LAPORAN LABORATORIUM TEKNIK MESIN PROSES ANODIZING DAN ELEKTROPLATING
Laporan ini disusun guna melengkapi tugas mata kuliah laboratorium teknik mesin proses electroplating dan anodizing
Disusun oleh: Nama
: Salma Fauzia
Kelas
: 5A Perancangan
TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI JAKARTA 2014
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Judul Percobaan Proses Anodizing (Proses Pelapisan Oksida)
1.2
Tujuan Percobaan: a. Mempertebal lapisan oksida pada permukaan logam b. Memperkeras permukaan logam c. Menghasilkan warna-warna indah pada benda-benda yang terbuat dari alumunium
1.3
Dasar Teori Proses anodisasi adalah proses pembentukan lapisan oksida pada logam dengan cara bereaksikan atau mengkorosikan suatu logam terutama aluminium dengan oksigen (O2) yang diambil dari larutan elektrolit yang digunakan sebagai media, sehingga terbentuk lapisan oksida. Proses ini juga disebut sebagai anodic oxidation yang prinsipnya hampir sama dengan proses pelapisan dengan cara listrik (elektroplatting), tetapi bedanya logam yang akan dioksidasi ditempatkan sebagai anoda didalam larutan elektrolit. Perbedaan lain larutan elektrolit yang digunakan bersifat asam dengan penyearah arus (DC) bertipe dan ampere tinggi.Proses utama, dalam oksidasi anoda alumunium memerlukan larutan asam sulfat, asam kromat atau campuran asam sulfat dan asam oksalat. t
Tebal lapisan yang teroksidasi
a.
Permukaan alumunium sebelum proses oksida anoda t
Tebal lapisan t oksida 2 kali
b.
Permukaan anodisasi alumunium yang menunjukkan lapisan oksida
Faktor-faktor yang mempengaruhi anodizing, antara lain : 1.Suhu Suhu sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi dan melindungi pelapisan. Untuk anodizingdekoratif proses pelapisan dilakukan pada temperatur kamar. 2.Kerapatan arus Kerapatan arus adalah arus yang digunakan pada saat proses pelapisan per satuan luas bahan, bagaimanapun nilai kerapatan arus mempengaruhi waktu plating untuk mencapai ketebalan yang maksimum. 3.Nilai pH Derajat keasaman (pH) merupakan faktor penting dalam mengontrol larutan elektrolit. 4.Waktu Proses Anodizing Waktu proses anodizing sangat berpengaruh pada ketebalan lapisan yang diharapkan (Kirk Othmer, 1979). Semakin lama pencelupan maka ketebalan –
lapisan semakin bertambah, hal inilah yang mendasari penelitian ini menggunakan variasi waktu proses anodizing yaitu 10 menit, 20 menit dan 30 menit.
BAB II METODOLOGI PRAKTIKUM
2.1
Waktu dan Tempat Praktikum ini berlangsung selama 5 minggu de ngan diawali materi dan persiapan benda kerja, waktu praktikum dari tanggal 23 September hingga 28 Oktober 2014. Hari, Tanggal
2.2
Tempat
Kegiatan
Selasa, 23-09-2014
Lab Teknik Mesin
Penjelasan Materi
Selasa, 30-09-2014
Lab Teknik Mesin
Persiapan Benda Kerja
Selasa, 07-10-2014
Lab Teknik Mesin
Persiapan Benda Kerja
Selasa, 21-10-2014
Lab Teknik Mesin
Proses Anodizing
Selasa, 28-10-2014
Lab Teknik Mesin
Proses Elektroplating
Alat dan Bahan a. Alat-alat yang diperlukan 1.
Anodizing Kit
2.
Ragum
3.
Kikir
4.
Gergaji
5.
Amplas air no. 100, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, dan 1200
6.
Dua elektrida Al
7.
Alat gantung yang terbuat dari Al
b. Benda Praktek ukuran 5x5cm c. Bahan kimia yang diperlukan untuk: 1.
Chemical Degresing
: Detergen
= 10 gr/l
Na2CO3
= 40 gr/l
2.
Pickling
: NaOH
= 40 gr/l
3.
Neuetralizing
: HNO3
= 200 ml/l
4.
Poleshing
: H3PO4
= 805 ml/l
HNO3
= 35 ml/l
2.3
5.
Pelapisan Oksida
: Elektrolit H 2SO4
6.
Zar Warna
: 5 gr/l
= 230 gr/l
Langkah Kerja a. Proses Persiapan 1. Bentuk benda kerja sesuai dengan instruksi pembimbing 2. Benda kerja dibersihkan dan dihaluskan dengan amplas (urutan grade amplas dari yang kasar) 3. Cuci dengan air yang mengalir 4. Kemudian benda diproses sebagai berikut Bak. 2.01 Chemical Degresing Bak. 2.02 Pickling
Waktu : 10 menit Temperatur : 60 - 90 °C
• •
Waktu : 5 menit Temperatur : 50 - 90°C
• •
Bak. 2.03 Pembilasan
•
Bak. 2.04 Neutralizing
•
Bak. 2.05 Pembilasan
•
Bak. 2.06 Poleshing
Gunakan air yang mengalir
Waktu
: 3 menit
Gunakan air yang mengalir
Waktu : 10 menit Temperatur : 28°C
• •
Bak. 2.07 Pembilasan
Gunakan air yang mengalir Catatan: Tangan harus Bersih
• •
b. Proses Elektrolisis Pelapisan Oksida Objek diletakan pada anoda (Kutub +) dengan menggunakan kawat yang terbuat dari alumunium. Bak. 2.08 Pelapisan Oksida Bak. 2.09 Pembilasan
Waktu : 30 s.d 45 menit Rapat Arus : 1 s.d 1.5 A/dm2
• •
Gunakan air bersih yang mengalir. Benda kerja digerakan selama 1 menit
• •
c. Proses Pewarnaan 1. Masukan objek kedalam larutan zat warna yang sudah disediakan
2. Gerakan objek beberapa kali selama 1 5 menit (tergantung pada –
intentitas warna yang saudara kehendaki) 3. Bilas dengan air yang mengalir d. Proses Akhir (Sealing) Pemberian lapisan penutup dengan cara objek dicelupkan dalam air yang sudah dideionisasi. Bak. 2.09 Pickling
Waktu : 5 menit Temperatur : 95 - 98°C
• •
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1
Data Pengamatan Benda Kerja a. Gambar Benda Kerja
b. Hitung Luas Permukaan Benda Kerja Luas Area Permukaan = 2756 mm
2 2
2
Dua luas Permukaan = 2756 mm x 2 = 5512 mm = 0,5512 dm
2
c. Hitung Arus yang akan dipergunakan untuk praktek 2
I = Luas Permukaan x 1.5 [ampere/dm ] 2
2
= 0,5512 dm x 1,5 [ampere/dm ] = 0,8268 dm
2
Catatan: dalam pengeerjaan proses anodizing dilakukan 2 orang sehingga arus yang di-set ditambahkan dengan arus partner kerja.
3.2
Data Pengamatan Praktek Anodizing 2.01
2.02
2.04
2.06
2.08
2.12
Chemical
Pickling
Neutralizing
Pelapisan
Pelapisan
Sealing
Poleshing
Oksida
No. Bak Pengamatan
Degreasing
1. Temperature 2. Waktu
82°C
26°C
26°C
28°C
26°C
95°C
10 menit
5 menit
3 menit
10 menit
30 menit
5 menit
-
-
-
-
1.5 A/dm
H3PO4 dan
H2SO4
3. Arus Zat yang dipakai
2
HNO3
Air yang dideionisa si
Catatan: Suhu Ruangan = 26°C
3.3
Pembahasan Keberhasilan proses anodizing bergantung kepada perlakuan sebelum proses anodizing (Pre-treatment) benda kerja itu sendiri. Pengamplasan merupakan salah satu proses yang penting dalam keberhasilan proses ini, semakin halus permukaan benda kerja, semakin bagus hasil y ang diperoleh setelah proses anodizing. Untuk memastikan Proses Anodizing berjalan dengan sempurna, maka memerlukan perhatian aspek aspek berikut: o
Pastikan konduktor dari benda kerja menempel terhadap batang
penggantung, karena jika tidak menempel maka benda kerja tidak akan mengalirkan arus listrik sehingga ion ion yang ada dalam larutan elektrolisis tidak akan menempel pada benda kerja. o
Setting Voltase dan tingkat ampere sesuai dengan luasan benda kerja,
karena jika proses ini tidak disetting, maka hasil dari anodizing tidak sesuai yang diharapkan. o
Pastikan penempatan kedua permukaan benda kerja pada proses
anodizing menghadap ke batang katoda, agar dapat teralirkan secara sempurna.
Pada proses rinsing, gunakan air yang mengalir agar menjadikan lebih efektif, jika pembersihan menggunakan air yang tenang, akan membutuhkan waktu yang lama, dan tidak merata. Cek seluruh temperature pada setiap proses, karena setiap proses memiliki batasan-batasan temperature yang mempengaruhi hasil dari proses Anodizing. Mengenai keamanan dan keselamatan selama praktikum, gunakan masker dan sarung tangan kimia agar lebih aman dan tidak melukai praktikan dan lingkungannya.
BAB IV KESIMPULAN
Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Anodizing adalah proses elektrokimia untuk membentuk lapisan oksida tipis pada alumunium agar lebih dekotatif, tahan korosi, tahan abrasi dan awet lama. 2. Proses anodizing memiliki urutan proses antara lain : a. Proses persiapan b. Proses elektrolisa c. Proses pewarnaan d. Proses akhir 3. Kelebihan dari proses anodizing ini antara lain :
Keandalan Pada umumnya produk yang mengalami anodisasi memiliki umur pakai yang lebih lama dan memiliki keandalan yang baik. Hal ini merupakan implikasi positif dari sifat lapisan yang terikat dengan kuat dengan substrat logam dasarnya.
Stabilitas Warna Warna yang diaplikasikan pada lapisan hasil anodazing tahan terhadap sinar ultraviolet sehingga tidak mudah pudar.
Estetika Anodizing dapat menghasilkan warna kilap yang sangat baik dan warna yang menarik. Tidak seperti proses surface treatment lainnya, anod izing tetap mengizinkan mempertahankan tampilan logam dasarnya.
Biaya Untuk jangka panjang, anodizing merupakan pilihan surface treatment yang dapat memberikan nilai awal dan perawatan yang lebih rendah dibanding surface treatment yang lain.
Kesehatan dan Keselamatan Proses anodizing menghasilkan permukaan berupa lapisan oksida yang efeknya tidak berbahaya terhadap lingkungan.
BAB V DAFTAR PUSTAKA
1. Laporan Pedoman Laboratorium Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta 2. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CakraM Vol. 4 No.1. April 2010 (75-82)75 “Pengaruh Kuat Arus Listrik Dan Waktu Proses Anodizing Dekoratif Pada Aluminium Terhadap Kecerahan Dan Ketebalan Lapisan”
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Judul Percobaan Proses Elektroplating (Pelapisan logam Fe dengan Cu secara elektrolisis)
1.2
Tujuan Percobaan: a. Melindungi logam yang mudah berkarat dengan logam yang lebih tahan karat b. Memperkeras permukaan logam c. Memperbaiki penampilan logam yang akan akan dilapisi
1.3
Dasar Teori Elektroplating adalah proses pelapisan suatu logam dengan logam lain dengan cara elektrolisis. Prinsip dasar elektroplating adalah proses elektrolisis yaitu bila arus listrik searah dialirkan melalui suatu larutan elektrolit akan menjadi pengurai zat kimia dalam larutan elektrolit tersebut. Contoh: dalam larutan CuSO 4 dialirkan arus listrik searah melalui katoda dan anodanya. Maka larutan CuSO 4 akan terurai menjadi anion dan kation 2+
2
CuSO4 -> CU + SO4 2
Bila Anoda terbuat dari ion SO 4 akan menarik atom tembaga sambil melepaskan elektron-elektronnya dan kembali membentuk CuSO 4 2-
-
SO4 + Cu -> SO4 + 2e 2+
Pada Katoda ion Cu akan menerima 2 elektron yang berasal dari ion 2
SO4 dan menjadi logam tembaga yang menutup seluruh permukaan katoda. Prinsip proses elektroplating: 1. Katoda adalah logam yang akan dilapisi 2. Anoda adalah logam untuk melapisi 3. Elektrolit adalah larutan garam dari anodanya 4. Proses menggunakan arus searah (DC) 5. Menggunakan Hukum Faraday I dan II
Keterangan: G
= Berat zat yang terbentuk (gram)
I
= Kuat arus (ampere)
t
= Waktu (detik)
e
= Berat setara (MA/valensi)
BAB II METODOLOGI PRAKTIKUM
2.1
Waktu dan Tempat Praktikum ini berlangsung selama 5 minggu de ngan diawali materi dan persiapan benda kerja, waktu praktikum dari tanggal 23 September hingga 28 Oktober 2014. Hari, Tanggal
2.2
Tempat
Kegiatan
Selasa, 23-09-2014
Lab Teknik Mesin
Penjelasan Materi
Selasa, 30-09-2014
Lab Teknik Mesin
Persiapan Benda Kerja
Selasa, 07-10-2014
Lab Teknik Mesin
Persiapan Benda Kerja
Selasa, 21-10-2014
Lab Teknik Mesin
Proses Anodizing
Selasa, 28-10-2014
Lab Teknik Mesin
Proses Elektroplating
Alat dan Bahan a. Alat-alat yang diperlukan 1. Perangkat alat elektroplating 2. Kawat Tembaga 3. Amplas Grade P120, P200, P320, P400, P600 , P800, P1000, dan P1200. 4. Elektroda Cu dan Stainless Steel 5. Jangka Sorong 6. Neraca 7. Pengaduk b. Bahan-bahan yang diperlukan 1. Benda kerja yang akan dilapisi 2. Bahan untuk Pencucian/Pembersihan
Chemical Degreasing : NaOH
= 30 gr/l
Elektro Degreasing
= 25 gr/l
: NaOH Na2CO3
Pickling
: H2SO4
= 15 gr/l = 150 ml/l
3. Bahan untuk elektrolit:
Bahan untuk elektrolit tembaga I yaitu elektrolit tembaga sianit yang terdiri dari:
a. KCN
= 75 gr/l
b. CuSO45H2O
= 100 gr/l
c. Na2CO310H2O
= 40 gr/l
Bahan untuk elektrolit tembaga II yaitu elektrolit asam tembaga yang terdiri dari: a. CuSO4
= 220 gr/l
b. H2SO4
= 65 ml/l
c. NaCl
= 0,15 gr/l
2.3 Langkah Kerja a. Bersihkan benda kerja dari oli dan lain-lain dengan cara mencuci menggunakan sabun b. Amplas benda kerja (urutan nomer amplas dari yang ter-kasar) c. Timbang benda kerja ke-1 sebelum dilapisi d. Ukur permukaan benda kerja untuk menentukan arus yang akan dipakai e. Lakukan proses pembersihan sebagai berikut: Bak. 1.01 Chemical Degreasing Bak. 1.02 Elektro Degreasing
f.
• •
Waktu : 10 menit Temperatur : 70 - 90 °C
•
Waktu : 5 menit Rapat Arus : Untuk baja 5A/dm2, Bukan baja 3A/dm2
Bak. 1.03 Pembilasan
•
Gunakan air yang mengalir
Bak. 1.4 Pickling
•
Waktu
Bak. 1.05 Pembilasan
•
Gunakan air yang mengalir
•
: 10 menit
Tahapan Pelapisan Pelapisan Tembaga I, masukan benda kerja ke: Bak. 1.06 Pelapisan Tembaga I Bak. 1.07 Pembilasan
Waktu : 15 menit Rapat Arus : 0,5 s.d 1.5 A/dm2
• •
Gunakan air bersih yang mengalir. Benda kerja digerakan selama 1 menit
• •
g. Keringkan Benda Kerja h. Timbang benda kerja yang ke-2 setelah dilapisi tenbaga I Pelapisan tembaga II, masukan benda kerja ke Waktu : 15 menit Rapat Arus : 0,5 s.d 1.5 A/dm2
Bak. 1.08 Pelapisan Tembaga II
•
Bak. 1.09 Pembilasan
•
•
Gunakan air bersih yang mengalir. Benda kerja digerakan selama 1 menit
•
i.
Keringkan lagi benda kerja
j.
Timbang lagi benda kerja yang ke-3 setelah dilapisi tembaga II
k. Gosok benda kerja dengan autosol hingga mengkilap
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Pengamatan Benda Kerja a. Gambar Benda Kerja 72,8
31
b. Hitung Luas Permukaan Benda Kerja 2
Luas Area Permukaan
= 2256,8 mm
Dua luas Permukaan
= 2256,8 mm x 2 = 4513,6mm = 0,45136 dm
2
2
2
c. Hitung Arus yang akan dipergunakan untuk praktek I = Luas Permukaan x 1.5 [ampere/dm2] 2
2
= 0,45136 dm x 1,5 [ampere/dm2] = 0,67704 dm
Catatan: dalam pengeerjaan proses anodizing dilakukan 2 orang sehingga arus yang di-set ditambahkan dengan arus partner kerja.
3.2 Data Pengamatan Praktek Anodizing No. Bak Pengamatan
1. Temperature 2. Waktu
1.01
1.02
1.04
1.06
1.08
Keterangan
Chemical
Elektro
Pickling
Pelapisan
Pelapisan
Degreasing
Degreasing
Tembaga I
Tembaga II
82°C
26°C
26°C
26°C
26°C
Suhu
10 menit
5 menit
10
15 menit
15 menit
Ruangan = 26°C
menit 3. Arus
-
Berat benda sebelum dilapisi:
1.5A/dm
2
-
2 A/dm
2
2.5 A/dm
2
62.77 gr
62.88 gr
63.23 gr
Hasil benda kerja :
3.3 Pembahasan Proses electroplating mengubah sifat fisik, mekanik, dan sifat teknologi suatu material. Salah satu contoh perubahan fisik ketika material dilapis dengan nikel 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. Karena itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk meningkatkan sifat teknik/mekanis dari suatu logam, yang kedua melindungi logam dari korosi, dan ketiga memperindah penampilan.
BAB IV KESIMPULAN
Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Elektroplating adalah proses pelapisan suatu logam dengan logam lain dengan cara elektrolisis. Prinsip dasar elektroplating adalah proses elektrolisis yaitu bila arus listrik searah dialirkan melalui suatu larutan elektrolit akan menjadi pengurai zat kimia dalam larutan elektrolit tersebut. 2. Benda kerja praktikan yang dilakukan proses electroplating ditimbang beratnya sebanyak 3x, yaitu 62,77 gr setelah pickling, 62,88 gr setelah pelapisan tembaga I, 63,23 gr setelah pelapisan tembaga II. Kenaikan berat benda kerja disebabkan oleh lapisan logam lain pada benda kerja. 3. Kelebihan Elektroplating:
Temperatur proses, rendah
Kondisi proses, pada lingkungan atmosfir biasa
Peralatan, relatif murah
Komposisi larutan, luas
Laju pengendapan, cepat
Porositas pada lapisan, relatif rendah
Dapat menghasilkan beberapa lapisan
4. Kekurangan Elektroplating:
Terbatas pada logam & paduannya
Perlu perlakuan awal thd bendakerja
Terbatas pada bendakerja yg bersifat konduktor
BAB V DAFTAR PUSTAKA
1. Laporan Pedoman Laboratorium Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta 2. Anodizing dan Elektroplating, Lab Version
LAPORAN PROSES ELEKTROPLATING
LAPORAN PROSES ANODIZING
