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 Argo Satrio Wicaksono – Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Yogyakarta Page 1
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
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
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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