Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017

## Pelapisan Krom pada Bahan Komposit dengan Proses Elektroplating

## Eko Edy Susanto, Boediyanto, Sugiyanto
Dosen Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Malang ekoedys@yahoo.co.id

## Abstrak
Pelapisan krom pada komposit bahan resin polypropylene meliputi tahapan pengerjaan : tahap  pembersihan  dan  etsa  ditentukan  oleh  komposisi  larutan,  temperatur  dan  waktu,  tahap sensitasi  dan  aktivasi  dipengaruhi  oleh  larutan  stannous  chloride  (SnCl 2 )  dan  palladium chloride PdCl 2 (-H 2 PdCl 4 ), temperatur dan waktu untuk meningkatkan sifat logam pengaktif dan konduktif,  tahap  elektroles  nikel  dipengaruhi  oleh  arus  listrik,  temperatur  dan  waktu  untuk meningkatkan  daya  lengket  lapisan  krom    dan  tahap  elektroplating  krom  dilakukan  cara konvensional. Komposisi pelapisan krom: CrO 3 350 gram, Consentrad  H2SO 42 mililiter, Air 1 liter, Tegangan  6 volts DC, Arus 90 ampere/ft 2 , Temperature 40 0 C. Kekerasan pelapisan krom pada  polypropylene  waktu  proses1  menit  15,4  Hv  dan  waktu  proses  pelapisan  4  menit kekerasannya 21,4 Hv.  Tebal    pelapisan  krom   pada  permukaan  sampel  resin  polypropylene  : waktu 1 menit tebal lapisan  0,31 µm dan waktu 4 menit tebal lapisan  0,46 µm.  Waktu, besar arus  dan  temperatur    proses  elektroplating  krom  sangat  berpengaruh  pada  kekerasan  dan ketebalan lapisan.
Kata kunci : polypropylene, konduktif, elektroplating, lapisan, pengujian

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  industri  dan  kemajuan  ilmu pengetahuan  dan  teknologi,  akan  mempengaruhi dalam    kehidupan  manusia,  salah  satunya  faktor keindahan pada benda-benda produk dalam rumah tangga maupun kendaraan. Dalam upaya memenuhi  keperluan  tersebut  maka  semua komponen  harus  tampil  sesuai  dengan  sifat  yang dibutuhkan,  misalnya        kekuatannya,  tampil indah.  Penggunaan  komponen-komponen  selain logam  banyak digantikan oleh plastik  namun dari bahan komposit resin polypropylene yang dilapisi krom belum banyak dikembangkan dimasyarakat.
Pelapisan  logam  krom    pada  komposit tersebut  akan  memberikan  sifat  mekanik  serta
ketahananya  terhadap  penggunaannya.  Proses pelapisan  logam  krom  pada  komposit  melalui beberapa  tahapan  dan  setiap  tahap  saling berkaitan  maka  kegagalan  salah  satu  proses  akan memepengaruhi  keberhasilan  proses  yang  lain. Dengan demikian perlu pengkajian yang mendalam  mengenai  tahapan-tahapan  proses  ini, sehingga permasalahan-permasalahan yang muncul dapat diatasi.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Proses electroplating mengubah sifat mekanik    suatu  komponen.  Salah  satu  contoh perubahan  fisik  ketika  material  dilapisi  dengan krom  adalah  bertambahnya  daya  tahan  material tersebut  terhadap  goresan.  Adapun  dalam  sifat
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
mekanik, terjadi perubahan peningkatan
kekerasan  dibandingkan,  sifat  teknis/mekanis, melindungi  dari  goresan,  dan  memperindah tampilan (decorative).
Pada  proses  pelapisan  krom  pada  komposit  ini akan  diperoleh  langkah-langkah  dan  metode pelapisan  nikel  krom  pada  komposit  resin polypropylene . Pada  proses  elektro  plating,  katoda  (benda kerja)  harus  bersifat  konduktor,  sedangkan  pada proses pelapisan logam pada plastik secara elektro plating  menggunakan  benda  kerja  yang  terbuat dari  platik  yang  bersifat  isolasi  atau  semi konduktor.  Untuk  dapat  dilakukan  pelapisan secara  elektro  plating,  maka  permukaan  benda kerja dari bahan komposit resin polypropylene . tersebut  harus  dibuat  menjadi bersifat  konduktor,  proses  ini  disebut  proses pengkonduktifan  (konduktyasi).  Setelah  proses pengkonduktipan,  maka  benda  kerja  tersebut dapatlah  dilapisi  logam  secara  elektro  plating seperti  biasa  yang  dilakukan    pada  logam  (A. Kenneth Graham). Belum banyak penelitian yang telah  dilakukan  mengenai  pelapisan  bahan komposit  dengan  bahan  logam  nikel  krom,  dari sisi  lain  di  dunia  industri  belum  banyak komponen-komonen komposit resin polypropylene.  menggantikan  logam.  Dengan demikian  peningkatan  kualitas  pelapisan  nikel krom dengan proses elektro plating pada komposit resin  polypropylene  dapat  optimal.  Penelitian pelapisan logam krom pada komposit berdasarkan pertimbangkan nilai ekonomisnya.

## 3. METODOLOGI Rancangan penelitian.
Rancangan  penelitian  atau  eksperimental ini merupakan cara untuk menentukan keberhasilan  penelitian  atau  eksperimental  dan juga  menentukan  analisa  dan  kesimpulan  yang tepat.  Pencatatan  data  merupakan  hal  yang penting dalam proses analisa data agar memperoleh  informasi  yang  benar.  Untuk  itu diperlukan  ketelitian  serta  adanya  sampel  yang cukup  mewakili populasi dari  masalah  yang akan diteliti. pendekatan dan strategi yang diambil pada penelitian ini antara lain :
- Model  sampel,  digunakan  model  berskala produksi  untuk  membuat  komposit  bahannya bahan resin polypropylene.
- Variabel  riset,  waktu  pelapisan  nikel  krom terhadap ketebalan lapisan krom, sifat mekanik.
- Teknik  pengumpulan  data  dilakukan  melalui eksperimen  untuk  tahapan  proses  elektroless nikel dan elektroplating krom.
- Teknik  analisa  data  menggunakan  metode regresi  terhadap  keluaran  alat  pengujian ketebalan  lapisan  krom,  sifat  mekanik  , kekerasan.
Hasil  analisa  ini  adalah  untuk  memperoleh komposisi  kimia  dan  teknik  tahapan  pelapisan nikel krom pada bahan resin polypropylene untuk mendapatkan  ketebalan  lapisan  krom,  kekerasan lapisan krom.
(a)
(b) Gambar 1 : (a) Bahan baku Resin Polypropylene, (b) Spesimen uji

## Prosedur Elektroplating Resin Polypropylene
Langkah-langkah proses plating Sebagai berikut:. 1. Rendam  dalam  larutan  pembersihan  sodium pyrophosphate  (Na 4 P 2 O 7 )  6  gram/l,  waktu  5 menit pada temperatur  60 0 C
2. Rendam  dalam  larutan  netralising  sodium bisulphate (NaHSO 4 ) 6 gram/l, waktu 5 menit pada temperatur  24 0 C 3. Rendam  dalam  larutan  natrium  chromate (NaCr 2 O7)  untuk  etsa  selama  15  menit  pada temperatur  24 0 C 4. Rendam  dalam larutan  asam  chromate (H 2 CrO 4 ) etsa 15 menit pada temperatur  50 0 C.
5. Bilas dengan 37 persen Asam Khlorida (HCL) 10  ml/l.
6. Rendam  dalam  larutan  stannous  chloride (SnCl 2 )  2  gram/l  sensitisasi  selama  1  menit pada temperatur  24 0 C.
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
7. Rendam  dalam  larutan  palladium  chloride PdCl 2 (-H 2 PdCl 4 )  0,2  gram/l  mengaktifkan selama 1 menit pada temperatur  24 0 C
8. Rendam dalam larutan nikel plating electroless selama  5  menit  pada  (25 0 C)    solusi  plating biasanya  berisi  satls  nikel  dengan  komposisi sebagai berikut:
-    NiSO 4 . 6H 2 O = 350 grams -    NiCl 2 . 7H 2 O = 35 grams -    H 2 BO 3 = 45 grams -   Nikel brightener N3F1= 10 mililiter
- Air                = 1 liter
- Kondisi proses : Tegangan = 6volts DC, Arus = 40 ampere/ft 2 , Anoda = Nikel (99,5%), Temperature= 25 0 C , Waktu= 5 menit
9.   Setelah  plating  electroless,  produk  elektrik konduktif  yang  dihasilkan  kemudian  dilapisi dengan kombinasi plating konvensional.
10.  Melapisi  listrik  dengan  krom.  Komposisi krom plating adalah sebagai berikut:
-    CrO 3 = 350 grams -    Consentrad H2SO = 42 mililiter
-    Air  = 1 liter
-   Kondisi proses: Tegangan =  6  volts  DC,
Kepadatan = 90 ampere/ft 2 ,  Anoda = Material krom,Temperature  =  40 0 C,  Waktu  =    1  –  4 menit
(P1)                          (P2)
(P3)                         (P4)
Gambar  2 :  Pelapisan  krom  pada  Polypropelene
(P1)  waktu  1  menit,  (P2)  waktu  2 menit,  (P3)  waktu  3  menit,  (P4) waktu 4 menit

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengujian pada lapisan krom: 1. Pengujian tebal lapisan, sebagai berikut :
Gambar  3 :  Tebal  lapisan  krom  pada  resin Polypropelene  (foto  Microscope
Digital Camera pembesaran 100x) Tabel 1 : Tebal lapisan krom pada resin polypropelene *) Bahan Pengukuran mikroskop**) pembesaran 100x (mm) Ketebalan Lapisan krom (µm) P1 0.003143 3,143 P2 0,003453 3,453 P3 0,003858 3,858 P4 0,004563 4,,63 *)  Pengukuran  untuk  bahan  resin  polypropelene dituliskan  rerata  dari  sampel  uji  masing- masing  4  buah.  Waktu  pelapisan  krom
Polypropelene (P1) waktu 1 menit, (P2) waktu 2  menit,  (P3)  waktu  3  menit,  (P4)  waktu  4 menit,
**) Pembesaran  mikroskop  100x , Eyepieces  Lens
10x
2. Uji Kekerasan
Hasil  iji  kekerasan  pada  lapisan  krom  sebagai berikut:
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
Tabel  2 :  Kekerasan  lapisan  krom  pada  resin polypropelene * Bahan Kekerasan (Hv) Tanpa lapisan 11,9 P1 15,4 P2 16,9 P3 18,2 P4 21,4 *)  Pengukuran  untuk  bahan  resin  polypropelene dituliskan  rerata  dari  sampel  uji  masing- masing  4  buah.  Waktu  pelapisan  krom Polypropelene (P1) waktu 1 menit, (P2) waktu 2  menit,  (P3)  waktu  3  menit,  (P4)  waktu  4 menit

## PEMBAHASAN
Adanya  kerusakan  lapisan  krom  dalam kondisi  mengelupas  atau  melepuh,  disebabkan pada  tahap  proses  sensitisasi  larutan  stannous chloride  (SnCl 2 )  2  gram/l  dan  palladium  chloride PdCl 2 (-H 2 PdCl 4 )  0,2  gram/l  selama  1  menit, temperatur    24 0 C  belum  optimal  untuk lapisan dasar yang mendukung tahapan proses selanjutnya.  Katalisasi  palladium  pada  tahap elektroless  belum  menghasilkan  lapisan  logam yang  bersifat  konduktor  jika  digunakan  sebagai dasar  tahap  elektroplating  krom.  Daya  lekat lapisan  kromp  ada  bahan  resin  polypropylene belum  sempurna  karena  pada  saat  proses  etsa dengan  larutan  natrium  chromate  (NaCr 2 O7) selama 15 menit, temperatur  24 0 C, tidak optimal. Daya  lekat  yang  tidak  sempurna  karena  partikel- partikel  butadine  belum  teroksidasi  dengan  baik maka  rongga-rongga  sub  mikroskopis  untuk mengikat krom dengan resin polypropylene belum terbentuk sempurna.
Asam  krom  (H 2 CrO 4 )  yang  tersisa  pada permukaan  resin  polypropylene  dapat  mencemari proses  aktivasi  dan  mempengaruhi  pegendapan partikel  logam  paladium  pada  proses  elektroless maka dinetralisir dengan larutan sodium bisulphate  (NaHSO 4 )  6  gram/l,  waktu  5  menit pada  temperatur    24 0 C.  Adanya  kerusakan  pada lapisan krom salah satunya dengan  meningkatkan jumlah palladium chloride PdCl 2 (-H 2 PdCl 4 ) sehingga  jumlah  lapisan  logam  palladium  lebih meningkat  maka  tahapan  proses  elektroless  dapat mengikat  krom  dengan  baik.  Proses  elektroless untuk  melapiskan  nikel  palladium  pada  resin polypropylene agar permukannya bersifat
konduktif.  Komposisi  salt  nikel  sebagai  berkut: NiSO 4 .  6H 2 O  =  350  grams,  NiCl 2 .  7H 2 O  =  35 grams, H 2 BO 3 = 45 gram, Nikel brightener N3F1= 10  mililiter,  Air  =  1  liter,  pada  kondisi  proses :Tegangan  =  6  volts  DC,  Arus  =  40  ampere/ft 2 , Anoda  =  Nikel  (99,5%),  Temperature  =  25 0 C, Waktu  =  5  menit,  belum  optimal,  karena  hasil pelapisan  krom  masih  terdapat  kerusakan  berupa pengelupasan  atau  melepuh  pada  lapisan  krom. Salah satu penyebab sifat elektroless yang mudah pasif,    upaya  mengatasinya  dilakukan  acid  dip treatment  dengan  larutan  37  persen  Asam Khlorida  (HCL)  10    ml/l,  agar  sisa  larutan  etsa hilang  dan  mampu  meningkatkan  efisiensi  reaksi kimia    tahap  katalisasi  palladium.  Peningkatan temperatur  dan  waktu  pada  proses  elektrolees akan  mempercepat  partikel-partikel  logam  nikel bereaksi  pada  permukaan  resin  polypropylene yang terlapisi logam palladium dan meningkatkan pengendapan  logam  nikel  dipermukaan  sehingga mampu meningkatkan kekerasannya.
Komposisi  proses  pelapisan  krom  sebagai berikut:  CrO 3 = 350  gram,  Consentrad    H2SO    = 42  mililiter,  Air  =  1  liter,  Kondisi  proses  : Tegangan  =  6  volts  DC,  Arus  =  90  ampere/ft 2 , Temperature  =  40 0 C  ,Waktu  =    1-4  menit. Kekerasan  lapisan  krom  pada  permukaan  sampel uji dari bahan resin polypropylene : (P1) waktu 1 menit kekerasannya 15,4 Hv, (P2) waktu 2 menit kekerasannya  16,  Hv,  (P3)  waktu  3  menit kekerasannya  18,2  Hv,  (P4)  waktu  4  menit kekerasannya  21,4  . Tebal    lapisan  krom  pada permukaan sampel uji dari bahan resin polypropylene  :  (P1)  waktu  1  menit  tebal  lapisan 0,31  µm,  (P2)  waktu  2  menit  tebal  lapisan  0,32 µm,  (P3)  waktu  3  tebal  lapisan  0,39  µm,  (P4) waktu  4  menit  tebal  lapisan  0,46  µm.    Dengan demikian  waktu,  besar  arus  listrik,  temperatur proses  pelapisan  krom  sangat  berpengaruh  pada kekerasan dan ketebalan lapisan.
Kerusakan  lapisan  krom  pada  permukaan sampel  uji  bahan  resin  polypropylene  disebabkan oleh  tahapan  etsa,  netralisasi,katalisasi  palladium belum  optimal.    Pengendapan  lapisan  logam palladium pada permukaan bahan resin polypropylene  yang  kurang  sempurna  tersebut menyebabkan  lapisan  logam  nikel  pada  proses elektroless daya lekatnya kurang sempurna, maka lapisan  krom  pada  tahap  pengerjaan  selanjutnya dapat mengelupas atau melepuh.
Sifat  kilap  pada  permukaan  krom  yang buram  disebabkan  oleh  lapisan  permukaan  tidak
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
rata karena adanya permukaan yang begelombang,  lubang-lubang  kecil,  kekasaran permukaan. Jika tahapan pengerjaan awal , proses elektroless  dilakukan  dengan  sempurna  dan ketebalan  lapisan  krom  yang  sesuai  makaa  akan mampu mengatasi sifat kilap yang buram tersebut. Ketebalan  lapisan  krom  pada  material  resin polypropylene  tidak  diperlukan  ketebalan  yang tinggi  namun  harus  mampu  memenuhi  kekerasan dan dekoratifnya.

## 5. KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  dan  pembahasan  dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Proses elektropalting  krom dengan komposisi sebagai berikut: CrO 3 = 350 gram, Consentrad H2SO    =  42  mililiter,  Air  =  1  liter,  Kondisi proses  :  Tegangan  =  6  volts  DC,  Arus  =  90 ampere/ft 2 ,  Temperature  =  40 0 C,  untuk melapisi bahan resin polypropylene menghasilkan  yang  tepat  waktu  proses  4 menit.  Ketebalan  lapisan  yang  diperoleh  0,46 µm, kekerasannya 21,4 Hv.
2. Elektroless  nikel  dengan  komposisi    NiSO 4 .
6H 2 O = 350 grams, NiCl 2 . 7H 2 O = 35 grams, H 2 BO 3 = 45 gram, Nikel brightener N3F1= 10 mililiter,  Air  =  1  liter,  pada  kondisi  proses :Tegangan = 6 volts DC, Arus = 40 ampere/ft 2 , Anoda = Nikel (99,5%), Temperature = 25 0 C, Waktu = 5 menit.

## DAFTAR PUSTAKA
A.  Kenneth  Graham,  1997, Elektro  Plating
Enggineering  Hand  Book ,  Van  Nostrans Reinbold Company.
A.H.S. Wargadiputra, 2005, Uji Lentur Karakteristik  Keruntuhan  Lentur  Bahan Komposit  Serat  Alam  Ramie-Polyester, Prosiding  SNMI,  Jurusan  T.  Mesin,  FT,
Univ. Tarumanegara.
Callister,  W.D.,  2000,  Materials  Science  and Engineering: An Introduction, edisi ke 5, pen. John Wiley, New York
Crawford,  R.J.,1989,  Plastics  Engineering,  edisi ke 2, pen. Maxwell Macmillan, Singapore Gibson,  R.F.,  1994.  Principles  of  Composite Material  Mechanics,  pen.  McGraw  Hill Int., Singapore Johnny L. Wells,1971, Electroplating Polypropylene,  United  State  Patent (807986. Mar 17,1969) , Philips Petroeum Company, Bartlesville.Okla. Johnny  L.  Wells,1975,  Electroplating  Plastic,
United  State  Patent  (483198.  June 20,1974)  ,  Philips  Petroeum  Company, Bartlesville.Okla.
J.K.  Dennis  and  T.E  Such,  1980,  Nickel  and
Chromium  Plating,  ASM,  Woodhead Publishing Limited. Jang,  B.,  1994,  Polymer  Composites  for Automotive Aplications, Advanced Polymer Composite, pen. ASM International, London
Keyser,  Carl,  1988,  Material  of  Engineering, Prentice-Hall, Mac Englewood, Cliffs Mare G. Fonttna, 1991, Corrosion Engineering , 3 rd Ed, Mc. Graw Hill Company. Mooto  Kawasaki,  Cs,  1999, Practical  Electro Plating, Japan, International Cooperating
Agency. Prachayawarakorn, J. dan Yaembunying, N, 1995, Characterization  of  husk  rice  with recycle Polypropylene, Composite Journal. Robert  L.  Adelman,  1976,  Electroplating  Of Polypropylene Compositions, United
State Patent  (787634.  Juli  22,1976)  , E.I
Du  Post  de  Nemours  and  Company, Wilmington, Del.
Sidney  C.  Beach,  1985,  Method  Of  Plating Plastic,  United  State  Patent  (755961.  Jul 17  17,1985)  ,  McGean-Rohen,  Inc, Cleveland, Ohio Thomson,  J.L.,  “The  Interface  Region  in  Glass Fibre-Reinforced Epoxy Resin Composite:  2  Water  Absorption,  Void and  The  Interface”,  Composite  Vol.  26
No.7, 1995 Hal. 477-485.
Tsay,  K.N.,  Toge,  K.,  Kawada,  H.,  2002, Evaluating  the  fracture  toughness  of glass  fiber/epoxy  Interface  using  slice compression  test:  Propagation  behavior of interfacial debonding, Adv. Composite Mater., vol. 11, no. 1, pp. 1-9.