = rus

/ampere0

t Eaktu

/detik0 3 3erat

atom

G $alensi

3ilangan araday >&.## "ouloumb



Dari rumus tersebut, Bolume endapan diperoleh dengan perhitungan

$ FW

/2.20

Densitas adalah kerapatan logam pelapis /gr8cm+0

Dengan mengukur langsung permukaan benda kerja, maka ketebalan dapat

ditentukan

S FV

A

S F I .t . B

/2.+0

Z . F . A.

5adi, rumus untuk menghitung laju ketebalan adalah sebagai berikut

S F I .&#. B Z

. F

. A

. /2.40

/-0

Korosi

Salah satu tujuan plating ialah upaya mencegah korosi. Secara sederhana,

peristiwa korosi disebabkan oleh reaksi logam dengan unsur bukan logam dari

lingkungannya. Produknya biasanya oksida atau garamnya, yang pada gilirannya turut

mempengaruhi jalannya reaksi lanjut. !engendalikan korosi logam dapat ditempuh

dengan berbagai cara.

Aeaksi korosi dapat dikelompokkan atas berbagai jenis, akan tetapi secara

umum ada dua macam /sesuai peristiwanya0 yakni penggabungan langsung logam

atau ion logam dengan unsurunsur bukan logam, serta reaksi pelarutan logam

/biasanya di lingkungan berair0 lalu bergabung dengan bukan logam mambentuk



produk korosi /reaksi penggantian0. Aeaksi langsung disebut juga korosi kering, reaksi

penggantian disebut korosi basah.

Aeaksi langsung /korosi kering0 termasuk oksida di udara, reaksi dengan uap

belerang, hydrogen sulfide dan kandungan udara kering lainnya, juga reaksi dengan

logam cair misalnya natrium. Aeaksi demikian nyata dan laHim pada suhu relatif

tinggi.

Cksidasi logam sekilas tak tampak melibatkan mekanisme elektrokimia,

akan tetapi sebenarnya bentuk korosi itupun tergantung pada mekanisme pertukaran

elektron dengan gejala arus listrik pula. Secara sederhana, oksigen molekul terserap

ke permukaan logam. Lalu mengurai menjadi atom dan mengion. Logamnya juga

mengion. =on logam dan oksida bergabung, membentuk lapisan awal oksidanya. =on

logam terus terbentuk dipermukaan, elektron berdifusi lewat lapisan oksida,

mengionkan oksigen di permukaan. =on oksida berdifusi ke lapisan oksida dan

bereaksi dengan ion logam. Lapisan oksida makin tebal. Dapat pula logam yang

mengion dan berdifusi ke permukaan, hasilnya serupa. 'orosi demikian

berlangsungnya tergantung pada sifat oksida logam, seberapa permeabel dan kuat

ikatannya ke permukaan logam./0

'orosi adalah reaksi antar logam dan lingkungannya, karena itu upaya pengubahan lingkungan yang menjadikannya kurang agresif akan bermanfaat untuk

membatasi serangannya terhadap logam. Dalam hal ini ada tiga situasi

-.Lingkungan berwujud gas. 3iasanya yang dimaksudkan disini adalah udara

dengan rentang temperatur -##" hingga *+#

#". 3eberapa metode yang

digunakan untuk mengurangi laju korosi di udara bebas adalah

i. !enurunkan kelembaban relatif7

ii. !enghilangkan komponenkomponen mudah menguap yang

dihasilkan oleh bahanbahan di sekitar7

iii. !engubah temperatur7

iB. !enghilangkan kotorankotoran /termasuk partikelpartikel padat

yang abrasif0, endapanendapan yang akan membentuk katoda dan

ionion agresif.



2.3ahan terendam di air bebas yang cukup mengandung ion untuk

menjadikannya sebuah elektrolit. !odifikasi terhadap elektrolit meliputi

i. !enurunkan konduktiBitas ionik7

ii. !engubah p<7

iii. Secara homogen mengurangi kandungan oksigen7

iB. !engubah temperatur.

+.Logam terkubur dalam tanah dan mineralmineral yang terlarut membentuk

elektrolit. Pengendalian biasanya melalui proteksi katodik atau pelapisan

permukaan, tetapi lingkungan tersebut dapat dibuat kurang agresif dengan

mengganti tanah urugan yang tidak menahan air, mengendalikan p< dan

mengubah konduktiBitasnya.

/-+0

Perhitungan laju korosi adalah sebagai berikut

Salah satu metode untuk menentukan laju korosi adalah dengan menghitung

berat per satuan atau kedalaman penetrasi per satuan waktu. Laju korosi ini dapat

dinyatakan dalam inches per year (ipy), mils per year(mpy), milimeter per year

(mm/y), micrometer per year ( m/yr)!

'ehilangan berat F /kehilangan Bolume spesimen0 I /berat jenis spesimen0

JE F J$ I K /2.0

Dengan

JE F 'ehilangan berat spesimen /gr0

J$ F 'ehilangan Bolume spesimen /mm+0

K F 3erat jenis spesimen /gr8cm+0

Sedangkan kedalaman penetrasi pada permukaan logam yaitu

t F J$ 8 /2.&0

F 2 / /I.y0 * /I.H0 * /y.H00

Dengan t F 'edalaman penetrasi /mm0

J$ F 'ehilangan Bolume spesimen /mm+

0

F Luas daerah yang terendam /mm2

0

I F Panjang permukaan yang terendam

/mm0 y F Lebar permukaan yang terendam

/mm0

H F ?ebal permukaan yang terendam /mm0



5adi laju korosi yang terjadi adalah sebagai berikut

r F t 8 ? /2.%0

Dengan

r F Laju korosi /mm8tahun0

t F 'edalaman penetrasi /mm0

? F Eaktu /tahun0/&0

Ta%el )'* Pengu!ian

Korosi

La!u korosi

+mm,taun

Pengu!ian Dapat atau ti#ak

untuk

#,# ?ahan korosi Dapat digunakan

#,# s8d #, "ukup tahan korosi Dapat digunakan dengan hati

#, s8d -, 'urang tahan

korosi

<anya digunakan untuk

peralatan yang berukuran

-, ?idak tahan korosi ?idak dapat digunakan

/-#0

Sifat Mekanik

Kekerasan .ickers

Pada umumnya, kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi,dan

untuk logam dengan sifat tersebut merupakan ukuran ketahanannya terhadap

deformasi plastik atau deformasi permanen.

;ji kekerasan $ickers menggunakan penumbuk piramida intan yang

dasarnya berbentuk bujur sangkar. 3esarnya sudut antara permukaanpermukaan

piramid yang saling berhadapan adalah -+&#. Sudut ini dipilih karena nilai

tersebut mendekatisebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan

diameter bola penumbuk. 'arena bentuk penumbuknya piramid, maka pengujian ini

sering dinamakan uji kekerasan piramida intan. ngka kekerasan piramida intan

/DP<0, atau angka kekerasan $ickers /$<1 atau $P<0, didefenisikan sebagai

beban dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari

pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. $<1 dapat ditentukan dari

persamaan berikut



$<1 F 2 " sin/ 8 20

F -,@4 "

d2

d2 /2.@0

Dengan $<1

P

F ngka kekerasan $ickers /!Pa0

F 3eban yang diterapkan ,kgf

d

F Panjang diagonal ratarata, mm

F Sudut antara permukaan intan yang berlawanan F -+&#

;ji kekerasan $ickers banyak dilakukan pada pekerjaan penelitian, karena

metode tersebut memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinu, untuk suatu

beban tertentu,dan digunakan pada logam yang sangat lunak, yakni $<1 nya

hingga

logam yang sangat keras dengan $<1 -##./40

Keuntungan #an Kerugian Kekerasan .ickers

'euntungan pengukuran kekerasan menurut $ickers adalah

-. Dengan bendapenekan yang sama kekerasan dapat ditentukan tidak hanya untuk

bahan lunak akan tetapi juga untuk bahan keras.

2. Dengan bekastekanan yang kecil bahan percobaan merusak lebih sedikit.

+. Pengukuran kekerasan adalah teliti.

4. 'ekerasan benda kerja yang amat tipis atau lapisan permukaan yang tipis dapat

diukur dengan memilih gaya kecil.

'erugian pengukuran kekerasan menurut $ickers adalah

-. Dengan bekastekanan yang kecil kekerasan ratarata bahan yang tidak homogen

tidak dapat ditentukan misalnya7 besi tuang.

2. Penentuan kekerasan membutuhkan banyak waktu, oleh karena penekanan

piramida dan pengukuran diagonal bekas tekanan adalah dua pelaksanaan yang

terpisah.

/+0

Analisa Struktur Mikro

Struktur !ikro ialah sebuah ketentuan yang sangat umum / general 0 dimana

ini digunakan untuk meliputi suatu jangkauan yang luas dari macammacam

struktural,



dari jangkauan yang luas dari macammacam struktur bahan itu yang dapat dilihat dari

mata telanjang yang menuju pada jarak antar atomdi dalam kisi kristal bahan itu.

Struktur !ikro /microstructure0 meliputi skala dari fenomena struktural yang

banyak terdapat dari keikutsertaan ahli scientist bahan dan insinyur teknik material

dan metalurgi bahan ialah ukuran butiranbutiran dan partikelpartikel, kerusakan

kerapatan bahan dan pemisahaanpemisahaan partikel bahan, pemutusan ikatan skala

mikro, dan pelubanganpelubangan secara skala mikro./>0

Documents

PELAPISAN LOGAM-C.doc