elektroplating dengan cobalt

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

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


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


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.


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


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 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?


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.


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.


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


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.


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


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.


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Katode&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrokimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Redoks



http://id.wikipedia.org/wiki/Logam

Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana

yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat

pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.

Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena

logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain

yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari

bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam

bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan

dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama

pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan

korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).

Deret Volta dan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui

kemungkinan terjadinya korosi. Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak

faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat

menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda

bila masih bersih dari oksida.

2.2 Elektrokimia

Elektrokimia mempelajari hubungan antara reaksi kimia dan aliran listrik.

Reaksi yang dimaksud adalah reaksi yang melibatkan adanya pelepasan dan

penerimaan elektron atau yang dikenal dengan reaksi oksidasi-reduksi atau reaksi

redoks. Reaksi oksidasi merupakan reaksi yang disertai dengan pelepasan elektron.

Contoh :

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-

Reaksi reduksi merupakan reaksi yang disertai dengan penerimaan elektron.

Contoh :

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)


http://id.wikipedia.org/wiki/Elektroda

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Potensial&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hukum_Nernst&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Deret_volta

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Baja_paduan&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Baja

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Besi_sulfida&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Besi_oksida&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Senyawa

http://id.wikipedia.org/wiki/Besi

http://id.wikipedia.org/wiki/Mineral

http://id.wikipedia.org/wiki/Ekstraksi

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrokimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia

Reaksi oksidasi selalu disertai dengan reaksi reduksi. Oleh karena itu reaksi ini

sering disebut sebagai reaksi redoks.

Sel elektrokimia merupakan suatu alat yang terdiri dari sepasang elektroda

yang dicelupkan ke dalam suatu larutan atau lelehan ionis dan dihubungkan dengan

konduktor logam pada rangkaian luar. Sel elektrokimia dapat berupa sel galvani

maupun sel elektrolisis.

Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi

redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Contohnya adalah

elektrolisis lelehan NaCl dengan electrode platina. Contoh lainnya adalah pada sel

Daniell jika diterapkan beda potensial listrik dari luar yang besarnya melebihi

potensial sel Daniell.

2.3 Elektroplating

Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam)

pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisa. 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. Proses electroplating melindungi

logam dasar dengan menggunakan logam-logam tertentu sebagai pelapis dan

pelindung, misalnya nikel, krom, tembaga, seng dan sebagainya.

Gambar 3 Proses Elektroplating


http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/Sel%20elektrolisis.htm

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/Sel%20galvan1.htm

a. Pelapisan Tembaga

Dalam pelapisan tembaga digunakan bermacam-macan larutan elektrolit, yaitu :

1. Larutan asam

2. Larutan sianida

3. Larutan fluoborat

4. Larutan pyrophosphate

Diantara empat macam larutan di atas yang paling banyak digunakan adalah larutan

asam dan larutan sianida.

b. Pelapisan Timah Putih

Pelapisan timah putih pada besi dengan cara listrik (elektroplating) sudah

sangat lama dilakukan untuk kaleng-kaleng makanan, minuman dan sebagainya.

Pelapisan secara listrik pada umumnya sudah menggantikan pelapisan secara celup

panas, karena pelapisan secara celup panas menghasilkan lapisan yang tebal dan

kurang merata (kurang halus). Sedangkan pelapisan secara listrik dapat

menghasilkan lapisan yang tipis dan lebih merata/halus. Dengan keuntungan

tersebut pada saat ini lebih banyak industri yang melakukan pelapisan timah putih

secara listrik dari pada secara celup panas (Hot Dip Galvanizing).

c. Pelapisan Seng

Seng sudah lama dikenal sebagai pelapis besi yang tahan korosi, murah

harganya, dan mempunyai tampak permukaan yang cukup baik. Pelapisan seng

pada besi dilaksanakan dengan beberapa cara seperti galvanizing, sherardizing,

atau metal spraying. Namun pelapisan secara listrik (elektroplating) lebih disukai

karena mempunyai beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan cara-cara

pelapisan yang lain, diantaranya :

1. Lapisan lebih merata

2. Daya rekat lapisan lebih baik

3. Tampak permukaan lebih baik


Karena beberapa keuntungan itulah maka lebih banyak dilaksanakan pelapisan

secara listrik daripada cara-cara lainnya. Pelapisan seng secara listrik kadang juga

disebut elektro-galvanizing. Larutan elektrolit yang sering digunakan ada dua macam

yaitu larutan asam dan larutan sianida. Bila kedua larutan tersebut dibandingkan

maka permukaan lapisan hasil dari penggunaan larutan sianida adalah lebih baik

jika dibandingkan dengan larutan asam. Namun larutan asam digunakan bila

dikehendaki kecepatan pelapisan yang tinggi dan biaya yang lebih murah.Larutan

lain yang sering digunakan pada pelapisan adalah larutan alkali zincat dan larutan

pyrophosphat.

d.Pelapisan Nikel

Pada saat ini, pelapisan nikel pada besi banyak sekali dilaksanakan baik untuk

tujuan pencegahan karat ataupun untuk menambah keindahan. Dengan hasil

lapisannya yang mengkilap maka dari segi ini nikel adalah yang paling banyak

diinginkan untuk melapisi permukaan. Dalam pelapisan nikel selain dikenal lapisan

mengkilap, terdapat juga jenis pelapisan yang buram hasilnya. Akan tetapi tampak

permukaan yang buram inipun dapat juga digosok hingga halus dan mengkilap.

Jenis lain dari pelapisan nikel adalah pelapisan yang berwarna hitam. Warna hitam

inipun tampak menarik dan digunakan biasanya untuk melapis laras senapan dan

lainnya.

e. Pelapisan Chrom

Selain nikel, maka pelapisan khrom banyak dilaksanakan untuk mendapatkan

permukaan yang menarik. Karena sifat khas khrom yang sangat tahan karat maka

pelapisan khrom mempunyai kelebihan tersendiri bila dibandingkan dengan

pelapisan lainnya. Selain sifat dekoratif dan atraktif dari pelapisan khrom,

keuntungan lain dari pelapisan khrom adalah dapat dicapainya hasil pelapisan yang

keras. Sumber logam khrom didapat dari asam khrom, tapi dalam perdagangan

yang tersedia adalah khrom oksida (Cr O3) sehingga terdapatnya asam khrom

adalah pada waktu khrom oksida bercampur dengan air

2.2 Karaktristik Unsur Cobalt


Cobalt adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang

Co dan nomor atom 27. Cobalt merupakan unsur transisi yang terletak pada

golongan 9 pada periode keempat. Cobalt merupakan logam metalik yang berwarna

sedikit berkilauan dan keabu-abuan. Cobalt selalu terdapat bergabung dengan nikel

dan biasa juga dengan arsen. Sumber utama cobalt adalah “speisses”, yang

merupakan sisa dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, Pb. Cobalt relatif tidak

reaktif, meskipun ia larut lambat sekali dalam asam mineral encer.

Unsur kimia Cobalt juga merupakan suatu unsur dengan sifat rapuh agak keras

dan mengandung metal serta kaya sifat magnetis yang serupa setrika. Cobalt-60 (

60Co) adalah suatu isotop yang diproduksi menggunakan suatu sumber sinar

( radiasi energi tinggi). Unsur kimia cobalt biasanya digunakan untuk mewarnai gelas

/ kaca serta memiliki suatu keindahan warna kebiruan. Stabilitas dari ion cobalt

mempunyai kecenderungan menurun dari bilangan oksidasi tinggi menuju bilangan

oksidasi rendah dan terjadi peningkatan stabilitas tingkat oksidasi II relatip lebih

tinggi dibandingkan tingkat oksidasi III, sesuai dengan deret unsur periode pertama,

Ti, V, Cr, Mn, dan Fe, terakhir Co. Tingkat oksidasi tertinggi dari ion cobalt adalah V

dan sangat sedikit senyawaan yang dikenal. Untuk senyawaan ion cobalt (III)

banyak dijumpai dengan atom-atom donor (biasanya N) dan untuk ion cobalt (I)

biasanya dengan ligan-ligan phi-aseptor.

Gambar 4 serbuk Cobalt

Unsur cobalt di alam selalu didapatkan bergabung dengan nikel dan biasanya

juga dengan arsenik. Mineral cobalt terpenting antara lain Smaltite (CoAs2),


cobalttite (CoAsS) dan Lemacite ( Co3S4 ). Sumber utama cobalt disebut “Speisses”

yang merupakan sisa dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, dan Pb.

Adapun sifat – sifat Logam cobalt dapat dibedakan menjadi 2, yaitu :

a. Sifat Fisika logam Cobalt :

• Logam berwarna abu – abu.

• Sedikit magnetis.

• Melebur pada suhu 14900C dan mendidih pada suhu 35200C.

• Memiliki 7 tingkat oksidasi yaitu -1, 0, +1, +2, +3, +4 dan +5.

b. Sifat Kimia logam Cobalt

• Mudah larut dalam asam – asam mineral encer.

• Kurang reaktif.

• Dapat membentuk senyawa kompleks.

• Senyawanya umumnya berwarna.

• Dalam larutan air, terdapat sebagai ion Co2+ yang berwarna merah.

• Senyawa – senyawa Co(II) yang tak terhidrat atau tak terdisosiasi berwara biru.

• Ion Co3+ tidak stabil, tetapi kompleks – kompleksnya stabil baik dalam bentuk

larutan maupun padatan.

• Kompleks-kompleks Co(II)dapat dioksidasi menjadi kompleks – kompleks

cobalt(III).

• Bereaksi dengan hidogen sulfida membentuk endapan hitam.

• Tahan korosi.

Adapun manfaat – manfaat dari logam cobalt adalah sebagai berikut :

1) Dapat dicampur dengan besi, nikel dan batang-batang rel lain untuk membuat

Alnico, suatu campuran logam memiliki kekuatan magnetis yang banyak

digunakan mesin jet dan turbin gas mesin/motor.

2) Digunakan sebagai bahan baja tahan-karat dan baja magnit.

3) Digunakan di dalam campuran logam untuk turbin gas generator dan turbin

pancaran.

4) Digunakan di dalam menyepuh listrik oleh karena penampilannya, kekerasan,

dan perlawanan ke oksidasi.


5) Digunakan untuk produksi warna biru permanen dan brilian untuk porselin,

gelas/kaca, serta barang tembikar, pekerjaan ubin dan lain-lain.

6) Cobalt-60, merupakan artifical isotop, dimana sebagai suatu sumber sinar

penting, dan secara ekstensif digunakan sebagai suatu pengusut serta agen

radiotherapeutic.

BAB III

DATA dan PEMBAHASAN

3.1 Data

Adapun data untuk melengkapi referensi pendukung dalam makalah ini,

penulis dapatkan melalui :

Data kepustakaan yang penulis peroleh dengan cara mengumpulkan

berbagai sumber referensi dari internet. Selain itu, penulis juga peroleh dengan cara

mengumpulkan buku-buku yang relevan.

3.2 Pembahasan

Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating dikategorikan

sebagai proses pengerjaan akhir (metal finishing). Secara sederhana, electroplating

dapat diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan

arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke

material yang hendak dilapisi. Atau dengan kata lain, electroplating dapat diartikan

juga sebagai suatu proses pengendapan zat (ion-ion logam) pada benda kerja

(katoda) melalui proses elektrokimia, dimana logam yang mengendap pada katoda

berasal dari ion-ion bermuatan listrik yang berpindah dari logam tumbal (logam

yang bertindak sebagai anoda) menuju benda kerja (logam yang bertindak sebagai

katoda) melalui media larutan elektrolit akibat teraliri arus listrik searah (DC)


dengan tegangan konstan secara terus menerus hingga akhirnya mengendap dan

membentuk lapisan.

Unsur-unsur pelapis logam dapat berupa lapis seng, galvanis, perak, emas,

tembaga, nikel, krom dan lain sebagainya. Penggunaan lapisan tersebut disesuaikan

dengan kebutuhan dan kegunaan masing-masing material. Perbedaan utama dari

pelapisan tersebut adalah jenis dan kadar anoda (logam pelapis) yang digunakan.

Selain itu, larutan elektrolisisnya juga dapat membedakan hasil pengerjaan

logamnya.

Ciri fisik ketika material seperti baja telah dilapisi dengan unsur lainnya 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. Oleh sebab itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu

untuk meningkatkan sifat teknis/mekanis dari suatu logam, yang kedua melindungi

logam dari korosi, dan ketiga memperindah tampilan (decorative).

Prinsip Dasar Electroplating

Dalam proses electroplating dikenal istilah anoda, katoda, larutan elektrolit.

Ketiga istilah tersebut yang berhubungan dengan pelapisan material khususnya

logam diilustrasikan seperti pada gambar berikut :

Gambar 5 skema electroplating

Anoda adalah terminal positif, dihubungkan dengan kutub positif dari sumber

arus listrik. Anoda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak. Anoda


yang tidak larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik. Sedangkan anoda yang

larut selain berfungsi sebagai penghantar arus listrik, juga sebagai bahan baku

pelapis. Katoda dapat diartikan sebagai benda kerja yang akan dilapisi, dihubungkan

dengan kutub negatif dari sumber arus listrik. Elektrolit berupa larutan yang

molekulnya dapat larut dalam air dan terurai menjadi partikel-partikel yang

bermuatan positif atau negatif.

Syarat Logam Pelapis Baja

Syarat dan sifat ideal logam yang akan digunakan sebagai bahan pelapis baja

adalah:

a. Logam pelapis harus jauh lebih tahan terhadap serangan lingkungan

dibanding logam yang dilindungi (dalam hal ini baja).

b. Logam pelapis tidak boeh memicu korosi pada logam yang dilindungi

seandainya mengalami goresan atau pecah dipermukaannya.

c. Sifat-sifat fisik, seperti kelenturan dan kekerasannya, harus cukup memenuhi

persyaratan operasional struktur atau komponen bersangkutan.

d. Metode pelapisannya harus bersesuaian dengan proses pabrikasi yang

digunakan untuk membuat produk akhir.

e. Tebal lapisan harus merata dan bebas dari pori-pori. (persyaratan ini susah

untuk dipenuhi)

Adapun tahapan-tahapan paling penting sebelum suatu logam menjalani proses

pelapisan adalah sebagai berikut:

a. Membuang semua kotoran seperti gemuk, minyak, debu, dan serpihan dari

proses produksi.

b. Membuang produk-produk korosi yang sudah tebentuk pada permukaan.

c. Mengatur karakteristik fisik permukaan.

Electroplating menggunakan unsur Cobalt

Cobalt adalah logam yang berwarna agak keabu-abuan yang bersifat cukup

kuat dan di dalamnya terdapat mineral kobaltit, smaltit, dan eritrit. Kandungan kobalt

juga sering kali ditemui pada nikel, perak, timbal, tembaga, dan bijih besi dan


meteorit. Logam kobalt merupakan logam yang bersifat kokoh dan magnetis.

Berbagai campuran logam kobalt mempunyai kekuatan magnetis yang sering

digunakan di berbagai sektor industri. Contohnya untuk bahan magnit pada

loudspeaker atau mikrofon serta bahan baja tahan karat dan baja magnit.

Kobalt juga merupakan logam yang antikarat. Karena sifatnya itu, kobalt

kerapkali dijadikan bahan pelapis turbin gas generator dan turbin jet. Logam itu juga

dimanfaatkan sebagai material peralatan berat, seperti eskavator.

Skema Proses Electroplating menggunakan unsur Cobalt

Perpindahan ion logam terjadi dengan bantuan arus listrik melalui larutan

elektrolit, sehingga ion logam mengendap pada benda padat yang akan dilapisi. Ion

logam diperoleh dari elektrolit maupun berasal dari pelarutan anoda logam di dalam

elektrolit. Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda dalam

hal ini baja yang akan dilapisi.

Gambar 6 rangkaian proses electroplating

Reaksi kimia yang terjadi pada proses electroplating seperti pada gambar dijelaskan

sebagai berikut :

Pembentukan pelapis cobalt :

Co2+ (aq) + 2e- →Co (s)


Pembentukan gas Hidrogen

2H+ (aq) + 2e- →H2 (g)

Reduksi oksigen terlarut

½ O2 (g) + 2H + →H2O (l)

Sedangkan pada anoda

Pembentukan gas oksigen

H2O (l) →4H + (aq) + O2 (g) + 4e-

Oksidasi gas Hidrogen

H2 (g) →2H+(aq) + 2e-

Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion

logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat permukaan

katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EDL) yang bertindak seperti

lapisan dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion untuk

menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaksi-

reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap

electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. Dalam

kondisi equilibrium, setelah ion-ion mengalami discharge menjadi atom-atom

kemudian akan menempatkan diri pada permukaan katoda dengan mula-mula

menyesuaikan mengikuti susunan atom dari material katoda.

Karakteristik Baja Hasil Electroplating dengan Cobalt

Baja yang telah dilapisi dengan unsur cobalt akan memiliki sifat yang berbeda

dengan baja sebelumnya. Adapun kelebihan dan kekurangan dari baja yang telah

dilapisi dengan cobalt adalah :

Kelebihan :


1. Cobalt adalah logam yang tidak reaktif atau tidak mudah teroksidasi. Dengan

menggunakan cobalt sebagai coating material pada proses electroplating,

baja akan memiliki sifat yang serupa yaitu tahan terhadap karat.

2. Struktur unsur cobalt pada umumnya keras. Dengan menggunakan cobalt

sebagai unsur pelapis akan diperoleh baja yang lebih kuat dan keras.

3. Logam cobalt adalah salah satu logam yang bersifat magnetis. Sehingga baja

yang telah dilapisi dengan unsur cobalt banyak digunakan di berbagai sektor

industri.

4. Baja yang telah dilapisi dengan cobalt akan memiliki sifat yang tidak mudah

aus. Dengan begitu, baja tersebut cocok digunakan sebagai bahan konstruksi

bangunan poros pada bagian yang bergerak.

5. Baja hasil electroplating dengan cobalt akan memiliki sifat yang tetap keras

pada suhu yang tinggi.

Kerugian :

1. Logam Cobalt adalah logam yang cukup mahal. Sehingga kurang efisien jika

digunakan sebagai unsur pelapis dalam proses electroplating.

2. Karena sifat cobalt yang keras, baja yang dilapisi dengan logam tersebut

rentan patah atau rapuh.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pembahasan diatas, penulis menyimpulkan bahwa :

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.

2. Syarat syarat yang harus dipenuhi logam yang akan digunakan untuk melapisi

baja dalam proses electroplating adalah tahan terhadap serangan lingkungan, tidak

rektif dan tidak mudah teroksidasi serta tidak boeh memicu korosi pada logam yang

dilindungi seandainya mengalami goresan atau pecah dipermukaannya.

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, tahan terhadap korosi, tetap keras

pada suhu yang tinggi, tidak mudah aus dan tetap keras pada suhu tinggi.

5.2 Saran :

Adapun saran penulis yaitu :


Untuk dapat mengetahui secara jelas teknik electroplating pada baja,

sebaiknya materi ini tidak hanya diterangkan tetapi juga di praktikan di

laboratorium.

DAFTAR PUSTAKA

Beumer B.J.M.1980.Pengetahuan Bahan jilid III.Jakarta:Bhratara Karya.

Pribadi Bangun, Suyamto.2007.Ilmu Bahan.Yogyakarta:STTN-BATAN.

Trehewey. KR.1998.Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan.Jakarta:

Gramedia Pustaka Utama.

Vlack Van.1983.Ilmu dan Teknologi Bahan edisi keempat.Jakarta:Erlangga

http://www.chromecentre.com/?p=18#more-18

http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/

http://www.koran-jakarta.com/berita-detail.php?id=38628

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/oksidasi_dan_reduksi1/

elektrolisis/


http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/oksidasi_dan_reduksi1/elektrolisis/

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/oksidasi_dan_reduksi1/elektrolisis/

http://www.koran-jakarta.com/berita-detail.php?id=38628

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/

http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi

http://www.chromecentre.com/?p=18#more-18

LAMPIRAN


elektroplating dengan cobalt

Documents