## Pengaruh Jarak Anoda-Katoda dan Durasi Pelapisan Terhadap Laju Korosi pada Hasil Electroplating Hard Chrome

## Abid Fahreza Alphanoda
Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Sukabumi Jl. Babakan Sirna No. 25 Kota Sukabumi, Indonesia abidfahreza@polteksmi.ac.id

## Abstrak
Electroplating  hard  chrome merupakan  pelapisan  permukaan  logam  yang  biasa  digunakan  untuk  industri  dengan tujuan  meningkatkan  umur  pakai  ( lifetime ).  Jarak  anoda-katoda  dan  durasi  pelapisan  adalah  salah  satu  faktor  yang menentukan  kualitas  hasil electroplating  hard  chrome ,  sedangkan  pengujian  laju  korosi  merupakan  faktor  koreksi terhadap  hasil electroplating untuk  didapatkan  umur  pakai.  Penelitian  ini  dilakukan  menggunakan  metode  penelitian eksperimen  sejati  dengan  melibatkan  satu  variabel  bebas  yaitu  jarak  anoda-katoda  dengan  variasi  yang  digunakan adalah 9 cm, 12 cm, 15 cm, dan 18 cm, sedangkan variabel terikat yang diamati yaitu uji laju korosi hasil electroplating hard chrome . Variabel terkontrol pada penelitian ini adalah durasi pelapisan selama 45 menit dan 60 menit. Komposisi larutan elektrolit yang digunakan yaitu chromic acid 300 gr/L dan asam sulfat 3 gr/L, dengan rapat arus 45 A/dm 2 dan temperatur elektrolit 50 o C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jarak anoda-katoda dan durasi pelapisan electroplating hard chrome pada baja ST-37 berpengaruh secara nyata terhadap hasil uji laju korosi atau Corrosion Penetration Rate (CPR).
Kata kunci: electroplating hard chrome, anoda-katoda, durasi pelapisan, laju korosi

## Abstract
Hard  chrome  electroplating  is  a  metal  surface  coating  process  that  used  for  industries  to  increasing  metal’s lifetime. Anode-cathode distance and duration of the coating are the factors that determine the quality of hard chrome electroplating, while corrosion rate testing is a correction factor result to obtained lifespan. This research is conducted using true-experimental method with one independent variable it is the distance of anode-cathode with variation used was  9  cm,  12  cm,  15  cm  and  18  cm,  while  the  dependent  variable  observed  is  testing  result  of  corrosion  rate  of electroplating hard chrome. Controlled variable in this study is the duration of the coating 45 minutes and 60 minutes. The electrolyte composition used is chromic acid 300 gr/L and sulfuric acid 3 gr/L, with a current density 45 A/dm 2 and an  electrolyte  temperature  of  50°C.  The  test  results  show  that  the  anode-cathode  distance  and  duration  of electroplating  hard  chrome  plating  on  steel  ST-37  are  significantly  affect  to  the  corrosion  rate  or  Corrosion Penetration Rate ( CPR ) .
Keywords: electroplating hard chrome, anode-cathode, coating duration, corrosion rate

## I. P ENDAHULUAN
Proses  pelapisan  krom  keras  ( hard  chrome ) adalah  salah  satu  proses  akhir  dari  pengerjaan logam  yang  banyak  diterapkan  dalam  industri logam maupun industri permesinan. Proses pelapisan  ini  cukup  luas  penggunaannya  untuk berbagai  aplikasi  teknik  karena  selain  dapat menghasilkan  tampilan  yang  dekoratif  serta perlindungan  bagi  logam  yang  dilapisi  dari pengaruh  lingkungan,  juga  menambah  sifat-sifat
logam  yang  dikehendaki.  Pelapisan  krom  keras banyak  digunakan  untuk  benda  kerja  yang  pada penggunaannya  memerlukan  sifat-sifat  tertentu, karena pelapisan krom keras mempunyai sifat yang bias  memperbaiki  kualitas  bahan.  Sifat  paling penting  yang  dihasilkan  dari  pelapisan  krom  keras adalah  kekerasan,  daya  lekat,  ketahanan  korosi, permukaan  yang  mengkilap,  koefisien  gesek  yang rendah,  dan  tahan  terhadap  suhu  tinggi.  Dalam aplikasinya  tentu  sifat-sifat  tersebut  akan  sangat penting  dan  berguna  untuk  industri  logam  dan
Abid Fahreza: Pengaruh Jarak Anoda-Katoda dan Durasi Pelapisan …
permesinan.  Dalam  proses electroplating hal-hal yang  mempengaruhi  hasil  pelapisan  antara  lain adalah  rapat  arus  ( current  density ),  konsentrasi larutan  elektrolit,  temperatur  larutan  elektrolit,  dan waktu  yang  digunakan  selama  proses  berlangsung. Jarak  anoda-katoda  dan  durasi  terbukti  memiliki peranan  penting  dalam  menentukan  hasil  pelapisan krom  keras,  selain  itu  laju  korosi  merupakan  salah satu tolak ukur dalam pelapisan krom keras.
Tujuan  yang  ingin  dicapai  dalam  penelitian  ini adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  jarak  anoda- katoda dan durasi pelapisan pada hasil electroplating  hard  chrome baja  ST-37  terhadap laju  korosi.  Untuk  menjadikan  penelitian  ini  lebih terarah  maka  perlu  ditetapkan  batasan-batasan masalah  yaitu  meliputi:  larutan  elektrolit  yang digunakan  adalah  campuran  antara  asam  khromat dengan  asam  sulfat  dengan  konsentrasi  larutan  300 gr/L  chromium  trioksida  (CrO 3 ),  serta  3  gr/L  asam sulfat  (H 2 SO 4 );  material  yang  digunakan  sebagai spesimen  uji  adalah  baja  ST-37;  spesimen  uji telah dibentuk  produk  berupa  pegangan  pintu;  variasi jarak anoda-katoda yang digunakan adalah 9 cm, 12 cm,  15  cm,  dan  18  cm;  proses  pelapisan  dilakukan selama  45  dan  60  menit;  hanya  membahas  korosi hasil  dari  proses electroplating  hard  chrome. Diharapkan  dari  penelitian  ini  mampu  memberikan sumbangan  berupa  hasil  penelitian  dalam  bidang pelapisan  logam  yang  dapat  digunakam  sebagai tambahan referensi untuk pengembangan penelitiam lebih lanjut serta hasil penelitian dapat diaplikasikan secara meluas untuk kepentingan ilmu pengetahuan dan industri.

## II. E LECTROPLATING H ARD C HROME

## A. Electroplating
Electroplating adalah  suatu  proses  pengendapan logam  pelindung  atau  logam  yang  dikehendaki diatas  logam  lain  dengan  cara  elektrolisa.  Dalam metode  ini  komponen  bersama  dengan  batangan atau lempengan logam yang akan dilapisi, direndam dalam  suatu  elektrolit  yang  mengandung  garam- garam logam pelapis [1].
Prinsip  dasar  dari  pelapisan  logam  secara  listrik (Gambar  1)  adalah  penempatan  ion  logam  yang ditambah  elektron  pada  logam  yang  dilapisi,  yang mana  ion-ion  logam  tersebut  didapat  dari  anoda atau elektrolit yang digunakan. Dengan adanya arus yang  mengalir  dari  sumber  listrik  maka  elektron “dipompa” melalui elektroda positif (anoda) menuju elektroda  negatif  (katoda).  Dengan  adanya  ion-ion logam yang didapat dari elektrolit maka menghasilkan  logam  yang  melapisi  permukaan logam  yang  dilapisi.  Proses  pelapisan  listrik memiliki empat komponen penting, yaitu:
1) Katoda: merupakan elektroda negatif dalam larutan  elektrolit  dimana  logam  yang  akan  dilapisi diletakkan pada posisi ini
2) Anoda: merupakan  elektroda  positif  dalam larutan  elektrolit  dan  pada  umumnya  merupakan sumber ion logam yang akan melapisi
3) Larutan  elektrolit: merupakan  media penghantar  yang  dapat  berupa  asam,  basa,  atau garam.  Pada hard  chromium  plating larutan elektrolit  ini  dapat  berfungsi  sebagai  penyedia logam yang akan menempel pada logam yang akan dilapisi yang larut dalam larutan
4) Arus  listrik: arus  listrik  ini  mengalir  dari anoda  ke  katoda,  arus  yang  digunakan  yaitu  arus DC ( Direct Current ).

## B. Electroplating Hard Chrome
Pada  proses electroplating  hard  chrome katoda yang  digunakan  adalah  baja  ST-37.  Aplikasinya kebanyakan  digunakan  untuk  bahan  konstruksi. Electroplating  hard  chrome sendiri  disebut  juga sebagai industrial atau engineering  chromium plating dan  ini  berbeda  dengan  lapisan decorative chromium ,  dimana  lapisan hard  chrome memiliki tujuan sebagai berikut [1]:
1. Deposit  yang  dihasilkan  dari  proses hard chromium plating ditujukan untuk meningkatkan umur  pakai  ( lifetime )  dari  suatu  komponen dengan  memperbaiki  sifat  permukaan,  seperti ketahanan  aus,  kekerasan,  abrasi,  ketahanan panas,  dan  korosi.  Selain  itu  juga  dapat  juga digunakan  untuk  memperbaiki  dimensi  dari suatu  komponen  yang  mengalami undersize part .
2. Hasil  pelapisan  dari hard  chromium  plating biasanya memiliki ketebalan 2,5 sampai 500 µm dan  untuk  aplikasi  tertentu  ketebalannya  dapat disesuaikan, sedangkan pada decorative chromium  plating ,  ketebalan  lapisan  biasanya berada pada rentang tidak lebih dari 1,3 µm.
3. Hard chromium plating dilakukan langsung pada permukaan spesimen, dengan beberapa pengecualian, sedangkan pada decorative chromium  plating diberikan  terlebih  dahulu
lapisan undercoats yang menggunakan nikel dan tembaga, atau nikel saja.

## C. Mekanisme Reaksi
Dalam  bak plating ketika  proses  berlangsung terjadi  berbagai  reaksi  yang  akan  mempengaruhi kualitas hasil pelapisan. Asam kromat dalam larutan asam  bak  plating  berada,  kebanyakan  sebagai  ion dikhromat.  Pada  katoda  terjadi  tiga  reaksi  yang berlangsung  serentak  [2],  yaitu:  deposisi  krom, pengeluaran  hidrogen,  dan  pembentukan  Cr(III) dengan reaksi sebagai berikut:

## 1) Pada katoda
Evolusi hidrogen:
(1) Pembentukan : (2) Pengendapan krom: (3)
Pengeluaran  hidrogen  menyedot  80%  sampai 90%  daya  yang  diberikan pada sistem.  Hanya  10% saja dipergunakan untuk deposisi krom sesungguhnya.
Anoda  krom  terlarut  tidak  efisien  pada  kondisi elektrolisis,  apalagi  logam  krom  jauh  lebih  mahal daripada bentuk CrO3, maka digunakan anoda tidak terlarut  yakni  timbal  (Pb).  Pada  anoda  terjadi  tiga reaksi  serentak  [2]  yaitu:  pengeluaran  oksigen, oksidasi  ion  kromat  dan  produksi  timbal  oksida pada anoda, reaksinya sebagai berikut:

## 2) Pada anoda
Evolusi oksigen:
(4) Oksidasi ion krom: (5) Pembentukan timbal oksida: (6)
Kebanyakan  daya  serap  untuk  pengeluaran oksigen.  Akan  tetapi,  dua reaksi  lain  amat  penting, oksidasi  ulang  Cr(III)  pada  anoda  membantu menyeimbangkan  produksinya  pada  katoda  dan menjaga  tingkat  Cr 3+ .  Anoda  timbal  harus  tertutup lapisan  timbal  dioksida,  apabila  lapisan  tersebut hilang  atau  tidak  terbentuk,  akan  tetapi  timbal kromat  dan  anodanya  tidak  menjalankan  fungsi
pengaturan  konsentrasi  Cr 3+ dari  baknya.  Semua reaksi  di  atas  berlangsung  secara  serentak  dan kondisi  temperatur  sangat  mempengaruhi  proses berjalannya reaksi.
Pada  saat  proses  pelapisan  logam  berlangsung maka  akan  timbul  gelembung-gelembung  gas hidrogen  (H 2 )  akibat  adanya  reaksi  pelepasan hidrogen  pada  katoda.  Gas  hidrogen  yang  timbul akan  menyebabkan  lubang-lubang  kecil  berupa titik-titik  hitam  atau  buram  pada  permukaan  hasil pelapisan.  Hal  ini  disebut  “ pitting ”. Pitting yang disebabkan oleh adanya gas hidrogen tersebut selain menjadikan  hasil  pelapisan  tampak  buruk,  juga menyebabkan  kerapuhan  hasil  pelapisan.  Sifat rapuh  ini  akan  nampak  bila  benda  kerja dibengkokkan,  maka  logam  pelapis  menjadi  patah atau retak. Pitting yang berupa lubang-lubang kecil tersebut  menjadi  jalan  bagi  berlangsungnya  reaksi korosi secara mikro.

## D. Pengujian Laju Korosi
Korosi  adalah  penurunan  mutu  logam  akibat reaksi elektrokimia dengan lingkungannya . Hilangnya  material  tersebut  biasanya  berlangsung sangat lambat tetapi berlangsung terus menerus [3] . Pengujian  korosi  dilakukan  dengan  tujuan mengetahui  laju  korosi  atau  ketahanan  korosi  dari suatu  material  logam.  Potensiostat  merupakan peralatan yang digunakan pada penelitian elektrokimia  untuk  mengamati  fenomena  yang terjadi  selama  proses  korosi  terjadi.  Potensiostat akan  mengaplikasikan  tegangan  listrik  inputan kepada benda uji sehingga nilai arus selama proses korosi  dapat  diperoleh.  Pada  penelitian  kali  ini menggunakan NaCL 10% sebagai media korosinya, NaCl  dipilih  karena  akan  diketahui  ketahanan korosi all-chloride  hard  chrome  plating pada kondisi garam.
Peralatan potensiostat biasanya dilengkapi dengan tiga jenis elektroda yaitu:
1) Elektroda kerja (working electrode): elektroda  ini  dibentuk  dari  logam  benda  uji  yang akan  diteliti,  terkoneksi  dengan  sambungan  listrik, dan  permukaannya  harus  digerinda  atau  diamplas untuk  menghilangkan  oksida-oksida  yang  mungkin ada.
2) Elektroda  bantu  (auxiliary  electrode): elektroda yang khusus digunakan untuk mengalirkan  arus  hasil  proses  korosi  yang  terjadi dalam rangkaian sel.
3) Elektroda  acuan  (reference  electrode): adalah  suatu  elektroda  yang  tegangan  sirkuit terbukanya  ( open-circuit  potential )  konstan  dan digunakan untuk mengukur elektroda kerja.
Laju  korosi  dinyatakan  sebagai Corrosion Penetration  Rate (CPR)  dengan  satuan inches  per
year (ipy ), millinches per year (mpy ) atau millimeter per  year (mmpy) .  Satuan  mpy  sering  digunakan sebagai satuan laju korosi karena dapat menunjukkan  laju  korosi  untuk  nilai  yang  sangat kecil  [4].  Persamaan  yang  digunakan  untuk menghitung laju korosi adalah :
( ) (7)
dimana:
=  laju korosi (mm/year) =  densitas arus korosi (µA/cm 2 ) =  massa ekivalen material (amu) =  densitas material (gr/cm 3 ) 0,13 =  konstanta
Besarnya  nilai dapat  diperoleh  berdasarkan persamaan berikut:
(8)
Laju  korosi  (CPR)  menunjukkan  besarnya penetrasi rata-rata dari korosi terhadap logam dalam tiap  satuan  waktu.  Nilai  laju  korosi  yang  tinggi menunjukkan  ketahanan  logam  yang  rendah terhadap  serangan  korosi.  Begitu  pula  sebaliknya bahwa  tingkat  ketahanan  yang  tinggi  terhadap adanya  korosi  ditunjukkan  dengan  rendahnya  nilai laju korosi.

## III. M ETODOLOGI P ENELITIAN
Penelitian yang dilakukan menggunakan metode penelitian  eksperimen  sejati  ( true  experiment research )  dengan  melibatkan  satu  variable  bebas yaitu  jarak  anoda-katoda  dengan  variasi  yang digunakan  adalah  9  cm,  12  cm,  15  cm,  18  cm, sedangkan  variabel  terikat  yang  diamati  dalam penelitian ini yaitu uji laju korosi hasil electroplating hard chrome .
Gambar 2. Instalasi electroplating
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini diantaranya:  (1)  CNC  TU  3A  digunakan  untuk memotong  benda  kerja  sesuai  dimensi  yang diinginkan;  (2) instalasi electroplating (Gambar  2); dan (3) potensiostat digunakan untuk pengujian laju korosi.
Terdapat  dua  proses  utama  pada  penelitian  ini, yaitu  proses electroplating dan  pengujian  laju korosi.  Proses electroplating dilakukan  dengan tahapan:  (1)  menyiapkan  spesimen  sesuai  bentuk dan  ukuran  menggunakan  CNC  TU  3A;  (2) menyiapkan  bahan  larutan  elektrolit  dan  panaskan larutan  sampai  50ᴼC;  (3)  menentukan  jarak  anoda- katoda  9  cm,  12  cm,  15  cm,  dan  18  cm;  (4) mengatur  rapat  arus  45  A/dm 2 ;  dan  (5)  tunggu dengan  waktu  45  dan  60  menit. Proses  pengujian laju  korosi  dilakukan  dengan  tahapan:  (1) membersihkan  lapisan  dengan  kain  halus;  (2) mempersiapkan  potensiostat  dan software NOVA; (3) memasukkan spesimen dalam larutan NaCl 2%; (4)  jalankan  alat  potensiostat;  (5)  Pembacaan  hasil pada  komputer;  dan  (6)  untuk  mendapatkan  nilai laju  korosi  masukkan yang  didapat  pada analisa  grafik  anodik-katodik  ke  rumus  laju  korosi. Secara umum, diagram alir dari penelitian ini tersaji pada Gambar 3 berikut.
Mulai A. Survey dan study literatur B. Instalasi alat penelitian C. Persiapan benda kerja
Proses electroplating  hard  chrome dengan variasi :
A. Jarak anoda-katoda: 6, 9, 12, 15 dan 18 cm B. Waktu pelapisan 45 dan 60 menit Pengujian laju korosi Data hasil penelitian Pengolahan data dan pembahasan Kesimpulan hasil penelitian Selesai

## IV. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Untuk mendapatkan data laju korosi, sebelumnya    dilakukan  pengujian  menggunakan potensiostat  dan  pengukuran  grafik  daerah  anodik dan  katodik  menggunakan software NOVA.  Hasil pengujian  tersebut  dapat  dilihat  pada  Gambar  4. Besarnya  nilai yang  diperoleh  berdasarkan  (8) dengan massa atom 52 gr/mol dan valensi 2 adalah 26  gr/mol.  Dengan  demikian  diperoleh  nilai  CPR berdasarkan (7) dengan 17,03 µA/cm 2 dan 7,19 gr/cm 3 adalah 0,00019793 mpy.
Gambar  5  menunjukkan  arah  perubahan  data laju korosi baja AISI 1015 hasil electroplating hard chrome akibat  variasi  jarak  anoda-katoda  dengan durasi pelapisan 45 menit dan 60 menit. Pada grafik tersebut    terlihat  bahwa  semakin  jauh  jarak  anoda- katoda, maka nilai laju korosi yang didapatkan juga semakin  besar.  Besarnya  laju  korosi  yang  terjadi pada  logam  dipengaruhi  oleh  banyak  faktor  dan salah  satunya  adalah faktor  fisik  dan  metalurgi  [5]. Faktor  fisik  yang  mempengaruhi  adalah  ketebalan lapisan,  sedangkan  ketebalan  lapisan  sangat berhubungan dengan konduktansi elektrolit. Konduktansi elektrolit menentukan besarnya jumlah ion  dan  cepatnya  pergerakan  ion  dalam  larutan elektrolit,  dimana  bila  hambatan  besar,  maka konduktansi  semakin  kecil,  begitu  pula  sebaliknya [4] . Karena  semakin  jauh  jarak  anoda-katoda menyebabkan membuat semakin lambat pergerakan ion  dan  semakin  berkurang  jumlah  ion-ion  chrome yang  bergerak  untuk  pelapisan hard  chrome pada logam.  Semakin  sedikit  lapisan  chrome  yang melapisi maka nilai laju korosi akan semakin besar.
Grafik  data  laju  korosi  AISI  1015  variasi  jarak anoda-katoda  dengan  durasi  pelapisan  60  menit memperlihatkan  data  yang  tidak  terlalu  berbeda dibandingkan  dengan  durasi  45  menit.  Semakin jauh jarak anoda-katoda, maka nilai laju korosi yang didapatkan  juga  semakin  besar.  Karena  semakin jauh  jarak  anoda-katoda  menyebabkan  membuat semakin  lambat  pergerakan  ion  dan  semakin berkurang  jumlah  ion-ion  chrome  yang  bergerak untuk pelapisan hard chrome pada logam.
Pada  analisa  sebelumnya  telah  dibahas  bahwa semakin  jauh  jarak  anoda-katoda  menyebabkan membuat  semakin  lambat  pergerakan  ion  dan semakin  berkurang  jumlah  ion-ion  chrome  yang bergerak untuk pelapisan hard chrome pada logam. Semakin sedikit lapisan chrome yang melapisi maka nilai  laju  korosi  akan  semakin  besar.  Pada  analisa perbandingan  grafik  pada  proses electroplating hard  chrome terhadap  laju  korosi  durasi  45  menit dengan  durasi  60  menit,  didapatkan  bahwa  grafik laju  korosi  pada  pelapisan electroplating  hard chrome dengan  durasi  45  menit  lebih  besar  laju
korosinya  daripada  durasi  60  menit  disebabkan semakin  lama  waktu  (durasi)  pelapisan  maka  akan membuat  semakin  banyak  jumlah  ion-ion  chrome yang  melapisi  dan  nilai  laju  korosi  akan  semakin kecil.  Sesuai  dengan  hukum  Faraday  yaitu  jumlah logam  yang  terdekomposisi  karena  elektrolisis berbanding  langsung  dengan  jumlah  arus  yang melewati  larutan  dan  sebanding  dengan  berat ekuivalen  kimia  logam  pelapis.  Dengan  demikian ketebalan dari suatu lapisan elektroplating berbanding  lurus  dengan  waktu  pelapisan,  semakin lama  waktu  pelapisan  semakin  kecil  nilai  laju korosi.

## V. K ESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  dapat  ditarik  kesimpulan bahwa  semakin  dekat  jarak  anoda-katoda  pada proses electroplating  hard  chrome maka  nilai  laju korosi  akan  semakin  menurun,  dan  semakin  lama durasi proses electroplating hard chrome maka nilai laju  korosi  semakin  menurun.  Peningkatan  jarak anoda-katoda  dari  9  cm  sampai  18  cm  akan  diikuti dengan penurunan laju korosi sebesar 0,0000089977 mpy.
Gambar 4. Hasil pengukuran dengan software NOVA
Gambar 5. Perbandingan proses electroplating hard chrome terhadap laju korosi durasi 45 menit dengan 60 menit

## R EFERENSI
[1]  Chamberlain,  J.,  Trethewey,  R.  K., Korosi  untuk Mahasiswa  dan  Rekayasawan ,  Gramedia:  Jakarta, 1991
[2] Metals  Handbook ,  ASM  Hand  Book,  American Society for Metal, 1964
[3]  Anton,  J.  H., Mengenal  Pelapisan  Logam ,  Andi Offset: Yogyakarta, 1992
[4]   Fontana, Mars G, Corrosion Engineering , Mc Graw Hill Book Co: Singapura, 1987
[5]   Loar, Gary W, Nickel Plating , McGean-Rohco Inc.: Ohio, 2006