PEMBUATAN SERBUK NIKEL UKURAN 45-63 µm DAN MORPOLOGI ENDAPAN DENGAN METODE ELEKTROLISIS Bambang Tjahjono1) , Susilo Adi W2), Sri Nugroho2)

1. Pendahuluan
Teknik pembentukan dengan printer tiga dimensi banyak dilakukan di industri manufaktur. Pada printer 3 dimensi fungsi tinta digantikan oleh beragam serbuk. Perkembangan teknologi produksi ,mesin printer 3 dimensi berpotensi untuk bisa digunakan dalam proses produksi produk-produk smart - material dengan mengkombinasikan jenis bahan serbuk. Di karenakan bahan serbuk masih sangat sulit didapat sehingga di perlu proses rancang bangun mesin pembuat serbuk.Teknologi pembuatan serbuk nickel murni dapat dilakukan dengan elektrolisa (electrorefining).
1.1 Elektrolisis
Elektrolisa adalah peristiwa berlangsungnya reaksi kimia oleh arus listrik.Alat elektrolisa terdiri atas sel elektrolitik yang berisi elektrolit (larutan atau leburan), dan dua elektroda, anoda dan katoda. pada anoda terjadi reaksi oksidasi sedangkan pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi.Arus listrik searah dialirkan pada sel elektrolit yang berisi larutan garam AB,maka garam tersebut akan terurai sebagai berikut:

Ion yang bermuatan positip akan menempel pada elektroda negatif (katoda). Dengan menimbang katoda sebelum dan sesudah dialiri arus listrik, maka dapat diketahui jumlah logam yang menempel pada elektroda tersebut.Ion yang bermuatan positip akan menempel pada elektroda negatif (katoda). Dengan menimbang katoda sebelum dan sesudah dialiri arus listrik, maka dapat diketahui jumlah logam yang menempel pada elektroda tersebut.

Gambar 2.1 sel elektrolisis
(1) m = jumlah massa yang diendapkan
z = tara kimia listrik
I = arus listrik
t = waktu elektrolisa

1.2 Mekanisme Elektrolisis
1.Pada anode terjadi reaksi oksidasi
2.Elektroda katode terjadi reaksi reduksi
Ni+2+ 2e = Ni0 reaksi reduksi
3.Reaksi larutan yang terjadi NiSO4
 NiSO4 = Ni+2 + SO4 -2
4.Reaksi larutan yang terjadi NiCl2
 NiCl2 = Ni+2 + Cl -2

2. Metode Penelitian
2.1 Bahan Penelitian
Bahan baku yang digunakan pembuatan serbuk dalam penelitian ini adalah lempengan nikel dengan ukuran 200 mm × 150 mm × 15 mm, yang berfungsi sebagai anoda , sedangkan bahan katoda dari plat stainless steels. Dengan ukuran 200 mm x 150 mm x 3 mm. Media elektrolit yang dipakai larutan nikel sulfat NiSO4 dan larutan nikel clorida NiCl2.
2.2 Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah satu set sel Elektrolisa,yang terdiri dari :
1. Bak pemroses, bahan PVC, (525 x 200 x 200 mm)
2. Bak pemanas, bahan PVC, (270 X 270 X 460 mm)
3. Bak penampung, bahan PVC, (320 x 210 x 200 mm)
4. Katoda, bahan stailess steels 304, (200 x 150 x 3 mm)
5. Anoda, bahan Nikel, (200 x 150 x 15 mm)
6. Quartz heater (220 volt, 1 kW, 400 L, 2 p)
7. Power supply (50 A, 30 volt)
8. Circuit breaker (merk Domae, 3 p.C. 4 OA)
9. Thermo – controller (merk IL – 80 EN, 110 volt/220 volt, 4000 C,)
10. Multimeter merk Sanwa SP – 10 D dengan ketelitian 0,005 Ampere.
11. Stopwatch.
12. Termometer.
13. Neraca analitik untuk menimbang hasil serbuk tembaga.
Sedangkan untuk menentukan ukuran partikel serbuk digunakan peralatan uji ayak ( sieve analysis mesh ).

Gambar 2. Alat pembuat serbuk nikel dengan elektrolisis


Gambar 3. hasil perancangan alat Elektrolisis
2.3 Diagram Proses elektrolisis

Gambar 4. Diagram proses pembuatan serbuk nikel

3. Hasil dan Analisa Data
Data-dari hasil pembuatan dan pengujian yang terkumpul maka proses selanjutnya adalah menganalisa data tersebut. Penelitian ini terdiri dari 4 kali pengambilan sampel dan tiap-tiap pengambilan sampel ada sebanyak 4 variable penelitian, seperti terlihat pada table 1.
Tabel 1. Hubungan kuat arus dengan jumlah endapan pada katoda
Kuat arus(A) Luas katoda(dm2) Endapan teoritis (g) Endapan aktual(g) Efisiensi %
8 17.65 0.7336 0.6637 90.47
9 17.65 0.8254 0.7835 94.92
10 17.65 0.9171 0.8837 96.35
11 17.65 1.0088 0.9642 95.57



Gambar 5. grafik hubungan kuat arus dengan jumlah endapan

Jumlah endapan dari 8 amper sampai dengan 11 amper cenderung naik.


Gambar 6. GrafikHubungan kuat arus dengan efiiensi

Efisiensi endapan dengan kuat arus listrik cenderung meningkat dari 8 amper sampai 10 amper sedangkan pada kuat arus 11 amper efisiensi menurun, ini disebabkan karena ada yang mengelupas atau rontok.

3.1. Morpologi Endapan Serbuk Nikel


Gambar 7. Bentuk endapan pada kuat arus 8 Amper


Gambar 8. Bentuk endapan pada kuat arus 9 Amper


Gambar 9. bentuk endapan pada kuat arus 10 Amper


Gambar 10. bentuk endapan pada kuat arus 11amper.
Morpologi bentuk endapan pada kuat arus 8 amper endapan halus emakin kuat arus dinaikan bentuk endapan semakin kasar.Kuat arus 11 amper bentu endapan kasar dan endapan kelihatan ada yang mengelupas menyebabkan efisiensi menurun..

3.2 Pengayakan (sieve analysis mesh)
Hasil pengayakan menggunakan mesh antara 230 (63 µm) sampai 325(45µm).





Gambar 11. Serbuk nikel setelah di keringkan


a b
Gambar 12. a)serbuk mesh 230, b)mesh325

Bentuk serbuk hasil elektrolisis berupa dendritik serpihan (flakes) kristal. Ukuran serbuk dapat diperkecil dengan cara digerus kemudian proses pengayakan.

4. Kesimpulan
Hasil dari pengumpulan data dari analisa dapat disimpulkan bahwa
- Jumlah endapan pada katoda naik dengan dinaikan kuat arus
- Efisiensi naik dari 8 amper sampai dengan 10 amper, sedangkan kuat arus 11 amper cenderung agak turun karena endapan ada yang rontok sehingga mengurangi jumlah endapan.
- Morpologi bentuk endapan 8 amper adalah halus semakin kuat arus dinaikan bentuk endapan semakin kasar.


5. Daftar Pustaka

• ASM Handbook, (1998), ”Powder Metal Technologies and Applications.”
• C.S.Carney,C.J.Gump, A.W.Weimer, (2006),”Rapid Nickel Oxalate Thermal Decomposition for Producing Fine Porous Nickel Metal Powders,” Material Sience and Engineering A 431, hlm 1-12.
• Entshev D.I,Nikola.K.T,Haralamplev.A.G, (1973),”MethodForElectrorefining Of Nikel,” United States Patent, Agust 28.
• German, M.R. (1994), ”Powder Metallurgy Science” , Metal Powder Industries Federation, New Jersey.
• Jinxing.Ji, (1994), ”Fundamental Aspects of Nickel Electrowinning from Chloride Electrolytes, Columbia”, February.
• Kuniaki Murase, Takeshi Honda and Yasuhiro Awakura, (1985), ”Measurement of pH in the Vicinity of a Cathode during the Chloride Electrowinning of Nickel”. Mettallurgical and Material Transactions B, Vol. 29B, (Desember):1193.
• Lantropov, (1977), Theoretical Electrochemistry, 2nd ed. Moscow: Mir Publisher.
• R. Ghanem, H.Farag, Y.Eltaweel and Mona E.O,(2009), ”Electro-winning of Nickel from Spent nickel Catalyst Leachate with Sulphoric Acid”, Journal of Chemical Engineering Research, Volume 1, Number 2.
• Shinji. I, Masatoshi. M, Keiji. K, Yoshie. T (2008),”Production of Nickel Powder by The Titanium Redox method and its Application to Conductive materials,” Jurnal Appl Electrochem, 38:1211-1216 Published online: 11 March 2008