## PENENTUAN PARAMETER KETEBALAN LAPISAN PROSES ELECTROPLATING PADA ALUMINIUM DAN BAJA
(Studi Kasus: Industri Kecil Pelapisan Logam di Pekanbaru)

## Ahmad Kafrawi Nasution, Putri Nawangsari, Hendro Cahyono, Mustaqim
Jurusan Teknik Mesin, FT - Universitas Muhammadiyah Riau Jurusan Teknik Mesin, FT - Universitas Riau Email: ucokafrawi@yahoo.com

## ABSTRAK
Proses  perlakuan  permukaan  dapat  dimanfaatkan  untuk  memperbaiki  tampilan  dari  sebuah logam,  satu  diantaranya  adalah  proses  pelapisan  ( electroplating) .  Untuk  mendapatkan  tampilan yang  bagus  dengan  waktu  yang  efektif,  parameter  pelapisan  sangat  menentukan.  Untuk  itu dilakukan  penentuan  parameter  ketebalan  lapisan  logam  paduan  aluminium  AA5051  dengan waktu  pencelupan  30,  40,  50  dan  60  menit  dengan  tegangan  3  dan  10  Volt.  Sedangkan  logam plain carbon steel dengan waktu pencelupan 30, 40, 50 dan 60 menit dengan tegangan 3 dan 8 Volt.  Dari  parameter  di  atas  diperoleh  rata-rata  laju  ketebalan  pelapisan  untuk  logam  paduan aluminium  AA5051  yang  tertinggi  1.40  µm  per  menit  (30  menit  pada  10  Volt)  dan  terendah adalah  1.00  µm  per  menit  (40  menit  pada  3  Volt).  Dan  untuk  logam plain  carbon  steel yang tertinggi 1.77 µm per menit (60 menit pada 4 Volt) dan terendah adalah 0.35 µm per menit (40 menit pada 4 Volt).
Kata kunci : perlakuan permukaan, elektroplating, parameter pelapisan, ketebalan lapisan
1. PENDAHULUAN
Maraknya modifikasi suku cadang kendaraan  membuat  industri  kecil  pelapisan logam  di  Pekanbaru  kebanjiran  pesanan. Hasil  survey  (Mustaqim  dan  Cahyono,  H., 2012)  yang  dilakukan  di  industri  kecil pelapisan  logam  di  Pekanbaru  kewalahan melayani  pesanan  dalam  usaha  memperbaiki sifat fisik (tampilan) suku cadang kendaraan. S,  R.  Sudigdo  et  al.  2002,  mengatakan  di dunia industri, bukan hanya kekuatan produk yang  diinginkan  pasar,  tetapi  penampilan logam  yang  menarik  akan  sangat  membantu terhadap  keberhasilan  produk  di  pasaran. Permasalahan  yang  sering  dihadapi  oleh industri  kecil  pelapisan  logam  di  Pekanbaru yaitu  tidak  dapat  memprediksi  waktu  yang diperlukan  untuk  melapisi  suatu  komponen
dengan  ketebalan  tertentu,  akibatnya  mereka sulit untuk menjanjikan kapan suatu komponen tersebut  selesai  atau  yang dikenal dengan  istilah  “estimasi  waktu  produksi”. Hal ini berdampak kepada tingkat kepercayaan konsumen  kepada industri  kecil tersebut jika sedang kebanjiran pesanan.
Pelapisan  logam  merupakan  bagian  dari proses perlakuan permukaan (surface treatment).  Pada  pelaksanaan  perlakuan permukaan  tergantung  pada  tujuan  yang ingin dicapai. Umumnya tujuan dari perlakuan  permukaan  antara  lain  untuk meningkatkan  ketahanan  aus  dengan  jalan memperkeras permukaan, meningkatkan ketahanan  korosi  (corrosion  resistance)  dan meningkatkan  unjuk  rupa  (performance)  [5]. Sedangkan proses untuk meningkatkan unjuk
rupa  banyak  sekali,  satu  diantaranya  adalah electroplating.
Proses electroplating pada dasarnya sama dengan  proses  korosi  dimana  dua  elektroda (anoda  dan  katoda)  terhubung  dengan  arus listrik  dan dicelupkan ke dalam larutan  yang mengandung  elektrolit.  Proses  seperti  ini dikenal  juga  dengan  proses  elektrolisa dimana  terjadi  reaksi  oksidasi  dan  reduksi. Logam  yang akan dilapisi adalah katoda dan logam  pelapis  menjadi  anoda.  Dengan adanya  arus  listrik  maka  elektron  akan mengalir  melalui  elektroda  positif  (anoda) menuju elektroda negatif (katoda) bersamaan dengan  ion-ion  logam  yang  berasal  dari elektrolit  membentuk  lapisan  dipermukaan logam  yang  akan  dilapisi.  Lapisan  yang terbentuk bergantung banyak faktor diantaranya  adalah;  temperatur,  kerapatan arus,  waktu,  komposisi  larutan,  agitasi,
throwing  power,  kondutivitas  dan  pasivitas [7].
Biasanya ketebalan lapisan yang terbentuk relatif tidak seragam sehingga nilai ketebalan  merupakan  nilai  rata-rata  dari beberapa lokasi pengukuran. Metode pengukuran ketebalan diklasifikasikan sebagai  pengukuran  merusak  (destructive) dan  pengukuran  tidak  merusak  (non- destructive) seperti diperlihatkan pada gambar 1. Penelitian ini dilakukan pengukuran  dengan  cara  merusak  dan menggunakan metoda berdasarkan mikroskop  optik.  Pengukuran  ketebalan dengan  metoda  mikroskop  optik  dilakukan berdasarkan foto yang telah diambil, selanjutnya  dibandingkan  dengan  ketebalan yang diketahui berdasarkan pembesaran yang digunakan  pada  pengamatan  dari  foto tersebut menggunakan prangkat lunak analisis gambar (ImageJ 1.47, USA) [3-4, 7].
Gambar 1. Teknik pengukuran ketebalan lapisan logam [7 ].

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## Tempat Penelitian
Proses electroplating dilakukan di industri  kecil  pelapisan  logam  di  Pekanbaru, sedangkan untuk pengambilan foto ketebalan lapisan  dengan  menggunakan scanning electron  microscope (SEM)  dilakukan  di
Laboratorium  Logam  Institut  Teknologi Bandung.

## Material dan Parameter Penelitian
Paduan  aluminium  AA5051  variasi tegangan  3  dan  10  Volt  untuk  waktu pencelupan 30, 40, 50 dan 60 menit.
Plain carbon steel variasi tegangan 3 dan 8  Volt  untuk  waktu  pencelupan  30,  40,  50 dan 60 menit.

## Bahan Penelitian
Pelapisan  Nikel,  larutan  yang  digunakan sebagai  elektrolit  dengan  komposisi  sebagai berikut:
Nikel sulfat : 250 gr/liter Nikel chloride : 60 gr/liter Boric acid : 40 gr/liter Brightener 07 : 3 cc Brightener 06 : 30 cc
Pelapisan  Khrom,  larutan  yang  digunakan sebagai  elektrolit  dengan  komposisi  sebagai berikut:
Chromis acid (CrO 3 )  : 200 gr/liter H 2 SO 4 : 0,7 ml/liter WR-1 (katalis cair) : 5 ml
Alat Penelitian
A. Alat
poles B. Rectifier C. Pemanas air D. Bak plating E. Bak pembers ih F. Agitator E. Stop watch
F. Jangka sorong G. Miskroskop elektron (SEM-

## EDS)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Komposisi kimia material penelitian hasil dari pengukuran menggunakan energy dispersive  spectroscopy  (EDS)  ditampilkan pada tabel 1 dan 2, sedangkan struktur mikro dari  kedua  material  tersebut  diperlihatkan pada gambar 2.
Tabel 1. Komposisi kimia paduan aluminium (wt.%) Materials Mg Si Al Wrought aluminum alloys AA5051 2.19 0.58 Bal. Tabel 2. Komposisi kimia baja karbon (wt.%)
Material
C Mn Si P  S Fe Plain carbon steel 0.28  1,06  0,62  - -  Bal.
Gambar 2. Struktur mikro (a) paduan aluminium AA5051 (b) plain carbon steel
Pengukuran  ketebalan  dengan  metoda mikroskop  optik  dilakukan  berdasarkan  foto yang  telah  diambil  menggunakan  SEM
berdasarkan parameter yang telah ditentukan. Adapun  foto  dari  masing-masing  sampel dapat dilihat pada gambar 3 dan 4
Gambar 3. Ketebalan lapisan pada paduan aluminium AA5051
a) 3 Volt - 30 menit, b) 3 Volt - 40 menit, c) 3 Volt - 50 menit, d) 3 Volt - 60 menit e) 10 Volt - 30 menit, f) 10 Volt - 40 menit, g) 10 Volt - 50 menit, h) 10 Volt - 60 menit.
Gambar 4. Ketebalan lapisan pada plain carbon steel
a) 4 Volt - 30 menit, b) 4 Volt - 40 menit, c) 4 Volt - 50 menit, d) 4 Volt - 60 menit
e) 8 Volt - 30 menit, f) 8 Volt - 40 menit, g) 8 Volt - 50 menit, h) 8 Volt - 60 menit.
Ketebalan  lapisan  diukur  berdasarkan foto  dari  gambar  3  dan  4  dengan  melakukan pengamatan  pada  setiap  spesimen.  Untuk masing-masing  spesimen  diambil  beberapa kali  lokasi  pemotretan  dan  setiap  lokasi pemotretan  dilakukan  di  sepuluh  titik pengukuran,  sehingga  diperoleh  harga  rata- rata  ketebalan  pengukuran  dan  deviasi
standar.  Nilai  distribusi  rata-rata  ketebalan lapisan pada paduan aluminium AA5051 dan plain  carbon  steel  dapat  dilihat  pada  tabel  3 dan  4.  Berdasarkan  nilai  rata-rata  ketebalan lapisan  dan  waktu  dari  masing-masing material  selanjutnya  diplot  grafik  dan dilakukan  linierisasi  pada  grafik  tersebut seperti gambar 5 dan 6.
Tabel 3. Ketebalan pelapisan masing-masing sampel paduan aluminium AA5051 Sampel ketebalan pelapisan (µm) SD * Sampel ketebalan pelapisan (µm) SD * 3-30 35.91  2.34 10-30 41.96  0.74 3-40 39.84  2.30 10-40 48.35  0.67 3-50 62.07  9.27 10-50 49.90  3.95 3-60 78.50  15.20 10-60 70.42  0.79
* SD = standard deviation
Gambar 5. Grafik linierisasi waktu dan ketebalan untuk paduan aluminium AA5051
Tabel 4. Ketebalan pelapisan masing-masing sampel plain carbon steel Sampel ketebalan pelapisan (µm) SD * Sampel ketebalan pelapisan (µm) SD * 4-30 11.80  0.70 8-30 18.10  0.66 4-40 10.54  0.48 8-40 18.45  0.38 4-50 26.64  0.55 8-50 30.88  0.70 4-60 52.95  2.06 8-60 38.97  0.80
* SD = standard deviation
Gambar 6. Grafik linierisasi waktu dan ketebalan untuk plain carbon steel.
Jika  dilihat  dari  unjuk  rupa  lapisan  pada material  paduan  aluminium  AA5051,  yang bagus  terjadi  pada  waktu  pencelupan  mulai dari 40 menit dengan tegangan 3 volt dan 10 volt. Sedangkan untuk material plain carbon steel mulai  dari 50 menit  dengan  tegangan 4 volt dan 8 volt.
Penelitian sebelumnya (Afandi, Arif et al. 2009) menyatakan bahwa ketebalan
berbanding  lurus  dengan  waktu  dan  arus yang berbeda dengan variasi  tegangan 4.5,  6 dan 7.5 Volt untuk waktu pencelupan 10, 20, 30  dan  40  menit,  penelitian  ini  diperoleh grafik  dengan  tren  yang  sama  dimana memperlihatkan  hubungan  ketebalan  dan waktu  berbanding  lurus.  Dengan  penerapan parameter  pelapisan  elektropleting  terlihat pada grafik waktu dan ketebalan untuk kedua
material (Gbr. 3 dan 4) masih memperlihatkan  garis  linier  atau  berbanding lurus  .  Untuk  paduan  aluminium  AA5051 dan plain carbon steel pada tegangan 10 Volt grafik  terlihat  lebih  landai  dibandingkan dengan tegangan 3 Volt.
Perhitungan  rata-rata  laju  ketebalan lapisan  paduan  aluminium  AA5051  sebesar 1.40  µm  per  menit  dengan  waktu  30  menit pada  tegangan  sebesar  10  Volt  dan  yang terendah  adalah  1.00  µm  per  menit  dengan 40 menit pada tegangan sebesar 3 Volt. Rata- rata  laju  ketebalan  lapisan  material  plain carbon  steel  sebesar  1.77  µm  per  menit dengan  waktu  60  menit  pada  tegangan sebesar 4 Volt dan yang terendah adalah 0.35 µm  per  menit  dengan  40  menit  pada tegangan sebesar 4 Volt, hasil ini ditampilkan pada gambar 7 dan 8.
Jika  dilihat  dari  unjuk  rupa  lapisan  pada material  paduan  aluminium  AA5051,  yang bagus  terjadi  pada  waktu  pencelupan  mulai dari 40 menit dengan tegangan 3 volt dan 10 volt.  Sedangkan  untuk  material  plain  carbon steel  mulai  dari 50 menit  dengan tegangan 4 volt dan 8 volt.
Penelitian sebelumnya (Afandi, Arif et al. 2009) menyatakan bahwa ketebalan
berbanding  lurus  dengan  waktu  dan  arus yang berbeda dengan variasi  tegangan 4.5, 6 dan 7.5 Volt untuk waktu pencelupan 10, 20, 30  dan  40  menit,  penelitian  ini  diperoleh grafik  dengan  tren  yang  sama  dimana memperlihatkan  hubungan  ketebalan  dan waktu  berbanding  lurus.  Dengan  penerapan parameter  pelapisan  elektropleting  terlihat pada grafik waktu dan ketebalan untuk kedua material (Gbr. 3 dan 4) masih memperlihatkan  garis  linier  atau  berbanding lurus  .  Untuk  paduan  aluminium  AA5051 dan plain carbon steel pada tegangan 10 Volt grafik  terlihat  lebih  landai  dibandingkan dengan tegangan 3 Volt.
Perhitungan  rata-rata  laju  ketebalan lapisan  paduan  aluminium  AA5051  sebesar 1.40  µm  per  menit  dengan  waktu  30  menit pada  tegangan  sebesar  10  Volt  dan  yang terendah  adalah  1.00  µm  per  menit  dengan 40 menit pada tegangan sebesar 3 Volt. Rata- rata  laju  ketebalan  lapisan  material  plain carbon  steel  sebesar  1.77  µm  per  menit dengan  waktu  60  menit  pada  tegangan sebesar 4 Volt dan yang terendah adalah 0.35 µm  per  menit  dengan  40  menit  pada tegangan sebesar 4 Volt, hasil ini ditampilkan pada gambar 7 dan 8.
Gambar 7. Grafik waktu dan laju ketebalan untuk paduan aluminium AA5051
Gambar 8. Grafik waktu dan laju ketebalan untuk plain carbon steel.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisa  di  atas  dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
 Ketebalan lapisan untuk paduan
aluminium  dan  baja  yang  terjadi tergantung  pada  parameter  pelapisan yaitu waktu dan tegangan yang diberikan.
 Berdasarkan  hasil  unjuk  rupa  lapisan yang  baik  untuk  material  paduan aluminium  AA5051  dimulai  dari  waktu pencelupan 40 menit  dengan tegangan 3 dan  10  Volt.  Sedangkan  untuk  plain carbon  steel  dengan  waktu  pencelupan 50  menit  dengan  tegangan  4  Volt  dan  8 volt.
 Laju  ketebalan  lapisan  untuk  paduan aluminium  AA5051  yang  tertinggi  1.40 µm  per  menit  (waktu  pencelupan  30 menit  dan  tegangan  10  Volt)  sedangkan yang terendah adalah 1.00 µm per menit (waktu  pencelupan  40  menit  dan tegangan 3 Volt).
 Laju  ketebalan  lapisan  untuk  material plain carbon steel yang tertinggi 1.77 µm per  menit  (waktu  pencelupan  60  menit dan  tegangan  4  Volt)  sedangkan  yang terendah  adalah  0.35  µm  per  menit (waktu  pencelupan  40  menit  dan tegangan 4 Volt).
Adapun rekomendasi yang dapat disampaikan  pada  pengerajin  industri pelapisan  logam  di  Pekanbaru  adalah sebagai berikut:
 Parameter pelapisan yang dapat digunakan untuk melapisi paduan aluminium  AA5051  sebaiknya  dengan tegangan  3  atau  10  Volt,  waktu pencelupan  adalah  45  menit.  Sedangkan untuk  melapisi  material  plain  carbon steel  sebaiknya  waktu  pencelupan  50 menit untuk tegangan 4 dan 8 Volt.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Achanta,  G.,  Modzelewska,  A.,  Feng,  L.,
Khan,  S.R.,  Huang,  P.,  2006,  “A Boronic-chalcone  Derivative  Exhibits Potent  Anticancer  Activity  through Inhibition of the Proteasome”,
Molecular  Pharmacology , 70(1) ,  426- 433.
Afandi,  Arif  et  al.,  2009,  Rancang  Bangun Dan Optimalisasi  Elektroplating, Tugas Akhir,  Program  Studi  Diploma  III Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik Universitas Diponegoro, Semarang.
Cahyono,  H.,  2012,  Analisa  Pelapisan
Paduan  Aluminium  Dengan  Metode Elektroplating Untuk Waktu Pencelupan  30,  40,  50,  dan  60  menit, Tugas  Akhir,  Program  Studi  Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah
Riau, Pekanbaru.
Kanani,  N.,  2004,  Electroplating:  Basic
Principles,  Processes  and  Practice,
Elsevier Ltd, The Netherlands, Amsterdam. Mustaqim, 2012, Pengaruh Variasi Tegangan  Dan  Waktu  Pencelupan Proses Elektroplating Pada Baja Terhadap  Ketebalan  Lapisan  Krom, Tugas  Akhir,  Program  Studi  Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Riau, Pekanbaru.
Suratman,  R.,  1994,  Panduan  Proses
Perlakuan  Panas,  Lembaga  Penelitian Institut  Teknologi  Bandung,  Institut Teknologi Bandung, Bandung.
S,  R.  Sudigdo,  H.  Enang  Suma  A.,  Agus
Solehudin,  2002,  Optimasi  Kondisi Proses  Pada  Pelapisan  Logam  Nikel Dekoratif (Elektroplating) Untuk Meningkatkan  Kualitas  Produk  Industri Kecil  Pelapisan  Logam,  Jurnal  Torsi, Volume  II,  No.  2,  Oktober  2002, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung.
Suarsana, I Ketut, 2008, Pengaruh Pelapisan Nikel  Pada  Tembaga  Dalam  Pelapisan Khrom  Dekoratif  Terhadap  Tingkat Kecerahan  Dan  Ketebalan  Lapisan, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM, Vol.  2  No.  1,  Juni  2008,  hal  48-60, Jurusan  Ternik  Mesin  Universitas Udayana, Bali.