pengaruh variasi konsentrasi 10-15% larutan ...tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui...

i

PENGARUH VARIASI KONSENTRASI 10-15% LARUTAN ASAM

SULFAT (H2SO4) PADA PROSES ANODIZING ALUMINIUM

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1

Diajukan oleh:

Adrian Haris Kristanto

NIM: 135214070

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

http://2.bp.blogspot.com/-xOSra48Psmc/T6p6et567mI/AAAAAAAAAv0/AXsb43o-Ex8/s1600/SADHAR.JPG

ii

EFFECT OF VARIATION CONCENTRATION 10-15% OF SULFURIC

ACID (H2SO4) IN ANODIZING ALUMINUM PROCESS

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

by

Adrian Haris Kristanto

Student Number: 135214070

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017


http://2.bp.blogspot.com/-xOSra48Psmc/T6p6et567mI/AAAAAAAAAv0/AXsb43o-Ex8/s1600/SADHAR.JPG

iii


iv


v

.


vi


vii

INTISARI

Anodizing atau yang dikenal dengan nama pelapisan logam adalah suatu perlakuan

permukaan untuk melapisi permukaan logam dengan lapisan oksida protektif hingga

ketebalan tertentu agar terlindungi dari pengaruh destruktif lingkungan yang menyebabkan

korosi, keausan, dan meningkatkan daya tahan abrasi. Metode anodizing juga menghasilkan

tampilan logam yang lebih menarik, bertekstur, dan berwarna. Tujuan dari penelitian ini

adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh variasi konsentrasi asam sulfat pada proses

anodizing bahan aluminium terhadap ketebalan lapisan oksida dan kekerasan pada

permukaan aluminium.

Plat aluminium diamplas secara bertahap hingga permukaan aluminium bersih dan

tidak terdapat goresan goresan yang dapat mengganggu hasil anodizing. Proses anodizing

dilakukan dengan menggunakan Trafo slide regulator arus 3 Ampere, kemudian dilakukan

proses cleaning, etching, desmut, anodizing dan rinsing pada setiap prosesnya. Proses

anodizing dilakukan menggunakan variasi konsentrasi larutan asam sulfat

10%,11%,12%,13%,14% dan 15% dengan waktu pencelupan 15 menit. Pengujian yang

dilakukan meliputi foto mikro ketebalan lapisan oksida dan kekerasan permukaan aluminium

(Vickers).

Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi asam sulfat pada larutan

anodiz selama proses anodizing berpengaruh terhadap ketebalan lapisan oksida dan kekerasan

permukaan aluminium. Ketebalan lapisan oksida optimum sebesar 13,2 μm terjadi pada

anodizing dengan konsentrasi larutan asam sulfat 12% dan nilai kekerasan yang paling

optimum terjadi pada konsentrasi larutan asam sulfat 12% dengan nilai kekerasan sebesar 73,

67 VHN.

Kata kunci: anodizing, aluminium, ketebalan, kekerasan, H2SO4.


viii

ABSTRACT

Anodizing or known as metal coating is a surface treatment for coating metal surfaces

with protective oxide layers up to a certain thickness to be protected from environmental

destructive effects that cause corrosion, wear and increase abrasion resistance. The anodizing

method also produces a more attractive, texture, and colored metal look. The purpose of this

study was to find out how the effect of variation on sulfuric acid concentration on aluminum

material anodizing process of oxide layers thickness and hardness on aluminum surface.

The aluminum plate is gradually sanded up to a clean aluminum surface and no scratch

streaks can interfere with anodizing results. The anodizing process is done by using a 3

Ampere current with voltage slide regulator, then cleaning, etching, desmut, anodizing and

rinsing process in each process. The anodizing process was performed using variation on

10%, 11%, 12%, 13%, 14% and 15% sulfuric acid concentration with a dyeing time of 15

minutes. Tests carried out including a micro photograph of the thickness of the oxide layer

and the hardness of the aluminum surface (Vickers).

The results showed that the addition of sulfuric acid concentration on anodic solutions

to anodizing process has an effect on the thickness of the oxide layer and the hardness of the

aluminum surface. The optimum oxide layer thickness of 13.2 μm occurred at anodizing with

a 12% sulfuric acid solution concentration and the most optimum hardness value occurred at

a concentration of 12% sulfuric acid solution with a hardness value of 73.67 VHN.

Keywords: anodizing, aluminum, thickness, hardness, H2SO4.


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya skripsi

yang berjudul “Pengaruh Variasi Konsentrasi 10-15% Larutan Asam Sulfat (H2SO4) Pada

Proses Anodizing Aluminium”.

Skripi ini penulis susun sebagai salah satu syarat bagi setiap mahasiswa program studi

Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta untuk

mendapatkan Gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin.

Selama melakukan penelitian, penulis telah menerima banyak bantuan dalam bentuk

materi maupun dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini

penulis akan menyampaikan rasa terimakasih yang amat dalam kepada:

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing tugas akhir, terima kasih

untuk bimbingan dan saran yang sudah diberikan selama ini.

4. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik.

5. Sutarno dan Endah Setyaningsih, S.Th., selaku orang tua penulis.

6. Aditya Aji Priyambodo, Agung Dwi Jayanto, Handoko Restu Nugroho, Samuel Wildan

Setyawan dan Andreas Hermawan selaku adik dan teman sekelompok yang senantiasa

menemani suka dan duka.

7. Teman-teman Teknik Mesin USD Angkatan 2013 yang tidak dapat penulis sebutkan

satu persatu.

8. Seluruh teman-teman Waton Seneng yang telah menemani dan memberi semangat

kepada penulis.

9. Seluruh staff pengajar dan laboran Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan

memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.


x

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki

dalam penyusunan skripsi ini, mengenai hal tersebut penulis mengharapkan masukan dan

kritik, serta saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak agar dapat menyempurnakan.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaaat untuk penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta 11 Desember 2017

Penulis

DAFTAR ISI


xi

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

TITLE PAGE ........................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN ................................................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI ..................................................... x

INTISARI ..................................................................................................... vii

ABSTRACT ........................................................................................................ viii

KATA PENGANTAR ............................................................................................ ix

DAFTAR ISI ..................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xv

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................ xviii

BAB I

PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah .......................................................................... 1

1.2. Rumusan masalah .................................................................................... 3

1.3. Tujuan Penelitian .................................................................................... 3

1.4. Batasan masalah ...................................................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................... 4

1.6. Metode Penelitian ................................................................................... 4

1.7. Sistematika Penulisan ............................................................................. 5


xii

BAB II

DASAR TEORI ...................................................................................................... 7

2.1.Definisi Anodizing ................................................................................... 7

2.2.Klasifikasi Anodizing................................................................................ 8

2.3.Aluminium .............................................................................................. 11

2.4.Aluminium Murni ................................................................................... 13

2.5.Proses Anodizing .................................................................................... 15

2.6.Konsentrasi Elektrolit Pada Proses Anodizing ....................................... 19

2.7.Pembentukan Lapisan Oksida ................................................................ 20

2.8.Sifat Penerapan Anodizing ...................................................................... 24

2.9.Rapat Arus .............................................................................................. 25

2.10.Pengujian Struktur Mikro ..................................................................... 25

2.11.Pengujian Kekerasan Mikro Vickers .................................................... 27

2.12.Tinjauan Pustaka .................................................................................. 28

BAB III

METODE PENIITIAN ......................................................................................... 33

3.1.Diagram Alir Penelitian Anodizing ........................................................ 33

3.2.Alat dan Bahan Penelitian ...................................................................... 34

3.2.1.Alat Penelitian ........................................................................... 34

3.2.2.Bahan Penelitian ........................................................................ 43

3.3.Pelaksanaan Penelitian ........................................................................... 48

3.3.1.Tahapan-tahapan Proses Anodizing Aluminium ........................ 48

3.4.Pelaksanaan Pengujian ........................................................................... 52

3.4.1.Pengujian Foto Struktur Mikro .................................................. 52

3.4.2.Pengujian Kekerasan Mikro Vickers .......................................... 54


xiii

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................................... 56

4.1.Perhitungan Rapat Arus yang mengalir ................................................. 56

4.2.Hasil Pengujian Kekerasan Vickers pada Permukaan Aluminium ........ 57

4.2.Hasil Pengamatan Struktur Mikro .......................................................... 61

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 69

5.1.Kesimpulan ............................................................................................ 69

5.2.Saran ...................................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 71

LAMPIRAN .................................................................................................... 73


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Komposisi Aluminium seri 1XXX ................................................. 14

Tabel 4.1 : Hasil Pengujian Kekerasan Raw Material ...................................... 58

Tabel 4.2 : Hasil pengujian dan perhitungan kekerasan lapisan oksida setelah

proses anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 10%, 11%,

12%, 13%, 14% dan 15% pada larutan anodizing ............................ 58

DAFTAR GAMBAR


xv

Gambar 2.1 : Elektroda pada proses anodic oxidation ........................................... 8

Gambar 2.2 : Diagram porbeix aluminium ........................................................... 12

Gambar 2.3 : Tahapan proses anodizing .............................................................. 15

Gambar 2.4 : Grafik waktu pencelupan anodizing terhadap berat lapisan oksida

yang terbentuk dengan variasi konsentrasi elektrolit ....................... 20

Gambar 2.5 : Struktur pori pada lapisan hasil anodizing (a), Penampang lapisan

oksida (b) .......................................................................................... 21

Gambar 2.6 : Skema lapisan pori hasil anodisasi ................................................. 22

Gambar 2.7 : Tegangan dan arus yang terjadi pada pembentukan lapisan oksida

anodizing .......................................................................................... 23

Gambar 2.8 : Pengujian Vickers............................................................................. 28

Gambar 3.1 : Diagram Alir Penelitian ................................................................... 33

Gambar 3.2 : DC Power Supply ............................................................................ 34

Gambar 3.3 : Kabel Penghubung .......................................................................... 35

Gambar 3.4 : Bak Plastik ....................................................................................... 35

Gambar 3.5 : Thermometer .................................................................................... 36

Gambar 3.6 : Gelas Ukur Plastik .......................................................................... 36

Gambar 3.7 : Stopwatch ........................................................................................ 37

Gambar 3.8 : Timbangan Digital ........................................................................... 37

Gambar 3.9 : Alat Uji Foto Mikro ......................................................................... 38

Gambar 3.10 : Alat Uji Kekerasan ......................................................................... 39

Gambar 3.11 : Klem Pean Lurus........................................................................... 39

Gambar 3.12 : Tang .............................................................................................. 40

Gambar 3.13 : Dudukan Plat Aluminium ............................................................ 40

Gambar 3.14 : Penjepit Buaya ............................................................................... 40

Gambar 3.15 : Sarung Tangan ............................................................................... 41


xvi

Gambar 3.16 : Mistar Baja ..................................................................................... 41

Gambar 3.17 : Amplas ........................................................................................... 42

Gambar 3.18 : Alat Tulis ....................................................................................... 42

Gambar 3.19 : Kamera ........................................................................................... 42

Gambar 3.20 : Gerenda Tangan ............................................................................. 43

Gambar 3.21 : Asam Sulfat (H2SO4) ..................................................................... 44

Gambar 3.22 : Phosporic Acid (H3PO4) .............................................................. 44

Gambar 3.23 : Asam Cuka/Asam Asetat (CH3CO2H) ........................................... 45

Gambar 3.24 : Larutan Desmut .............................................................................. 45

Gambar 3.25 : Soda Api (NaOH) .......................................................................... 46

Gambar 3.26 : Diterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3) ................................ 46

Gambar 3.27 : Spesimen ........................................................................................ 47

Gambar 3.28 : Plat Aluminium Penghantar ........................................................... 47

Gambar 3.29 : Proses Pengamplasan Spesimen .................................................... 48

Gambar 3.30 : Proses Cleaning Spesimen (a), Proses Rinsing (b) ....................... 49

Gambar 3.31 : Proses Etching (a), Proses Rinsing (b) ........................................... 50

Gambar 3.32 : Proses Desmut (a), Proses Rinsing (b) ........................................ 51

Gambar 3.33 : Proses Anodic Oxidation (a) Proses Rinsing (b) ............................ 52

Gambar 3.34 : Pengujian Vickers........................................................................... 55

Gambar 4.1 : Spesimen aluminium setelah proses anodizing sebelum dilakukan

pengujian (a) anodizing pada konsentrasi 10% H2SO4, (b) anodizing

pada konsentrasi 11% H2SO4, (c) anodizing pada konsentrasi 12%

H2SO4, (d) anodizing pada konsentrasi 13% H2SO4, (e) anodizing

pada konsentrasi 14% H2SO4, (f) anodizing pada konsentrasi 15%

H2SO4 .............................................................................................. 56

Gambar 4.2: Grafik perbandingan antara nilai kekerasan (VHN) dengan

konsentrasi asam sulfat pada larutan anodiz setelah proses anodizing

.......................................................................................................... 60


xvii

Gambar 4.3: Foto mikro kabel kalibrasi .............................................................. 62

Gambar 4.4: Foto mikro variasi konsentrasi larutan asam sulfat 10%. Resin (a).

Raw material (b) ............................................................................... 62


Raw material (b) ............................................................................... 63


Raw material (b) ............................................................................... 63


Raw material (b) ............................................................................... 64


Raw material (b) ............................................................................... 64


Raw material (b) ............................................................................... 65

Gambar 4.10: Grafik hubungan antara konsentrasi larutan asam sulfat dengan

ketebalan lapisan oksida (μm) setelah proses anodizing .................. 67

DAFTAR SIMBOL


xviii

Simbol Keterangan Satuan

n Jumlah zat mol

i Arus listrik ampere

F Faraday coulomb/mol

t Waktu menit

m Massa g/dm2

VHN Vickers hardness number kg/mm2

P Beban yang digunakan kgf

d2 Panjang diagonal rata-rata µm

J Rapat Arus A/mm2

A Luas Permukaan mm2


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Aluminium merupakan jenis logam yang banyak digunakan dalam

kehidupan sehari-hari. Material ini dipergunakan dalam bidang yang luas bukan

saja dalam alat-alat rumah tangga, tetapi juga dipakai dalam konstruksi pesawat

terbang, mobil hingga peralatan sehari-hari. Hal ini sangat dimungkinkan

mengingat karakteristik logam aluminium yang memiliki berat jenis cukup ringan

(2,70 gr/cm3), mudah dibentuk dan tahan terhadap korosi (Hutasoit, 2008).

Namun dari banyaknya penggunaan aluminium itu bukan berarti bahwa

penggunaan aluminium terbebas dari kekurangan, sifat aluminium yang memiliki

kekerasan permukaan yang rendah serta warna aluminium itu bukan berarti bahwa

penggunaan aluminium ini terbebas dari kekurangan. Sifat aluminium yang

memiliki kekerasan yang rendah serta warna aluminium yang cenderung kusam

dan tidak menarik sehingga perlu adanya perlakuan khusus untuk mengurangi

kekurangan aluminium ini. Salah satu perlakuan yang dilakukan pada aluminium

adalah pelapisan surface treatment menggunakan metode anodizing. Anodizing

adalah suatu perlakuan permukaan untuk melapisi permukaan logam agar

terlindungi dari pengaruh destructive lingkungan yang menyebabkan korosi.

Disamping itu, metode anodizing juga menghasilkan tampilan logam yang lebih

menarik, bertekstur dan berwarna, serta tahan terhadap gesekan permukaan.

Pada permukaan aluminium yang di anodizing nantinya akan terbentuk

lapisan oksida protektif. Lapisan oksida yang sudah terbentuk melalui proses


2

anodizing memiliki ketebalan yang lebih tinggi dari pembentukan lapisan oksida

secara alami, dan juga memiliki kekerasan yang lebih tinggi. Selain itu

peningkatan nilai estetika, juga dapat dilakukan dengan proses anodizing ini.

Pembentukan lapisan oksida dapat dikontrol sedemikian rupa melalui larutan

elektrolit, sehingga hasil dari lapisan oksida aluminium dapat diberi warna sesuai

yang diinginkan.

Tingkat keberhasilan anodizing berupa lapisan oksida yang optimal

dipengaruhi beberapa faktor yaitu arus, tegangan, jenis material yang digunakan,

suhu selama proses, waktu pencelupan, jenis larutan elektrolit yang digunakan dan

konsentrasi larutan elektrolit pada proses anodizing. Penelitian yang pernah

dilakukan oleh Sipayung (2008), menunjukan bahwa semakin tinggi tingkat

konsentrasi asam sulfat pada larutan anodiz maka akan menaikkan ketebalan

lapisan oksida.

Dari hasil penelitian yang dilakukan tersebut, menunjukkan bahwa hasil dari

pengaruh konsentrasi larutan elektrolit terhadap ketebalan lapisan oksida dan

kekerasan rata-rata permukaan aluminium berbeda-beda. Hal itu diduga karena

Komposisi paduan aluminium, konsentrasi larutan yang tidak seragam dan

perbedaan komposisi larutan anodiz pada proses anodizing, yang kemungkinan

besar berpengaruh terhadap perbedaan hasil penelitian tersebut. Namun dari

semua penelitian yang sudah pernah dilakukan terdapat sebuah kesamaan, yakni

jika konsentrasi asam sulfat yang digunakan terlalu tinggi atau terlalu rendah akan

menghasilkan ketebalan lapisan oksida yang rendah pada aluminium. Lapisan

oksida yang rendah ini disebabkan oleh dua hal, yakni jika konsentrasi asam sulfat


3

terlalu rendah maka akan mengurangi kemampuan elektrolit dalam

menghantarkan listrik, sehngga kecepatan pertumbuhan lapisan oksida akan

berkurang sedangkan jika penggunaan asam sulfat terlalu tinggi akan

mempercepat terbentuknya lapisan oksida namun lapisan oksida yang sudah

terbentuk akan segera dilarutkan kembali oleh asam sulfat sehingga lapisan oksida

yang terbentuk lebih tipis dan kekerasan lapisan oksida yang terbentuk akan

semakin berkurang namun pori yang terbentuk lebih padat daripada jika

menggunakan asam sulfat dengan konsentrasi yang lebih rendah.

1.2 Rumusan Masalah

Dari permasalahan yang timbul pada latar belakang maka dapat dirumuskan

permasalahan yang akan dibahas sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi asam sulfat pada proses anodizing

terhadap kekerasan lapisan oksida pada permukaan aluminium?

2. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi asam sulfat pada proses anodizing

terhadap struktur permukaan pada permukaan aluminium?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui ketebalan lapisan permukaan hasil proses anodizing aluminium

dengan variasi konsentrasi asam sulfat.

2. Mengetahui kekerasan lapisan oksida hasil proses anodizing aluminium

dengan variasi konsentrasi asam sulfat.


4

1.4 Batasan Masalah

Penelitian ini dibatasi oleh hal-hal berikut:

1. Suhu yang terjadi pada proses anodizing berkisar 27-40 oC

2. Penelitian dibatasi pada pengujian struktur permukaan dan kekerasan

permukaan lapisan aluminium oksida.

3. Variasi konsentrasi larutan pada proses anodizing adalah (10%), (11%),

(12%), (13%), (14%) dan (15%) asam sulfat.

4. Lamanya proses anodizing untuk setiap konsentrasi adalah 15 menit.

5. Arus listrik yang digunakan sebesar 3 Ampere.

6. Jarak pelapisan specimen 30cm.

7. Luas spesimen 1500 mm2.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian aluminium anodizing ini adalah

1. Penelitian ini diharapakan dapat menemukan perlakuan anodizing yang

tepat pada bahan aluminium sehingga dapat diterapkan dalam proses

fabrikasi yang lebih baik dan sesuai dengan standar yang dibutuhkan.

2. Memberikan referensi tambahan bagi penelitian dan pengembangan untuk

metode anodizing selanjutnya.

1.6 Metode Penelitian

Metode Penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah:


5

1. Studi Literatur

Studi literatur adalah suatu cara pengumpulan data yang diperoleh melalui

buku-buku referensi sebagai acuan, sehingga dapat digunakan untuk menuju

keperluan data yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.

2. Metode Observasi Lapangan

Metode ini dilakukan dengan mencari informasi langsung dilapangan

tentang bagaimana alat, cara dan proses aluminium anodizing.

3. Metode Eksperimen

Metode eksperimen merupakan metode yang digunakan untuk mendapatkan

data dengan melakukan percobaan-percobaan dan pengujian.

4. Metode Perakitan

Langkah ini meliputi perancangan-perencanaan komponen alat dan

perakitan alat.

5. Metode Trial/ Penyimpulan

Metode ini merupakan pengecekan akhir dan uji coba dari hasil analisis

kemudian diambil keputusan dari keseluruhan proses.

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini secara garis besar terdiri dari lima bab,

yaitu:

BAB I : PENDAHULUAN


6

Dalam Bab ini menguraikan tentang pokok-pokok dalam penulisan

tugas akhir yang meliputi: latar belakang, tujuan penelitian, batasan

masalah, manfaat penelitian, metode penelitian dan sistematika

penulisan.

BAB II : DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

Dasar teori diawali dengan teori sebelumnya yang mengemukakan

penjelasan tentang aluminium dan tahapan-tahapan pada proses

anodizing yang menunjang penelitian ini, landasan teori tentang

aluminium, serta penjelasan tentang anodizing aluminium.

BAB III : METODE PENELITIAN

Metode penelitian berisi tentang diagram alir penelitian, persiapan

peralatan dan pembahasan masalah tentang proses aluminium

anodizing.

BAB IV : HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian dan pembahasan berisi tentang hasil penelitian dan

analisis hasil penelitian dari proses anodizing pada aluminium.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan dan saran berisi kesimpulan yang di dapat dari hasil

penelitian dan masukan-masukan yang ingin disampaikan pada

penelitian ini.


1


7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Definisi Anodizing

Aluminum anodizing adalah proses pelapisan secara elektrokimia yang

mengkonversi aluminum menjadi aluminum oksida (Al2O3) pada permukaan

material yang akan dilapisi. Proses elektrolisis merupakan peristiwa

berlangsungnya reaksi kimia oleh arus listrik. Komponen yang terpenting dari

proses elektrolisis adalah elektroda dan elektrolit. Pada proses elektrolisis, katoda

merupakan kutub negatif (sebagai penghantar benda kerja) dan anoda merupakan

kutub positif (benda kerja).

Proses elektrolisis yang merupakan peristiwa berlangsungnya reaksi kimia

oleh arus listrik. Pada proses anodizing komponen yang terpenting dari proses

elektrolisis ini adalah elektroda dan elektrolit. Pada proses elektrolisis, katoda

merupakan kutub negatif (-) dan anoda merupakan kutub positif (+).

Karakteristik dalam lapisan anodizing menghasilkan suatu lapisan tipis

oksida yang baik terhadap logam dasarnya. Lapisan tersebut memiliki sifat-sifat

sebagai berikut:

1. Keras, mendekati kekerasan sapphire.

2. Transparan, dengan beberapa variasi warna.

3. Terintegrasi dengan baik pada logam dasarnya, dan tidak dapat mengelupas.

4. Meningkatkan ketahan korosi.


8

Sifat-sifat diatas merupakan keunggulan dari lapisan oksida pada proses

anodizing.

2.2 Klasifikasi anodizing

Adapun klasifikasi yang ada dalam proses anodizing adalah sebagai berikut:

1. Elektroda

Elektroda adalah sebuah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan

dengan bagian non-logam dari sebuah rangkaian listrik, ditemukan oleh Michael

Faraday dari bahasa yunani elektron. Pada percobaan anodizing ini, bagian anoda

dan katoda menggunakan jenis logam yang sama yaitu plat aluminium. Sebuah

elektron dalam sebuah sel elektrolis ditunjukkan sebagai anoda atau katoda.

Anoda ini didefinisikan sebagai elektroda dimana elektron memasuki sel

kemudian menimbulkan reduksi. Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anoda

atau katoda tergantung voltase yang diberikan kedalam sel tersebut. Sebuah

elektroda bipolar adalah elektroda yang berfungsi sebagai anoda dari sebuah sel

elektrokimia dan katoda, bagi sel elektrokimia lainya.

Gambar 2.1 Elektroda pada proses anodic oxidation.

Sumber: Febriyanti (2011)

Anoda Katoda


9

2. Elektrolit

Elektrolit adalah suatu senyawa yang dapat menghantarkan arus listrik

apabila dilarutkan kedalam larutan pelarut air. Elektrolit diklasifikasikan

berdasarkan kandungan ion H+. Elektrolit yang dapat menghantarkan arus listrik

dengan baik digolongkan kedalam elektrolit kuat, salah satunya adalah asam

klorida (HCL), asam sulfat (H2SO4), dan asam nitrat, (HNO3). Selain elektrolit

kuat ada pula golongan elektrolit lemah seperti asam cuka encer (CH3COOH),

aluminium hidroksida, kalium karbonat (CaCO3).

3. Elektrolisasi aluminium

Elektrolisasi benda kerja yang berupa aluminium pada proses anodizing

berlaku sebagai anoda dengan dihubungkan pada kutub positif satu daya. Logam

aluminium akan berubah menjadi ion aluminium yang larut dalam larutan asam

sesuai dengan rumus:

Al (s) → Al3+(aq) +3e-...................................................................... (2.1)

Jumlah zat yang bereaksi pada elektroda sel elektrolis berbanding lurus

dengan jumlah arus yang melalui sel tersebut, jika jumlah arus tertentu yang

mengalir melalui beberapa elektrolisis. Maka akan dihasilkan jumlah ekuivalen

masing-masing zat. Hukum Faraday ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan

berikut:


10

𝑛 =𝑖.𝑡

𝐹.𝑧………………………………………………………………… (2.2)

Dengan n: jumlah zat (mol)

i: arus listrik (ampere)

F: tetapan Faraday (1 Faraday = 96485 coulomb/mol)

z: jumlah elektron yang ditransfer per ion

t: waktu (menit)

Mengingat, massa zat adalah perkalian massa atom (AR) dengan mol atom maka

dari persamaan diatas bias dimodifikasi menjadi:

𝑛. 𝐴𝑅 =𝑖.𝑡

𝐹.𝑧 . 𝐴𝑅………………………………………………………………(2.3)

𝑚 =𝑖.𝑡.𝐴𝑅

𝐹.𝑧……………………………………………………………………..(2.4)

𝑚

𝑡=

𝑖.𝐴𝑅

𝐹.𝑧……………………………………………………………………….(2.5)

Untuk aluminium,

𝑚

𝑡=

𝑖.26,98

96485.3……………………………………………………………………(2.6)

𝑚

𝑡= 9,32 . 10 − 5 . 𝑖…………………………………………………………(2.7)

Dengan m: massa (g/dm2)

t: waktu (menit)


11

i: kuat arus (Ampere)

2.3 Aluminium

Dalam penggunaan logam dibidang industri, aluminium merupakan logam

yang paling banyak digunakan setelah baja. Hal ini berarti dalam klasifikasi

logam nonferrous, aluminium merupakan logam yang paling sering digunakan

dalam industri. Aluminium logam yang sangat ringan, dengan berat jenis kurang

lebih sepertiga berat jenis baja atau paduan tembaga, yaitu 2.70 gr/cm3.

Berbagai sifat aluminium antara lain:

1. Memiliki ketahanan yang baik terhadap larutan kimia, cuaca/udara, dan

berbagai gas, sehingga membantu ketahanan terhadap korosi.

2. Memiliki ketahanan yang baik terhadap larutan kimia, cuaca/udara, dan

berbagai gas, sehingga membantu ketahanan terhadap korosi.

3. Memiliki sifat reflektivitas yang sangat baik.

4. Konduktivitas panas dan listrik tinggi.

5. Memiliki sifat eleastisitas yang tinggi, sehingga material ini sering

digunakan dalam aplikasi yang melibatkan kondisi pembebanan kejut.

6. Biaya fabrikasi rendah.

7. Mudah ditempa dan dibentuk.

Aluminium sangat reaktif terhadap oksigen, dengan membentuk lapisan

oksida dipermukaannya. Proses oksidasi aluminium dapat dilihat pada Gambar

2.2


12

pH larutan

Gambar 2.2 Diagram porbeix aluminium

Sumber: Bubbico (2015)

Hal ini terjadi secara alami karena pengaruh reaksi energi bebas yang cukup

tinggi untuk mengoksidasi permukaan aluminium. Lapisan oksida yang terbentuk

memiliki sifat yang lebih keras dari logam induk, dengan ketebalan antara 1-30 x

10-6 Inci sampai dengan 3 mikron. Selain dapat terbentuk secara alami, laipsan

oksida pada permukaan aluminium ini dapat juga dibentuk dengan proses

elektrokimia yaitu proses anodizing. Lapisan oksida yang dihasilkan melalui

proses ini memiliki ketebalan yang jauh lebih tinggi, lapisan oksida yang

terbentuk dengan proses anodizing akan memiliki nilai kekerasan yang lebih

tinggi.

Salah satu produk aluminium yang banyak diproduksi dan digunakan dalam

proses anodizing belakangan ini adalah aluminium foil. Aluminium foil biasanya

Po

tensi

al e

lektr

od

e


13

adalah hampir murni aluminium, yaitu sekitar 92-99.99% Al. Produk aluminium

foil dibuat dengan proses pengecoran yang dilanjutkan dengan rolling maupun

melalui proses continuous casting. Bila pada awalnya proses anodizing lebih

banyak diarahkan pada peningkatan nilai estetika dan nilai kekerasan dari

material, maka pada perkembangannya saat ini proses anodizing telah

dikembangkan untuk aplikasi pada bidang nanoteknologi. Penggunaan logam

aluminium, terutama aluminium foil yang memiliki komposisi hampir 100% Al,

diupayakan untuk dapat menjadi template material untuk diaplikasikan pada

bidang nano teknologi, dan pada akhirnya dapat dimanfaatkan pada industri

pesawat terbang, semikonduktor, dan mikro elektronik (Hutasoit, 2008).

2.4 Aluminium murni

Alumunium murni didapat dalam keadaan cair melalui proses elektrolisa,

yang umumnya mencapai kemurnian 99,85% berat. Namun, bila dilakukan proses

elektrolisa lebih lanjut, maka akan didapatkan alumunium dengan kemurnian

99,99% yaitu dicapai bahan dengan angka sembilannya empat.

Ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, pada umumnya untuk

kemurnian 99.0% atau diatasnya dapat dipergunakan di udara dalam jangka waktu

bertahun-tahun. Hantaran listrik Al, kira-kira 65% dari hantaran listrik tembaga,

tetapi massa jenisnya kurang lebih sepertiga dari tembaga sehingga

memungkinkan untuk memperluas penampangnya. Oleh karena itu, dapat

dipergunakan untuk kabel dan dalam berbagai bentuk. Misalnya sebagai lembaran

tipis (foil). Dalam hal ini dapat dipergunakan Al dengan kemurnian 99,0%. Untuk


14

reflector yang memerlukan reflektifitas yang tinggi juga untuk kodensor

elektrolitik dipergunakan Al dengan angka Sembilan empat. (Udayana, 2012)

Tabel 2.1 Komposisi aluminium seri 1XXX.

Sumber: The Aluminium Association. (2015).

Designati Si,

Fe,

Mn, Mg, Zn, Ti, Others,

Al,

Cu,

% %

on %

% % % % % %

min

1050 0,25

0,4 0,05 0,05 0,05

0,0

0,03 0,03 99,5

5

1060 0,25

0,35 0,05 0,03 0,03

0,0

0,03 0,03 99,6

5

1100

0.95 Si + 0.05-

0,05 - 0,1 - 0,15 99

Fe 0.2

1145

0.55 Si +

0,05 0,05 0,05

0,0

0,03 0,03 99,45

Fe 5

1200

1.00 Si +

0,05 0,05 - 0,1 0,05 0,15 99

Fe

1230

0.70 Si +

0,1 0,05 0,05 0,1 0,03 0,03 99,3

Fe

1350 0,1

0,4 0,05 0,01 -

0,0

- 0,11 99,5

5


15

2.5 Proses Anodizing

Anodizing atau oksida anodik merupakan proses elektrolisasi yang

dilakukan untuk menghasilkan lapsian oksida yang lebih tebal daripada lapisan

oksida yang terbentuk secara alami. Ketahanan terhadap korosi pada lingkungan

akan diperoleh jika proses anodisasi berhasil dilakukan dengan tepat. Secara

umum, anodisasi merupakan proses konversi coating pada permukaan logam

aluminium dan paduannya untuk menjadi lapisan porous aluminium oksida

(Al2O3).

Gambar 2.3 Tahapan proses anodizing

Sumber: MitroArt.com (2016)

Keterangan gambar 2.3

1. Cleaning

Proses cleaning adalah proses pembersihan benda kerja aluminium dengan

menggunakan larutan detergen murni untuk menghilangkan kotoran-kotaran

yang menempel pada aluminium sebelum dilakukan proses etching.

Detergen murni natrium carbonat (Na2CO3) dengan konsentrasi larutan yang

digunakan 5 gr/liter.

2. Rinsing cleaning

Proses rinsing cleaning adalah proses pembersihan benda kerja aluminium

setelah proses cleaning dengan menggunakan air RO dari bahan kimia yang

menempel pada permukaan aluminium sebelum dilakukan proses etching,

sehingga tidak mengganggu proses berikutnya.

3. Etching

Cleaning

Rinsing

Etching Desmut Anodizing

Rinsing Rinsing Rinsing


16

Etching (etsa) adalah proses menghilangkan lapisan oksida pada permukaan

aluminium yang tidak dapat dihilangkan dengan proses sebelumnya baik itu

proses cleaning atau rinsing. Selain itu, proses ini untuk memperoleh

permukaan benda kerja yang lebih rata dan halus dengan menggunakan

bahan soda api (NaOH) konsentrasi 100 gr/liter.

4. Rinsing Etching

Proses rinsing Etching adalah proses pembersihan benda kerja aluminium

setelah proses Etching dengan menggunakan air RO dari bahan kimia yang

menempel pada permukaan aluminium sebelum dilakukan proses desmut,


5. Desmut

Proses desmut adalah suatu proses yang berfungsi sebagai pembersihan

bercak-bercak hitam yang diakibatkan oleh proses etching. Larutan yang

dipakai adalah Campuran dari asam phospat (H₃PO₄) 75% ditambah asam

sulfat (H₂SO₄) 15% dan asam nitrat (HNO₃)10%.

6. Rinsing Desmut

Proses rinsing Desmut adalah proses pembersihan benda kerja aluminium

setelah proses Desmut dengan menggunakan air RO dari bahan kimia yang

menempel pada permukaan aluminium sebelum dilakukan proses anodizing,


7. Anodizing

Proses anodidic oxidation adalah proses pelapisan secara elektrokimia yang

merubah aluminium menjadi aluminium oksida dengan proses elektrolisis,


17

larutan yang digunakan asam sulfat dengan konsentrasi 10-15% . Logam

atau benda kerja dipasang pada anoda (+) dan sebagai katoda (-) dapat

menggunakan lembaran Pb atau aluminium dan karbon.

Logam aluminium atau benda kerja pada larutan elektrolit anodic oxidation

sebagai anoda sehingga logam inilah yang akan teroksidasi.

Persamaan reaksi yang terjadi pada anoda sebagai berikut:

Al(s) → Al3+ (aq) + 3e-

………………………………………..............(2.8)

Atom atom yang terdapat pada aluminium akan teroksidasi menjadi ion-ion

yang larut larutan asam sulfat (H2SO4). Hal ini membuat permukaan logam

aluminium menjadi berlubang membentuk pori-pori. (Groves, G.) Sedangkan

katoda terjadi reaksi sebagai berikut:

2H + (aq) + 2e- → H2 (g)……………………………………………...

(2.9)

8. Rinsing Anodizing

Proses rinsing anodizing adalah proses pembersihan benda kerja aluminium

setelah proses anodizing dengan menggunakan air RO dari bahan kimia

yang menempel pada permukaan aluminium sebelum dilakukan proses

coloring, sehingga tidak mengganggu proses berikutnya.

Proses anodizing memiliki beberapa tujuan, antara lain:


18

1. Meningkatkan ketahanan korosi.

Dari proses anodisasi, lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan logam

tahan terhadap korosi dan mampu menahan serangan atmosfer serta air

garam. Lapisan oksida melindungi logam yang ada dibawahnya dengan

bertindak sebagai penghalang (barrier) dari serangan lingkungan yang

korosif.

2. Meningkatkan sifat asdhesif.

Lapisan ini hasil proses anodisasi yang menggunakan asam phosfor dan

kromat dapat meningkatkan kekuatan ikatan dan ketangguhan, biasanya

digunakan pada industri pesawat terbang.

3. Meningkatkan ketahanan aus (wear resistanct).

Proses hard anodizing dapat menghasilkan lapisan setebal 25-100 mikron.

Lapisan tersebut, dengan kekerasan inheren aluminium oksida yang

sedemikian cukup tebal dapat digunakan untuk aplikasi dibawah kondisi

ketahanan abrasi. Dimana lapisan oksida (Al2O3) ini memiliki nilai

kekerasan yang cukup tinggi (sebanding dengan sapphire) atau paling keras

setelah intan.

4. Isolator listrik

Lapisan oksida memiliki resistivitas yang tinggi khususnya lapisan oksida

yang porinya tertutup.

5. Dapat menempel pada proses plating selanjutnya.


19

Pori dari lapisan anodik oksida mendukung proses elektroplatting,

kebanyakan asam yang digunakan apabila ingin melakukan pelapisan

lanjutan adalah asam phosfor.

6. Aplikasi dekorasi.

Pada permukaan logam, lapisan oksida yang terbentuk mimiliki tampilan

yang mengkilau, dimana pada aluminuim tampilan oksida yang alami sangat

diinginkan. Selain itu, lapisan oksida yang dihasilkan dapat diberi warna

dengan metode yang berbeda. Pewarnaan organik akan diserap pada lapisan

pori untuk menghasilkan warna tertentu dan pigmen mineral yang

mengendap di dalam pori akan menghasilkan warna yang stabil.

2.6 Konsentrasi Elektrolit pada Proses anodizing

Umumnya larutan elektrolit yang digunakan dalam proses anodizing adalah

asam sulfat dan asam kromat, namun beberapa jenis asam lain seperti asam

oksalat, asam phospat, dan sulphosalicylic acid juga dapat digunakan untuk proses

anodizing. Peningkatan konsentrasi dalam hubungannya dengan karakteristik

lapisan, mempengaruhi kehilangan logam (metal loss) yang terjadi pada proses

anodizing. Peningkatan konsentrasi yang lebih akan mengakibatkan terjadinya

pelarutan lapisan film, untuk itu konsentrasi perlu diatur dengan tepat agar

menghasilkan lapisan film yang optimal. Grafik konsentrasi elektrolit terhadap

ketebalan lapisan oksida dapat ditunjukan pada Gambar 2.4.


20

Gambar 2.4 Grafik waktu pencelupan anodizing terhadap berat lapisan oksida

yang terbentuk dengan variasi konsentrasi elektrolit.

Sumber: Gazapo & Gea. (2009)

2.7 Pembentukan Lapisan Oksida

Lapisan hasil anodizing memiliki struktur yang berbeda dari lapisan oksida

yang terbentuk secara alami, dimana lapisannya memiliki struktur pilar hexagonal

berpori yang memiliki karakteristik yang unik sehingga meningkatkan sifat

mekanis permukaan aluminium. Secara umum lapisan oksida hasil dari proses

Anodizing memiliki karakteristik sebagai berikut:

1. Keras, Aluminium (Al2O3) memiliki kekerasan sebanding dengan sapphire

2. Insulatif dan tahan terhadap beban

3. Transparan

4. Tidak ada serpihan

Lapisan oksida yang terbentuk dari proses ini akan meningkatkan katahanan

abrasif, kemampuan insolator electric logam, serta kemampuan untuk menyerap


21

zat pewarna untuk menghasilkan variasi tampilan warna pada permukaan hasil

anodisasi. Aluminium serta paduan-paduannya mempunyai sifat tahan terhadap

korosi karena adanya lapisan oksida protektif. Tebal dari lapisan oksida sekitar

0,005-0,01 μm, atau 0,1-0,4x10-6inch atau 0,25-1x10-2 mikron. Struktur lapisan

aluminium oksida ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.5 a) Struktur pori pada lapisan hasil anodizing,

b) penampang lapisan oksida.

Sumber: Juhl (2005)

Terbentuknya lapisan oksida pada permukaan logam yang dianodisasi

bergantung pada jenis elektrolit yang digunakan, lapisan dasar oksida (barrier

type oxide film) dan lapisan pori oksida (porous oxide film) dapat terbentuk

selama proses anodisasi. Lapisan oksida yang dihasilkan mempunyai struktur

yang porous atau berpori dengan bentuk strukturnya heksagonal, dengan pori yang

terdapat di tengah. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7.


22

Gambar 2.6 Skema lapisan pori hasil anodisasi

Sumber: Sipayung. (2008)

Lapisan dasar merupakan lapisan yang tipis dan padat, yang berfungsi

sebagai lapisan antara lapisan pori dan logam dasar (base metal). Lapisan tersebut

memiliki sifat yang melindungi dari korosi lebih lanjut dan tahan terhadap arus

listrik. Struktur berpori yang timbul pada lapisan oksida merupakan hasil dari

kesetimbangan antara reaksi pembentukan dari pelarutan lapisan oksida. Pada

awalnya lapisan pori yang terbentuk selinder memanjang namun karena kemudian

bersinggungan dengan oksida-oksida lainnya yang berada disisi-sisinya, maka

lapisan oksida tersebut bertransformasi menjadi bentuk saluran heksagonal yang

memanjang.

Proses pembentukan lapisan oksida dapat dipelajari dengan memperhatikan

dan mengamati perubahan arus pada tegangan anodisasi yang tetap atau

perubahan tegangan pada arus tetap. Proses pembentukan lapisan oksida dapat

dibagi dalam 4 tahapan, antara lain:

1. Penambahan barrier layer yang ditandai dengan penurunan arus yang

mengalir. Barrier layer ini merupakan lapisan oksida aluminium yang


23

menebal akibat adanya reaksi oksidasi pada permukaan logam. Akibat

adanya penebalan maka hambatan yang ditimbulkan menjadi lebih besar.

Hal itulah yang menimbulkan penurunan arus selama pembentukan barrier

layer.

2. Setelah barrier layer menebal, mulai muncul benih-benih pori dekat batas

antara oksida dan larutan. Pada tahapan ini terjadi penurunan arus pada

sistem dan akan mencapai titik minimum saat tahapan ini berhenti.

3. Inisiasi pori yang terbentuk menjadi awal pembentukan struktur oksida

berpori. Bentuk pori pada tahapan ini tidak sempurna dan terjadi

peningkatan arus yang mengalir pada sistem.

4. Arus yang mengalir pada sistem akan terus meningkat dengan semakin

sempurnanya morfologi lapisan oksida. Peningkatan ini terjadi hingga pada

suatu saat arus yang mengalir akan konstan saat struktur berpori telah

terbentuk sempurna. Seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.7 Tegangan dan arus yang terjadi pada pembentukan lapisan oksida

anodizing

Keterangan gambar

1. Pembentukan barrier layer.

2. Awal pembentukan pori-pori.

3. Pori terbentuk dan

berkembang.

4. Pori yang terbentuk semakin

stabil.


24

Sumber: Yerokhin (2010).

2.8 Sifat Penerapan Anodizing

Anodizing dilaksanakan dengan berbagai alasan serta tujuan tertentu,

dimana untuk menyesuaikan dengan kebutuhan yang diinginkan. Adapun dengan

pemakaian anodizing mempunyai maksud untuk memperbaiki sifat ataupun

penerapan, yaitu diantaranya:

1. Meningkatkan ketahanan korosi.

2. Meningkatkan adhesi cat.

3. Memperbaiki penampilan dekoratif.

4. Menghasilkan isolasi listrik/non konduktor.

5. Meningkatkan ketahanan abrasi.

Dengan anodizing lapisan pelindung dipertebal sehingga dapat digunakan di

luar rumah misalnya untuk pemakaian di laut, mobil, keperluan arsitektur, jendela,

gerbang 24emp, dan sebagainya. Aluminium yang di anodizing juga

mempermudah dan memperkuat pengecatan, termasuk untuk penggunaan-

penggunaan kritis dalam kedirgantaraan, misalnya baling-baling 24emperatur,

torpedo dan sebagainya.

Aluminium di-anodizing dalam elektrolit sulfat menghasilkan lapisan

konduktif yang memperkuat rekatan plating berikutnya. Bila pemilihan alloy,

24emper serta prosedur anodizingnya tepat, produk aluminium dapat beraneka

penampilan permukaan, cerah atau buram, berarah atau tidak teksturnya,

kombinasi warnanya. Perhiasan alat olahraga, komponen bangunan, keperluan

dapur dan rumah tangga sampai papan nama dapat memanfaatkannya.


25

Untuk pengisolasi listrik, anodizing aluminium dapat menahan tegangan

40volt tiap mikron serta tahan suhu tinggi tanpa hangus, maka baik untuk trafo

dan keperluan alat-alat listrik lainnya. Industri otomotif dan konstruksi merupakan

pengguna terbesar teknologi anodizing, juga di Indonesia ini. (Priyanto, 2012).

2.9 Rapat Arus

Rapat arus adalah besarnya arus listrik tiap-tiap mm2 luas permukaan.

Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Adapun rumus

perhitungan rapat arus yaitu sebagai berikut:

𝐽=

𝐼

𝐴……………………………………………………………………………(2.10)

Dengan:

𝐽 : Rapat arus (A/mm2)

𝐼 : Kuat arus (Ampere)

𝐴 : Luas permukaan (mm2)

2.10 Pengujian Struktur Mikro

Pengujian struktur mikro ini bertujuan untuk melihat struktur mikro

ketebalan lapisan oksida aluminium setelah proses anodizing. Setelah spesimen

aluminium potong menjadi 2 bagian, kemudian diambil 1 bagian pada setiap

spesimen untuk dimounting. Fungsi dari mounting adalah untuk memudahkan

melakukan pengamatan foto struktur mikro pada saat pengujian berlangsung.


26

Selanjutnya spesimen diamati menggunakan mikroskop maka akan terlihat

struktur mikro ketebalan lapisan oksida yang ada pada daerah permukaan

aluminium bagian samping setelah proses anodizing tersebut.

Adapun langkah kerja pembuatan specimen foto mikro

1. Benda uji dipotong menjadi dua bagian dengan menggunakan gergaji secara

hati-hati dimaksudkan agar tidak terjadi perubahan struktur karena panas

yang timbul saat peroses pemotongan.

2. Benda uji yang sudah dipotong kemudian dimounting dalam kotak akrilik

yang dibuat menggunakan resin dan katalis.

3. Pengamplasan permukaan benda uji yang dipotong dengan menggunakan

amplas nomor 120 sampai 1500, dilakukan secara berurutan dari yang kasar

sampai yang paling halus. Dalam pengamplasan digunakan air untuk

membasahi amplas yang diputar pada mesin amplas duduk, penggunaan air

dimaksudkan agar dalam proses pengamplasan tidak timbul panas pada

permukaan yang diamplas yang bisa menimbulkan perubahan struktur

mikro.

4. Polishing dilakukan setelah mendapatkan permukaan yang halus, polishing

menggunakan autosol secukupnya. Usahakan jangan terkena tangan karena

akan mengotori permukaan yang sudah dipolish.

5. Proses pengetsaan spesimen dilakukan setelah melakukan proses polishing.

a) Bahan etsa yang dipakai yaitu nital dan alkohol.

b) Membuat bahan etsa yaitu nital


27

• Menyiapkan larutan HNO3 65% dari prosentase keseluruhan nital

yang akan digunakan.

• Menyiapkan alkohol sebagai campuran larutan HNO3 65% sebanyak

97%.

• Mencampur larutan tersebut dan digunakan untuk etsa.

c) Proses pengetsaan specimen

• Membersihkan spesimen atau dilap dengan tisu setelah spesimen

dipoles celupkan kedalam larutan nital selama 10 detik.

• Mencuci spesimen dengan aquades.

• Membersihkan spesimen dengan mengusap spesimen dengan kapas

yang telah dibahasi dengan alkohol.

• Mengeringkan spesimen.

• Melihat struktur mikro spesimen pada mikroskop metalografi.

6. Foto mikro dilakukan setelah proses etsa dengan 200 kali pembesaran.

2.11 Pengujian Kekerasan Mikro Vickers

Pengujian kekerasan mikro vickers ini bertujuan untuk mengukur seberapa

besar kekerasan permukaan aluminium setelah proses anodizing. Prosedur dan

pembacaan hasil pada pengujian kekerasan mikro vickers adalah sebagai berikut:

Piramida intan yang memiliki sudut bidang berhadapan (136o), ditekankan

kepermukaan bagian yang akan diukur dengan pembebanan sebesar 100 gf,

kemudian diambil panjang diagonal-diagonalnya dan dari perbandingan antara

beban dengan luas tapak penekan. Maka akan didapat hasil kekerasan mikro


28

vickers pada bagian permukaan aluminium setelah proses anodizing maupun

proses dieying tersebut. Adapun rumus perhitungan dari kekerasan mikro Vickers

yaitu sebagai berikut:

𝑉𝐻𝑁 = 1.854 .𝐹

𝑑2 ………………………………………………………...(2.11)

Dengan:

𝑉𝐻𝑁 : Vickers Hardness Number (kg/mm2)

F : Beban yang digunakan (kgf)

d2 : Panjang diagonal rata-rata (µm), dengan drata-rata = ( 𝑑1+𝑑2

2 )

Gambar 2.8 futurexgame.com Pengujian Vickers

Sumber: Kopeliovich. (2014)

2.12 Tinjauan Pustaka

Aluminium merupakan salah satu material logam yang banyak

dimanfaatkan dan dikembangkan pada berbagai macam aplikasi khususnya dalam

dunia perindustrian. Agar kualitas fisik maupun mekanis dari aluminium semakin

baik dalam segi ketahanan dan nilai dekoratif maka diperlukan sebuah treatment


29

khusus untuk meningkatkan kualitas dari aluminium, salah satu proses yang

digunakan yaitu dengan menggunakan metode anodizing. Metode anodizing

adalah sebuah proses surface treatment untuk meningkatkan ketebalan lapisan

protektif alami pada logam aluminium.

Lapisan oksida adalah bagian dari logam aluminium yang dilapisi, namun

memiliki struktur berpori yang memberikan reaksi untuk proses pewarnaan,

proses anodizing dapat mengubah permukaan aluminium menjadi lebih dekoratif

dan tahan terhadap korosi. Aluminium adalah logam yang paling sesuai untuk

proses anodizing. Logam non ferous lainya yang dapat digunakan untuk anodizing

adalah magnesium dan titanium (Taufiq, 2011).

Anodizing atau oksida anoda secara luas digunakan untuk tujuan protektif

perlindungan dan dekorasi permukaan alumunium. Proses anodizing prinsipnya

hampir sama dengan proses pelapisan listrik (elektroplatting), tetapi bedanya

logam yang akan dilapisi ditempatkan sebagai anoda didalam larutan elektrolit.

Perbedaan lain larutan elektrolit yang digunakan bersifat asam dan arus yang

digunakan searah (DC) direct current. Proses utama, dalam anodizing aluminium

memerlukan larutan asam sulfat, asam kromat atau campuran asam sulfat dan

asam oksalat (Santhiarsa, 2010).

Asam sulfat yang digunakan harus asam pekat, serta asam tersebut menjadi

oksidator. Beberapa manfaat dari oksidasi anoda aluminium adalah meningkatkan

ketahanan korosi, memperbaiki penampilan dan meningkatkan ketahanan abrasi.

Biasanya oksidasi anodik menggunakan asam sulfat (H2SO4), karena selain murah


30

dan mudah untuk didapatkan, dan hasil pelapisannya mempunyai sifat estetika dan

fungsional yang luas (Santhiarsa, 2009).

Pada penelitian yang pernah dilakukan oleh Sulistijono (2006), yang

meneliti tentang pengaruh densitas arus dan konsentrasi asam sulfat terhadap

ketebalan dan kualitas pewarnaan lapisan oksida pada anodizing aluminium 6063

dengan variasi konsentrasi asam sulfat pada proses anodiz sebesar 5%, 10%, 15%,

dan 20% serta variasi arus 12-24 dengan range 4 A/ft2. Dari hasil penelitian

didapat tebal lapisan oksida aluminum anodizing dengan konsentrasi asam sulfat

pada larutan anodis pada konsentrasi 5% densitas arus yang paling optimum

adalah 20 A/ft2 yaitu sebesar 21.6 μm, pada konsentrasi 10% densitas arus yang

paling optimum adalah 16 A/ft2 yaitu sebesar 22.6 μm, pada konsentrasi 15%

densitas arus yang paling optimum adalah 16 A/ft2 yaitu sebesar 13.8 μm, pada

konsentrasi 20% densitas arus yang paling optimum adalah 20 A/ft2 yaitu sebesar

15.4 μm.

Semakin besar konsentrasi anodizing maka pembentukan lapisan oksida

pada aluminium semakin berkurang, hal ini disebabkan karena meningkatya

konsentrasi larutan elektrolit sehingga akan meningkatkan konduktifitas atau daya

hantar larutan dan menurunkan tegangan yang dibutuhkan sehingga lapisan oksida

yang terlarut juga akan semakin besar sehingga lapisan oksida yang sudah

terbentuk akan luluh kembali kedalam larutan elektrolit. Sedangkan pada

konsentrasi 5% elektrolit yang ada masih belum cukup banyak untuk mengalirkan

elektron pada katoda, menyebabkan penurunan efisiensi arus pada katoda


31

sehingga ketebalan lapisan oksida lebih kecil dibandingkan penggunaan

konsentrasi 10%.

Pada penelitian anodizing paduan aluminium dengan konsentrasi elektrolit

15, 20 dan 25% Vol. asam sulfat H2SO4 dengan penambahan 6% wt. asam oksalat

pada setiap konsentrasi asam sulfat yang dilakukan Sidharta. (2014), didapatkan

hasil anodizing yang terbaik pada larutan elektrolit dengan 15% vol. H2SO4 + 6%

wt. H2C2O4 dengan waktu proses selama 7 menit yang menghasilkan perubahan

kekerasan material dari 115 VHN menjadi 190 VHN serta ketebalan lapisan

oksida tertinggi 83,81 μm.

Sidharta, dkk. (2012), Meneliti tentang pengaruh konsentrasi elektrolit dan

waktu anodasi terhadap ketahanan aus dan kekerasan pada lapisan oksida

paduanaluminium ADC12, dengan menggunakan tegangan listrik sebesar 24 volt,

konsentrasi asam oksalat 6% vol, waktu pencelupan 3, 5, dan 7 menit, sedangkan

konsentrasi asam sulfat 15%, 20%, dan 25% terhadap paduan aluminium ADC12

dengan ukuran 20 x 20 x 4 mm. Dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan

kekerasan rata-rata pada konsentrasi elektrolit 15% pada waktu 3, 5, dan 7

berturut turut adalah 117, 119 dan 189 (VHN) sedangkan pada konsentrasi

elektrolit 20% pada waktu 3, 5, dan 7 berturut turut adalah 168, 106 dan 153

(VHN) dan pada konsentrasi elektrolit 25% pada waktu 3, 5, dan 7 berturut turut

adalah 168, 179 dan 166 (VHN). Dengan semakin bertambahnya tingginya

konsentrasi asam sulfat pada larutan elektrolit ternyata tidak menghasilkan

peningkatan kekerasan yang signifikan, konsentrasi yang menghasilkan nilai


32

kekerasan dan ketahanan aus yang paling tinggi adalah pada 15% H2SO4 + 6%

H2C2O4.

Dari beberapa penelitian di atas dapat disimpulkan bahwa pengaruh

konsentrasi asam sulfat pada proses anodizing terhadap ketebalan lapisan oksida

dan kekerasan pada permukaan aluminium murni memiliki suatu besaran yang

optimum, dimana penggunaan konsentrasi yang terlalu besar justru akan

meluluhkan lapisan oksida yang telah terbentuk sedangkan pada konsentrasi yang

terlalu rendah larutan elektrolit tidak cukup untuk menghantarkan elektron

sehingga lapisan oksida yang terbentuk tidak terlalu tebal. Selain beberapa faktor

diatas pengaruh rapat arus, tegangan, konsentrasi elektrolit, dan jenis material

yang digunakan juga mempengaruhi karakteristik permukaan material yang di

anodizing dan di dieying.


33


7


33

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian Anodizing

Untuk memperjelas tahapan-tahapan penelitian anodizing yang akan

dilakukan dibuat diagram alir proses anodizing, yang ditunjukkan pada gambar

3.1

Proses Anodizing Aluminium:

a. Arus 3 Ampere

b. Variasi Konsentrasi larutan Anodiz

(10%),(11%),(12%),(13%),(14%),(15%) H2SO4

c. Suhu ruangan 27-400C, Waktu Anodizing 15 menit

Pengujian

Pengujian Foto Mikro

Struktur Ketebalan Lapisan

oksida

Pengujian Kekerasan

Mikro Vickers

Pembahasan Hasil Pengujian

Mulai

Identifikasi Masalah

Persiapan alat dan

Bahan

Kesimpulan dan Saran

Selesai


34

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

3.2.1 Alat Penelitian

Adapun peralatan yang digunakan pada penelitian ini, yaitu:

1. Trafo Slide Regulator

Trafo Slide Regulator adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan arus

dan tegangan searah. Besarnya arus DC yang dialirkan dapat diukur dengan

menggunakan Amperemeter sedangkan untuk mengukur besarnya tegangan DC

digunakan Voltmeter. Pada penelitian ini menggunakan Slide Regulator yang arus

dan tegangannya dapat diatur secara manual. Besarnya arus dan tegangan DC

yang dialirkan sesuaikan dengan kondisi operasi yang dibutuhkan agar proses

anodizing dapat berlangsung dengan baik. Jenis Trafo Slide Regulator dapat

dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 DC Power Supply

2. Kabel Penghubung

Kabel penghubung ini berfungsi untuk menghubungkan arus pada proses

anodizing, kabel penghubung arus terdiri dari 2 bagian, yaitu kabel penghubung


35

arus positif sebagai anoda dan kabel penghubung arus negatif sebagai katoda.

Kabel penghubung arus proses anodizing dapat ditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Kabel Penghubung

3. Bak Plastik

Bak plastik yang digunakan adalah berfungsi sebagai tempat larutan bahan

kimia yang digunakan dalam proses cleaning, etching, desmut dan anodizing. dan

sebagai tempat pencucian atau pembilasan spesimen aluminium setelah tahapan

masing-masing proses (Rinsing). Bak plastik yang berukuran besar dengan

volume 6550 ml berjulmah 6 buah dan yang kecil dengan volume 1900 ml

berjumlah 5 buah. Dapat ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Bak Plastik


36

4. Thermometer

Alat ini digunakan untuk mengukur suhu ruangan bak plastik larutan

elektrolit pada proses desmut dan anodizing selama berlangsungnya proses. Pada

termometer ini mempunyai ukuran -10°C – 110°C. Yang ditunjukan pada Gambar

3.5.

Gambar 3.5 Thermometer

5. Gelas Ukur Plastik

Digunakan untuk mengukur konsentrasi dan takaran campuran larutan

elektrolit pada proses cleaning, etching, desmut dan anodizing. Gelas ukur yang

digunakan dalam penelitian ini yaitu berkapasitas 1000 ml, dan dapat ditunjukan

pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Gelas Ukur Plastik


37

6. Stopwatch

Stopwatch berfungsi untuk mengukur lamanya waktu proses pengamplasan,

cleaning, etching, desmut dan anodizing. Adapun stopwatch yang digunakan

dapat ditunjukan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Stopwatch

7. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat bahan kimia soda api

(NaOH) dan bahan pewarna yang akan digunakan dalam proses anodizing.

Timbangan digital yang digunakan yaitu merk SCOUT PRO, model SP 602,

berkapasitas berat 0,001-400 gram, dapat ditunjukkan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Timbangan Digital


38

8. Alat Uji Foto Mikro

Alat uji foto mikro berfungsi untuk mengetahui struktur mikro ketebalan

lapisan oksida pada aluminium setelah proses anodizing. Jenis alat uji ini adalah

merk OLYMPUS, model PME3 311U/313UN/323UN. Pengujian dilakukan

dilaboratorium Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin Sekolah Vokasi,

Universitas Gadjah Mada, yang ditunjukan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Alat Uji Foto Mikro

9. Alat Uji Kekerasan Mikro Vickers

Alat uji kekerasan mikro vickers berfungsi untuk mengetahui kekerasan

mikro setelah proses anodizing dan dieying. Jenis alat uji ini adalah merk

SHIMADZU CORPORATION, model HMV-M Ref MT 1006000. Pengujian

dilakukan dilaboratorium Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin Sekolah

Vokasi, Universitas Gadjah Mada Adapun alat tersebut dapat ditunjukan pada

Gambar 3.10.


39

Gambar 3.10 Alat Uji Kekerasan

10. Alat Bantu Lainnya

a. Klem Pean Lurus

Klem pean lurus digunakan untuk mempermudah meletakkan dan

mengambil spesimen pada setiap proses dengan menjepit spesimen

yang berada pada larutan anodizing. Alat ini berbahan dasar stainless

stell, memiliki penjepit dengan panjang 5cm dan panjang keseluruhan

18cm. Yang ditunjukan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Klem Pean Lurus

b. Tang

Digunakan untuk memotong dan menjepit plat alumunium serta alat

bantu lainya, yang dapat dilihat pada Gambar 3.12.


40

Gambar 3.12 Tang

c. Dudukan Plat Aluminium

Dudukan plat aluminium berfungsi untuk meletakan kabel penghubung

anoda pada proses anodizing agar posisi spesimen tetap konstan dan

tidak berubah-ubah. Yang ditunjukan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Dudukan Plat Aluminium

d. Penjepit Buaya

Penjepit buaya digunakan untuk menjepit kabel penghubung anoda

pada proses anodizing agar posisi kabel penghubung tetap konstan dan

tidak berubah-ubah. Penjepit buaya dapat ditunjukan pada Gambar

3.14.

Gambar 3.14 Penjepit Buaya

e. Sarung tangan


41

Sarung tangan digunakan untuk melindungi tangan dari larutan bahan

kimia pada setiap proses. Dan dapat ditunjukan pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Sarung Tangan

f. Mistar Baja

Mistar baja digunakan untuk mengukur lembaran plat aluminium

sebelum dipotong menjadi spesimen. Mistar baja yang digunakan dapat

ditunjukan pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Mistar Baja

g. Amplas

Amplas digunakan untuk meratakan dan menghaluskan permukaan

benda kerja sebelum dianodizing. Amplas yang digunakan adalah merk

SIKERS seri P1000, P2000, dan merk SLG seri C5000. Ditunjukan pada

Gambar 3.17.


42

Gambar 3.17 Amplas

h. Alat tulis

Alat tulis digunakan untuk mencatat data yang diperoleh selama proses

anodizing berlangsung. Yang ditunjukan pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Alat Tulis

i. Kamera

Kamera berfungsi sebagai dokumentasi untuk pengambilan gambar

pada saat proses berlangsung. Dan dapat ditunjukan pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Kamera


43

j. Gerenda Tangan

Gerinda tangan digunakan untuk memotong lembaran plat aluminium

menjadi spesimen yang sebelumnya sudah ditandai dengan mistar baja

dan memolish permukaan specimen. Dan dapat ditunjukkan pada

Gambar 3.20.

Gambar 3.20 Gerinda Tangan

3.2.2 Bahan Penelitian

Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu menggunakan

bahan kimia, diantaranya yaitu:

1. Asam Sulfat (H2SO4)

Fungsi dari cairan asam sulfat (H2SO4) ini adalah sebagai larutan elektrolit

pada proses anodizing yang mengubah permukaan aluminium menjadi aluminium

oksida. Asam sulfat yang digunakan adalah asam sulfat teknis dengan konsentrasi

kemurniannya sekitar 25 %. Larutan asam sulfat (H2SO4) yang digunakan dalam

proses anodic oxidation adalah bahan kimia supliyer dari MULTI KIMIA, dapat



44

Gambar 3.21 Asam Sulfat (H2SO4)

2. Phosporic Acid (H3PO4)

Phosporic acid digunakan sebagai larutan elektrolit pada campuran larutan

desmut dan phosphoric acid yang digunakan pada proses desmut ini adalah

phosphoric acid teknis, produk dari PT. BRATACO. Gambar Phosporic Acid

dapat ditunjukan pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Phosporic Acid (H3PO4)

3. Asam Cuka/ Asam Asetat (CH3CO2H)

Larutan bahan ini sebagai larutan desmut dan sealing, pada proses sealing

ini dilakukan setelah proses pewarnaan anodic oxidation selesai. Proses sealing

merupakan tahap paling akhir dalam anodizing, yang bertujuan untuk

meningkatkan ketahanan korosi lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan

aluminium dan menahan pewarna agar tetap berada dalam pori-pori. Larutan asam


45

cuka yang digunakan dengan konsentrasi (50 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis).

Dan bahan ini adalah produk dari PT. BRATACO, seperti yang ditunjukan pada

Gambar 3.23.

Gambar 3.23 Asam Cuka/Asam Asetat (CH3CO2H)

4. Larutan Desmut

Larutan ini berfungsi sebagai larutan pengkilap (Bright deep). Komposisi

pada larutan desmutt adalah campuran dari larutan phosphoric acid (H₃PO₄) 75%

ditambah asam sulfat (H₂SO₄) 15% dan ditambah asam cuka (CH3CO2H) 10%.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.24.

Gambar 3.24 Larutan Desmut


46

5. Soda Api (NaOH)

Fungsi dari soda api (NaOH) ini digunakan sebagai larutan etching, bahan

ini berbentuk padat dengan konsentrasi (100 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis).

Bahan ini adalah produk dari PT. BRATACO, seperti yang ditunjukan pada

Gambar 3.25.

Gambar 3.25 Soda Api (NaOH)

6. Deterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3)

Detergen murni atau nama lainnya adalah natrium karbonat (Na2CO3) yang

berbentuk serbuk putih, dengan konsentrasi (10 gr/liter) air RO (Reverse

Osmosis). Detergen murni digunakan sebagai cairan cleaning, sebagai penghilang

minyak dan kotoran yang menempel pada permukaan aluminium, serta

meningkatkan daya bersih. Bahan ini adalah produk dari PT. BRATACO. Dapat


Gambar 3.26 Deterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3)


47

7. Spesimen

Spesimen yang dipakai pada penelitian ini adalah logam plat aluminium

dengan dimensi panjang 50 mm, lebar 30 mm, tebal 3 mm. Adapun spesimen

logam plat aluminium dapat ditunjukan pada Gambar 3.27.

Gambar 3.27 Spesimen

8. Plat Aluminium Penghantar

Plat aluminium penghantar ini dipakai sebagai katoda (-) pada proses anodic

oxidation. Dimensi dari plat aluminium penghantar yaitu panjang 130 mm, lebar

130 mm, tebal 2,8 mm. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.28.

Gambar 3.28 Plat Aluminium Penghantar


48

3.3 Pelaksanaan Penelitian

3.3.1 Tahapan-tahapan proses anodizing aluminium

Tahapan-tahapan yang dilakukan pada proses anodizing aluminium

diantaranya adalah:

1. Proses Pengamplasan

Proses pengamplasan ini bertujuan untuk menhilangkan kotoran-kotoran

yang menempel pada permukaan logam aluminium. Proses pengamplasan ini

yaitu menggunakan amplas logam seri P1000, P2000, dan C5000. Proses ini

dilakukan secara manual, dengan mengurutkan pengamplasan dari seri P1000,

P2000, sampai C5000. Setelah proses pengamplasan selesai kemudian spesimen

dirinsing dalam bak air. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.29.

Gambar 3.29 Proses Pengamplasan Spesimen

2. Proses Cleaning

Pada proses cleaning adalah proses pencucian spesimen dengan

menggunakan natrium karbonat (Na2CO3) yaitu sebuah bahan utama dalam

pembuatan detergen yang berfungsi untuk meningkatkan daya bersih pada proses

pencucian, konsentrasi yang digunakan pada proses ini (10 gr/liter) air , dengan

menggunakan suhu larutan cleaning ± 30°C. Fungsi dari proses ini untuk


49

membersihkan spesimen dari kotoran sisa proses pengamplasan dan polishing,

selain itu juga membersihkan dari lemak dari pori-pori tangan telanjang dan debu

yang menempel pada permukaan spesimen. Proses ini sangat penting sekali dalam

proses anodizing, dikarenakan pencucian yang tidak bersih akan mengakibatkan

hasil anodizing yang tidak optimum. Setelah proses cleaning selesai kemudian

spesimen dirinsing dalam bak air. Hal ini dapat ditunjukkan pada Gambar 3.30.

Gambar 3.30 (a). Proses

Cleaning Spesimen, (b). Proses Rinsing

3. Proses Etching

Proses etching (etsa) adalah proses menghilangkan lapisan oksida pada

permukaan aluminium yang tidak dapat dihilangkan dengan proses sebelumnya

baik itu proses cleaning dan rinsing. Selain itu, proses ini untuk memperoleh

permukaan benda kerja yang lebih rata dan halus. Pada proses etching

menggunakan media soda api (NaOH) dengan konsentrasi (100 gr/liter) air,

dengan menggunakan suhu etching ± 30-35°C, kemudian spesimen yang sudah

melewati tahap proses cleaning dan rinsing dicelupkan kedalam larutan ecthing


50

selama ± 1 menit. Setelah proses etching selesai spesimen dirinsing dalam bak air.

Proses ini dapat ditunjukkan pada Gambar 3.31.

Gambar 3.31 (a). Proses Etching, (b). Proses Rinsing

4. Proses Desmut

Setelah proses cleaning dan etching, langkah selanjutnya proses desmut.

Proses Desmut adalah suatu proses untuk menghilangkan smut pada aluminium.

Istilah smut sendiri adalah lapisan tipis yang berwarna abu-abu yang berasal dari

bahan-bahan paduan pembentuk logam aluminium yang tidak dapat larut dalam

larutan etching. Selain itu juga berfungsi untuk pengkilapan (Bright deep) pada

permukaan logam aluminium. Pada proses ini spesimen dicelupkan kedalam

larutan desmut dengan komposisi phosporic acid (H3PO4) 75% dan asam sulfat

(H2SO4) 15% serta asam cuka (CH3CO2H) 10%, dengan menggunakan suhu

larutan dessmut yaitu ± 30-45°C, selama 2 menit. Setelah dilakukan proses

desmut kemudian spesimen dirinsing dalam bak air. Proses ini ditunjukkan pada

Gambar 3.32.


51

Gambar 3.32 (a). Proses Desmut, (b). Proses Rinsing

5. Proses Anodic Oxidation

Selanjutnya pada proses ini spesimen dicelupkan kedalam bak plastik yang

berisi larutan asam sulfat (H2SO4) yang sudah dicampur dengan air, dengan

variasi konsentrasi larutan sebesar 100 ml asam sulfat (H2SO4) dan 900 ml air,

110 ml asam sulfat (H2SO4) dan 890 ml air, 120 ml asam sulfat (H2SO4) dan 880

ml air, 130 ml asam sulfat (H2SO4) dan 870 ml air, 140 ml asam sulfat (H2SO4)

dan 860 ml, 150 ml asam sulfat (H2SO4) dan 850 ml air, dan menggunakan suhu

larutan anodic oxidation ± 27-42°C. Pada proses anodic oxidation benda kerja

sebagai anoda (+) dan aluminium penghantar sebagi katoda (-). Sebelum

mencelupkan spesimen larutan, terlebih dahulu mengatur besar tegangan yang

digunakan. Arus yang dipakai pada proses ini yaitu sebesar 3 A, Selanjutnya arus

listrik pada power supply diatur setelah spesimen dicelupkan kedalam larutan

dengan arus 3 Ampere. Waktu proses pencelupan selama 15 menit. Setelah proses

anodic oxidation selesai selanjutnya dirinsing dalam bak air. Proses anodic

oxidation dapat ditunjukan pada Gambar 3.33.


52

Gambar 3.33 (a). Proses Anodic Oxidation, (b). Proses Rinsing

3.4 Pelaksanaan Pengujian

3.4.1 Pengujian Foto Struktur Mikro

Pengujian struktur mikro ini bertujuan untuk melihat struktur mikro

ketebalan lapisan oksida aluminium setelah proses anodizing. Setelah spesimen

aluminium potong menjadi 2 bagian, kemudian diambil 1 bagian pada setiap

spesimen untuk dimounting. Fungsi dari mounting adalah untuk memudahkan

melakukan pengamatan foto struktur mikro pada saat pengujian berlangsung.

Selanjutnya spesimen diamati menggunakan mikroskop maka akan terlihat

struktur mikro ketebalan lapisan oksida yang ada pada daerah permukaan

aluminium bagian samping setelah proses anodizing tersebut.

Adapun langkah kerja pembuatan specimen foto mikro:

7. Benda uji dipotong menjadi dua bagian dengan menggunakan gergaji secara

hati-hati dimaksudkan agar tidak terjadi perubahan struktur karena panas

yang timbul saat peroses pemotongan.

8. Benda uji yang sudah dipotong kemudian dimounting dalam kotak akrilik

yang dibuat menggunakan resin dan katalis.


53

9. Pengamplasan permukaan benda uji yang dipotong dengan menggunakan

amplas nomor 120 sampai 1500, dilakukan secara berurutan dari yang kasar

sampai yang paling halus. Dalam pengamplasan digunakan air untuk

membasahi amplas yang diputar pada mesin amplas duduk, penggunaan air

dimaksudkan agar dalam proses pengamplasan tidak timbul panas pada

permukaan yang diamplas yang bisa menimbulkan perubahan struktur

mikro.

10. Polishing dilakukan setelah mendapatkan permukaan yang halus, polishing

menggunakan autosol secukupnya. Usahakan jangan terkena tangan karena

akan mengotori permukaan yang sudah dipolish.

11. Proses pengetsaan spesimen dilakukan setelah melakukan proses polishing.

a. Bahan etsa yang dipakai yaitu nital dan alkohol.

b. Membuat bahan etsa yaitu nital

• Menyiapkan larutan HNO3 65% dari prosentase keseluruhan nital

yang akan digunakan.

• Menyiapkan alkohol sebagai campuran larutan HNO3 65%

sebanyak 97%.

• Mencampur larutan tersebut dan digunakan untuk etsa.

c. Proses pengetsaan specimen

• Membersihkan spesimen atau dilap dengan tisu setelah spesimen

dipoles celupkan kedalam larutan nital selama 10 detik.

• Mencuci spesimen dengan aquades.


54

• Membersihkan spesimen dengan mengusap spesimen dengan kapas

yang telah dibahasi dengan alkohol.

• Mengeringkan spesimen.

• Melihat struktur mikro spesimen pada mikroskop metalografi.

12. Foto mikro dilakukan setelah proses etsa dengan 200 kali pembesaran.

3.4.2 Pengujian Kekerasan Mikro Vickers

Pengujian kekerasan mikro vickers ini bertujuan untuk mengukur seberapa

besar kekerasan permukaan aluminium setelah proses anodizing. Prosedur dan

pembacaan hasil pada pengujian kekerasan mikro vickers adalah sebagai berikut:

Piramida intan yang memiliki sudut bidang berhadapan (136o), ditekankan

kepermukaan bagian yang akan diukur dengan pembebanan sebesar 100 gf,

kemudian diambil panjang diagonal-diagonalnya dan dari perbandingan antara

beban dengan luas tapak penekan. Maka akan didapat hasil kekerasan mikro

vickers pada bagian permukaan aluminium setelah proses anodizing tersebut.

Adapun rumus perhitungan dari kekerasan mikro Vickers yaitu sebagai berikut:

𝑉𝐻𝑁 = 1.854 .𝐹

𝑑2 ………………………………………………………...(3.1)

Dengan:

𝑉𝐻𝑁 : Vickers Hardness Number (kg/mm2)

F : Beban yang digunakan (kgf)

d2 : Panjang diagonal rata-rata (µm), dengan drata-rata = ( 𝑑1+𝑑2

2 )


55

Gambar 3.34 Pengujian Vickers

Sumber: Kopeliovich. (2014)


56

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Setelah dilakukan pengujian anodizing pada aluminium, maka diperoleh

data-data pengujian yang kemudian dijabarkan melalui beberapa sub-sub

pembahasan dari masing-masing jenis pengujian. Berikut adalah spesimen setelah

proses anodizing sebelum dilakukan pengujian, seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Spesimen aluminium setelah proses anodizing sebelum

dilakukan pengujian (a) anodizing pada konsentrasi 10% H2SO4, (b)

anodizing pada konsentrasi 11% H2SO4, (c) anodizing pada konsentrasi

12% H2SO4, (d) anodizing pada konsentrasi 13% H2SO4, (e) anodizing

pada konsentrasi 14% H2SO4, (f) anodizing pada konsentrasi 15% H2SO4.

4.1 Perhitungan Rapat Arus yang mengalir.

Rapat arus = 𝐼

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛

a.

.

b.

….

..

c. c. d.

e. f.


57

Diketahui P = 50mm

L = 30mm

I = 3 Ampere

Luas permukaan = 𝑃𝑋𝐿

= 50 x 30 mm

= 1500mm2

Rapat arus = 3

1500

= 0,002 A/mm2

= 2x10−3 A/mm2

4.2 Hasil Pengujian Kekerasan Vickers pada Permukaan Aluminium.

Pengujian kekerasan permukaan bertujuan untuk membandingkan nilai

kekerasan permukaan raw material, ketebalan lapisan oksida setelah anodizing

pada aluminium. Pengujian ini dilakukan menggunakan metode uji kekerasan

Vickers dengan pembebanan 100 gf. Hasil dari pengujian tersebut kemudian

dihitung untuk mengetahui tingkat kekerasan pada permukaan aluminium yang

sudah di anodizing dengan variasi asam sulfat pada larutan anodizing.

Berikut adalah contoh perhitungan nilai kekerasan rata-rata (VHN)

ketebalan lapisan oksida pada raw material.

Kekerasan vickers rata-rata = 1,854 𝑥 𝑃

(𝑑2)


58

Diketahui:

P = 100

P = 100 · 10−3 kgf

P = 0,1 kgf

d rata-rata = 60+61

2 = 60,5 · 10−3

= 0,0605 mm

Kekerasan vickers rata-rata = 1,854 𝑥 𝑃

(𝑑2)

Kekerasan vickers rata-rata = 1,854 𝑥 0,1

0,06052

Kekerasan vickers rata-rata = 50,65 VHN

Hasil pengujian dan perhitungan yang telah dilakukan pada aluminium

sebelum dan sesudah anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat larutan

anodiz pada proses anodizing tersaji pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Raw Material

No

Posisi

Titik

Uji

d1

(μm)

d2

(μm)

drata-rata

(μm)

Kekerasan

(VHN)

Kekerasan rata-rata

(VHN)

1 Acak

60 61 60,5 50,65

50,94 59,5 59,5 59,5 52,37

62 60 61 49,82


59

Tabel 4.2 Hasil pengujian dan perhitungan kekerasan lapisan oksida setelah proses

anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 10%, 11%,12%,13%,14% dan

15% pada larutan anodizing.

No

Posisi

Titik

Uji

Variasi d1

(μm)

d2

(μm)

drata-rata

(μm)

Kekerasan

(VHN)

kekerasan rata-

rata (VHN)

1 Acak 10%

52 52 52 68

66,26 52,5 53 52,75 66,62

55 52,5 53,75 64,17

2 Acak 11%

55,5 55,5 55,5 60,18

64,84 50 50 50 74,16

55,5 55,5 55,5 60,18

3 Acak 12%

50 50 50 74,16

73,67 50 51 50,5 72,69

50 50 50 74,16

4 Acak 13%

51,25 54,5 52,87 66,5

64,93 55 56,5 55,75 59,75

53 51 52 68,56

5 Acak 14%

55 53,5 54,25 63,11

65,12 54 52,5 53,25 65,50

53 52,5 52,75 66,75

6 Acak 15%

52,5 52,5 52,5 67,26

68,43 51,5 50,5 51 71,28

53 52,5 52,75 66,75


60

Gambar 4.2 Grafik perbandingan antara nilai kekerasan (VHN) dengan

konsentrasi asam sulfat pada larutan anodiz setelah proses anodizing.

Gambar 4.2 menunjukkan hasil pengujian mikro vikers pada permukaan

aluminium yang telah dianodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat. Dari

grafik di atas dapat dianalisis bahwa nilai kekerasan permukaan aluminium

mengalami peningkatan. Nilai kekerasan permukaan tertinggi dihasilkan dari

konsentrasi larutan asam sulfat 12% yaitu 73,67 VHN dan nilai kekerasan

terendah berada pada konsentrasi larutan asam sulfat 11% yaitu 64,84 VHN.

Dari hasil penelitian dapat dianalisis bahwa variasi konsentrasi larutan

elektrolit yang diberikan pada proses anodizing memiliki suatu besaran yang

optimum, dimana pada proses anodizing nilai kekerasan maksimum terjadi pada

konsentrasi 12% dan bila telah melewati batas maksimum akan menyebabkan

nilai kekerasan yang terbentuk justru semakin berkurang. Secara umum hasil

pengujian kekerasan ini dapat dianalisis bahwa pengaruh variasi konsentrasi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10% 11% 12% 13% 14% 15%

Nilai

Kek

eras

an (

VH

N )

Konsentrasi Larutan Asam Sulfat

Raw Material Spesimen


61

larutan asam sulfat yang digunakan dalam proses anodizing, mempengaruhi nilai

kekerasan material yang dihasilkan. Hal ini berhubungan dengan ketebalan

lapisan yang terbentuk pada penambahan konsentrasi asam sulfat, karena semakin

tebal lapisan yang dihasilkan mempunyai struktur poros yang tinggi, sehingga

mengalami penurunan kekerasan terhadap lapisan yang terbentuk.

4.2 Hasil Pengamatan Struktur Mikro.

Pengujian foto struktur mikro ini bertujuan untuk mengetahui seberapa

besar ketebalan lapisan oksida enam spesimen aluminium setelah proses

anodizing dengan variasi konsentrasi larutan asam sulfat yang telah dilakukan

sebelumnya. Sebelum dilakukan pengamatan pada struktur mikro lapisan

aluminium, spesimen dimounting terlebih dahulu menggunakan resin agar

mempermudah proses pengamatan foto mikro. Pengujian ini dilakukan dengan

pembesaran 200 kali, dimana ada 20 strip dan setiap strip mempunyai nilai 5,5

μm.


62

Gambar 4.3 Foto mikro kabel kalibrasi

Gambar 4.4 Foto mikro variasi konsentrasi larutan asam sulfat 10%.

Resin (a). Raw material (b).

b

c

a

110µm


63



a

b

a

b

c

c

110µm

110µm


64





a

a

b

b

c

c

110µm

110µm


65





Gambar 4.3 menunjukkan hasil pengujian struktur mikro kabel kalibrasi

sebesar 110 μm.

Gambar 4.4 menunjukkan hasil pengujian ketebalan lapisan oksida yang

dihasilkan setelah proses anodizing pada konsentrasi larutan asam sulfat 10% kuat

arus 3 Ampere dengan waktu pencelupan 15 menit sebesar 12,65 μm.




a

b

c

110µm


66






arus 3 Ampere dengan waktu pencelupan 15 menit sebesar 11 μm.







Kemudian dari semua hasil pengujian foto mikro ketebalan lapisan oksida

setelah proses anodizing, dapat disimpulkan menggunakan grafik berikut:


67

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara konsentrasi larutan asam sulfat dengan

ketebalan lapisan oksida (μm) setelah proses anodizing.

Gambar 4.10 menunjukkan variasi konsentrasi asam sulfat pada proses

anodizing mempengaruhi ketebalan lapisan oksida yang terbentuk pada

permukaan aluminium. Ini karena pada variasi konsentrasi asam sulfat 10%, 11%,

12%, 13%, 14% dan 15% setelah proses anodizing menghasilkan ketebalan

lapisan oksida pada permukaan aluminium sebesar 12,65 μm, 11,5 μm, 13,2 μm,

11 μm, 9,9 μm, dan 9,35 μm secara berurutan. Perbedaan ketebalan lapisan ini

disebabkan oleh daya hantar larutan elektrolit yang berbeda karena perbedaan

komposisi larutan asam sulfat, pada komposisi larutan asam sulfat dengan

konsentrasi 10% daya hantar larutan elektrolit tidak terlalu tinggi sehingga dengan

waktu pencelupan 15 menit pertumbuhan lapisan oksida pada permukaan

aluminium belum begitu maksimal. Sedangkan pada larutan asam sulfat dengan

konsentrasi 11% daya hantar larutan elektrolit sudah optimum karena pada

konsentrasi ini pertumbuhan lapisan oksida pada permukaan aluminium lebih

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

10% 11% 12% 13% 14% 15%

Ket

ebal

an l

apis

an o

ksi

da

(µm

)

Konsentrasi Larutan Asam Sulfat

Spesimen


68

cepat dan tingkat pelarutan lapisan oksida tidak terlalu tinggi sehingga lapisan

yang terbentuk menjadi lebih tebal. Namun pada komposisi larutan asam sulfat

dengan konsentrasi 15% daya hantar larutan elektrolit sudah sangat tinggi

sehingga dengan waktu pencelupan 15 menit pertumbuhan lapisan oksida pada

permukaan aluminium sangat tinggi namun karena pertumbuhan lapisan oksida

yang terlalu tinggi justru akan meningkatkan kecepatan pemakanan logam induk

dan melarutkan kembali lapisan oksida terluar sehingga lapisan oksida yang

terbentuk cendrung lebih tipis.

Dari hasil penelitian dapat dianalisis bahwa variasi konsentrasi larutan

elektrolit yang diberikan pada proses anodizing memiliki suatu besaran yang

optimum, dimana pada proses anodizing ketebalan lapisan oksida yang terbentuk

maksimum pada konsentrasi 12% dan bila telah melewati batas maksimum

tersebut akan menyebabkan ketebalan lapisan oksida yang terbentuk justru

semakin berkurang. Pengurangan tebal lapisan yang terjadi disebabkan cepatnya

reaksi oksidasi yang terjadi sehingga lapisan oksida yang sudah terbentuk akan

lebih cepat meluluh dan menyebabkan penipisan lapisan oksida yang sudah

terbentuk.


69

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian, analisis dan pembahasan data yang telah dilakukan pada

pengaruh variasi konsentrasi larutan asam sulfat pada proses anodizing, maka didapat

kesimpulan sebagai berikut:

1. Ketebalan lapisan oksida optimum sebesar 13,2 μm terjadi pada anodizing

dengan konsentrasi larutan asam sulfat 12%. Pada konsentrasi larutan asam

sulfat 10%, 11%, 13%, 14 % dan 15% secara berturut turut menghasilkan

tingkat ketebalan sebesar 12,65 μm, 11,5 μm, 11 μm, 9,9 μm dan 9,35 μm.

2. Nilai kekerasan yang paling optimum terjadi pada konsentrasi larutan asam

sulfat 12% dengan nilai kekerasan sebesar 73,67 VHN. Pada konsentrasi

larutan asam sulfat 10%, 11%, 13%, 14 % dan 15% secara berturut turut

menghasilkan nilai kekerasan sebesar 66,26 VHN, 64,84 VHN, 64,93 VHN,

65,12 VHN dan 68,43 VHN.

5.2 Saran

Mengacu pada hasil penelitian, pengujian dan pembahasan aluminium

anodizing, maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pelaksanaan

penelitian selanjutnya diantaranya adalah:

1. Penggunaan bahan kimia harus dilakukan secara benar, baik dalam hal

campuran, takaran, maupun jenis dari bahan kimia itu sendiri.


70

2. Pastikan arus listrik dan waktu pencelupan dalam kondisi sesuai persyaratan

untuk hasil yang lebih baik.

3. Dilakukan suatu pemeriksaan yang lebih terperinci mengenai kondisi bahan

baku, untuk melihat kandungan yang terdapat pada bahan baku.


71

DAFAR PUSTAKA

Haryono, 2013, Pengaruh variasi suhu dan waktu proses anodizing pada bahan

alumunium, Politeknik Pratama Mulia Surakarta.

Hustasoit, F.M., 2008, Pengaruh Pembebanan Konsentrasi Asam oksalat

Terhadap Ketebalan Lapisan Oksida Pada Alumunium Foil Hasil Proses

Anodisasi, Skripsi. Fakultas Teknik Uiversitas Indonesia.

Priyanto, 2012, Pengaruh Variasi Kuat Arus Listrik terhadap Kekerasan

Permukaan Aluminium 5XXX pada Proses Anodizing, Tugas Akhir.Jurusan

Teknik Mesin Universitas Islam Indonesia.

Santhiarsa, N.N., 2009, Pengaruh Kuat Arus Listrik dan Waktu Proses Hard

Anodizing pada Aluminium terhadap Kekerasan dan Ketebalan

Lapisan.jurnal Ilmiah, Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana.

BPPT. 1998. Teknik Pelapisan Logam Secara Listrik. Program Penerapan IPTEK

di Daerah: Jakarta.

Taufik, T., 2011, Anodizing pada Logam Aluminium dan Paduanya, Makalah.

Program Studi Magister Rekayasa Fakultas Teknik Pertambangan dan

Perminyakan Institut Teknologi Bandung.

Santhiarsa, N.N, 2010, Pengaruh Kuat Arus Listrik dan Waktu Proses Anodizing

pada Aluminium tehadap Kecerahan dan Ketebalan Lapisan, Jurnal Ilmiah.

Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana.


72

Sulistijono, 2006, Pengaruh Densitas Arus dan Konsentrasi Asam Sulfat terhadap

Ketebalan lapisan Oksida pada Anodizing Aluminium. Jurusan Teknik

Material FTI-ITS

Sidharta, 2014, Pengaruh Konsentrasi Elektrolit dan Waktu Anodisasi terhadap

Ketahanan Aus, Kekerasan serta Ketebalan Lapisan Oksida Paduan

Aluminium. Pada Material Piston. Jurusan Teknik Mesin AKPRIND

Yogyakarta.

Sidharta, dkk. 2012, Pengaruh Konsentrasi Elektrolit dan Waktu Anodisasi

terhadap Ketahanan Aus dan Kekerasan pada Lapisan Oksida Paduan

Aluminium ADC12. Jurusan Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.


pengaruh variasi konsentrasi 10-15% larutan ...tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui...

Documents