roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar · roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar 2-23...

�roceeding lhe 4th Qualify in Re�earch �eminar �2-23 Augu�t 2001 Kampus UI- Depok

Volume VII . Mechanical Design

and Manufacturing

Quality in Research Gedung GI< Lt. 2 Fakultas Teknil< Universitas Indonesia Kpmpus UI Depok, Indonesia Tfrl. (021) 7 863508 F x(Ol) 786�508 email : [email protected] website : qir.eng.ui.ac.id

Organized by:

ISSN 1411-1284

Proceedings

The 4th Quality in Research Seminar

Volume VII: Mechanical Design

& Manufacturing

Held under the coordination of

Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus UI Depok, Indonesia 16424

Phone.: (62-21) 7863503-05, Fax (62-21) 7270050, 7863508 Email: [email protected] or [email protected]

Website: wwww.eng.ui.ac.id or www.puskomftui.com

mailto:[email protected]


http://wwww.eng.ui.ac.id/

http://www.puskomftui.com/

Proceedings Quality in Research The 2001 FTUI Seminar

Agustus 2001

Seminar Nasional FTUl merupakan salah satu program implementasi riset ilmiah

yang dilakukan oleh Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUl), sejak tahun

1998. Kegiatan ini merupakan kegiatan yang dilakukan secara rutin setiap tahun,

pada bulan Agustus, untuk para peneliti, teknisi dan praktisi dari berbagai

Universitas/institusi, Institusi Penelitian, dan Kalangan Industri baik Internasional,

Regional, maupun Nasional. Disiplin ilmu keteknikan yang dapat diakomodasi di sini

menggambarkan ke- 7 jurusan yang ada di FTUI, yaitu: Teknik Sipil. Arsitektur.

Teknik Elektro, Teknik Mesin, Teknik Metalurgi, Teknik Gas dan Petrokimia. dan

Teknik Industri.

Pelindung Rektor Universitas Indonesia

Penasehat Dekan Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Penanggung Jawab Pembantu Dekan IV, Fakultas Teknik

Universitas Indonesia

Pemimpin Umum/Redaksi Ir. A. Indra Siswantara Ph.D

Anggota Dewan Redaksi Ir. Anondho Wijanarko, M.Eng.

Ir. Sigit Sudarmaji

Ir. Oki Sugama

Sekretaris Agustine Wenestia

Bendahara Veny Apriola

Alamat Redaksi Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Kampus Baru UI Depok, Indonesia 16424

Telp. (+62-21) 7863503-05, 7863508

Fax (+62-21) 7270050, 7863508

Email: [email protected]

[email protected]

Web page: www.eng.ui.ac.id

www.puskomftui.com

Terbit Pertama kali Agustus1998

Frekuensi Terbit Satu tahun sekali, bulan Agustus

Penerbit Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Kampus Baru UI Depok, Indonesia 16424

Copyright©FTUI

ISSN 1411-1284

PREFACE

The Proceedings contains all papers accepted to be presented in the forum of The

2001 FTUI Seminar. Two kinds of presentation will be contributed in seminar

session. That is oral presentation and poster session. The 2001 FTUI Seminar is held

in Kampus UI Depok from August 23-24, 2001.

The 200l FTUI Seminar is one of the implementation of scientific research programs

designed by Faculty of Engineering University of Indonesia (FTUI), since 1998. The

event is designed to be annually forum for International, Regional and National

Engineers and or researcher in universities, institutes, research institutions, and

industries.

The matters addressed in the forum are featured by current studies, research

developments, and new technologies in engineering field. The seven area or

engineering disciplines of FTUI, which occupies fifty research groups, are

contributing the event, that are:

1. Civil Engineering

2. Architecture

3. Electrical Engineering

4. Mechanical Engineering

5. Metallurgical Engineering

6. Gas and Petrochemical Engineering, and

7. Industrial Engineering

The organizing committee hopes that papers contained here will provide an important

snapshot of work in major research and development areas in engineering fields, and

gratefully acknowledges the effort of all members of scientific board and steering

committee, moderators, keynotes speakers, and sponsors whose contribution and

support enabled the seminar to go along with plans set long before.

Depok, August 2001

Organizing Committee

Message

From Dean of The Faculty of Engineering, University of Indonesia

On

The 4th Quality in Research (QIR) Seminar

Urbanization in the Information Age: New Perspectives on the Transformation

of Fast Growing Cities in the Pacific Rim

August 22°d-23rd 2001

Depok, Indonesia

On behalf of the Faculty of Engineering, University of Indonesia, I would like to

welcome The Rector of The University of Indonesia, also our honourable guests, The

Dean of the Faculty of Architecture Building and Planning from the University of

Melbourne, Professor Ross King and the Governor of Jakarta Mr. Sutiyoso. I also

humbly welcome our Keynote Speakers, the President Director of PT PGN Mr. A.

Qoyum Tjandranegara and the President Director of PT Caltex Pacific Indonesia Mr.

Humayun Bosha and all participants who are taking part in this event.

Since 1988, The Faculty of Engineering at the University of Indonesia has worked

together to organize projects and activities in scientific engineering researches to

improve the quality of our graduates and forming incomparable engineers.

This Seminar is just one of simultaneous development programs designed to gather

productive views and information from an array yet associated field of study. We

hope that the contributions given will make positive effects and develop synergism

to help elevate engineering research in Indonesia and abroad.

In dosing I would also like to express gratitude for the efforts and hard work that has

been dedicated to the organization of the 4th Quality in Research (QIR) Seminar, and

thank all contributors, associates and attendees for joining our Seminar. I wish all

participants fruitful deliberations.

Prof Dr. Ir. Budi Susilo Soepandji

Dean of The Faculty of Engineering

University of Indonesia

The Committee

The 4th Quality in Research Seminar

Steering Committee

Chairman Co-Chairman

Budi Susilo Soepandji Rinaldy Dalimi

Raldi Artono Koestoer Dadang Gunawan Rudy Setiabudy Muhammad Anis Kamarza Mulia Gunawan Tjahjono Azrar Hadi

Ferryanto Chaidir Sutanto Soehodho

Yanuar M. Dachyar

Johny Wahyuadi S Wahidin Wahab

Advisory Board

A. Qoyum Tjandranegara Agus H.S. Wargadipura Aryadi Suwono Dicky R. Munaf Djoko Hartanto Faraz Umar Humayunbosha Indarto Keyzo Watanabe Marzuki Khalid Muhammadi Siswosudarmo Rhenald c!<asali

Ross King Roy Sembel

Roekmijati W. Soemantojo S.H. Winoto

S. Sardy Satryo S. Brodjonegoro

Sidabutar Sidharta S. kamarwan

Sulaiman Kamil Suwondo Bismo Sutedjo

Zuhal A. Kadir UI Research Groups Chairman

Organizing Committee

Chairman Co-Chairman

A. Indra Siswantara Anondho Wijanarko

Sigit Sudarmaji Veny Apriola

Oki Sugama Agustin Wenestia

Table of Contents Volume VII: Mechanical Design and Manufacturing

No Title Page

1. Intelligent On-Line System To Identify And Select Coated And Uncoated Drills (Vishy Kam, Michael Alarcon)

Vol VII1-1-1

2. Model Reference Neural Pi Control On Process Trainer (Danny M, Gandana)

Vol VII1-2-1

3. Software Perancangan Produk (I Made Londen Batan) Vol VII1-3-1 4. Simulasi Proses Pembentukan Logam Lembaran Stretching

Dengan Menggunakan Perangkat Lunak Element Hingga (Benecditus, Dedi Priadi, Budi Ibrahim)

Vol VII1-4-1

5. Simulasi Numerik Proses Pembekuan Aluminium Pada Pengecoran Cetakan Pasir (Vsoejono Tjitro, Tresna P Soemardi, Bustanul Arifin)

Vol VII1-5-1

6. Modelling Of Friction In Cold Strip Rolling Under Hydrodynamic Lubrication (Qomaruddin, E.S. Siradj, H.D.S. Budiono)

Vol VII1-6-1

7. Desain Dan Simulasi Gating System Pengecoran Pasir (Case Study: Brake Drum-Mercedes Benz) (Dedi Priadi, Lukito, Ahmad Indra S, Yanuar)

Vol VII-2-1-1

8. Design Analysis Between On And Off-Centre Bearing For Race Car Wheel Using Finite Element Method (David Butler, Vishy Kam.

Vol VII-2-2-1

9. An Lnvestiqation On Plastic Failure Mechanism Of An Axially Compressed-Thin.-Walled Box Section (Harkali Setiyono)

Vol VII-2-3-1

10. Analisis Bentuk Pisau Dan Posisi Pemotongan Dalam Perancangan Mesin Penghancur Dokumen Jenis Portable (Sugiharto, Gatot Santoso)

Vol VII-2-4-1

11. Pengaruh Kecepatan Potong_ Terhadap Kualitas Permukaan_Benda Kerja Pada Proses Bubut (Danardono A.S, Hlengky S Nugroho, Rosehan)

Vol VII-2-5-1

12. Analisa Kekuatan Struktur Gerbong Barang (Ballast Hopper Wagen) Akibat Beban Impak (Anwar, Agus Sugiana Dan Raymond Amir)

Vol VII-2-6-1

13. Penyusunan Persamaan Gerak Sistem Benda Jamak Pada Mekanisme Tertutup Dengan Salah Satu Batang Merupakan Batang Elastic (Sugiharto)

Vol VII-2-7-1

14. Studi Eksperimental Peningkatan Kualitas Proses Bor (High Speed Cutting Process) Pada Berrnacam-Macam Baja (Mohruni, Amrifan Saladin)

Vol VII-2-8-1

15. The Analysis Of Independent Suspensions System Using Multibody Dynamic Program (Farid Rizayana, H. Indra Nurhadi, Andi Isra Mahyuddin)

Vol VII-2-9-1

16. Analisis Pemodelan Elemen Hingga Penarnbat Elastis Rel Tipe Ka Clip Dihubungkan Dengan Diagram Goodman (Hempi N Prayudi, Jhony W. Soedarsono, Elind I Wibowo)

Vol VII-2-10-1

17. Studi Eksperirnental Peiapisen Logam Chromiurn (Hard Chromium Plating Dengan Variasi Parameter Proses (Mohruni, Amrifan Saladin)

Vol VII-2-11-1

18. Rancang Alat Ukur Pada Kalibrasi Robot Menggunakan Laser Daya Rendah (Agus Halim, Danardono A.S., Henky S. Nugroho

Vol VII-2-12-1

ISSN 1411-1284

Proceedings The 4th Quality in Research (QiR) Seminar 21-23 August 2001 Faculty of Engineering, University of Indonesia

Vol VII-2-11-1

Studi Eksperimental Pelapisan Logam Chromium

(Hard Chromium Plating) dengan Variasi Parameter Proses.

Mohruni, Amrifan Saladin

Jurusan Teknik Mesin, Unsri Palembang, Indralaya 30662, Indonesia

E-Mail: [email protected]

Abstrak

Untuk perbaikan dari effisiensi pemakaian strom (listrik), maka elektrolit Hard Chromium yang dipakai

selalu diperbaiki secara kontinu. Proses galvanis pelapisan lchromium dimulai 1854 ketika Bunsen

menemukan larutan Chrom Clor yang dipanaskan sebagai bahan untuk membuat pelapisan Chrom.

Pada tahun 1905-1935 di Jerman dan Amerika dimulai penelitian metode pelapisan chromium yang

penting yang menghasilkan Patent DRP 448526 dari E.Liebreich dan Am.P. 1581188 dari C.G. Fink,

keduanya meneliti bahwa asam asing pada bak asam chromat harus dalam porsi tertentu. Sejak itu

metode ini memperoleh arti yang penting dalam industri terutama dalam hal perlidungan terhadap

keausan, korosi dan dekorasi.

Dengan optimasi susunan larutan elektrolit dan parameter metode ini, proses pelapisan chromium pada

kasus tertentu dapat disesuaikan dengan cermat. Pada waktu pencarian kondisi yang optimal terdapat

kesulitan yang disebabkan sangat sedikit buku yang menerangkan tentang tema ini. Berdasarkan hal

ini maka sangat penting artinya untuk mengadakan penyelidikan lebih lanjut dalam proses ini, sehingga

akan didapat pernyataan-pernyataan yang lebih tepat tentang efek dari kondisi operasi pelapisan

chrom ini.

Sebagai konklusi dapat disimpulkan bahwa larutan dengan konsentrasi 60ml/l dengan I = 40 A/dm2 dan

I = 60 A/dm2dengan temperatur 50 oC menunjukkan kondisi optimal untuk proses galvanis pelapisan

chrom.

Abstract

To improve the efficiency of using electricity, electrolyte used in hard chromium plating is improved

continuously. Process galvanic chromium plating is begun at 1854 when Busen found chrome chlor

solution heated as substance to make chromium plating. At the years 1905-1935 in Germany and United

States is conducted the important research of chromium plating methods resulting patent DRP. 448526

from E.Liebrich and Am.P. 1581188 from C.G. Fink. Both of them found out, that existing of foreign

acids in chromate acids must be in certain portion. Since this moment, the methods has had significant

role, especially in protection from corrosions, wear and for decoration.

By mean of optimalization of the electrolyte solutions components and parameter of this method,

chromium-plating process in special cases can be adjusted precision. But by searching of the optimal

condition, difficulties occur in obtaining textbooks explaining this theme. In view of this situation, it is

important to conduct research in this process, so that it can be resulted more precision information in

this chromium plating.

As the result can be concluded, that electrolyte with catalyst concentration 60 ml/l, I=40 A/dm2 and

I=60 A/dm2 at temperature 50 oC show the optimal condition for chromium plating.


ISSN 1411-1284

Vol VII-2-11-2 Studi Eksperimental Pelapisan Logam Chromium (Hard Chromium Plating)

dengan Variasi Parameter Proses.


1. Pendahuluan

Galvanoteknik dalam perjalanan perkembangannya mencakup bidang aplikasi yang baru. Dari asalnya

hanya untuk mengkilapkan permukaan (veredeln) menjadi semakin kompleks tuntutan yang diajukan

terhadap lapisan galvanic. Oleh karena itu sudah menjadi pengertian umum bidang galvanoteknik dibagi

menjadi bidang galvanoteknik dekorasi dan galvanoteknik fungsional.

Dalam hal ini akan dibahas tentang galvanoteknik fungsional yang melibatkan logam chrom sebagai

pelapisnya yang sering juga disebut hard chromium plating. Dalam sub bab berikut ini akan dibahas

sedikit teori dasar pendukungnya.

2. Hard Chromium Plating

Salah satu metode dari galvano teknik fungsional yang paling penting adalah hard chromium plating.

Sebagai material dasar untuk hard chromium plating biasanya dipakai metal dasar yang keras dan masiv

seperti besi, baja dan besi cor. Dapat juga dipakai metal yang agak lunak seperti messing (CuZn-Alloy),

kuningan atau aluminium. Jika pada hard chromium plating terutama kekerasan permukaan yang

dipikirkan, harus juga dipikirkan sejak awal, bahwa material basis (dasar) harus mempunyai kekerasan

yang mencukupi agar efek yang diinginkan dapat dicapai.

Hard chromium plating merupakan metode perlakuan permukaan (surface treatment) yang dalam

banyak hal dapat dibandingkan dengan pengerasan permukaan. Lapisan chrom yang biasanya

mempunyai ketebalan 0,02 – 0,04 mm mempunyai efek utama pengerasan permukaan yang mampu

menahan pembebanan luncur dan gesek dikarenakan sifat ketahanan keausan yang tinggi dan

kemampuan menahan beban mekanik (mechanische Abnutzung). Pada benda-benda yang dibebani

impak dan tekan diperlukan selain kekerasan permukaan, kedalaman kekerasan (ketebalan lapisan

chrom) mempunyai fungsi yang berarti, karena kekerasan lapisan chrom pada material dasar yang tidak

cukup keras (kekuatan tariknya tidak mencukupi) dapat dengan mudah ditekan bila ketebalan mantel

lapisan chrom tidak cukup tebal. Kekerasan lapisan chrom pada hard chromium plating dinyatakan

dengan Brinell 600-1000 kp/mm2. Dalam hal ketergantungannya terhadap temperatur bzw. Kerapatan

strom (arus), kekerasan lapisan chrom galvanic naik sampai kekerasan maksimum dan turun kembali

dengan naiknya temperatur bzw. Kerapatan arus.

Keausan dan kekerasan biasanya berjalan selalu tidak parallel. Ketahanan keausan sebuah lapisan hard

chrom biasanya tergantung dari pembebanan benda yang dilapisi chrom, seperti tekanan kerja,

kecepatan kerja dan temperatur kerja. Ketahanan keausan bukan merupakan sifat bahan yang dapat

diungkapkan dengan angka-angka, melainkan semua hasil pengujian keausan hanya dapat dijadikan

acuan bila pasangan bahannya sesuai dan dengan persyaratan berlakunya yang sesuai juga. Ketahanan

keausan dari lapisan chrom galvanic sangat bervariasi dalam ketergantungannya dari kondisi

pengendapan dan tidak adanya hubungan langsung (keterkaitan) antara kekerasan dan endapan.

Hard chrom terutama dalam ketebalan yang relatif tipis akan berfungsi sebagai perlindungan terhadap

korosi apabila dilapiskan pada material dasar yang lunak. Selain itu juga dapat dibebani secara luncur

tetapi tidak untuk dibebani secara impak atau tekanan besar/keras.

2.1 Penangan awal pada Hard Chromium Plating

Penangan awal hard chromium plating dibagi menjadi tahapan pengerasan (Vorhaertung),

pengamplasan (Vorschleifen), isolasi dan penutupan (Abdeckung), pembuangan fet (Entfettung),

pengikisan kimiawi (Aetzung) dan pengasaran permukaan (Aufrauhung).

Dalam pembahasan ini hanya akan diterangkan tahapan pengikisan secara kimiawi yang dalam bahasan

berikutnya ditulis sebagai aetzung dan pengasaran permukaan (Aufrauhung). Aetzung anodis dapat

dilakukan dalam asam sulfat atau asam chromat (H2CrO4). Kalau dilakukan dalam asam sulfat maka

digunakan asam dengan kandungan sampai 60%. Untuk pengasaran permukaan benda dilakukan secara

anodis pada temperatur ruangan dengan I= 20-30 A/dm2, tegangan 1 V dan kira-kira 1 menit digantung.

Setelah itu dibersihkan secara baik dan dimasukkan kedalam bak chrom. Dalam metode ini terdapat

bahaya ikutnya asam sulfat dari bak aetzung kedalam bak chrom, sehingga dapat terjadi reaksi

pengkayaan yang tidak diizinkan. Disebabkan adanya pengeluaran panas yang besar selama aetzung

ISSN 1411-1284


Vol VII-2-11-3

maka bak aetzung harus didinginkan secara buatan, karena pada temperatur tinggi proses aetzung tidak

lagi berfungsi secara sempurna.

Pada aetzung dengan asam chromat bahaya ikutan (Einscleppung) seperti dengan asam sulfat tidak

muncul. Disini digunakan larutan bak aetzung yang sama dengan bak chrom, maka dilakukan aetzung

secara anodis pada temperatur 50-55 oC dengan 20-30 A/dm2 dan tegangan 1V selama 1-2 menit.

Dikarenakan proses pencucian yang khusus tidak diperlukan (larutannya sama) maka proses hard

chromium di bak chrom dapat segera dilaksanakan. Oleh karena itu benda yang akan dipalisi chrom

sudah mempunyai temperatur bak yang diperlukan. Proses aetzung anodis dapat juga dilakukan

langsung dalam bak chrom. Dalam hal ini kita hanya perlu mengubah strom setelah proses aetzung.

Tetapi ada bahaya yang menyertainya yaitu bak chrom yang lebih kotor oleh besi. Metal non ferro tidak

dapat dikerjakan dengan metode ini, melainkan tetap dengan bak yang berlainan (khusus).

2.2 Bak chrom pada Hard Chromium Plating

Untuk hard chromium plating dan chromium plating pada dasarnya dapat digunakan bak chrom yang

sama. Tetapi pada kebanyakan kasus elektrolit hard chromium mempunyai kandungan chromtrioxid

yang lebih rendah, yang padanya kemampuan menyebar (Streufaehigkeit) dan pemakaian strom (yang

pada normal chromium plating hampir tidak ada pengaruhnya) lebih tinggi, sehingga dapat dilapisi

chrom lebih cepat. Selain itu dapat dicapai endapan yang lebih keras.

Sebagai asam asing tambahan yang biasa digunakan pada bak chrom adalah sebagai berikut:

Asam sulfat dan garamnya

Asam Fluorid H2F (40%)/Flusssaeure atau garamnya.

Ikatan kompleks dari Fluorid seperti Kieselflusssaeure (Si(OH)4, Borflusssaeure, sendirian atau

dalam ikatan dengan sejumlah asam sulfat, atau campuran dari Flusssaeure dan Kieselflussaure

dalam perbandingan yang tertentu.

2.3 Pertumbuhan lapisan metal pada Hard Chromium Plating

Kecepatan pengendapan atau tebalnya sebuah endapan hard chrom yang diendapkan dalam interval

waktu tertentu tergantung dari kerapat strom yang dipakai, temperatur bak, konsentrasi dari asam

chromat, kandungan asam asing dan garam penuntun, kandungan akan garam chrom (Cr+3) dan metal

lain serta pemakaian strom (efisiensi) yang dicapai pada bak yang sudah ditentukan.

Seandainya pemakaian strom (efisiensi) sebuah bak chrom dari campuran tertentu diketahui, maka

ketebalan lapisan chrom pada sebuah waktu eksposisi tertentu dapat dihitung menurut formulasi berikut:

1000.

...

s

tDAD

keq [mm] (1)

Waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan endapan hard chromium dengan ketebalan D dihitung

menurut rumus berikut ini:

..

1000..

keq DA

sDt [jam] (2)

dimana:

D = Tebal endapan chrom dalam mm

Aeq = 0,32 (jumlah endapan teoritis per amper jam)

D = Kerapatan strom katodis dalam A/dm2.

t = Waktu pengendapan dalam jam

s = 6,9 (berat spesifik dari chrom.

= Pemakaian strom (efsiensi) dalam %.

Seperti dapat dilihat dari rumus diatas, bahwa dengan kerapatan strom yang ditentukan dan waktu maka

pertumbuhan lapisan hard chrom tergantung dari efisiensi pemakaian strom dan dengan begitu

tergantung juga dari factor yang mempengaruhinya.

ISSN 1411-1284




Ketebalan yang diinginkan biasanya tergantung dari tujuan penggunaannya. Pada ketebalan yang kecil

jumlah chrom yang mengendap, ketebalan lapisan dapat dihitung dari jumlah strom yang dipakai dan

effisiensi strom bak. Pada ketebalan lapisan yang tinggi perhitungan ini tidak dimungkinkan lagi

disebabkan penyebaran dari kerapatan strom pada tempat-tempat tertentu. Dalam hal ini ketebalan harus

langsung diukur.

2.4 Pengerjaan akhir lapisan metal pada Hard Chromium Plating

Pengerjaan akhir pada lapisan hard chrom dibagi menjadi pembuangan gas (Entgasen), pencucian

(Nachspuelen) dan pengamplasan (Nachschleifen). Yang akan dibahas disini adalah proses pembuangan

gas pada hard chromium plating. Setelah elektrolisa hard chrom biasanya harus dibuang gasnya melalui

proses entgasen. Metal dapat menyerap gas Hidrogen selama proses pelapisan sekitar 0,06% dari berat

keseluruhan. Hidrogen berdifusi kedalam metal basis yang dapat terjadi pada saat proses sebelumnya

yaitu proses pembuangan fet. Hidrogen membuat material dasar menjadi rapuh (getas) dan pada banyak

pemakaian kerapuhan material harus dieliminasi yang dapat dilakukan melalui proses entgasen.Yang

perlu diperhatikan pada proses entgasen terutama pada komponen yang berdinding tipis seperti juga

baja-baja temperatur tinggi. Yang paling sensitive terhadap perapuhan akibat hydrogen adalah baja-baja

karbon dan baja kecepatan tinggi (HSS). Perlakuan pembuangan gas ini sangat penting pada komponen

hard chrom terutama yang mengalami pembebanan impak seperti pahat untuk pengerjaan logam.

2.5 Contoh-contoh pemanfaatan Hard Chromium Plating

Bidang aplikasi dari hard chromium plating ditunjukkan pada contoh-contoh berikut ini:

Pembuatan permukaan keras yang tahan terhadap beban tekanan, impak, tumbukan dan keausan

mekanik contoh: komponen mesin, plat cetak, industri senjata dll.

Pemanfaatan rendahnya koefisien gesek contohnya: poros, bantalan dan ring torak.

Pemanfaatan ketahanan panas dari chrom contohnya: cetakan coran, turbin uap.

Perlindungan terhadap korosi digunakan pada industri kimia, farmasi, makanan, peralatan

pengeringan dan motor bakar.

3 Metode dan Proses Penelitian.

Sebelum percobaan dilakukan harus sebelumnya disiapkan peralatan percobaan dan kemudian dirangkai

menjadi satu. Peralatan percobaan terdiri dari computer dengan software yang cocok, potensiostatis,

glas penampung, pemegang benda uji, elektroda referensi, saringan silinder terbuat dari platina dan

plastik serta elektrolit yang sesuai.

Gambar 1: Susunan peralatan percobaan

Sebagai benda uji digunakan isi bantalan silinder (Nadellager) 100 Cr 6 yang sebelumnya harus sudah

disiapkan dahulu. Pemegang benda uji dalam hal ini merupakan electrode kerja yang dirangkai secara

katodik. Elektrode pasangannya adalah saringan silinder platina. Berikutnya adalah electrode referensi

ISSN 1411-1284


Vol VII-2-11-5

yang mengukur potensial dari electrode kerja tanpa mengganggu jalannya proses. Dengan bantuan

termometer dapat diketahui temperatur dari elektrolit. Elektrode pasangan, electrode referensi dan

electrode kerja dihubungkan dengan potensiostatik. Potensiostatik ini dirangkai dengan kabel ke

computer yang menangkap data pengukuran dan dengan “software Galvanostat 97”, kemudian data

tersebut diproses lebih lanjut dan disimpan didalam hard disc.

Percobaan-percobaan yang dilakukan dibagi seperti tertera dalam table berikut ini:

Tabel 1: Percobaan-percobaan dengan T = 50 oC = const.

Konsentrasi

Katalisator I = 20 A/dm2 I = 60 A/dm2 I = 80 A/dm2 I = 100 A/dm2

Tanpa

katalisator

AOA_20A_V2

atau V3

AOA_60A_V2

atau V3

AOA_80A_V2

atau V3

AOA_100A_V2

atau V3

Katalisator

normal

ANOR_20A_V2

atau V3

ANOR_60A_V2

atau V3

ANOR_80A_V2

atau V3

ANOR_100A_V2

atau V3

Katalisator

60ml/l

A60_20A_V2

atau V3

A60_60A_V2

atau V3

A60_80A_V2

atau V3

A60_100A_V2

atau V3

Katalisator

80 ml/l

A80_20A_V2

atau V3

A80_60A_V2

atau V3

A80_80A_V2

atau V3

A80_100A_V2

atau V3

Katalisator

100 ml/l

A100_20A_V2

atau V3

A100_60A_V2

atau V3

A100_80A_V2

atau V3

A100_100A_V2

atau V3

Katalisator

120 ml/l

A120_20A_V2

atau V3

A120_60A_V2

atau V3

A120_80A_V2

atau V3

A120_100A_V2

atau V3

Tabel 2: Percobaan-percobaan dengan I = 40 A/dm2 = const.

Konsentrasi

Katalisator T = 40 oC T = 50 oC T = 60 oC T = 70 oC

Tanpa katalisator AOA_40C_V2

atau V3

AOA_50C_V2

atau V3

AOA_60C_V2

atau V3

AOA_70C_V2

atau V3

Katalisator

normal

ANOR_40C_V2

atau V3

ANOR_50C_V2

atau V3

ANOR_60C_V2

atau V3

ANOR_70C_V2

atau V3

Katalisator

60ml/l

A60_40C_V2

atau V3

A60_50C_V2

atau V3

A60_60C_V2

atau V3

A60_70C_V2

atau V3

Katalisator

80 ml/l

A80_40C_V2

atau V3

A80_50C_V2

atau V3

A80_60C_V2

atau V3

A80_70C_V2

atau V3

Katalisator

100 ml/l

A100_40C_V2

atau V3

A100_50C_V2

atau V3

A100_60C_V2

atau V3

A100_70C_V2

atau V3

Katalisator

120 ml/l

A120_40C_V2

atau V3

A120_50C_V2

atau V3

A120_60C_V2

atau V3

A120_70C_V2

atau V3

4 Hasil Penelitian dan Interpretasi pada.Hard Chromium Plating

Kalau diperhatikan dengan seksama jalanya kurva hasil percobaan maka dapat dengan mudah dikenali

bahwa selain kurva potensial static terdapat kecocokan yang sangat baik dari percobaan yang dilakukan.

Oleh karena itu pembahasan yang dilakukan hanya pada pertambahan berat, ketebalan lapisan dan

efisiensi pemakaian strom.

4.1 Hasil Penelitian dan Interpretasi pada.Hard Chromium Plating I = const.

Seperti terlihat pada gambar 2, jalannya kurva pertambahan berat mempunyai dua karateristik yang

berbeda. Pertama kurva tanpa katalisator menunjukkan penurunan yang hampir linear. Berlawanan

dengan ini jalannya kurva dengan katalisator menunjukkan bentuk mirip busur. Berdasarkan hal ini

dapat terlihat dengan jelas bahwa penambahan katalisator mempunyai efek yang spesifik. Secara

ISSN 1411-1284




keseluruhan dapat dilihat bahwa pertambahan berat dengan naiknya temperatur berjalan mendekati

parabol dan mempunyai nilai maksimum pada temperatur 50 oC.

Gambar 2: Pertambahan berat endapan sebagai fungsi temperatur bak.

Dari persamaan pertama Faraday dapat dikenali bahwa pertambahan berat tidak tergantung dari

temperatur. Tetapi hasil percobaan menunjukkan fakta jalannya kurva yang berbeda dari keterangan

teoritis yang diberikan. Pada percobaan ini jalannya kurva pertambahan berat endapan menurun dengan

bertambahnya temperatur. Karena I dan t konstan maka tinggal Ae yang masih harus diperiksa.

Pemeriksaan ini didasarkan pada anggapan bahwa Ae berat atom elektrokimia dari Chrom VI. Dari fakta-

fakta ini dapat disimpulkan bahwa jalannya kurva tidak berhubungan langsung dengan I,Ae dan t. Tetapi

sudah umum diketahui bahwa tidak seluruh strom yang disuplai pada proses pengendapan metal dipakai

untuk pengendapan. Semakin tinggi temperatur maka makin banyak strom yang dipakai untuk reaksi

sampingan.

Gambar 3: Efisiensi pemakaian strom sebagai fungsi temperatur bak.

Dari gambar 3 dapat dikenali bahwa kura efisiensi pemakaian strom mirip dengan jalannya kurva

pertambahan berat endapan. Kalau dilihat dengan lebih teliti maka terlihat bahwa efisiensi pemakaian

strom mempunyai nilai maksimum T = 50 oC. Pada kondisi ini endapan chrom mempunyai juga

permukaan yang mengkilat.

ISSN 1411-1284


Vol VII-2-11-7

Gambar 4: Ketebalan lapisan hard chrom sebagai fungsi temperatur

Pada jalannya kurva ketebalan lapisan chrom dapat dilihat kurva pada percobaan yang dilakukian tanpa

katalisator mempunyai dua kemiringan yang berbeda. Hal ini tidak muncul pengaruhnya pada percobaan

yang dilakukan menggunakan katalisator, karena kurvanya berjalan dengan kemiringan negatif.

Pengecualian terdapat pada Ankor 1127-80ml/l-40 A/dm2. Hal ini disebabkan pada temperatur T = 50 oC muncul bentuk permukaan yang aneh. Permukaan memiliki bentuk yang berbutir-butir yang tentunya

pada saat pengukuran diameter dengan alat ukur buegelmessschraube mempunyai efek tertentu.

4.2 Hasil Penelitian dan Interpretasi pada.Hard Chromium Plating T = const.

Hasil dari percobaan-percobaan yang dilakukan dengan temperatur konstan dan kenaikan kerapatan

strom secara bertahap dapat dilihat pada gambar-gambar berikut ini.

Gambar 5: Pertambahan berat endapan sebagai fungsi kerapatan strom

ISSN 1411-1284




Gambar 6: Efisiensi pemakaian strom sebagai fungsi kerapatan strom

Dari hukum Faraday yang pertama G = Ae I t dapat dilihat bahwa jumlah bahan endapan G proporsional

terhadap strom masuk I dan lamanya proses pengendapan t. Hal ini berarti jika jalannya kurva dari

pertambahan berat endapan naik secara linear maka seharusnya hal ini diikuti juga dengan kurva

efisiensi pemakaian strom yang akan naik juga secara linear. Tetapi hal ini tidak terjadi kurva efisiensi

pemakaian strom menunjukkan bentuk yang lain. Hal ini diduga disebabkan oleh kemiringan kerapatan

strom mempunyai sudut yang lain. Dengan contoh berikut akan diterangkan dugaan ini.

Contoh:

Berat atom Cr = 51,996, kalau pengendapan hanya berasal dari Chrom VI maka:

Berat atom kimia Chrom Ac = 51,996/6 = 8,6666 dan

Berat atom elektrokimia Ae = Ac/F = 8,6666/96500 [g/As] = 0,3233 [g/Ah].

Dengan GMe, theor = Ae.I.t dan = GMe, prak / GMe, theor, maka dapat dikenali dengan mudah apabila keduanya

mempunyai kemiringan yang sama maka akan dihasilkan kurva yang linear. Bahwa dalam faktanya

kurva efisiensi strom tidak linear jalannya, dapat dicari sebabnya pada beda kemiringan dari kedua berat

yang dihasilkan. Dengan kata lain, bahwa kecepatan pengendapan teoritis dan praktis berbeda satu sama

lainnya. Dalam hal ini kecepatan pengendapan praktis lebih lambat dari kecepatan pengendapan teoritis.

Gambar 7: Ketebalan lapisan sebagai fungsi kerapatan strom

ISSN 1411-1284


Vol VII-2-11-9

Gambar 8: Perbandingan antara pertumbuhan lapisan antara teoritis dan praktis

Seandainya formulasi pertumbuhan lapisan diamati dengan cermat, maka dapat dikenali bahwa

pertumbuhan lapisan tergantung dari Dk dan .

Untuk mengetahui dan memperjelas keterkaitan antara pertumbuhan lapisan teoritis dan yang dilakukan

dalam penelitian ini (gambar 7), maka dibuat gambar 8 yang membandingkan keduanya. Pada gambar

ini terlihat jelas adanya factor bentuk permukaan metal yang mempengaruhinya. Pada bentuk

permukaan metal yang mengkilat terjadi kecocokan antara pertumbuhan lapisan teoritis dan praktis,

sedangkan pada bentuk permukaan yang matt (dof) terjadi penyimpangan antara keduanya. Dengan

bantuan kenyataan ini dapat disimpulkan hubungan antara pertumbuhan teoritis dan praktis hanya

berlaku apabila permukaan metal mempunyai bentuk permukaan mengkilat.

5 Kesimpulan dari penelitian pada.Hard Chromium Plating

Dari penilaian percobaan-percobaan dengan I = konstan dapat ditetapkan, bahwa pada daerah bentuk

permukaan mengkilat, kenaikan temperatur dibarengi oleh turunnya pertambahan berat endapan.

Fenomena ini tentu saja berpengaruh juga terhadap efisiensi pemakaian strom, karena efisiensi

pemakaian strom dipengaruhi langsung oleh pertambahan berat endapan. Kurva ketebalan lapisan

menunjukkan kelakuan yang mirip baik yang dilakukan dengan katalisator ataupun yang tanpa

katalisator. Fakta yang tampak aneh adalah pada percobaan dengan Ankor 1127-80 ml/l dengan

I = 40 A/dm2, disini terjadi bentuk permukaan yang berbutir-butir dengan penyebabnya sampai saat ini

masih belum jelas.

Pada penilaian percobaan-percobaan dengan T = konstan dapat disimpulkan, bahwa hokum Faraday

tentang pertumbuhan lapisan hanya berlaku untuk lapisan Chrom yang mempunyai bentuk permukaan

mengkilat. Kesesuaian ini sudah dibahas dalam sub bab sebelumnya.

Sebagai masukan pada masa yang akan datang sebaiknya dilakukan penelitian tentang sifat-sifat korosi

dari lapisan Chrom yang dihasilkan dengan berbagai macam kondisi.

References:

[1] Beitz,W. und Kuettner, K.H.: Dubbel Taschenbuch fuer den Maschinenbau, 19. Auflage, Berlin,

Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo, Hongkong, Barcelona, Budapest, Springer-Verlag,

1997.

[2] Bilfinger, R.; Dettner, H.W.: >Elektrolytische Abscheidung der Metalle<. In: Dettner, H.W.; Elze,

J. (Hrsg.): “Handbuch der Galvanotechnik: Verfahren fuer die galvanische und stromlose

Metallabscheidung. Bd. II, Muenchen: Carl Hansen Verlag, 1966, 148-257.

ISSN 1411-1284

Vol VII-2-11-10

Studi Eksperimental Pelapisan Logam Chromium (Hard Chromium Plating)



[3] Gaida, B. Assman, K.: Technologie der Galavanotechnik, Erste Auflage Saulgau D-88348 Eugen

G. Leuze Verlag, 1996.

[4] Kloos, K.H.: Umdruck zur Vorlesung”Werkstoffkunde III, IV”, Technische Hochschule

Darmstadt, 1981.

[5] Spaehn, H.: Umdruck zur Vorlesung ”Verfahren der Oberflaechen Behandlung”, Technische

Hochschule Darmstadt, 1981.

[6] Speckhardt, H.: Umdruck zur Vorlesung “Verfahren der Oberflaechen Behandlung”, Technische

Hochschule Darmstadt, 1996.

[7] Schreiner, H.; Raub, Ch.J.:>Untersuchungen zur Herstellung rissfreier, spannungsarmer

Hartchromschicten<.In: Metalloberflaeche 33, Heft 11, 1979, S. 464-474.

[8] Walter, A; Kleinz, H.; Specht, V.: >Abscheidung von korrosionsfesten Chromschicten<. In:

Galvanotechnik 73, Heft 1, 1981, S.19-25.

[9] Wiegand, H.; Fuerstenberg, U.H.: Hartverchromung: Eigenschaften und Auswirkungen auf den

Grundwerkstoff. Frankfurt a.M.: Maschinenbau-Verlag GmbH, 1968.

roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar · roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar 2-23...

Documents

Transcript of roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar · roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar 2-23...