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 Tugas Ilmu Bahan STTN-BATAN 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
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 CobaltMakalah 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
YOGYAKARTA
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 1
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
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN 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
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN 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.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 4
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.
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
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN 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 sedikit lunak dan elastik. Selain itu sifat baja yang tidak
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 6
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?
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 7
2. Apa syarat-syarat logam yang digunakan untuk melapisi baja dalam proses
electroplating?
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.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN 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.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN 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.
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 10
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 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
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 11
digunakan untuk bahan membuat sudu-sudu turbin, roda gigi, bagian-bagian mobil
dan sebagainya.
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 %
Tugas Ilmu Bahan
STTN-BATAN Yogyakarta Page 12
Fe. Baja paduan ini disebut baja Armco yang digunakan untuk membuat konstruksi
jembatan, menara-menara, dan lian-lain.
2.2 Korosi pada Baja
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.