Upload
wicaksono-argo-satrio
View
1.026
Download
10
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ABSTRAKSIPenulisan makalah ini merupakan suatu upaya untuk menjelaskan tentang proses electroplating dengan menggunakan unsur cobalt sebagai coating materialnya. Selain itu, juga untuk memenuhi tugas ilmu bahan yang di berikan, pada semester 2 di Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – Badan Tenaga Nuklir Nasional Yogyakarta.Guna mendukung data dalam penulisan makalah ini, penulis mengumpulkan berbagai sumber referensi yang diperoleh melalui study kepustakaan dengan mencari berbagai referensi melalui media elektronik internet. Selain itu, penulis juga peroleh dengan cara mengumpulkan materi dari buku-buku yang relevan. Hasil yang diperoleh diketahui bahwa Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisis. Terjadinya proses pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya perpindahan ion-ion bermuatan listrik dari anoda dengan perantara larutan elektrolit, yang terjadi secara terus menerus pada tegangan konstan hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat membentuk lapisan dipermukaan benda logam. Unsur cobalt adalah salah satu logam yang dapat digunakan sebagai coating material pada proses electroplating baja. Dalam proses tersebut unsur cobalt bertindak sebagai anoda. Sedangkan baja yang akan dilapisi bertindak sebagai katoda. Sifat dari baja yang menggunakan unsur cobalt sebagai pelapis adalah keras, tahan karat, magnetisme, rapuh dan kurang efisien karena cukup mahal.Kata kunci : Electroplating, cobalt, elektrolisisABSTRACTWriting this paper is an attempt to explain about the electroplating process using cobalt as an element of coating material. In addition, also to fulfill the task given material science, on the second semester at Polytechnic Institute of Nuclear Technology- National Nuclear Energy Agency.To support the data in the writing of this paper, the authors collected a variety of reference sources obtained through the study literature by searching various Internet references through electronic media. In addition, the authors also obtained by collecting material from the relevant books.The result is that the Electroplating is a process of deposition of substances (metal ions) on a base metal (cathode) through the electrolysis process. The occurrence of the deposition process at the cathode caused by the displacement electrically charged ions from the anode with electrolyte solution intermediaries, which occurs continuously at a constant voltage until it settles to form a strong and stick to the surface layer of metal objects. The element cobalt is one metal that can be used as a coating material on the steel electroplating process. In the process acts as the anode element cobalt. While the steel to be coated acts as the cathode. The nature of that use steel as an element cobalt is a hard coating, resistant to corrosion, magnetism, fragile and less efficient because it is quite expensive. Keywords : Electroplating, cobalt, electrolisis
Citation preview
M A K A L AH
Elektroplating dengan Cobalt
Makalah ini diajukan untuk memenuhi tugas kelompok Ilmu Bahan
semester 2 jurusan teknofisika nuklir program studi elektronika instrumentasi
Di susun oleh :
Achmad Fahrul Aji 020900239
Achmad Faris Syaifudin 020900240
Adhitya Bayu Aji 020900241
Argo Satrio Wicaksono 020900242
Arlinda Primanita .A 020900243
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 1
YOGYAKARTA
2010
ABSTRAKSI
Penulisan makalah ini merupakan suatu upaya untuk menjelaskan tentang
proses electroplating dengan menggunakan unsur cobalt sebagai coating
materialnya. Selain itu, juga untuk memenuhi tugas ilmu bahan yang di berikan,
pada semester 2 di Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – Badan Tenaga Nuklir Nasional
Yogyakarta.
Guna mendukung data dalam penulisan makalah ini, penulis mengumpulkan
berbagai sumber referensi yang diperoleh melalui study kepustakaan dengan
mencari berbagai referensi melalui media elektronik internet. Selain itu, penulis juga
peroleh dengan cara mengumpulkan materi dari buku-buku yang relevan.
Hasil yang diperoleh diketahui bahwa Elektroplating merupakan suatu proses
pengendapan zat (ion-ion logam) pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses
elektrolisis. Terjadinya proses pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya
perpindahan ion-ion bermuatan listrik dari anoda dengan perantara larutan elektrolit,
yang terjadi secara terus menerus pada tegangan konstan hingga akhirnya
mengendap dan menempel kuat membentuk lapisan dipermukaan benda logam.
Unsur cobalt adalah salah satu logam yang dapat digunakan sebagai coating
material pada proses electroplating baja. Dalam proses tersebut unsur cobalt
bertindak sebagai anoda. Sedangkan baja yang akan dilapisi bertindak sebagai
katoda. Sifat dari baja yang menggunakan unsur cobalt sebagai pelapis adalah
keras, tahan karat, magnetisme, rapuh dan kurang efisien karena cukup mahal.
Kata kunci : Electroplating, cobalt, elektrolisis
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 2
ABSTRACT
Writing this paper is an attempt to explain about the electroplating process
using cobalt as an element of coating material. In addition, also to fulfill the task
given material science, on the second semester at Polytechnic Institute of Nuclear
Technology- National Nuclear Energy Agency.
To support the data in the writing of this paper, the authors collected a variety
of reference sources obtained through the study literature by searching various
Internet references through electronic media. In addition, the authors also obtained
by collecting material from the relevant books.
The result is that the Electroplating is a process of deposition of substances
(metal ions) on a base metal (cathode) through the electrolysis process. The
occurrence of the deposition process at the cathode caused by the displacement
electrically charged ions from the anode with electrolyte solution intermediaries,
which occurs continuously at a constant voltage until it settles to form a strong and
stick to the surface layer of metal objects. The element cobalt is one metal that can
be used as a coating material on the steel electroplating process. In the process acts
as the anode element cobalt. While the steel to be coated acts as the cathode. The
nature of that use steel as an element cobalt is a hard coating, resistant to corrosion,
magnetism, fragile and less efficient because it is quite expensive.
Keywords : Electroplating, cobalt, electrolisis
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 3
KATA PENGANTAR
Puji Syukur Penulis Panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah
ini tepat pada waktunya. Terdorong oleh rasa ingin tahu dan usaha keras yang
didukung serta diarahkan oleh Bapak Dosen, maka penulis memberanikan diri untuk
menyusun makalah ini.
Makalah yang berjudul Elektroplating dengan Cobalt ini, merupakan hasil
analisa penulis yang disusun untuk memenuhi tugas ilmu bahan yang di berikan,
pada semester 2 di Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – Badan Tenaga Nuklir Nasional
Yogyakarta.
Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis banyak mendapat bantuan dari
berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh sebab itu, pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada :
1. Bpk. Prof. Kris Tri Basuki selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir –
Badan Tenaga Nuklir Nasional Yogyakarta yang telah memberikan segala
fasilitas kepada penulis dalam menyelesaikan makalah ini.
2. Bpk Ir. Bangun Pribadi yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan
dan ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat melaksanakan proses demi
proses dalam penyelesaian makalah ini.
3. Orang tua yang berada di Papua yang telah memberikan bantuan doa serta
dukungan baik berupa moril maupun materi sehingga penulis dapat
menyelesaikan makalah ini.
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 4
4. Teman-teman program studi elektronika instrumentasi angkatan 2009 yang
telah banyak memberikan dukungan dan motivasi yang berguna hingga
terselesaikannya penulisan makalah ini.
5. Bapak kost “Warung Kampoeng” yang telah memberikan fasilitas kepada
penulis dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa di dalam makalah ini masih banyak ditemukan
kekurangan di dalamnya. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun untuk menyempurnakan makalah ini di masa yang akan
datang.
Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca
khususnya para mahasiswa sebagai referensi dalam mempelajari mata kuliah ilmu
bahan.
Yogyakarta, 24 Mei 2010
Tim Penulis
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 5
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Masalah
Dalam kehidupan sehari-hari manusia pasti memerlukan material atau bahan,
misalnya bahan bangunan, mekanik, elektrik, kimia, nuklir dan lain sebagainya. Ilmu
tentang bahan secara umum merupakan materi dasar sebagai pendukung untuk
menguasai ilmu-ilmu yang lain. Begitu juga dengan ilmu bahan mekanik yang
merupakan cabang ilmu dasar yang harus dikuasai sebelum mempelajari ilmu
kemekanikan yang lain.
Pemakaian bahan mekanik pada saat ini menjadi sangat penting. Hal ini
disebabkan karena dalam masa pembangunan yang pesat saat ini, khususnya
pembangunan dan pengembangan dalam bidang industri, pengetahuan ilmu bahan
mekanik harus mendapat perhatian yang cermat dan seksama. Pengetahuan ilmu
bahan mekanik yang memadai akan ikut menentukan kemajuan dalam bidang
industri, sebab sebagian besar kegiatan industri dewasa saat ini memerlukan
peralatan berat mekanik dan memproduksi barang-barang berupa bahan jadi
pengerjaan dari logam.
Logam dalam keadaan murni jarang sekali ditemukan di dalam bumi,
kebanyakan merupakan senyawa-senyawa oksida, sulfida, karbonat, dan sulfat yang
merupakan bijih logam yang perlu diproses menjadi bahan logam yang bermanfaat
bagi manusia. Salah satu logam yang sering dijumpai dan digunakan dalam bidang
industri adalah baja. Logam tersebut merupakan perpapaduan antara unsur besi (26
Fe) dan unsur carbon ( 6 C). Pada umumnya baja memiliki sifat yang keras dan
rapuh. Namun dengan teknologi pengerjaan logam, baja dapat dibuat menjadi
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 6
sedikit lunak dan elastik. Selain itu sifat baja yang tidak kalah penting untuk dipelajari
lebih dalam adalah mudah berkorosi. Korosi atau yang lebih dikenal dengan istilah
karat dalam bahasa Indonesia ini adalah hasil reaksi reduksi-oksidasi (redoks)
antara unsure besi (Fe) dan senyawa air (H20). Sifat korosi ini sangat merugikan,
karena dalam reaksi tersebut unsur besi (Fe) yang terkandung dalam baja akan
teroksidasi membentuk kerak karat. Kemudian seiring dengan berjalannya waktu
baja akan kehilangan sifat-sifatnya, menjadi sangat rapuh dan habis teroksidasi oleh
oksigen.
Cara konvensional dan sederhana untuk mencegah terjadinya reaksi redoks
pada baja adalah dengan melapisi permukaaan baja dengan lapisan kedap (tidak
tembus) udara. Biasanya digunakan cat khusus pelapis besi. Dengan begitu, lapisan
permukaan baja tidak dapat kontak langsung dengan udara dan reaksi perkaratan
(reaksi redoks antara unsur besi dan oksigen) tidak dapat berlangsung. Seiring
dengan perkembangan teknologi ilmu bahan, ditemukan cara yang lebih efektif
untuk melapisi permukaan baja agar lebih tahan terhadap karat. Teknologi ini
menggunakan teknik pelapisan baja dengan logam-logam lain yang tidak reaktif
dan tidak dapat teroksidasi. Dibanding dengan pelapisan dengan menggunakan cat,
usia lapisan baja yang dilapisi dengan unsur lain lebih tahan lama dan awet.
Logam-logam yang sering digunakan sebagai pelapis permukaan adalah emas
(79Au), seng (30Zn), crom (24Cr), cobalt (27 Co), dan lain sebagainya. Proses
pelapisan baja dengan unsur lainnya ini dikenal dengan istilah electroplating. Sifat
baja hasil proses electroplating berbeda antara satu dengan lainnya dan sangat
dipengaruhi oleh kadar dan jenis unsur pelapis bajanya atau coating material-nya.
1.2Perumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah dikemukakan di atas terdapat masalah
yang hendak di cari jawabannya :
1. Apakah yang dimaksud dengan proses electroplating?
2. Apa syarat-syarat logam yang digunakan untuk melapisi baja dalam proses
electroplating?
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 7
3. Bagaimanakah proses electroplating yang menggunakan unsur cobalt (27 Co)
sebagai unsur pelapis baja atau coating material-nya?
4. Apa keuntungan dan kerugian penggunaan unsur cobalt (27 Co) sebagai
unsur pelapis baja atau coating material?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah :
1. Untuk memahami dan mengetahui prinsip kerja proses pelapisan permukaan
electroplating pada baja.
2. Untuk dapat mengetahui dan memahami syarat-syarat yang harus dipenuhi
logam yang akan digunakan untuk melapisi baja dalam proses electroplating.
3. Untuk memahami dan mengetahui proses electroplating yang menggunakan
unsur cobalt (27 Co) sebagai unsur pelapis baja atau coating material.
4. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan penggunaan unsur cobalt (27
Co) sebagai unsur pelapis baja atau coating material dalam kehidupan
sehari-hari.
1.3Hipotesis
Berdasarkan hasil pengamatan sementara, penulis menarik kesimpulan
sementara sebagai berikut :
1. Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam)
pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisis yang disebabkan
oleh adanya perpindahan ion-ion bermuatan listrik dari anoda dengan
perantara larutan elektrolit, hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat
membentuk lapisan dipermukaan benda logam.
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 8
2. Syarat terpenting yang harus dipenuhi logam yang akan digunakan untuk
melapisi baja dalam proses electroplating adalah tidak rektif dan tidak mudah
teroksidasi.
3. Dalam proses electroplating, unsur cobalt bertindak sebagai anoda.
Sedangkan baja yang akan dilapisi bertindak sebagai katoda. Dalam hal ini
ion-ion pada anoda akan melekat pada lapisan permukaan katoda.
4. Beberapa keuntungan penggunaan logam cobalt sebagai unsur pelapis
pelapis baja adalah struktur baja akan semakin kuat dan tahan terhadap
korosi.
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 9
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Baja
Baja yang dihasilkan dari dapur-dapur baja disebut besi atau baja karbon, yaitu
campuran antara besi dengan zat arang (karbon). Sedangkan unsur lainnya seperti
fosfor, belerang dan sebagainya juga ada didalamnya, namun dalam prosentase
yang kecil sekali sehingga dianggap tidak mempengaruhinya.
Gambar 1 Kawat Baja
Berdasarkan penggunaannya, baja dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok
yaitu baja konstruksi dan baja perkakas. Baja kontruksi digunakan untuk keperluan
kontruksi bangunan dan pembuatan bagian-bagian mesin. Sedangkan baja
perkakas banyak digunakan untuk bahan membuat perkakas, misalnya stempel,
kaliber, serta alat-alat potong.
Dalam proses pengolahan baja dikenal pula baja paduan. Baja paduan adalah
campuran yang sengaja dibuat antara baja karbon dengan unsur-unsur lain yang
akan mempengaruhi sifat-sifat baja, misalnya sifat kekerasan, liat, kecepatan
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 10
membeku, titik cair, dan sebagainya yang bertujuan memperbaiki kualitas dan
kemampuannya. Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan
dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang
dikehendaki.
Unsur-unsur paduan untuk baja ini dibagi dalam dua golongan yaitu :
a. Unsur yang membuat baja menjadi kuat dan ulet, dengan menguraikannya
ke dalam ferrite (misalnya Ni, Mn, sedikit Cr dan Mo). Unsur ini terutama
digunakan untuk pembuatan baja konstruksi.
b. Unsur yang bereaksi dengan karbon dalam baja dan membentuk karbida
yang lebih keras dari sementit (misalnya unsur Cr, W, Mo, dan V). Unsur ini
terutama digunakan untuk pembuatan baja perkakas.
Pengaruh unsur paduan untuk memperbaiki sifat-sifat baja antara lain:
a. Silisium (14Si) dapat menambah sifat elastis dan mengurangi perkembangan
gas di dalam cairan baja, sehingga persenyawaannya lebih homogen. Makin
besar unsur Si semakin sukar ditempa atau di las. Baja dengan paduan
silisium biasanya digunakan untuk membuat pegas.
b. Mangan (25Mn) merupakan unsur yang harus selalu ada di dalam baja
dengan jumlah yang kecil dan sebagai pencegah oksidasi, dengan demikian
setiap proses kimia dan proses metalurgi dapat berlangsung dengan baik.
Penambahan unsur mangan di dalam baja paduan menambah kekuatan dan
ketahanan panas baja paduan itu serta penampilan yang lebih bersih dan
mengkilat.
c. Nikel (28Ni) dapat mempertinggi kekuatan dan regangannya sehingga baja
paduan ini menjadi liat dan tahan tarikan. Penambahan unsur nikel di dalam
baja karbon berpengaruh pula terhadap ketahanan korosi. Oleh karena itu
baja paduan ini biasa digunakan untuk bahan membuat sudu-sudu turbin,
roda gigi, bagian-bagian mobil dan sebagainya.
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 11
d. Chromium (24Cr) dapat memberikan kekuatan dan kekerasan baja lebih
meningkat, tahan korosi dan tahan aus. Dengan sifat-sifat itu membuat baja
paduan ini baik untuk bahan poros, dan roda gigi. Penambahan unsur
chromium biasanya diikuti dengan penambahan nikel.
e. Molibdenum (42Mo), dengan penambahan molibdenum akan memperbaiki
baja karbon menjadi tahan terhadap suhu yang tinggi, liat, dan kuat. Baja
paduan ini biasa digunakan sebagai bahan untuk membuat alat-alat potong,
misalnya pahat.
f. Wolfram (74W) dengan penambahan unsur ini memberikan pengaruh yang
sama seperti pada penambahan molibdenum dan biasanya juga dicampur
dengan unsur nikel (28Ni) dan chromium (24Cr). Baja paduan ini memiliki sifat
tahan terhadap suhu yang tinggi. Oleh sebab itu, banyak digunakan untuk
bahan membuat pahat potong yang lebih dikenal dengan nama baja potong
cepat (HSS /Hight Speed Steel).
g. Vanadium (23V) dengan penambahan unsur ini akan memperbaiki struktur
kristal baja menjadi halus dan tahan aus, terlebih bila dicampur dengan
chromium. Baja paduan ini digunakan untuk membuat roda gigi, batang
penggerak, dan sebagainya.
h. Kobalt (27Co) dengan penambahan unsur ini akan memperbaiki sifat
kekerasan baja meningkat dan tahan aus serta tetap keras pada suhu yang
tinggi. Baja paduan ini banyak digunakan untuk konstruksi pesawat terbang
atau konstruksi yang harus tahan panas dan tahan aus.
i. Tembaga (29Cu), baja paduan yang memiliki ketahanan korosi yang besar
diperoleh dengan penambahan tembaga berkisar 0,5 – 1,5 % tembaga pada
99,95 – 99,85 % Fe. Baja paduan ini disebut baja Armco yang digunakan
untuk membuat konstruksi jembatan, menara-menara, dan lian-lain.
2.2 Korosi pada Baja
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 12
Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara
suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-
senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut
perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan pada besi.
Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara)
mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat.
Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, yang berupa suatu zat padat yang
berwarna coklat-merah.
Gambar 2 korosi pada baja
Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari
besi itu berlaku sebagai anoda, di mana besi mengalami oksidasi.
Fe(s) <--> Fe2+(aq) + 2e
Elektron yang dibebaskan di anoda mengalir ke bagian lain dari besi itu yang
bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi.
O2(g) + 4H+(aq) + 4e <--> 2H2O(l)
atau
O2(g) + 2H2O(l) + 4e <--> 4OH-(aq)
Ion besi(II) yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi membentuk ion
besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi.
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 13
Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana
yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat
pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.
Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena
logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain
yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari
bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam
bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan
dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama
pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan
korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).
Deret Volta dan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui
kemungkinan terjadinya korosi. Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak
faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat
menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda
bila masih bersih dari oksida.
2.2 Elektrokimia
Elektrokimia mempelajari hubungan antara reaksi kimia dan aliran listrik.
Reaksi yang dimaksud adalah reaksi yang melibatkan adanya pelepasan dan
penerimaan elektron atau yang dikenal dengan reaksi oksidasi-reduksi atau reaksi
redoks. Reaksi oksidasi merupakan reaksi yang disertai dengan pelepasan elektron.
Contoh :
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
Reaksi reduksi merupakan reaksi yang disertai dengan penerimaan elektron.
Contoh :
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 14
Reaksi oksidasi selalu disertai dengan reaksi reduksi. Oleh karena itu reaksi ini
sering disebut sebagai reaksi redoks.
Sel elektrokimia merupakan suatu alat yang terdiri dari sepasang elektroda
yang dicelupkan ke dalam suatu larutan atau lelehan ionis dan dihubungkan dengan
konduktor logam pada rangkaian luar. Sel elektrokimia dapat berupa sel galvani
maupun sel elektrolisis.
Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi
redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Contohnya adalah
elektrolisis lelehan NaCl dengan electrode platina. Contoh lainnya adalah pada sel
Daniell jika diterapkan beda potensial listrik dari luar yang besarnya melebihi
potensial sel Daniell.
2.3 Elektroplating
Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam)
pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisa. Terjadinya proses
pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya perpindahan ion-ion bermuatan
listrik dari anoda dengan perantara larutan elektrolit, yang terjadi secara terus
menerus pada tegangan konstan hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat
membentuk lapisan dipermukaan benda logam. Proses electroplating melindungi
logam dasar dengan menggunakan logam-logam tertentu sebagai pelapis dan
pelindung, misalnya nikel, krom, tembaga, seng dan sebagainya.
Gambar 3 Proses Elektroplating
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 15
a. Pelapisan Tembaga
Dalam pelapisan tembaga digunakan bermacam-macan larutan elektrolit, yaitu :
1. Larutan asam
2. Larutan sianida
3. Larutan fluoborat
4. Larutan pyrophosphate
Diantara empat macam larutan di atas yang paling banyak digunakan adalah larutan
asam dan larutan sianida.
b. Pelapisan Timah Putih
Pelapisan timah putih pada besi dengan cara listrik (elektroplating) sudah
sangat lama dilakukan untuk kaleng-kaleng makanan, minuman dan sebagainya.
Pelapisan secara listrik pada umumnya sudah menggantikan pelapisan secara celup
panas, karena pelapisan secara celup panas menghasilkan lapisan yang tebal dan
kurang merata (kurang halus). Sedangkan pelapisan secara listrik dapat
menghasilkan lapisan yang tipis dan lebih merata/halus. Dengan keuntungan
tersebut pada saat ini lebih banyak industri yang melakukan pelapisan timah putih
secara listrik dari pada secara celup panas (Hot Dip Galvanizing).
c. Pelapisan Seng
Seng sudah lama dikenal sebagai pelapis besi yang tahan korosi, murah
harganya, dan mempunyai tampak permukaan yang cukup baik. Pelapisan seng
pada besi dilaksanakan dengan beberapa cara seperti galvanizing, sherardizing,
atau metal spraying. Namun pelapisan secara listrik (elektroplating) lebih disukai
karena mempunyai beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan cara-cara
pelapisan yang lain, diantaranya :
1. Lapisan lebih merata
2. Daya rekat lapisan lebih baik
3. Tampak permukaan lebih baik
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 16
Karena beberapa keuntungan itulah maka lebih banyak dilaksanakan pelapisan
secara listrik daripada cara-cara lainnya. Pelapisan seng secara listrik kadang juga
disebut elektro-galvanizing. Larutan elektrolit yang sering digunakan ada dua macam
yaitu larutan asam dan larutan sianida. Bila kedua larutan tersebut dibandingkan
maka permukaan lapisan hasil dari penggunaan larutan sianida adalah lebih baik
jika dibandingkan dengan larutan asam. Namun larutan asam digunakan bila
dikehendaki kecepatan pelapisan yang tinggi dan biaya yang lebih murah.Larutan
lain yang sering digunakan pada pelapisan adalah larutan alkali zincat dan larutan
pyrophosphat.
d.Pelapisan Nikel
Pada saat ini, pelapisan nikel pada besi banyak sekali dilaksanakan baik untuk
tujuan pencegahan karat ataupun untuk menambah keindahan. Dengan hasil
lapisannya yang mengkilap maka dari segi ini nikel adalah yang paling banyak
diinginkan untuk melapisi permukaan. Dalam pelapisan nikel selain dikenal lapisan
mengkilap, terdapat juga jenis pelapisan yang buram hasilnya. Akan tetapi tampak
permukaan yang buram inipun dapat juga digosok hingga halus dan mengkilap.
Jenis lain dari pelapisan nikel adalah pelapisan yang berwarna hitam. Warna hitam
inipun tampak menarik dan digunakan biasanya untuk melapis laras senapan dan
lainnya.
e. Pelapisan Chrom
Selain nikel, maka pelapisan khrom banyak dilaksanakan untuk mendapatkan
permukaan yang menarik. Karena sifat khas khrom yang sangat tahan karat maka
pelapisan khrom mempunyai kelebihan tersendiri bila dibandingkan dengan
pelapisan lainnya. Selain sifat dekoratif dan atraktif dari pelapisan khrom,
keuntungan lain dari pelapisan khrom adalah dapat dicapainya hasil pelapisan yang
keras. Sumber logam khrom didapat dari asam khrom, tapi dalam perdagangan
yang tersedia adalah khrom oksida (Cr O3) sehingga terdapatnya asam khrom
adalah pada waktu khrom oksida bercampur dengan air
2.2 Karaktristik Unsur Cobalt
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 17
Cobalt adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang
Co dan nomor atom 27. Cobalt merupakan unsur transisi yang terletak pada
golongan 9 pada periode keempat. Cobalt merupakan logam metalik yang berwarna
sedikit berkilauan dan keabu-abuan. Cobalt selalu terdapat bergabung dengan nikel
dan biasa juga dengan arsen. Sumber utama cobalt adalah “speisses”, yang
merupakan sisa dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, Pb. Cobalt relatif tidak
reaktif, meskipun ia larut lambat sekali dalam asam mineral encer.
Unsur kimia Cobalt juga merupakan suatu unsur dengan sifat rapuh agak keras
dan mengandung metal serta kaya sifat magnetis yang serupa setrika. Cobalt-60 (
60Co) adalah suatu isotop yang diproduksi menggunakan suatu sumber sinar
( radiasi energi tinggi). Unsur kimia cobalt biasanya digunakan untuk mewarnai gelas
/ kaca serta memiliki suatu keindahan warna kebiruan. Stabilitas dari ion cobalt
mempunyai kecenderungan menurun dari bilangan oksidasi tinggi menuju bilangan
oksidasi rendah dan terjadi peningkatan stabilitas tingkat oksidasi II relatip lebih
tinggi dibandingkan tingkat oksidasi III, sesuai dengan deret unsur periode pertama,
Ti, V, Cr, Mn, dan Fe, terakhir Co. Tingkat oksidasi tertinggi dari ion cobalt adalah V
dan sangat sedikit senyawaan yang dikenal. Untuk senyawaan ion cobalt (III)
banyak dijumpai dengan atom-atom donor (biasanya N) dan untuk ion cobalt (I)
biasanya dengan ligan-ligan phi-aseptor.
Gambar 4 serbuk Cobalt
Unsur cobalt di alam selalu didapatkan bergabung dengan nikel dan biasanya
juga dengan arsenik. Mineral cobalt terpenting antara lain Smaltite (CoAs2),
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 18
cobalttite (CoAsS) dan Lemacite ( Co3S4 ). Sumber utama cobalt disebut “Speisses”
yang merupakan sisa dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, dan Pb.
Adapun sifat – sifat Logam cobalt dapat dibedakan menjadi 2, yaitu :
a. Sifat Fisika logam Cobalt :
• Logam berwarna abu – abu.
• Sedikit magnetis.
• Melebur pada suhu 14900C dan mendidih pada suhu 35200C.
• Memiliki 7 tingkat oksidasi yaitu -1, 0, +1, +2, +3, +4 dan +5.
b. Sifat Kimia logam Cobalt
• Mudah larut dalam asam – asam mineral encer.
• Kurang reaktif.
• Dapat membentuk senyawa kompleks.
• Senyawanya umumnya berwarna.
• Dalam larutan air, terdapat sebagai ion Co2+ yang berwarna merah.
• Senyawa – senyawa Co(II) yang tak terhidrat atau tak terdisosiasi berwara biru.
• Ion Co3+ tidak stabil, tetapi kompleks – kompleksnya stabil baik dalam bentuk
larutan maupun padatan.
• Kompleks-kompleks Co(II)dapat dioksidasi menjadi kompleks – kompleks
cobalt(III).
• Bereaksi dengan hidogen sulfida membentuk endapan hitam.
• Tahan korosi.
Adapun manfaat – manfaat dari logam cobalt adalah sebagai berikut :
1) Dapat dicampur dengan besi, nikel dan batang-batang rel lain untuk membuat
Alnico, suatu campuran logam memiliki kekuatan magnetis yang banyak
digunakan mesin jet dan turbin gas mesin/motor.
2) Digunakan sebagai bahan baja tahan-karat dan baja magnit.
3) Digunakan di dalam campuran logam untuk turbin gas generator dan turbin
pancaran.
4) Digunakan di dalam menyepuh listrik oleh karena penampilannya, kekerasan,
dan perlawanan ke oksidasi.
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 19
5) Digunakan untuk produksi warna biru permanen dan brilian untuk porselin,
gelas/kaca, serta barang tembikar, pekerjaan ubin dan lain-lain.
6) Cobalt-60, merupakan artifical isotop, dimana sebagai suatu sumber sinar
penting, dan secara ekstensif digunakan sebagai suatu pengusut serta agen
radiotherapeutic.
BAB III
DATA dan PEMBAHASAN
3.1 Data
Adapun data untuk melengkapi referensi pendukung dalam makalah ini,
penulis dapatkan melalui :
Data kepustakaan yang penulis peroleh dengan cara mengumpulkan
berbagai sumber referensi dari internet. Selain itu, penulis juga peroleh dengan cara
mengumpulkan buku-buku yang relevan.
3.2 Pembahasan
Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating dikategorikan
sebagai proses pengerjaan akhir (metal finishing). Secara sederhana, electroplating
dapat diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan
arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke
material yang hendak dilapisi. Atau dengan kata lain, electroplating dapat diartikan
juga sebagai suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada benda kerja
(katoda) melalui proses elektrokimia, dimana logam yang mengendap pada katoda
berasal dari ion-ion bermuatan listrik yang berpindah dari logam tumbal (logam
yang bertindak sebagai anoda) menuju benda kerja (logam yang bertindak sebagai
katoda) melalui media larutan elektrolit akibat teraliri arus listrik searah (DC)
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 20
dengan tegangan konstan secara terus menerus hingga akhirnya mengendap dan
membentuk lapisan.
Unsur-unsur pelapis logam dapat berupa lapis seng, galvanis, perak, emas,
tembaga, nikel, krom dan lain sebagainya. Penggunaan lapisan tersebut disesuaikan
dengan kebutuhan dan kegunaan masing-masing material. Perbedaan utama dari
pelapisan tersebut adalah jenis dan kadar anoda (logam pelapis) yang digunakan.
Selain itu, larutan elektrolisisnya juga dapat membedakan hasil pengerjaan
logamnya.
Ciri fisik ketika material seperti baja telah dilapisi dengan unsur lainnya adalah
bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta bertambahnya
kapasitas konduktifitasnya. Adapun dalam sifat mekanik, terjadi perubahan kekuatan
tarik maupun tekan dari suatu material sesudah mengalami pelapisan dibandingkan
sebelumnya. Oleh sebab itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu
untuk meningkatkan sifat teknis/mekanis dari suatu logam, yang kedua melindungi
logam dari korosi, dan ketiga memperindah tampilan (decorative).
Prinsip Dasar Electroplating
Dalam proses electroplating dikenal istilah anoda, katoda, larutan elektrolit.
Ketiga istilah tersebut yang berhubungan dengan pelapisan material khususnya
logam diilustrasikan seperti pada gambar berikut :
Gambar 5 skema electroplating
Anoda adalah terminal positif, dihubungkan dengan kutub positif dari sumber
arus listrik. Anoda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak. Anoda
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 21
yang tidak larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik. Sedangkan anoda yang
larut selain berfungsi sebagai penghantar arus listrik, juga sebagai bahan baku
pelapis. Katoda dapat diartikan sebagai benda kerja yang akan dilapisi, dihubungkan
dengan kutub negatif dari sumber arus listrik. Elektrolit berupa larutan yang
molekulnya dapat larut dalam air dan terurai menjadi partikel-partikel yang
bermuatan positif atau negatif.
Syarat Logam Pelapis Baja
Syarat dan sifat ideal logam yang akan digunakan sebagai bahan pelapis baja
adalah:
a. Logam pelapis harus jauh lebih tahan terhadap serangan lingkungan
dibanding logam yang dilindungi (dalam hal ini baja).
b. Logam pelapis tidak boeh memicu korosi pada logam yang dilindungi
seandainya mengalami goresan atau pecah dipermukaannya.
c. Sifat-sifat fisik, seperti kelenturan dan kekerasannya, harus cukup memenuhi
persyaratan operasional struktur atau komponen bersangkutan.
d. Metode pelapisannya harus bersesuaian dengan proses pabrikasi yang
digunakan untuk membuat produk akhir.
e. Tebal lapisan harus merata dan bebas dari pori-pori. (persyaratan ini susah
untuk dipenuhi)
Adapun tahapan-tahapan paling penting sebelum suatu logam menjalani proses
pelapisan adalah sebagai berikut:
a. Membuang semua kotoran seperti gemuk, minyak, debu, dan serpihan dari
proses produksi.
b. Membuang produk-produk korosi yang sudah tebentuk pada permukaan.
c. Mengatur karakteristik fisik permukaan.
Electroplating menggunakan unsur Cobalt
Cobalt adalah logam yang berwarna agak keabu-abuan yang bersifat cukup
kuat dan di dalamnya terdapat mineral kobaltit, smaltit, dan eritrit. Kandungan kobalt
juga sering kali ditemui pada nikel, perak, timbal, tembaga, dan bijih besi dan
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 22
meteorit. Logam kobalt merupakan logam yang bersifat kokoh dan magnetis.
Berbagai campuran logam kobalt mempunyai kekuatan magnetis yang sering
digunakan di berbagai sektor industri. Contohnya untuk bahan magnit pada
loudspeaker atau mikrofon serta bahan baja tahan karat dan baja magnit.
Kobalt juga merupakan logam yang antikarat. Karena sifatnya itu, kobalt
kerapkali dijadikan bahan pelapis turbin gas generator dan turbin jet. Logam itu juga
dimanfaatkan sebagai material peralatan berat, seperti eskavator.
Skema Proses Electroplating menggunakan unsur Cobalt
Perpindahan ion logam terjadi dengan bantuan arus listrik melalui larutan
elektrolit, sehingga ion logam mengendap pada benda padat yang akan dilapisi. Ion
logam diperoleh dari elektrolit maupun berasal dari pelarutan anoda logam di dalam
elektrolit. Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda dalam
hal ini baja yang akan dilapisi.
Gambar 6 rangkaian proses electroplating
Reaksi kimia yang terjadi pada proses electroplating seperti pada gambar dijelaskan
sebagai berikut :
Pembentukan pelapis cobalt :
Co2+ (aq) + 2e- →Co (s)
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 23
Pembentukan gas Hidrogen
2H+ (aq) + 2e- →H2 (g)
Reduksi oksigen terlarut
½ O2 (g) + 2H + →H2O (l)
Sedangkan pada anoda
Pembentukan gas oksigen
H2O (l) →4H + (aq) + O2 (g) + 4e-
Oksidasi gas Hidrogen
H2 (g) →2H+(aq) + 2e-
Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion
logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat permukaan
katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EDL) yang bertindak seperti
lapisan dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion untuk
menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaksi-
reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap
electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. Dalam
kondisi equilibrium, setelah ion-ion mengalami discharge menjadi atom-atom
kemudian akan menempatkan diri pada permukaan katoda dengan mula-mula
menyesuaikan mengikuti susunan atom dari material katoda.
Karakteristik Baja Hasil Electroplating dengan Cobalt
Baja yang telah dilapisi dengan unsur cobalt akan memiliki sifat yang berbeda
dengan baja sebelumnya. Adapun kelebihan dan kekurangan dari baja yang telah
dilapisi dengan cobalt adalah :
Kelebihan :
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 24
1. Cobalt adalah logam yang tidak reaktif atau tidak mudah teroksidasi. Dengan
menggunakan cobalt sebagai coating material pada proses electroplating,
baja akan memiliki sifat yang serupa yaitu tahan terhadap karat.
2. Struktur unsur cobalt pada umumnya keras. Dengan menggunakan cobalt
sebagai unsur pelapis akan diperoleh baja yang lebih kuat dan keras.
3. Logam cobalt adalah salah satu logam yang bersifat magnetis. Sehingga baja
yang telah dilapisi dengan unsur cobalt banyak digunakan di berbagai sektor
industri.
4. Baja yang telah dilapisi dengan cobalt akan memiliki sifat yang tidak mudah
aus. Dengan begitu, baja tersebut cocok digunakan sebagai bahan konstruksi
bangunan poros pada bagian yang bergerak.
5. Baja hasil electroplating dengan cobalt akan memiliki sifat yang tetap keras
pada suhu yang tinggi.
Kerugian :
1. Logam Cobalt adalah logam yang cukup mahal. Sehingga kurang efisien jika
digunakan sebagai unsur pelapis dalam proses electroplating.
2. Karena sifat cobalt yang keras, baja yang dilapisi dengan logam tersebut
rentan patah atau rapuh.
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 25
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pembahasan diatas, penulis menyimpulkan bahwa :
1. Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada
suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisis yang disebabkan oleh
adanya perpindahan ion-ion bermuatan listrik dari anoda dengan perantara
larutan elektrolit, hingga akhirnya mengendap dan menempel kuat membentuk
lapisan dipermukaan benda logam.
2. Syarat syarat yang harus dipenuhi logam yang akan digunakan untuk melapisi
baja dalam proses electroplating adalah tahan terhadap serangan lingkungan, tidak
rektif dan tidak mudah teroksidasi serta tidak boeh memicu korosi pada logam yang
dilindungi seandainya mengalami goresan atau pecah dipermukaannya.
3. Dalam proses electroplating, unsur cobalt bertindak sebagai anoda. Sedangkan
baja yang akan dilapisi bertindak sebagai katoda. Dalam hal ini ion-ion pada
anoda akan melekat pada lapisan permukaan katoda.
4. Beberapa keuntungan penggunaan logam cobalt sebagai unsur pelapis pelapis
baja adalah struktur baja akan semakin kuat, tahan terhadap korosi, tetap keras
pada suhu yang tinggi, tidak mudah aus dan tetap keras pada suhu tinggi.
5.2 Saran :
Adapun saran penulis yaitu :
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 26
Untuk dapat mengetahui secara jelas teknik electroplating pada baja,
sebaiknya materi ini tidak hanya diterangkan tetapi juga di praktikan di
laboratorium.
DAFTAR PUSTAKA
Beumer B.J.M.1980.Pengetahuan Bahan jilid III.Jakarta:Bhratara Karya.
Pribadi Bangun, Suyamto.2007.Ilmu Bahan.Yogyakarta:STTN-BATAN.
Trehewey. KR.1998.Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan.Jakarta:
Gramedia Pustaka Utama.
Vlack Van.1983.Ilmu dan Teknologi Bahan edisi keempat.Jakarta:Erlangga
http://www.chromecentre.com/?p=18#more-18
http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/
http://www.koran-jakarta.com/berita-detail.php?id=38628
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/oksidasi_dan_reduksi1/
elektrolisis/
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 27
LAMPIRAN
Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 28