LABORATORIUM TEKNIK PENCEGAHAN KOROSI SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015/2016
PRAKTIKUM PENGENDALIAN KOROSI MODUL
: Elektroplating Nikel
PEMBIMBING
: Ir. Yunus Tonapa S, MT
Praktikum : 2 Desember 2015 Penyerahan: 9 Desember 2015 (Laporan) Oleh : Kelompok Nama
: VIII : 1. Wynne Raphaela 2. Levina Cahyani
131411027 131411028
3. Ridha N Darmawan 131411029
Kelas
: 3A Teknik Kimia Produksi Bersih
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Elektroplating logam nikel berfungsi sebagai dekoratif untuk membuat permukaan logam menjadi rata dan mengkilat. Proses elektropalating nikel dapat dilakukan denganbebrapa cara yaitu menggunakan tembaga sebagi lapisan dasar selanjutnya dilapisi nikel. Cara kedua itu langsung dilapisi nikel dan cara ketiga adalah elektroplating dengan Cu-Ni-Cr. Elektroplating Cr bertujuan untuk mengurangi sifat yang terlalu mengkilat sebagai ciri khas dari lapisan nikel. Elektroplating nikel banyak diaplikasikan pada peralatan rumah tangga, automotif, dan interior diperkantoran dengan tujuan dekoratif dan mencgah korosi logam. Pelapisan menggunakan krom terdapat dua jenis yaitu soft chrom dan hard chrom. Soft chrom merupakan proses pelapisan logam lain terlebih dahulu selanjutnya dilapisi oleh chrom contohnya logam dilapisi oleh Cu atau Ni atau Zn setelah itu dilapisi oleh Cr, sedangkan hard chrom logam langsung dilapisi oleh chrom. 1.2 Tujuan Percobaan Mengetahui menu larutan yang tepat untuk elektroplating nikel Mengetahui temperature yang tepat untuk elektroplating nikel Mengamati elektoplating logam dengan nikel pada tembaga melalui proses lapis
listrik dengan pengamatan visual Mengetahui rentang waktu yang dibutuhkan untuk elektroplating nikel Mengetahui rapat arus yang tepat digunakan pada proses elektroplating nikel
BAB II LANDASAN TEORI Sejalan dengan perkembangan industri dan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, penggunaan logam tidak bisa dipisahkan dari kehidupan manusia. Dengan demikian logam harus tampil sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan, misalnya untuk penggunaan logam untuk berbagai perhiasan, maka logam harus tampil indah dan menarik. Untuk peralatan rumah tangga harus kuat dan awet, dan seterusnya. Atas dasar tersebut,dibutuhkan suatu upaya untuk mempercantik maupun melindungi logam dari bahaya kerusakan atau korosi salah satunya adalah dengan proses elektroplating. Untuk melindungi logam dengan proses electroplating dibutuhkan listrik arus searah (DC), elektrolit yang disesuaikan dengan lapisan yang akan diinginkan, logam pelapis (anoda), dan benda kerja yang akan dilapis (katoda). Di dunia indutri ada beberapa macam logam pelapis yang sering digunakan dalam proses pelapisan secara elektroplating, yaitu tembaga (Cu), Nikel (Ni), dan krom (Cr). 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 melapis permukaan. Nikel memiliki kekuatan dan kekerasan yang cukup, keliatan yang baik, serta memiliki dayahantar listrik yang baik. Nikel berwarna putih keperak-perakan, berkristal halus, sehingga apabila dipoles akan tampak rupa yang indah dan mengkilap. 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. Proses pelapisan nikel dengan menggunakan arus listrik (electroplating) merupakan salah satu pelapisan yang paling banyak digunakan pada industri sebagai hasil akhir atau lapisan dasar untuk proses selanjutnya. Proses pelapisan nikel dapat diaplikasikan untuk produk seperti pada medali yang bertujuan untuk melindungi logam dasar (tembaga) dari korosi dan permukaannya mempunyai warna yang mengkilap selama masa pakainya. Tebal lapisan yang dihasilkan pada permukaan medali ini akan dipengaruhi oleh beberapa parameter proses pelapisan, diantaranya
rapat arus, temperatur dan waktu pelapisan. Nikel digunakan sebagai logam pelapis karena dapat memutus hubungan antara logam dengan lingkungan penyebab terjadinya korosi.
Gambar skema rangkaian proses elektroplating Nikel merupakan logam plating yang paling peka responnya atas aditif-aditif bak platingnya. Nikel terutama dilapiskan ke barang-barang besi,baja, perunggu, seng, plastik, juga alumunium sampai magnesium, baru sesudahnya dilapiskan krom tipis saja. (Rachmat Supardi, 1997 : 51). Pelapisan nikel mempunyai banyak pengembangan untuk lapisan dasar dari logam lainnya, karena pelapisan nikel tahan terhadap korosi, erosi dan abrasi. Nikel paling banyak digunakan sebagai pelapis dekoratif dengan ketebalan 5 – 40 mikro meter. Nikel mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari logam lainnya diantara lain : 1. Warna putih mengkilap 2. Berat jenis 8,5 3. Titik cairnya 1450 oC 4. Memiliki bagian luar yang tertutup selaput oksid yang rapat dan liat, tahan pengaruh udara sehingga bagian dalam sukar teroksidasi oleh oksigen 5. Lebih keras dari Cu, tetapi mempunyai kekuatan yang sama dengan Cu 6. Kerenggangan lebih kecil dari Cu.
DIAGRAM ALIR PROSES ELETROPLATING NIKEL melarutkan komposisi menu senyawa dalam 1 liter air demineralisasi, kemudian memanaskannya pada rentang suhu 50
menyiapkan pelat logam Fe
mengampelas logam Fe
membersihkan lemak yang menempel pada logam Fe mengunakan larutan NaOH selama 10 menit
membilas logam Fe
pickling logam Fe selama 10 menit dalam larutan HCl
membilas logam Fe
melakukan proses elektroplating dengan rapat arus 8A/dm2 selama 15 menit
mengulani proses dengan logam Fe yang lain dengan waktu elektroplating 30 menit
BAB IV DATA PENGAMATAN
4.1 Pengamatan Visual Elektroplating Logam Fe
Lama elektroplating 15 menit
Gambar
Keterangan logam Fe tidak semuanya terlapisi oleh Logam Ni. Logam Ni hanya menempel sedikit juga tidak merata dan hasil electroplating logam Fe tidak berwarna cerah (sedikit kehitaman)
30 menit
Logam Fe tidak semuanya terlapisi oleh
Logam
Ni,
namun
hasil
electroplating selama 30 menit tampak lebih baik daripada electroplating selama 15 menit, sedikit dilakukan
berwarna
karena logam Fe cerah
electroplating
setelah walaupun
logam Ni yang menempel tidak merata
4.2 Perhitungan Arus yang digunakan untuk Proses Elektroplating
Rapat Arus yang digunakan : 8A/dm2 Luas Permukaan Pelat Logam Fe 1. Untuk Elektroplating 15 menit P=5 cm; l=2 cm; t=0,1cm A = 2x((pxl)+(lxt)+(pxt)) = 2x ((5x2)+(2x0,1)+(5x0,1)) = 2x (10+0,2+0,5) = 2x (10,7) =21,4 cm2 =0,214 dm2 2. Untuk Elektroplating 30 menit P=5,1 cm; l=2 cm; t=0,1cm A
= 2x((pxl)+(lxt)+(pxt)) = 2x ((5,1x2)+(2x0,1)+(5,1x0,1)) = 2x (10,2+0,2+0,51) = 2x (10,91) =21,82 cm2 =0,2182 dm2
Penentuan arus yang digunakan untuk proses electroplating 1. Untuk 15 menit electroplating I= 8 x 0,214=1,712 A 2. Untuk 30 menit electroplating I= 8 x 0,2182=1,7456 A
Pada saat praktikum dilakukan proses electroplating baik 15 menit dan 30 menit sekaligus dilakukan untuk 2 buah logam Fe sehingga, 1. Arus yang digunakan I= 2 x 1,712 A= 3,424 A ≈ 3,4 A 2. Arus yang digunakan I=2 x 1,7456 A =3,4912 A ≈ 3,5 A
BAB V PEMBAHASAN
Elektroplating adalah salah satu metoda untuk melindungi sebuah logam dengan cara melapisinya dengan logam yang memiliki nilai potensial yang lebih positif, sehingga logam menjadi terlindung 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. Tujuan praktikum kali ini adalah Mengetahui temperature yang tepat untuk elektroplating nikel, Mengamati elektoplating logam dengan nikel pada tembaga melalui proses lapis listrik dengan pengamatan visual, Mengetahui rentang waktu yang dibutuhkan untuk elektroplating nikel, dan Mengetahui rapat arus yang tepat digunakan pada proses elektroplating nikel. Pada praktikum kali ini, logam yang akan dilapisi adalah logam Fe yang akan dilapisi oleh logam Ni yang memiliki nilai potensial lebih positif daripada Fe. Sehingga, logam Fe akan terlindungi dari korosi akibat terlapisi oleh Ni di permukaan Fe. . Hal yang berpengaruh dalam proses elektroplating adalah waktu proses elektroplating, besar arus yang digunakan, suhu operasi, kualitas campuran elektrolit, pengadukan dan pH. Proses elektroplating terjadi apabila arus listrik searah (DC) dialirkan antara kedua elektroda anoda dan katoda dalam larutan elektrolit dengan waktu proses pelapisan yang telah ditentukan. Pada anoda yakni logam Nikel terjadi oksidasi sehingga akan terbentuk ion-ion positif, pada larutan elektrolit terjadi elektrolisis garam-garam logam. Logam Ni yang telah mengalami oksidasi akan melepaskan elektron-elektron dan larut dalam larutan elektrolit. Logam Ni yang teroksidasi akan menggantikan ion logam dalam larutan elektrolit yang ditarik oleh elektroda negatif (katoda) yaitu besi (Fe) Dengan adanya hal tersebut akan terbentuk endapan pada katoda yang berupa berat lapisan. Larutan elektrolit yang digunakan merupakan garam logam nikel sulfat (NiSO4). Karena pada anoda dan katoda terjadi perbedaan potensial setelah dialiri listrik, maka logam nikel akan teroksidasi menjadi ion logam bermuatan positif (Ni 2+), ion
logam nikel (Ni2+) dari anoda larut dalam larutan untuk menggantikan ion logam nikel (Ni 2+) dari garam logam NiSO4 yang telah terelektrolisis menjadi Ni2+ dan SO42- dan tertarik ke katoda untuk membentuk lapisan nikel. Reaksi yang terjadi selama proses pelapisan berlangsung : Anoda (oksidasi)
: Ni Ni2+ + 2e
Katoda (reduksi)
: Ni2+ + 2e Ni
Elektrolisis garam logam
: NiSO4 Ni2+ + SO4
Penggantian ion pada larutan : Ni2+ + SO42- NiSO4 Secara teorotis semakin lama proses elektroplating, semakin banyak lapisan logam Ni yang menempel pada permukaan logam Fe dan semakin rata pula pelapisannya. Arus yang digunakan pun harus tepat dan tidak boleh kurang, karena bila arus yang digunakan kirang maka hasil elektroplatng tidak akan maksimal. Pada saat pecobaan, proses electroplating dilakukan untuk 2 buah logam sekaligus pada satu elektroda Ni sehingga arus yang digunakan menjadi 3,4 A untuk proses 15 menit dan 3,5 A untuk proses selama 30 menit. Hasil logam yang telah dilapisi lebih baik pada proses Selama 30 menit daripada proses pelapisan selama 15 menit. Pengamatan secara visual yang dilakukan tampak pada pelapisan selama 15 menit logam Ni yang menempel tidak merata dan logam Fe menjadi berwarna kehitaman. Pada pelapisan selama 30 menit logam Ni yang menempel kelihatan sedikit lebih banyak walaupun tidak merata. Factor yang menyebabkan hal-hal tersebut diatas bias jadi terjadi karena elektroda logam Ni dan larutan elektrolit telah digunakan pada percobaan-percobaan sebelumnya sehingga kinerjanya menjadi kurang maksimal selanjutnya karena arus yang digunakan terbagi sehingga potensi hilang arus menjadi semakin besar dan menyebabkan hasil pelapisan tidak maksimal.
KESIMPULAN
Hasil pelapisan logam Fe oleh Logam Ni lebih baik pada waktu proses 30 menit daripada 15 menit. Hal ini menunjukkan semakin lama waktu proses, logam Ni yang menempel
akan semakin banyak pada permukaan logam Fe Hal-hal yang berpengaruh terhadap proses pelapisan Logam Fe dengan Logam Ni secara elektrolisis adalah: 1. Pretreatment logam Fe berupa pengampelasan, pembersihan logam
dari lemak
menggunakan NaOH, dan pickling Logam Fe dalam larutan HCl 2. Arus yang digunakan untuk 1 buah logam Fe dengan luas permukaan 0,214 dm2 dan
0,2182 dm2 yaitu sebesar 1,7 A 3. Suhu larutan elektrolit selama proses dijaga konstan 50 ℃ 4. Ph larutan elektrolit 5. Waktu proses pelapisan Reaksi yang terjadi pada anoda dan katoda, adalah sebagai berikut : Ni2+ + 2e- Ni
o Katoda :
2H2O O2 + 4H+ + 4e-
o Anoda :
-
H2O + 2e - H2 + 2OH-
Ni Ni2+ + 2e-
DAFTAR PUSTAKA
Jobsheet praktikum korosi modul elektroplating nikel http://www.finishing.com/home/about.html (diakses 7 Desember 2015)
LAMPIRAN Gambar
Keterangan
Pembersihan lemak yang menempel pada pelat logam Fe dengan melakukan perendaman dalam larutan NaOH selama 10 menit.
Pickling pelat logam Fe pada palrutan HCl untuk membersihkan sisa karat dan kerak
