perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user PENGARUH RAPAT ARUS DAN ADITIF p-VANILIN TERHADAP KUALITAS LAPISAN ELEKTROPLATING Zn–Ni PADA SUBSTRAT BESI Disusun Oleh : TRI HADHI NUGROHO NIM. M0303052 SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Maret, 2011 i
85
Embed
TRI HADHI NUGROHO - eprints.uns.ac.ideprints.uns.ac.id/6562/1/209541011201111161.pdf · Tri Hadhi Nugroho NIM M0303052, dengan judul “ Pengaruh Rapat Arus dan Aditif p-Vanilin terhadap
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
PENGARUH RAPAT ARUS DAN ADITIF p-VANILIN
TERHADAP KUALITAS LAPISAN ELEKTROPLATING Zn–Ni
PADA SUBSTRAT BESI
Disusun Oleh :
TRI HADHI NUGROHO
NIM. M0303052
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Maret, 2011
i
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
HALAMAN PENGESAHAN
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sebelas Maret Surakarta telah mengesahkan skripsi mahasiswa:
Tri Hadhi Nugroho NIM M0303052, dengan judul “ Pengaruh Rapat Arus dan
Aditif p-Vanilin terhadap Kualitas Lapisan Elektroplating Zn-Ni Pada Substrat
Besi”
Skripsi ini dibimbing oleh :
Pembimbing I
Drs. Mudjijono, Ph.D.
NIP. 19540418 198601 1001
Pembimbing II
Candra Purnawan, M.Sc.
NIP. 19781228 200501 1001
Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :
Hari
Tanggal
:
:
Selasa
29 Maret 2011
Anggota Tim Penguji :
1. Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D.
NIP. 19560507 198601 1001
2. Yuniawan Hidayat, M.Si.
NIP. 1979
1. ……………………………………
2. ……………………………………
Ketua Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D.
NIP. 19560507 198601 1001
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul
“PENGARUH RAPAT ARUS DAN ADITIF p-VANILIN TERHADAP
KUALITAS LAPISAN ELEKTROPLATING Zn – Ni PADA SUBTRAT BESI”
belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan
tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau
dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini
dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Maret 2011
TRI HADHI NUGROHO
ii
iii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH RAPAT ARUS DAN ADITIF p-VANILIN TERHADAP
KUALITAS LAPISAN ELEKTROPLATING Zn-Ni
PADA SUBTRAT BESI
TRI HADHI NUGROHO
Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Telah dilakukan pelapisan alloy Zn-Ni pada logam besi secara elektrolisis dengan aditif p-vanilin. Senyawa p-vanilin dengan variasi konsentrasi 0,000; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040 dan 0,050 g/L ditambahkan ke dalam larutan elektrolit elektroplating Zn-Ni. Elektrolisis dilakukan pada variasi rapat arus 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 dan 0,6 A/dm2 selama 30 menit pada suhu kamar (28 oC) dan jarak antara kedua elektroda 3 cm. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh rapat arus dan aditif p-vanilin terhadap kualitas lapisan elektroplating Zn-Ni ditinjau berdasarkan karakter berat, kekerasan dan tekstur lapisan elektroplating Zn-Ni.
Karakterisasi lapisan elektroplating Zn-Ni dilakukan dengan menggunakan neraca analitik Sartorius BP 310 S untuk mengetahui berat lapisan elektroplating Zn-Ni, Mickrohardness Tester HWMMT X 7 Underwood untuk uji kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni dan Mikroskop XSP-12 Series untuk mengetahui tekstur permukaan lapisan elektroplating Zn-Ni.
Hasil penelitian menunjukkan kualitas lapisan yang paling baik pada rapat arus 0,3 A/dm2 dan dengan penambahan p-vanilin 0,050 g/L, hasil karakterisasi berat lapisan elektroplating Zn-Ni 21,5 mg, nilai kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni sebesar 162,59 VHN dan tekstur permukaan halus. Kata kunci : Alloy Zn-Ni, rapat arus, aditif p-vanilin, elektroplating
iv
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
THE EFFECT OF CURRENT DENSITY AND p-VANILIN ADDITIVE ON
THE QUALITY OF Zn-Ni ELECTROPLATING LAYER
IN IRON SUBSTRATE
TRI HADHI NUGROHO
Department of Chemistry., Faculty of Mathematic and Science
Sebelas Maret University
ABSTRACT
The Zinc Nickel plating on the Iron substrate by electrolysis has been done using p-vanilin additive. Various concentration of p-vanilin additives which were added in Zinc Nickel plating solution, were 0.000, 0.010, 0.020, 0.030, 0.040 and 0.050 g/L. The electrolysis was operated at various current density were 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 and 0,6 A/dm2 during 30 minutes with room temperature (28 oC) and distance between two electrode is 3 cm. The purpose of the research was to determine the effect of current density and p-vanilin additive on the quality of Zn-Ni electroplating layer viewed from the weight character, hardness, and Zn-Ni electroplating layer texture.
The characterization of Zn-Ni electroplating layer was done using Sartorius BP 310 S analytical balance to find out the weight of Zn-Ni electroplating layer, Microhardness Tester HWMMT X 7 Underwood for examining the hardness of Zn-Ni electroplating layer and Microscope XSP-12 Series to find out the texture of Zn-Ni electroplating layer surface.
The result of research shows that the best quality of layer in the current density of 0.3 A/dm2 and with p-vanilin 0.050 g/L addition, the result of Zn-Ni electroplating layer weight characterization is 21.5 mg, the hardness value of Zn-Ni electroplating layer is 162.59 VHN and the surface texture is smooth. Keywords: Alloy Zn-Ni, current density, p-vanilin additive, electroplating
v
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
MOTTO
Jadikanlah Sabar dan Sholat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah SWT bersama orang yang Sabar (Q.S. Al Baqarah: 153)
Sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan, Maka apabila telah selesai (dari suatu urusan), maka kerjakan urusan yang lainnya dengan
sungguh-sungguh (Q.S. Al-Insyirah: 6-7)
vi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERSEMBAHAN
Kupersembahkan karya kecilku ini untuk:
Ibu, maaf… maaf… dan maaf…
Bapak (Alm), mohon maaf dan terima kasih atas pelajaran hidupnya
Kakak-kakakku, Keluarga besarku, Keponakan-keponakan,
Sahabat, Teman dan Semua orang di dekatku,
Yang selalu menyemangatiku untuk tak pernah berhenti berjuang.
Terima – kasih.
vii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karunia-
Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul
“Pengaruh Rapat Arus dan Aditif p-Vanilin Terhadap Kualitas Lapisan
Elektroplating Zn-Ni Pada Substrat Besi”. Sholawat dan salam senantiasa penulis
haturkan kepada Rosulullah SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia.
Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak
karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc, Ph.D selaku Dekan FMIPA UNS
2. Bapak Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D selaku Ketua Jurusan Kimia
FMIPA UNS beserta seluuruh stafnya.
3. Bapak Drs. Mudjijono, PhD selaku Pembimbing I yang telah membimbing
penulis selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi.
4. Bapak Candra Purnawan, M.Sc. Selaku Pembimbing II yang juga telah
memberikan bimbingannya dalam penelitian dan penyusunan skripsi.
5. Ibu Sri Hastuti, M.Si dan Ibu Nestri Handayani, M.Si. Apt., Selaku
Pembimbing Akademik.
6. Bapak Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si. Selaku Ketua Sub
Laboratorium Kimia Pusat UNS beserta seluruh stafnya.
7. Bapak/Ibu Dosen di Jurusan Kimia, FMIPA UNS atas seluruh ilmu dan
pengetahuan yang telah diajarkan.
8. Bapak (Alm) dan Ibu beserta kakak-kakakku tercinta atas segala
dukungannya, motivasi dan semangat untuk menyelesaikan skripsi.
9. Himamia FMIPA UNS terima kasih atas ilmu dan pengalaman berorganisasi.
10. Teman – teman angkatan 2003, 2004, 2005 dan 2006 terima kasih atas segala
Hubungan arus listrik (i) dan berat endapan elektrolisis (W) dirumuskan
oleh Faraday yaitu:
W=eit/F Untuk waktu elektrolisis yang sama (ditetapkan), berat endapan elektrolisis (W)
berbanding linier terhadap arus listrik (i). Semakin besar arus listrik maka berat
endapan elektrolisis akan semakin besar. Pada penelitian ini, rapat arus (J)
24
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
sebanding dengan arus listrik (i) karena luas bidang pelapisan (A) sama, sehingga
semakin besar rapat arus (J) maka berat endapan elektrolisis (W) akan semakin
besar.
Rapat arus berhubungan dengan laju deposisi ion Zn2+ dan Ni2+ dan
transfer elektron. Laju deposisi berpengaruh pada proses deposisi dan deposit
yang terbentuk. Rapat arus yang terlalu kecil menyebabkan transfer elektron
sedikit dan laju deposisi ion lambat, mengakibatkan pertumbuhan deposit belum
sempurna melapisi seluruh luas bidang pelapisan. Sedangkan untuk rapat arus
yang terlalu tinggi menyebabkan transfer electron banyak dan laju deposisi sangat
cepat. Transfer elektron yang besar menyebabkan ion logam yang terdeposisi
semakin banyak. Laju deposisi yang cepat menyebabkan deposit tidak mampu
menata/mengarahkan diri ke posisi yang stabil sehingga pertumbuhan depositnya
menghasilkan susunan yang tidak teratur, tidak penuh (non-packed) dan berupa
deposit dengan butiran besar (bergerombol).
Rapat arus yang tinggi juga mengakibatkan terbentuknya gas H2 (hasil
reaksi reduksi ion H+) semakin banyak. Apabila Gas H2 teradsorp pada
permukaan lapisan elektroplating Zn-Ni maka akan menghasilkan pori (lubang)
dan menyebabkan lapisan tidak rata. Adanya pori tersebut menghasilkan lapisan
yang rapuh. Fenomena ini disebut sebagai kerapuhan hidrogen (hydrogen
embritlemen) (Purnawan, 2003). Rapat arus tinggi juga dapat menyebabkan
timbulnya panas dan mengakibatkan deposit menjadi kusam dengan ditandai
warna yang menghitam (Purwanto dan Huda, 2005).
Kaitannya dalam penelitian ini, Pengaruh rapat arus terhadap kualitas
lapisan elektroplating Zn-Ni ditinjau dari aspek karakter berat, nilai kekerasan dan
tekstur lapisan elektroplating Zn-Ni adalah sebagai berikut:
a) Semakin besar rapat arus menghasilkan berat lapisan elektroplating Zn-Ni
yang semakin besar. Akan tetapi, pada rapat arus yang besar lapisan yang
dihasilkan kemungkinan rapuh dan ikatan antar deposit kurang kuat sehingga
dimungkinkan pada rapat arus yang tinggi akan terjadi penurunan berat
lapisan elektroplating Zn-Ni.
25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
b) Kekerasan suatu material berhubungan dengan keteraturan penataan atom dan
jenis atom penyusunnya. Dalam proses deposisi, susunan deposit yang teratur
dan penuh (close-paked) akan menghasilkan lapisan yang keras. Semakin
cepat penyusunan suatu sistem akan menghasilkan sesuatu yang tidak teratur.
Semakin besar rapat arus menghasilkan susunan deposit yang tidak teratur
dan tidak penuh (non-packed). Hal ini akan mengakibatkan semakin
menurunnya tingkat kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni. Rapat arus yang
menghasilkan lapisan elektroplating Zn-Ni dengan nilai kekerasan tertinggi di
duga adalah pada rapat arus rendah.
c) Tekstur permukaan berhubungan dengan orientasi penataan deposit dan
ukuran deposit. Semakin besar rapat arus maka laju deposisi semakin besar,
menghasilkan pertumbuhan deposit yang tidak teratur dan berupa deposit
dengan butiran besar (bergerombol). Semakin tinggi rapat arus akan
mengakibatkan tekstur menjadi kasar. Rapat arus yang menghasilkan tekstur
lapisan elektroplating Zn-Ni paling halus di duga adalah pada rapat arus
rendah.
Variasi rapat arus pada proses elektroplating Zn-Ni akan memberikan
pengaruh terhadap berat, tekstur dan nilai kekerasan dimana pada rapat arus
tertentu, akan diperoleh berat, tekstur dan nilai kekerasan optimum. Berdasarkan
penelitian sebelumnya, rapat arus optimum pada 0,4 A/dm2 karena pada rapat arus
yang lebih besar terbentuk lapisan yang kusam dan rapuh (Shivakumara et al.,
2004). Lapisan elektroplating Zn-Ni dengan kualitas yang baik adalah lapisan
yang telah melapisi seluruh area substrat, dengan tekstur yang halus dan tingkat
kekerasan yang tinggi.
Salah satu upaya meningkatkan kualitas lapisan elektroplating Zn-Ni
adalah dengan menambahkan p-vanilin sebagai brightener dalam larutan
elektroplating Zn-Ni. Aditif brightener berfungsi untuk mengatur pertumbuhan
deposit Zn dan Ni. Mekanisme aditif brightener dalam mengatur pertumbuhan
deposit pada proses elektroplating Zn-Ni adalah dengan menghambat laju deposisi
ion Zn2+ dan Ni2+.
26
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
p-Vanilin memiliki atom donor yang memiliki pasangan elektron bebas.
Ketika p-vanilin ditambahkan dalam larutan elektrolit elektroplating Zn-Ni,
dengan adanya atom donor elektron memungkinkan vanilin berinteraksi dengan
ion Zn2+ dan/atau Ni2+ membentuk ikatan koordinasi menghasilkan senyawa
kompleks Zn-vanilin dan/atau Ni-vanilin. Dengan terbentuknya kompleks tersebut
diduga dapat menurunkan laju deposisi ion Zn2+ dan Ni2+. Hal ini dapat terjadi
karena:
1. Deposisi ion Zn2+ dan Ni2+ menuju katoda (substrat) mendapatkan
rintangan/halangan sterik dari kompleks vanillin. Sehingga laju deposisi ion Zn2+
dan Ni2+ menjadi terhambat.
2. Kompleks vanilin dapat mengalami reaksi reduksi/terdeposisi ke katoda.
Kompleks vanilin secara struktural lebih besar dari ion Zn2+ dan Ni2+, sehingga
laju deposisi kompleks vanilin lebih lambat daripada laju deposisi ion Zn2+ dan
Ni2+.
Ketika pergerakan deposisi Zn2+ dan Ni2+ menjadi lambat (tidak terlalu
cepat), maka deposit memiliki waktu rileks untuk menata/mengarahkan diri ke
titik-titik pertumbuhan (posisi yang nyaman) pada permukaan katoda sehingga
akan menghasilkan pertumbuhan deposit yang teratur, berukuran kecil (fine grain)
dan menghasilkan susunan yang penuh (close packed). Dengan kata lain
menghasilkan lapisan terlihat lebih cerah.
Konsentrasi aditif yang ditambahkan adalah sangat sedikit antara 100 µM
sampai 10 mM (Kim et al., 2004). Konsentrasi aditif p-vanillin yang ditambahkan
akan mempengaruhi laju deposisi ion Zn2+ dan Ni2+ ke katoda. Semakin besar
konsentrasi p-vanilin yang ditambahkan maka dimungkinkan laju deposisi ion
Zn2+ dan Ni2+ akan semakin dihambat/menurun. Tetapi diduga, p-vanilin akan
terjebak/terdeposis pada lapisan elektroplating Zn-Ni karena terbawa arus deposisi
ion dan juga kompleks-vanilin mengalami reduksi. Adanya p-vanilin pada lapisan
elektroplating Zn-Ni akan berpengaruh menurunkan kualitas lapisan elektro-
plating Zn-Ni yaitu: menurunkan nilai kekerasan dan memperbesar ukuran butiran
deposit (kasar).
27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Berdasarkan penelitian sebelumnya, konsentrasi o-vanillin yang efektif
menghambat laju deposisi dalam elektroplating Zn adalah pada konsentrasi
165µM (0,025 g/L) dengan hasil tekstur permukaan lapisan lebih halus, ukuran
butiran deposit lebih kecil dan spektrum reflektansi tinggi (Kim et al., 2004)
C. Hipotesa
Berdasarkan uraian diatas dapat diambil hipotesis/dugaan awal yaitu :
1. Semakin besar rapat arus berpengaruh
a. meningkatkan berat lapisan elektroplating Zn-Ni, dengan berat optimum
pada rapat arus 0,4 A/dm2.
b. menurunkan tingkat kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni, dengan
tingkat kekerasan lapisan yang paling keras pada rapat arus 0,2 A/dm2.
c. menyebabkan tekstur lapisan elektroplating Zn-Ni semakin kasar, dengan
tekstur yang halus pada rapat arus 0,2 A/dm2.
2. Semakin besar konsentrasi aditif p-vanilin yang ditambahkan berpengaruh
a. menurunkan berat lapisan elektroplating Zn-Ni, dengan penurunan berat
paling banyak pada konsentrasi 0,020 g/L
b. meningkatkan tingkat kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni, dengan
peningkatan kekerasan paling tinggi pada konsentrasi 0,020 g/L.
c. memperhalus tekstur lapisan elektroplating Zn-Ni, dengan tekstur yang
paling halus pada konsentrasi 0,020 g/L.
28
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen secara
kualitatif dan kuantitatif. Penelitian ini mempelajari pengaruh rapat arus dan
konsentrasi aditif p-vanilin terhadap berat, tingkat kekerasan dan tekstur lapisan
elektroplating Zn-Ni.
B. Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Penelitian dilakukan di Bengkel Sub Lab. Fisika Laboratorium Pusat
MIPA UNS, Sub Lab. Kimia Laboratorium Pusat F MIPA UNS, Laboratorium
Material Teknik Mesin UNS dan Laboratorium Kimia Analitik jurusan Kimia
FMIPA UGM. Penelitian dilakukan selama 9 bulan mulai dari bulan oktober 2009
sampai dengan Juni 2010.
C. Alat dan Bahan
1. Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
a. 1 set alat elektroplating (hand made)
b. Power Supply, 5 A; 3; 4,5; 6; 7,5; 9 dan 12 V, Model: N-905 P, merk Sisson
c. 3 buah Digital Multimeter merk Excel DT 9205A
d. 1 buah Bak elektroplating (gelas beker 100 ml)
e. Stopwatch sport timer merk Hanhart
f. Neraca analitis Sartorius BP 310 S dengan spesifikasi: max = 310 g; d =
0,001 g
g. Electronic Digital Caliper merk Bdq
h. Microscope XSP-12 Series
i. Lampu penerangan mikroskop
j. Kamera digital Kodak color science 8.0 megapixels.
k. Mickrohardness Tester HWMMT X 7 merk Underwood dengan TV display
merk matsuzawa.
l. X Ray Difraction (X-RD) Shimadzu 6000
m. Alat – alat gelas.
29
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2. Bahan
Bahan - bahan yang digunakan dalam penelitian ini:
a. Logam Besi (Katoda)`
b. Logam platina (anoda)
c. ZnSO4.7H2O p.a (Merck)
d. NiSO4.6H2O p.a (Merck)
e. Na2SO4 p.a (Merck)
f. H3BO3 p.a (Merck)
g. p-Vanilin p.a (Merck)
h. NaLS p.a (Merck),
i. EDTA p.a (Merck)
j. Aquades
k. Kertas abrasive 100; 240; 360; 500 dan1000
l. Autosol
m. Aseton p.a (Merck)
n. HCl p.a (Merck)
o. Isolatip Elecktrical tape merk unibell
D. Prosedur Penelitian
1. Persiapan Sampel Substrat Besi sebelum Elektroplating
(Treatmen Pra-plating)
Plat logam besi dipotong, dibuat ukuran 5 x 2,65 cm2 kemudian disebut
sebagai sampel substrat. Permukaan sampel substrat dihaluskan dengan kertas
abrasif yang ditempelkan pada gerinda listrik, dengan tingkat kekasaran bertingkat
dari kasar ke halus. yaitu mulai dari ukuran 100; 240; 360; 500 dan 1000.
Tujuannya untuk mendapatkan permukaan yang rata. Kemudian sampel dipoles
dengan menggunakan autosol.
Sampel substrat dilakukan penghilangan lemak, minyak dan kotoran
(degreasing) dengan dibersihkan dengan kain yang telah diberi aseton. Sampel
substrat dilakukan penghilangan karat ataupun oksida besi (pickling acid) dengan
cara dicelupkan dalam larutan HCl 0,1 M kemudian dibilas (rinsing) dengan
aquadest dan dikeringkan (Purnawan, 2003).
30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Permukaan sampel yang akan dilapisi, diukur dengan panjang 4 cm.
Permukaan sampel substrat yang tidak dilapisi, ditutup dengan isolatif electrical
tape untuk mendapatkan satu muka pelapisan. Sampel substrat ditimbang
dilaporkan sebagai berat substrat besi awal (W0).
2. Pembuatan alat pengatur arus listrik (untuk arus terkontrol)
Alat pengatur arus di buat untuk mengatur besarnya arus listrik yang
diberikan selama proses elektroplating berlangsung. Dalam penelitian ini, rapat
arus (J) yang digunakan ditetapkan 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 dan 0,6 A/dm2 dan luas
permukaan pelapisan (A) ditetapkan adalah 4 cm x 2,65 cm = 10,6 cm2 = 0,106
dm2. Besarnya arus listrik yang diberikan dihitung dengan menata ulang rumus
merujuk persamaan (2) menjadi:
I = J . A
Keterangan: J = Rapat arus (A/dm2)
I = Arus listrik (Ampere)
A = Luas permukaan (dm2)
Arus yang diberikan pada proses elektroplating pada tiap rapat arus
disajikan dalam Tabel
Tabel 2. Perhitungan Penentuan Arus Listrik untuk Proses Elektroplating Zn-Ni
No Rapat Arus ( J )
A/dm2
Luas Permukaan (A)
dm2
Arus (I)
Ampere
1. 0,2 0,106 0,0212
2. 0,3 0,106 0,0318
3. 0,4 0,106 0,0424
4. 0,5 0,106 0,0530
5. 0,6 0,106 0,0636
Arus yang diberikan dalam proses elektroplating (Tabel 2) diatur melalui
hambatan geser (yang mempunyai range nilai hambatan) dalam rangkaian dan
dapat diketahui dari amperemeter. Adapun skema rangkaian disajikan dalam
Gambar 11 :
31
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Gambar 11. Skema Rangkaian Alat Pengatur Arus Listrik
Keterangan Gambar: 1. Input adalah power supply (adaptor DC) sebagai sumber arus yang berfungsi
merubah arus tegangan bolak – balik (AC) menjadi arus searah (DC). 2. R1 adalah hambata geser 1 berfungsi mengatur arus yang melewati jalur dari a
sampai b 3. R2 adalah hambatan geser 2 berfungsi mengatur arus yang melewati jalur dari c
sampai d. 4. A1 adalah Amperemeter 1 berfungsi mengetahui besarnya arus yang lewat pada
jalur dari a - b. 5. A2 adalah Amperemeter 2 berfungsi mengetahui besarnya arus yang lewat pada
jalur dari c - d (arus yang diberikan ke dalam sistem larutan elektrolit). Apabila arus yang melewati jalur c - d terlalu besar, dapat dikurangi dengan menurunkan nilai hambatan geser R1.
6. V adalah Voltmeter berfungsi mengetahui besarnya beda potensial (voltase) antara anoda dan katoda.
7. Output adalah anoda (platina) dan katoda (substrat besi)
32
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A
b
Gambar 12. Alat Pengatur Arus a. Tampak depan b. Tampak belakang
3. Pembuatan Larutan Elektroplating Zn-Ni
Sebanyak 15 g ZnSO4.7H2O, 1 g NiSO4.6H2O, 6 g Na2SO4, 2 g H3BO3,
1,5 g EDTA dan 1 g NaLS dilarutkan dengan 400 mL aquades dalam gelas beker
500 ml disetai pengadukan dengan magnetik stirer agar homogen. Larutan
dipindah dalam labu ukur 1 L dan dilakukan pembilasan pada gelas beker dengan
aquades secara berulang kemudian dimasukkan dalam labu ukur 1 L. Selanjutnya
ditambahkan aquades tepat sampai tanda batas labu ukur 1 L.
Larutan elektrolit dengan penambahan p-vanilin dibuat dengan cara yang
sama seperti langkah di atas, ditambahkan dengan berat dari variasi p-vanilin.
Variasi p-vanilin yang ditambahkan yaitu: 0,010; 0,020 ; 0,030; 0,040 dan 0,050
g.
4. Proses Elektroplating
Proses elektroplating Zn-Ni menggunakan prinsip elektrolisis sistem dua
elektroda, yang terdiri dari anoda dan katoda. Substrat besi sebagai katoda,
merupakan logam yang dilapisi sedangkan platina sebagai anoda. Jarak antar
elektroda adalah 3 cm. Elektrolisis dilakukan selama 30 menit. Rapat arus
divariasi 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 dan 0,6 A/dm2. Untuk setiap pengerjaan elektroplating
Zn-Ni menggunakan 100 ml larutan elekrolit.
Setelah proses elektroplating selesai, sampel substrat ditimbang dan
dilaporkan sebagai berat sampel substrat besi setelah elektroplating (W1).
Percobaan elektroplating dilakukan dua kali (duplo). Setting alat elektroplating
a) Set kontrol adalah tanpa penambahan aditif p-vanilin. b) pada rapat arus 0,6 A/dm2 tidak dilakukan uji kekerasan dan pengukuran diameter butiran, karena lapisan yang terbentuk rapuh dan
Gambar 17b. Foto Tekstur Permukaan Sampel Elektroplating Zn-Ni dengan aditif p-vanilin 0,020 dan 0,030 g/L (pada variasi rapat arus 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5 A/dm2)
- Butiran agak kasar (D) - Warna kusam - Butiran agak kasar (D)
- Warna cerah - Butiran sangat kasar (E)
- Warna kusam - Butiran kasar (D)
0,050
Keterangan - Warna cerah - Butiran halus(B)
- Warna cerah - Butiran halus (B)
- Warna agak kusam - Butiran agak kasar(C)
- Warna kusam - Butiran kasar(D)
Gambar 17c. Foto Tekstur Permukaan Sampel Elektroplating Zn-Ni dengan aditif p-vanilin 0,040 dan 0,050 g/L (pada variasi rapat arus 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5 A/dm2)
47
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B. Pembahasan
1. Identifikasi Senyawa yang Terbentuk dalam Lapisan Elektroplating Zn-Ni
Identifikasi struktur kristal yang ada dalam sampel elektroplating Zn-Ni
dengan cara membandingkan sudut difraksi (2θ) dan intensitas sampel dengan
sudut difraksi (2θ) dan intensitas dari data JCPDS (Joint Committe on Powder
Diffraction Standars). Kemudian puncak-puncak yang spesik setiap difraktogram
dari sampel dibuat tabel hubungan intensitas (I) dengan 2θ. Data difraktogram
sampel dan standar JCPDS dapat dilihat pada Gambar 18 dan untuk tabel
hubungan intensitas (I) dengan 2θ puncak difraksi disajikan dalam Tabel 9.
Gambar 18. Difraktogram sampel lapisan elektroplating Zn-Ni (pada rapat arus yang sama 0,4 A/dm2)
48
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Tabel 9. Identifikasi Senyawa Lapisan Elektroplating Zn-Ni dari Difraktogam XRD
Sampel Puncak 2 θ Intensitas d spacing hkl Senyawa Hasil Identifikasi berdasarkan JCPDS sampel standar
Konstanta a, b dan faktor R dari persamaan linier hubungan berat lapisan
elektroplating Zn-Ni terhadap rapat arus (pada rapat arus 0,2 – 0,5 A/dm2) dengan
berbagai variasi konsentrasi aditif vanilin ditunjukkan pada Tabel 10.
Tabel 10.Konstanta a,b dan R Trendline Persamaan Linier Hubungan Berat Lapisan Elektroplating Zn-Ni Terhadap Rapat Arus (pada rapat arus 0,2 – 0,5 A/dm2) dengan Berbagai Variasi Konsentrasi Aditif p-Vanilin
[p-vanilin] (g/L)
konstanta a
konstanta b
R2 faktor
R Factor
tanpa p-vanillin 4,7 60,5 0,9777 0,9888
0,010 2,4 53,5 0,9995 0,9997
0,020 -1,85 61 0,9766 0,9882
0,030 -1,6 63,5 0,9996 0,9998
0,040 1,35 56,5 0,9902 0,9951
0,050 4,15 53,5 0,9497 0,9745
Nilai faktor koreksi R pada Tabel 10 dari masing – masing variasi p-
vanilin mendekati 1 (satu), menunjukkan pola trend linier pada rapat arus 0,2 –
0,5 A/dm2 yang berarti pada rapat arus 0,2 – 0,5 A/dm2 memberikan pengaruh
yang linier terhadap berat lapisan elektroplating Zn-Ni.
Perbandingan nilai berat lapisan elektroplating Zn-Ni antara perhitungan
berdasarkan hukum Faraday dengan hasil percobaaan disajikan dalam Tabel 11.
Tabel 11. Data Perbandingan Berat lapisan Elektroplating Zn-Ni Secara Perhitungan dan Percobaan
No. keterangan Berat lapisan elektroplating Zn-Ni (mg) Variasi Rapat Arus
dan Ni2+ semakin cepat, sehingga meghasilkan penataan deposit Zn dan Ni
menjadi semakin tidak teratur dan tidak penuh (non-packed). Contoh susunan
struktur non-packed dan struktur close packed berdasarkan hoogenboom. et al
(2003) dan wulff. et al (1964) disajikan dalam Gambar 22a dan 22b.
a. b. Gambar 22a. Struktur Non-packed b. Struktur Close-packed
Struktur non-packed menghasilkan susunan atom yang tidak teratur (acak)
dan terbentuk rongga-rongga, sedangkan untuk struktur close-packed susunan
atomnya lebih teratur dan penuh. Susunan struktur non-packed, apabila diuji
tingkat kekerasannya menghasilkan nilai kekerasan yang lebih lunak
dibandingkan struktur close-packed.
Kedua, semakin besar rapat arus mengakibatkan terbentuknya gas H2
(hasil reduksi ion H+) pada katoda semakin banyak. Gas H2 tersebut dapat
teradsorp/terjebak pada lapisan elektroplating Zn dan Ni, sehingga menimbulkan
pori-pori pada lapisan elektroplating Zn-Ni. Dengan adanya pori-pori pada lapisan
elektroplating Zn-Ni mengakibatkan tingkat kekerasan lapisan elektroplating Zn-
Ni menjadi menurun/lunak.
Apabila Nilai kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni dihubungkan dengan
dengan berat lapisan elektroplating Zn-Ni, mempunyai hubungan yang
berbanding terbalik. Semakin besar rapat arus (0,2 – 0,5 A/dm2) maka semakin
besar berat lapisan elektroplating Zn-Ni tetapi kekerasan semakin menurun. Hal
ini dapat dianalisa kemungkinan dipengaruhi oleh ketebalan lapisan elektroplating
Zn-Ni. Semakin besar rapat arus (pada rapat arus 0,2 - 0,5 A/dm2) menghasilkan
berat lapisan yang besar. Karena luas permukaan semua sampel sama maka
peningkatan berat lapisan mengakibatkan lapisan semakin tebal. Semakin tebal
54
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
lapisan didukung dengan terbentuknya pori dari adanya gas H2 yang
teradsorp/terjebak pada lapisan elektroplating Zn-Ni dimungkinkan dapat
menyebabkan semakin menurunya nilai kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni.
Berdasarkan analisa data, rapat arus yang menghasilkan kekerasan lapisan
elektroplating Zn-Ni tertinggi adalah pada rapat arus 0,2 A/dm2.
c. Pengaruh Rapat Arus Terhadap Tekstur Lapisan elektroplating Zn-Ni
Pengaruh rapat arus terhadap tekstur lapisan elektroplating Zn-Ni dianalisa
melalui grafik hubungan diameter butiran lapisan elektroplating Zn-Ni terhadap
rapat arus pada berbagai variasi konsentrasi aditif p-vanilin, ditunjukkan pada
Gambar 23. Tekstur lapisan elektroplating Zn-Ni disajikan dalam Gambar 17a,
17b dan 17c.
Gambar 23. Grafik hubungan diameter butiran deposit elektroplating Zn-Ni terhadap rapat arus pada berbagai variasi konsentrasi aditif p-vanilin
Ukuran diameter butiran deposit dapat menunjukkan tekstur lapisan
elektroplating Zn-Ni karena semakin besar ukuran diameter butiran menunjukkan
tekstur yang semakin kasar.
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Dia
met
er B
utira
n D
epos
it el
ektr
opla
ting
Zn-N
i (µ
m)
Rapat Arus (A/dm2)
Tanpa p-vanillin
0,010 g/L p-vanillin
0,020 g/L p-vanillin
0,030 g/L p-vanillin
0,040 g/L p-vanillin
0,050 g/L p-vanillin
Linear (Tanpa p-vanillin)
Linear (0,010 g/L p-vanillin)
Linear (0,020 g/L p-vanillin)
Linear (0,030 g/L p-vanillin)
Linear (0,040 g/L p-vanillin)
Linear (0,050 g/L p-vanillin)
55
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Berdasarkan Gambar 23, pada rapat arus 0,3 - 0,5 A/dm2 menunjukkan
trend peningkatan linier untuk semua variasi konsentrasi aditif p-vanilin, yang
berarti semakin besar rapat arus (0,3 - 0,5 A/dm2) menghasilkan ukuran diameter
butiran deposit elektroplating Zn-Ni yang semakin besar atau mengakibatkan
tekstur menjadi semakin kasar. Hal tersebut dapat dianalisa karena semakin besar
rapat arus (pada rapat arus 0,3 - 0,5 A/dm2) menyebabkan laju deposisi ion Zn2+
dan Ni2+ menjadi semakin besar. Laju deposisi yang besar menghasilkan penataan
deposit menjadi semakin tidak teratur dan deposit bergerombol membentuk
deposit yang besar, sebagai akibatnya teksturnya menjadi semakin kasar.
Rapat arus 0,2 sampai 0,3 A/dm2 untuk variasi konsentrasi: tanpa p-
vanilin; 0,010; 0,020 dan 0,030 g/L p-vanilin menunjukkan trend penurunan. Hal
ini dikarenakan pada rapat arus 0,2 A/dm2 terdapat beberapa deposit yang
menunjukkan ukuran diameter butiran deposit lebih besar daripada rapat arus 0,3
A/dm2. Fenomena tersebut menurut Glasstone (1962) dan Hiskia (1992)
disebabkan karena pada rapat arus yang rendah (0,2 A/dm2), ion logam
mempunyai laju deposisi yang rendah. Pada keadaan tersebut pertumbuhan kristal
akan lebih besar daripada kecepatan deposisi atom logam ke katoda. Atau dengan
kata lain, sebelum terdeposisi pada katoda, interaksi antar atom - atom logam
lebih cenderung berikatan membentuk susunan kristal sebagai akibatnya deposit
yang terbentuk mempunyai ukuran yang besar dan tekstur menjadi kasar.
Untuk konsentrasi aditif p-vanilin 0,040 dan 0,050 g/L vanilin pada rapat
arus 0,2 A/dm2 ukuran butiran deposit tetap lebih kecil dari pada rapat arus 0,3
A/dm2. Hal ini dapat dianalisa karena interaksi antar atom logam untuk
membentuk deposit dengan susunan kristal kemungkinan cenderung lebih sedikit
terjadi. Hal tersebut karena adanya p-vanilin yang banyak menjadikan sistem
larutan elektrolit menjadi meruah (bulk) akibatnya p-vanilin dapat menghalangi
interaksi antar atom logam membentuk deposit dengan susunan kristal atau dapat
juga ion logam cenderung berikatan koordinasi dengan p-vanilin membentuk
kompleks vanilin.
Rapat arus yang menghasilkan tekstur lapisan elektroplating Zn-Ni yang
halus adalah pada rapat arus 0,3 A/dm2.
56
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3. Pengaruh Konsentrasi Aditif p-Vanilin Terhadap
Karakter Lapisan Elektroplating Zn-Ni
a. Pengaruh Konsentrasi Aditif p-Vanilin terhadap Berat Lapisan
Elektroplating Zn-Ni
Pengaruh konsentrasi aditif p-vanilin dianalisa dengan melalui dua
pendekatan. Pertama, analisa melalui grafik hubungan ∆ Ya terhadap ∆ Xa,
ditunjukkan pada Gambar 24a. Perhitungan nilai ∆ Ya dan ∆ Xa disajikan pada
Lampiran 9. Analisa kedua, melalui grafik hubungan nilai berat lapisan
elektroplating Zn-Ni per rapat arus terhadap konsentrasi p-vanilin, ditunjukkan
pada Gambar 24b. Nilai berat lapisan elektroplating per rapat arus adalah nilai
slope (b) persamaan linier hubungan berat lapisan elektroplating Zn-Ni terhadap
rapat arus pada berbagai variasi konsentrasi p-vanilin merujuk pada Tabel 10.
Keterangan: ∆ Ya :Selisih berat lapisan elektroplating Zn-Ni antara set eksperimen (variasi
konsentrasi p-vanillin) dengan set kontrol (tanpa aditif p-vanillin) (mg) ∆ Xa :Selisih konsentrasi aditif p-vanilin antara set eksperimen dengan set kontrol
(g/L) a.
b.
Gambar 24a. Grafik hubungan ∆ Ya terhadap ∆Xa pada berbagai variasi rapat arus b. Grafik hubungan berat lapisan elektroplating Zn-Ni
per rapat arus terhadap konsentrasi aditif p-vanilin
1). Analisa berdasarkan grafik hubungan ∆ Ya terhadap ∆Xa pada berbagai variasi
rapat arus (Gambar 24a)
Analisa pola trendline Gambar 24a, untuk masing – masing variasi rapat
arus menunjukkan trend penurunan dan trend peningkatan, kecuali unuk rapat
arus 0,4 A/dm2 tidak menunjukkan trend penurunan tetapi trend konstan
(datar) pada penambahan 0,010 – 0,030 g/L p-vanilin.
Trend penurunan terjadi pada penambahan 0,010 – 0,020 g/L p-vanilin
untuk semua variasi rapat arus, kecuali rapat arus 0,4 A/dm2. Trend
peningkatan trejadi pada penambahan 0,020 – 0,050 g/L vanilin untuk rapat
arus 0,2;0,3;0,5 dan 0,6 A/dm2, sedangkan untuk rapat arus 0,4 A/dm2 trend
peningkatan terjadi pada penambahan 0,030 - 0,050 g/L vanilin.
Berdasarkan Gambar 24a, Nilai ∆ Ya < 0, menunjukkan bahwa berat
lapisan elektroplating Zn-Ni set eksperimen (variasi konsentrasi p-vanillin)
lebih kecil dari set kontrol (tanpa aditif p-vanillin). Variasi konsentrasi p-
vanillin menyebabkan penurunan berat lapisan elektroplating Zn-Ni untuk
semua variasi rapat arus, yang berarti dengan adanya aditif p-vanilin dapat
menghambat laju deposisi ion Zn2+ dan Ni2+, tetapi efektivitas penghambatan
laju deposisi pada tiap – tiap konsentrasi aditif p-vanilin berbeda, dilihat dari
berat lapisan elektroplating Zn-Ni yang dihasilkan. Hal tersebut dapat
disebabkan kemungkinan p-vanilin tidak hanya menghambat laju deposisi,
tetapi juga ikut terjebak/terdeposisi dalam lapisan elektroplating Zn-Ni.
Ternyata dengan adanya aditif p-vanilin mampu menurunkan berat
lapisan elektroplating Zn-Ni. Penurunan berat lapisan elektroplating Zn-Ni
paling banyak ditunjukkan pada penambahan 0,020 g/L p-vanilin untuk semua
variasi rapat arus, kecuali untuk rapat arus 0,4 A/dm2.
2). Analisa berdasarkan grafik hubungan berat lapisan elektroplating Zn-Ni per
rapat arus terhadap konsentrasi aditif p-vanilin (Gambar 24b)
Analisa kedua, berdasarkan Gambar 24b, pada konsentrasi tanpa
penambahan p-vanilin (set kontrol), berat lapisan elektroplating Zn-Ni per
rapat arus menunjukkan nilai 60,5 merujuk pada Tabel 10. Dengan adanya
aditif p-vanilin menyebabkan nilai berat lapisan elektroplating Zn-Ni per rapat
58
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
arus berubah, yaitu terdapat peningkatan dan penurunan. Berarti variasi
konsentrasi aditif p-vanilin berpengaruh terhadap nilai berat lapisan
elektroplating Zn-Ni per rapat arus. Penurunan nilai berat lapisan per rapat arus
dapat mengindikasikan konsentrasi aditif p-vanilin yang lebih bersifat efektif
menghambat laju deposisi.
Berdasarkan Gambar 24b menunjukkan 2 pola trendline yaitu trend
penurunan dan trend peningkatan. Hal ini dapat dilihat, yaitu:
a) Pada konsentrasi 0,010 – 0,030 g/L p-vanilin, menunjukkan trend
peningkatan nilai berat lapisan elektroplating Zn-Ni per rapat arus. Pada
konsentrasi penambahan 0,010 g/L p-vanilin menunjukkan nilai berat
lapisan elektroplating Zn-Ni per rapat arus yang lebih kecil dari set kontrol
(tanpa penambahan p-vanilin), sedangkan untuk konsentrasi 0,020 dan
0,030 g/L p-vanilin menunjukkan nilai berat lapisan elektroplating Zn-Ni
per rapat arus yang lebih besar dari pada tanpa penambahan p-vanilin. Hal
ini menunjukkan pada konsentrasi penambahan 0,010 g/L p-vanilin lebih
bersifat menghambat laju deposisi ion Zn2+ dan Ni2+ dari pada konsentrasi
0,020 dan 0,030 g/L p-vanilin.
b) Pada konsentrasi 0,030 – 0,050 g/L p-vanilin menunjukkan trend penurunan
nilai berat lapisan per rapat arus. Pada konsentrasi penambahan 0,050 g/L
vanilin menunjukkan nilai berat lapisan elektroplating Zn-Ni per rapat arus
lebih kecil dari set kontrol (tanpa penambahan p-vanilin) dan juga pada
konsentrasi penambahan 0,030 dan 0,040 g/L p-vanilin. Hal ini
menunjukkan pada 0,050 g/L p-vanilin, lebih bersifat menghambat laju
deposisi ion Zn2+ dan Ni2+ daripada konsentrasi penambahan 0,030 dan
0,040 g/L p-vanilin.
Hasil analisa data berdasar Gambar 24b, menunjukkan konsentrasi 0,010
dan 0,050 g/L p-vanillin lebih efektif menghambat laju deposisi ion Zn2+ dan
Ni2 karena mampu menurunkan nilai berat lapisan elektroplating Zn-Ni per
rapat arus.
59
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Berdasarkan analisa kedua data dari Gambar 24a dan Gambar 24b
menunjukkan, ternyata semakin besar penambahan aditif p-vanilin tidak selalu
menghasilkan penghambatan laju deposisi yang semakin besar dan konsentrasi
yang menunjukkan penghambat laju deposisi yang efektif juga berbeda pada
masing-masing konsentrasi aditif p-vanilin. Hal ini dapat dilihat pada Gambar
24a, penurunan berat lapisan elektroplating Zn-Ni paling banyak pada konsentrasi
0,020 g/L p-vanilin dan pada Gambar 24b, penurunan berat lapisan elektroplating
Zn-Ni per rapat arus paling besar pada konsentrasi 0,010 dan 0,050 g/L p-vanilin.
Oleh karena itu, perlu ditinjau lebih lanjut dari hasil karakterisasi yang lain.
b. Pengaruh Aditif p-Vanilin Terhadap Nilai Kekerasan Lapisan
Elektroplating Zn-Ni
Pengaruh konsentrasi aditif p-vanilin terhadap nilai kekerasan lapisan
elektroplating Zn-Ni dianalisa melalui grafik hubungan ∆Yb terhadap ∆ Xa pada
berbagai variasi rapat arus disajikan pada Gambar 25. Perhitungan nilai ∆Yb dan
∆ Xa tersaji dalam Lampiran 11.
Keterangan: ∆ Yb : Selisih nilai kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni antara set eksperimen (variasi
konsentrasi p-vanillin) dengan set kontrol (tanpa aditif p-vanillin) (VHN) ∆ Xa : Selisih konsentrasi aditif p-vanilin antara set eksperimen dengan set kontrol (g/L)
Gambar 25. Grafik hubungan ∆ Yb terhadap ∆ Xa pada berbagai variasi rapat arus
Gambar 25 menunjukkan, bahwa faktor rapat arus juga berpengaruh
terhadap hubungan variasi konsentrasi aditif p-vanillin dengan nilai kekerasan
lapisan. Hal ini dapat diketahui dari titik optimum yang dihasilkan pada tiap
variasi rapat arus menunjukkan nilai yang berbeda. Pada rapat arus 0,2 dan 0,4
A/dm2 optimum pada penambahan 0,020 g/L p-vanilin, sedangkan untuk rapat
arus 0,3 dan 0,5 A/dm2 optimum pada penambahan 0,030 g/L p-vanillin. Nilai
optimum pada Gambar 25, menunjukkan nilai optimum yang negatif, artinya
menunjukkan nilai penurunan kekerasan yang paling besar.
Ternyata semakin banyak aditif p-vanillin tidak menunjukkan satu pola
trend peningkatan nilai kekerasan karena efektivitas penghambatan laju deposisi
pada masing – masing konsentrasi aditif p-vanilin berbeda. Pada konsentrasi
penambahan 0,020 dan 0,030 g/L p-vanillin menunjukkan penurunan nilai
kekerasan dibandingkan dengan penambahan 0,010, 0,040 dan 0,050 g/L p-
vanilin. Hal tersebut kemungkinan dikarenakan pada konsentrasi 0,020 dan 0,030
g/, p-vanillin lebih cenderung bersifat teradsorp/terdeposisi dari pada menghambat
laju deposisi sehingga menurunkan nilai kekerasan.
61
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Konsentrasi aditif p-vanillin yang menghasilkan nilai kekerasan tertinggi
adalah pada 0,050 g/L untuk semua variasi rapat arus. Hal ini menunjukkan
bahwa pada konsentrasi tersebut p-vanillin bersifat lebih efektif menghambat laju
deposisi ion Zn2+ dan Ni2+ dan menghasilkan penataan deposit yang lebih teratur
(close-packed) sehingga meningkatkan kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni.
Berkaitan dengan nilai kekerasan lapisan elektroplating Zn-Ni, bahwa
salah satu faktor nilai kekerasan lapisan bergantung pada komposisi atom Zn dan
Ni karena berdasarkan sifat karakteristik kekerasan Nikel (Ni) lebih keras dari
pada Seng (Zn). Berdasarkan hal itu, perlu kiranya mengetahui pengaruh aditif p-
vanilin terhadap komposisi Zn dan Ni dalam lapisan elektroplating Zn-Ni. Apakah
dengan adanya p-vanilin dapat lebih spesifik menghambat laju deposisi salah satu
ion Zn atau Ni. Oleh karena itu, disarankan perlu dilakukannya penelitian tentang
komposisi Zn dan Ni dalam lapisan elektroplating Zn-Ni.
c. Pengaruh Konsentrasi Aditif p-Vanilin Terhadap Diameter Butiran Deposit
Elektroplating Zn-Ni
Pengaruh konsentrasi aditif p-vanilin terhadap diameter butiran deposit elektroplating Zn-Ni dianalisa melalui grafik hubungan ∆ Yc terhadap ∆ Xa pada berbagai variasi rapat arus disajikan pada Gambar 26. Perhitungan nilai ∆ Yc dan ∆ Xa tersaji dalam lampiran 13.
(A) (B)
(C) (D)
Keterangan: ∆ Yc : Selisih diameter butiran deposit elektroplating Zn-Ni antara set eksperimen (variasi konsentrasi p-
vanillin) dengan set kontrol (tanpa aditif p-vanillin) (µm) ∆ Xa : Selisih konsentrasi aditif p-vanilin antara set eksperimen dengan set kontrol (g/L)
Gambar 26. Grafik hubungan ∆ Yc terhadap ∆ Xa pada berbagai variasi rapat arus: (A) Rapat arus 0,2 A/dm2; (B) Rapat arus 0,3 A/dm2; (C) Rapat arus 0,4 A/dm2; dan (D) Rapat arus 0,5 A/dm2
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
0 0.010.020.030.040.050.06
∆ Yc
(µm
)
∆ Xa (g/L)
RapatArus 0,2A/dm2
-1.00
0.00
1.00
2.00
0 0.010.020.030.040.050.06∆ Yc
(µm
)
∆ Xa (g/L)
RapatArus 0,3A/dm2
-2.00-1.000.001.002.003.00
0 0.010.020.030.040.050.06∆ Yc
(µm
)
∆ Xa (g/L)
RapatArus 0,4A/dm2
-0.40
0.00
0.40
0.80
0 0.010.020.030.040.050.06∆ Yc
(µm
)
∆ Xa (g/L)
Rapat Arus0,5 A/dm2
62
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Berdasarkan Gambar 26, menunjukkan 2 pola trendline yaitu trend
peningkatan dan trend penurunan, tetapi terdapat perbedaan pada titik