LABORATORIUM PENGENDALIAN KOROSISEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014/2015

PRAKTIKUM PENGENDALIAN KOROSI

MODUL : Pelapisan Tembaga

PEMBIMBING : Ir. Yunus Tonapa Sarungu, MT

Oleh :

Kelompok : V

Nama : 1. Meylin 121411018

2. Muhamad Nur Hidayat 121411019

3. Neng Sri Widianti 121411020

Kelas : 3A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

Praktikum : 27 November 2014Penyerahan: 11 Desember 2014(Laporan)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangSebagaimana diketahui bahwa korosi tidak dapat dihindari tetapi lajunya dapat

diperlambat. Korosi adalah sebuah proses kerusakan material yang disebabkan karena

adanya interaksi dengan lingkungan. Untuk menghindari akibat serangan berbagai jenis

korosi yang sangat merugikan tersebut diperlukan langkah-langkah pengendalian korosi

diantaranya adalah pelapisan logam dengan metoda elektroplating (pelapisan listrik).

Pelapisan tembaga (Cu) merupakan lapisan dasar sebelum logam dilapisi dengan logam

lain yang lebih menarik dan tahan terhadap gesekan, lapisan Cu sebagai lapisan dasar

karena lapisan Cu mempunyai sifat daya rekat kuat tetapi penampilan kurang menarik

atau mudah berubah warna.

1.2 Tujuan Percobaan1. Menjelaskan mekanisme pelapisan logam besi dengan pelapis dasar tembaga.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pelapisan logam atau elektroplating adalah suatu proses pengendapan atau deposisi

logam pada permukaan logam lain yang akan dilindungi, dengan cara elektrolisis. Elektrolisis

dilakukan pada suatu bejana dikenal sebagai sel elektrolisa yang berisi larutan elektrolit dan

dua jenis elektroda masing-masing dihubungkan dengan arus listrik, dimana kutub positif

berfungsi sebagai anoda dan kutub negatif berfungsi sebagai katoda.

Selama proses pelapisan berlangsung akan terjadi reaksi kimia pada antar muka

elektrolit-elektroda, yaitu reaksi reduksi pada katoda dan reaksi oksidasi pada anoda.

Pelapisan logam bertujuan melindungi logam dasar dari korosi, meningkatkan sifat mekanis

permukaan benda kerja, memperbaiki sifat dekoratif, dan lain-lain.

Pada proses pelapisan tembaga pada umumnya digunakan larutan asam dan sianida,

larutan asam (asam tembaga) untuk pelapisan listrik logam sangat bertentangan dengan

larutan tembaga. Perbandingan karakteristik secara umum dari dua jenis larutan ini dapat

dilihat pada tabel di bawah ini :

Karakteistik Asam Tembaga Tembaga Sianida

Plating rate Tidak terbatas Terbatas

Electrode efficient Hampir 100% Variable

Controlling Mudah Rumit

Throwing power Kurang Baik

Covering power Kurang Baik

Avability of metal Tinggi Rendah

Perbedaan utama antara kedua jenis larutan di atas adalah larutan asam tembaga

berisi ion-ion yang sederhana, sedangkan larutan sianida berisi ion-ion kompleks.

Mekanisme Reaksi : CuSO4 Cu2+ + SO42-

Reaksi di anoda : 2H2O O2 + 4H+ + 4e

Cu Cu2+ + 2e

Reaksi di katoda : H2O + 2e H2 + 2OH-

Cu2+ + 2e Cu

Reaksi lain yang terjadi di anoda :

Cl- Cl2 + 2e (tidak semua Cl menjadi gas klor)

H2SO4 2H+ + SO42-

SO42- SO3 + ½ O2 + 2e

Cu + ½ O2 CuO

CuO + H2SO4.xH2O

PRINSIP DASAR ELECTROPLATING 

Prinsip dasar electroplating adalah melapisi permukaan benda kerja dengan logam

jenis lain untuk memperbaiki kualitas permukaan dari benda kerja tersebut. Proses pelapisan

tersebut bisa berlangsung dengan bantuan arus listrik DC dengan media larutan elektrolit

(larutan penghantar).

a. Bak Plating

Bak Plating harus terbuat dari bahan yang tahan dengan larutan elektrolit yang

digunakan. Umumnya terbuat dari PVC atau PP. Untuk ukuran yang besar bisa

menggunakan besi atau semen yang dilapisi PVC atau PP. Ukuran bak menentukan ukuran

dan jumlah barang yang bisa diproses.

b. Anoda

Anoda dihubungkan dengan kutub positip dari rectifier. Anoda biasanya terbuat dari

logam yang akan dilapiskan. Dengan adanya arus listrik anoda tersebut bisa larut ke dalam

larutan elektrolit. Dalam waktu bersamaan ion logam dalam larutan yang dekat dengan

benda kerja, berubah menjadi logam dan melapisi benda kerja. Contohnya anoda Nickel,

Copper, Zinc, Tin,  dan Brass.Ada juga anoda yang tidak bisa larut. Jadi untuk

menggantikan ion logamnya harus ditambahkan bahan kimia ke dalam larutan elektrolit,

seperti anoda chrom, carbon, Platinize Titanium, dan Stainless Steel.

c. Katoda

Katoda atau benda kerja dihubungkan dengan kutub negatip dari rectifier. Permukaan

benda kerja yang dekat dengan anoda akan lebih mudah terlapisi dibandingkan dengan

yang lebih jauh atau terhalang. Dengan mengatur posisi benda kerja terhadap anoda akan

membantu meratakan lapisan dan mempercepat proses plating.

d. Lapisan logam

Lapisan logam yang terbentuk mempunyai karakteristik yang khusus. Tergantung

dari  kadar kandungan bahan kimia dalam elektrolit, kondisi  proses, dan kualitas arus

listrik. Diperlukan pengetahuan yang lebih dalam tentang elektroplating untuk bisa

menghasilkan lapisan logam dengan karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan. Lapisan

logam ini dalam satuan micron, dan bisa diukur dengan menggunakan thickness meter.

e. Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit berfungsi sebagai penghantar listrik dan media pelarutan dari ion

logam. Larutan elektrolit ini biasanya terdiri garam yang mengandung ion logam, buffer

(pengatur pH), dan aditif (Surfactant, Brightener dan Katalis). Volume larutan elektrolit

yang menyusut karena penguapan bisa dikembalikan lagi ke volume semula dengan

menambahkan air bilasan dari proses plating tersebut. Untuk mempertahankan kadar dari

larutan elektrolit, bisa dilakukan test secara berkala, dan menambahkan bahan kimia yang

berkurang.

f. Rectifier

Rectifier merupakan sumber arus DC dari Proses Electroplating. Rectifier sebaiknya

yang bisa diatur Volt DC nya, sehingga bisa disesuaikan dengan ukuran benda kerja dan

jenis Platingnya.

BAB III

METODOLOGI

3.1. Alat dan Bahan

No Alat Bahan1 Gelas kimia Logam Fe

2 Gelas ukur Zona Coper (tersedia)

3 Pipet volum Larutan NaOH

4 Termometer Larutan HCl

5 Hot plate Brightener A

6 Multimeter Brightener B

7 Amplas

3.2. Cara Kerja

3.2.1 Tahap Persiapan Larutan

1. Masukan zona copper, brightener A, brightener B kedalam

gelas kimia 1 L

2 .Memanaskan larutan tersebut

sampai 50oC

3. Merangkai alat proses elektroplating

4. Mengatur rapat arus 0,8 Ampere

5. Lakukan proses pelapisan selama 10

menit

6 .Mengulangi pelapisan logam

dengan logam Fe yang kedua selama

15 menit

3.2.2 Tahap Persiapan Logam dan Proses ElektroplatingMengamplasan logam

secara searah

Mencuci logam dengan aquades

Mencelupkan logam pada larutan NaOH selama 10 menit (Degreasing)

Larutan NaOH

Larutan HCl

Mencelupkan logam pada larutan HCl selama 10 menit (Pickling)

Mencelupkan logam pada larutan elektrolit selama 10 menit dan 15 menit

Rangkaian Alat

Mengeringkan Logam

BAB IV

DATA PENGAMATANNO GAMBAR KETERANGAN1

Penyiapan larutan Zonax Copper (yang

sudah dicampur dengan Brightener A

dan B), di panaskan hingga 50oC.

2

Menyiapkan logam besi (Fe)

(Mengamplas logam secara searah).

3

Proses degreasing dengan NaOH 10%

(selama 10 menit) guna menghilangkan

sisa-sisa lemak yang menempel pada

permukaan logam

4 Proses picling dengan HCl 10%

(selama 10 menit) guna menghilangkan

karat-karat yang menempel pada

permukaan logam

6

Logam Cu bertindak sebagai anoda

(kutub + berwarna merah, kabel hitam),

elektron-elektron dalam elektrolit akan

berpindah ke katoda logam Fe (kutub –

berwarna hitam, kabel merah).

5

Pada logam yang dicelupkan dalam

larutan elektrolit terjadi gelembung-

gelembung.

Hal ini karena pada permukaan logam

tersebut terjadi pembentukan gas H2.

7

Perbedaan logam Fe sebelum dan

setelah proses Elektroplating.

(Dari kiri ke kanan : Waktu

elektroplating 15 menit, 10 menit, Fe

sebelum di Elektroplating).

BAB V

PEMBAHASAN

Elektroplating adalah salah satu metoda perlindungan logam terhadap korosi dengan

cara melapisi logam dengan logam lain yang lebih positif nilai potensialnya sehingga logam

utama terlindungi dari korosi. Elektroplating atau pelapisan logam ini merupakan suatu

proses pengendapan atau deposisi logam pada permukaan logam yang akan dilindungi

dengan prinsip elektrolisis yaitu dengan mengalirkan arus listrik searah dari katoda (kutub

negatif) yang mengalami reduksi menuju anoda (kutub positif) yang mengalami oksidasi.

Pada praktikum kali ini, dilakukan pelapisan logam besi oleh tembaga. Nilai potensial

sel Cu lebih besar dibandingkan dengan potensial Fe, sehingga diharapkan logam Fe dapat

terlindungi dari korosi dengan adanya lapisan logam Cu di permukaannya.

Pada proses pelapisan logam ini terdapat dua tahap penting yaitu tahap persiapan dan

tahap pelapisan.

Tahap persiapan

Besi merupakan salah satu logam dengan potensial yang rendah sehingga sangat

rentan mengalami korosi, oleh karena hal tersebut, sebelum proses pelapisan, logam besi

yang digunakan harus dibersihkan (diamplas) terlebih dahulu untuk dihilangkan sisa-sisa

korosi dan kotoran pada permukaannya, sehingga logam Cu akan melapisi Fe dengan baik

dan merata. Logam yang dilapisi pada praktikum kali ini sebanyak 2 buah dengan variasi

waktu pelapisan yaitu 10 menit dan 15 menit.

Selanjutnya dilakukan proses degreasing yaitu proses pencelupan logam pada larutan

alkali (NaOH 10%) selama 10 menit dengan tujuan untuk menghilangkan sisa-sisa lemak dan

minyak yang masih menempel pada permukaan logam. Larutan NaOH akan menyabunkan

lemak dan minyak yang menempel pada logam besi. Ketika lemak pada permukaan logam

telah tersabunkan maka secara otomatis akan terlepas dari logam dan terlarut dalam larutan

pencuci. Hal ini ditunjukkan dengan adanya lapisan-lapisan tipis lemak dan minyak yang

terapung pada larutan pencuci (NaOH). Lemak dan minyak tersebut harus dihilangkan pada

logam besi karena akan mengurangi daya hantar listrik dan kontak antara logam Fe dengan

logam pelapis.

Proses selanjutnya adalah proses pickling. Proses pickling adalah proses pencelupan

logam kedalam larutan asam. Dalam praktikum proses pickling menggunakan larutan HCl

10% selama 10 menit yang bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa karat yang masih

menempel pada permukaan logam. Larutan HCl mampu memutuskan ikatan antara logam

dan oksidanya (dalam hal ini adalah karat besi). Pada tahap pickling terdapat gelembung-

gelembung yang menandakan terbentuknya gas H2 dalam larutan dan larutan menjadi sedikit

keruh akibat karat besi yang terlepas dari logam besi. Penghilangan karat ini bertujuan agar

lapisan yang terbentuk relative lebih kuat dan tidak mudah mengelupas.

Tahap pelapisan

Pada tahap ini Anoda Cu berfungsi sebagai logam pelapis dan katoda Fe sebagai

logam yang akan dilapisi. Larutan elektrolit yang digunakan yaitu Zonax Copper dengan

penambahan Brightener A dan B.

Pada saat arus mengalir, akan terjadi reaksi kimia dalam larutan elektrolit, yang mana

ion postif dalam larutan akan bergerak mendekati katoda (kutub negative) dan ion negative

akan bergerak mendekati anoda (kutub positif) sehingga terbentuk lapisan tembaga pada

logam besi. Reaksi reduksi besi yang merupakan proses penerimaan elektron terjadi dikatoda

dan reaksi oksidasi tembaga yang merupakan proses pelepasan elektron terjadi di anoda. Pada

saat proses pelapisan, besi akan terlindung dari korosi. Sebab Cu (E°Cu2+

|Cu = +0.34V)

memiliki potensi reduksi yang lebih positif dari pada besi (E°Fe2+|Fe = -0.44V). Apabila

lapisan tembaga ini bocor/terkelupas, besi akan mengalami korosi yang lebih cepat.

Proses elektrolissi pelapisan tembaga berdasarkan persamaan reaksi sebagai berikut :

Reaksi Katoda :

Cu2+ + 2e- Cu

H2O + 2e - H2 + 2OH-

Reaksi Anoda :

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

Cu Cu2+ + 2e-

Menurut reaksi diatas terjadi pembentukan logam Cu dari hasil reduksi ion Cu2+ di

katoda sehingga logam Fe akan terlapisi permukaannya oleh logam Cu. Selain itu konsentrasi

kesetimbangan ion H+ pada air tereduksi oleh electron di katoda sehingga membentuk

gelembung- gelembung gas H2, hal ini dapat terlihat dengan terbentuknya gelembung gas

pada logam Fe.

Pada logam Cu sebagai anoda, ketika dialiri arus listrik akan memiliki Throwing

Power dimana kekuatan ini akan menyebabkan ion-ion Cu2+ dalam larutan akan terlempar ke

arah katoda, dan hanya sedikit yang berasal dari logam Cu itu sendiri.

Setelah proses pelapisan, pada permukaan logam Cu akan terbentuk lapisan berwarna

hijau, zat tersebut merupakan senyawa yang terbentuk karena adanya kandungan sianida pada

larutan elektrolit sehingga bereaksi dengan ion Cu2+.

Perbedaan Arus listrik yang alirkan akan mengakibatkan perbedaan kecepatan

pelapisan besi oleh tembaga. Penambahan jumlah arus listrik juga mempengaruhi

pembentukan gelembung gas H2 di katoda dimana semakin besar arus yang diberikan

semakin banyak pula gelembung gas H2 yang terbentuk. Hal ini dikarenakan besar arus listrik

sebanding dengan banyaknya electron yang dialirkan pada sistem elektrolisis.

Selain besar arus atau rapat arus listrik proses electroplating juga dipengaruhi oleh

suhu operasi, konsenrasi ion, agitasi atau pengadukan, throwing power yaitu kekuatan larutan

elektrolit untuk melapisi katoda dengan merata, konduktivitas, pH dan waktu pelapisan.

Semakin lama proses pelapisan, semakin tebal pula lapisan logam Cu yang menempel

pada permukaan logam Fe dan semakin rata pula pelapisannya. Hal ini akan meningkatkan

ketahan logam terhadap korosi karena ini berarti lapisan logam Cu akan sulit ditembus dan

tidak mudah rusak. Pada skala industri lamanya waktu pelapisan akan mempengaruhi biaya

produksi karena itu berarti energi listrik yang dibutuhkan menjadi lebih besar.

BAB VI

KESIMPULAN

1. Pelapisan tembaga adalah salah satu cara untuk melindungi logam dari proses korosi.

2. Logam Tembaga (Cu) digunakan sebagai logam pelapis karena memiliki nilai potensial

yang lebih positif dari logam besi sehingga besi dapat terlindungi.

3. Prinsip pelapisan tembaga (elektrolpating) adalah proses elektrolisis.

4. Sistem elektrolisis dihubungkan dengan katoda (kutub negative) dan anoda (kutub positif)

5. Pada katoda dipasang logam Fe sebagai logam yang akan dilapisi, pada anoda dipasang

Cu sebagai logam yang melapisi dan dicelupkan dalam larutan zonax copper sebagai

elektrolit yang mengandung ion Cu2+.

6. Reaksi reduksi terjadi di katoda, dan oksidasi terjadi di anoda berdasarkan reaksi :

Reaksi Katoda :

Cu2+ + 2e- Cu

H2O + 2e - H2 + 2OH-

Reaksi Anoda :

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

Cu Cu2+ + 2e-

7. Proses elektrolisis dipengaruhi oleh :

Suhu operasi

Konsentrasi Ion

Agitasi /pengadukan

Throwing power

Konduktivitas

pH

Waktu pelapisan

Rapat arus listrik

DAFTAR PUSTAKA

Hulupi, Mentik. 2010. Pelapisan Tembaga. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.

Jobsheet Praktikum Pengendalian Korosi. Jurusan Teknik Kimia : Politeknik Negeri

Bandung.

Anonim. 2011.Elektroplating Tembaga. http://www.scribd.com/doc. [diakses 15 Desember

2013]

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/utilitas-pabrik/proses-elektroplating-

tembaga-nikel-khrom/ [Diakses 4 Desember 2014]