PENGARUH KUAT ARUS LISTRIK TERHADAP KEKERASAN, KECERAHAN DAN KETEBALAN LAPISAN OKSIDA HASIL PROSES ANODIZING PADA ALUMINIUM

KECERAHAN DAN KETEBALAN LAPISAN OKSIDA HASIL PROSES ANODIZING PADA ALUMINIUM

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh : WAWAN HARTANTO

2012 013 0134

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016

KECERAHAN DAN KETEBALAN LAPISAN OKSIDA HASIL PROSES ANODIZING PADA ALUMINIUM

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh : WAWAN HARTANTO

2012 013 0134

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016

Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Wawan Hartanto NIM : 20120130134

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang berjudul: “Pengaruh kuat arus listrik terhadap kekerasan, kecerahan dan ketebalan lapisan oksida hasil proses anodizing pada aluminium”adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada instansi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik bila ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar.

Yogyakarta, 2016 Yang menyatakan,

Wawan Hartanto NIM. 20120130142

“Yakinlah ada sesuatu yang menantimu selepas banyak kesabaran (yang kau jalani) yang akan membuatmu terpana hingga kau lupa pedihnya rasa sakit”

( Imam Ali Ibn Abi Thalib AS)

“Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan sesuatu kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri”

(Terjemahan Surat Ar-Ra’d ayat 11)

“Jangan ragu dan jangan malu tunjukkan pada dunia bahwa sebenarnya kita mampu”

Dia memberikan hikmah (ilmu yang berguna) kepada siapa yang dikehendaki-Nya. Barang siapa yang mendapat hikmah itu sesungguhnya ia telah mendapat kebajikan yang banyak. Dan tiadalah yang menerima peringatan melainkan orang-orang yang bertawakal. (Q.S. Al-Baqarah: 269)

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

Ibunda tercinta, Ibu. Sri Hartati dan Ayahanda tercinta Bpk. Nurul Samsi, kakak tersayang Septian Yudindri, terimakasih atas kasih sayang, nasehat dan dukungan yang kalian berikan.

Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D. dan Muhammad Budi Nur Rahman, S.T.,M.Eng. Selaku dosen pembimbing tugas akhir.

Sunardi S.T., M.Eng. Selaku dosen penguji tugas akhir. Rekan-rekan seperjuangan tim Anodizing.

Teman-teman Teknik Mesin UMY semua angkatan, terutama TM 2012 yang selalu memberi dukungan satu sama lain.

Terima kasih kepada Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memfasilitasi laboratorium selama penyelesaian tugas ahir ini.

LEMBAR PENGESAHAN... ... ..ii

MOTTO ... .iii

LEMBAR PERNYATAAN ... .iv

PERSEMBAHAN ... ..v

INTISARI ... .vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... .ix

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR NOTASI ... xv

i BAB I PENDAHULUAN ... ..1

1.1 Latar Belakang ... ..1

1.2 Perumusan Masalah ... ..2

1.3 Batasan Masalah... ..3

1.4 Tujuan Penelitian ... ..3

1.5 Manfaat Penelitian ... ..4

1.6 Metodologi Penelitian ... ..4

1.7 Sistematika Penulisan ... ..4

BAB II TINJUAN PUSTAKA ... ..6

2.1 Kajian Pustaka ... ..6

2.2 Dasar Teori ... ..8

2.2.4 Aluminium Murni Seri 1XXX ... 12

2.2.5 Proses Anodizing ... 13

2.2.6 Rapat Arus ... 18

2.2.7 Pembentukan Lapisan Oksida ... 19

2.2.8 Sifat Penerapan Anodizing ... 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 23

3.1 Diagram Alir Penelitian ... 23

3.2 Perencanaan Percobaan ... 25

3.2.1 Alat dan Bahan Penelitian ... 25

3.2.1.1 Alat Penelitian ... 25

3.2.1.2 Bahan Penelitian ... 34

3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 40

3.3.1 Tahapan – Tahapan Proses Anodizing Aluminium ... 40

3.3.2 Bagan Proses Anodizing ... 46

3.3.3 Pelaksanaan Pengujian ... 47

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 51

4.1 Hasil Pengujian Visual ... 51

4.2 Hasil Pengujian Foto Struktur Makro Permukaan ... 54

4.3 Hasil Pengujian Foto Struktur Mikro ... 56

4.4 Hasil Pengujian Kekerasan/Vickers Permukaan ... 60

5.2 Saran ... 66 DAFTAR PUSTAKA ... 67 LAMPIRAN ... 68

Gambar 2.2 Proses Anodzing ... 14

Gambar 2.3 Rangkaian Proses Anodic Oxidation ... 15

Gambar 2.4 Grafik Rapat Arus Terhadap Ketebalan Lapisan Oksida ... 18

Gambar 2.5 Struktur Lapisan Aluminium Oksida ... 19

Gambar 2.6 Skema Lapisan Pori Aluminium Oksida ... 20

Gambar 2.7 Tahapan Pembentukan Lapisan Oksida ... 21

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 23

Gambar 3.2 Power Supply ... 25

Gambar 3.3 Kabel Penghubung ... 26

Gambar 3.4 Bak Plastik ... 26

Gambar 3.5 Semprotan Botol ... 27

Gambar 3.6 Thermometer ... 27

Gambar 3.7 Gelas Ukur Plastik ... 28

Gambar 3.8 Stopwatch ... 28

Gambar 3.9 Timbangan Digital ... 29

Gambar 3.10 Alat Uji Foto Makro ... 29

Gambar 3.11 Alat Uji Foto Mikro ... 30

Gambar 3.12 Alat Uji Kekerasan ... 31

Gambar 3.13 Pinset Penjepit ... 31

Gambar 3.14 Sarung Tangan ... 32

Gambar 3.15 Masker ... 32

Gambar 3.16 Penggaris ... 32

Gambar 3.17 Gergaji Tangan ... 33

Gambar 3.18 Amplas ... 33

Gambar 3.22 Phosporic Acid (H3PO4) ... 35

Gambar 3.23 Asam Cuka/Asam Asetat (CH3CO2H) ... 36

Gambar 3.24 Larutan Desmut ... 37

Gambar 3.25 Pewarna Anodizing ... 37

Gambar 3.26 Soda Api (NaOH) ... 38

Gambar 3.27 Deterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3) ... 38

Gambar 3.28 Air RO (Reverse Osmosis) ... 39

Gambar 3.29 Spesimen ... 39

Gambar 3.30 Plat Aluminium Penghantar ... 40

Gambar 3.31 Proses Pengamplasan Spesimen ... 41

Gambar 3.32 (a) Proses Cleaning Spesimen, (b) Proses Rinsing ... 41

Gambar 3.33 (a) Proses Etching, (b) Proses Rinsing ... 42

Gambar 3.34 (a) Proses Desmut, (b) Proses Rinsing ... 43

Gambar 3.35 (a) Proses Anodic Oxidation, (b) Proses Rinsing ... 44

Gambar 3.36 Proses Dyeing ... 44

Gambar 3.37 (a) Proses Sealing, (b) Proses Rinsing ... 45

Gambar 3.38 Bagan Proses Anodizing ... 46

Gambar 3.39 Resin Pemegang Spesimen Uji Struktur Mikro...47

Gambar 3.40 Pengujian kekerasan mikro Vickers serta bentuk indentor...50

Gambar 4.1 Spesimen aluminium 1XXX setelah proses anodizing dan dyeing...51

Gambar 4.2 Spesimen aluminium setelah proses anodizing dan dieying setelah dilakukan pengujian visual dengan adobe photoshop…...52

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara kuat arus listrik dengan nilai kecerahan warna (RGB)…...53

Gambar 4.5 Foto makro variasi kuat arus 2 Ampere, (a) Raw material, (b) Setelah proses anodizing, (c) Setelah proses anodizing dan

dyeing…...55 Gambar 4.6 Foto makro variasi kuat arus 3 Ampere, (a) Raw material, (b) Setelah

proses anodizing, (c) Setelah proses anodizing dan

dyeing...55 Gambar 4.7 Foto mikro variasi kuat arus 1 Ampere, (1) Setelah proses anodizing, (2) Setelah proses anodizing dan dieying…...56 Gambar 4.8 Foto mikro variasi kuat arus 2 Ampere, (1) Setelah proses anodizing, (2) Setelah proses anodizing dan dieying...57 Gambar 4.9 Foto mikro variasi kuat arus 3 Ampere, (1) Setelah proses anodizing, (2) Setelah proses anodizing dan dieying…...58 Gambar 4.10 Grafik hubungan antara Arus (A) dengan ketebalan lapisan oksida

(μm) setelah proses anodizing dan dyeing…...59 Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kuat arus listrik dengan nilai kekerasan

Tabel 4.1 Hasiluji Kecerahan Warna (RGB) Pada Variasi Kuat Arus 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere Setelah Proses Anodizing dan

Dyeing…...52 Tabel 4.2 Hasil pengujian Kekerasan permukaan aluminium Setelah Proses

AR = Massa atom

d = Panjang diagonal rata-rata (μm)

F = Tetapan Faraday (1 Faraday = 96485 coulomb/mol) m = Massa zat atom (g)

n = Jumlah zat (mol)

P = Beban yang digunakan (kgf) t = Waktu (detik)

VHN = Vickers Hardness Number (kg/mm2₎

vi

Anodizing merupakan proses pelapisan logam dengan cara membentuk lapisan oksida yang diambil dari larutan elektrolit asam sulfat (H₂SO4).

Keunggulan logam yang diproses anodizing antara lain, lebih tahan terhadap korosi, tahan terhadap gesekkan permukaan, meningkatkan kekerasan logam dan tampilan lebih menarik. Logam yang dapat diproses anodizing diantaranya, magnesium, titanium, dan aluminium. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui bagaimana pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing terhadap struktur mikro ketebalan lapisan oksida, stuktur makro dan kekerasan pada permukaan aluminium.

Plat aluminium dengan ukuran 50 mm x 30 mm diamplas secara bertahap menggunakan amplas seri P500, P800, P1000, P2000, C5000 dilanjutkan ke proses cleaning (Na2CO3 50 gram + 1 liter RO) , etching (NaOH 100 gram + 1 liter RO),

desmut (H3PO4 75% + H2SO4 15 % + CH3CO2H 10%), anodizing (H2SO4 40% +

RO 1 liter), dyeing (Pewarna 15 gram + RO 1 liter), sealing (CH3CO2H 20 ml + RO

1 liter), dan dilakukan rinsing pada setiap prosesnya. Proses anodizing menggunakan variasi kuat arus litrik 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere, tegangan arus listrik 18 Volt, waktu pencelupan 10 menit. Pengujian yang dilakukan yaitu kecerahan warna menggunakan software adobe photoshop CS6, struktur makro permukaan, mikro ketebalan lapisan oksida, dan kekerasan vickers.

Hasil pengujian menunjukan kecerahan warna (RGB) setelah proses anodizing dan dyeing pada kuat arus 1 Ampere sebesar R 155,66 %, G 20 %, B 25 %, 2 Ampere sebesar R 162,33 %, G 21,33 %, B 28,66 %, 3 Ampere sebesar R 172 %, G 25.33 %, B 30 %. Foto struktur makro yang menghasilkan pori-pori paling dominan pada kuat arus 3 Ampere. Ketebalan lapisan oksida tertinggi setelah proses anodizing pada kuat arus 1 Ampere sebesar 60 μm, dan kekerasan vickers paling tinggi pada kuat arus 2 Ampere sebesar 128,96 VHN.

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Anodizing atau yang dikenal dengan nama pelapisan logam (plating) atau (surface treatment), adalah suatu perlakuan permukaan untuk melapisi permukaan logam agar terlindung dari pengaruh destruktif lingkungan yang menyebabkan korosi, disamping itu metode anodizing juga menghasilkan tampilan logam yang lebih menarik, bertekstur dan berwarna, serta tahan terhadap gesekan permukaan. Pada rekayasa material, proses anodizing sering diaplikasikan pada bahan aluminium. Hal ini sangat dimungkinkan mengingat karakteristik logam aluminium yang memiliki berat jenis cukup ringan (2,70 gr/cm3), mudah di bentuk dan tahan terhadap korosi (Hutasoit, 2008).

Proses anodizing dapat digunakan sebagai salah satu cara untuk meningkatkan kekerasan aluminium, dimana proses anodizing itu sendiri adalah proses pembentukan lapisan oksida pada logam dengan cara mengkorosikan suatu logam terutama aluminium dengan oksigen (O2) yang diambil dari larutan elektolit

asam sulfat (H2SO4) yang digunakan sebagai media, sehingga membentuk lapisan

oksida (Santhiarsa, N.N., 2009). Kelebihan dari proses anodizing yaitu dapat menghasilkan lapisan oksida yang memiliki nilai kekerasan lebih tinggi dibandingkan dengan logam induknya.

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi proses anodizing, salah satunya adalah kuat arus listrik. Hasil dari penelitian yang dilakukan oleh Prastya, Y.A., (2016) menunjukkan proses anodizing pada aluminium 1XXX dengan kuat arus 2 Ampere menghasilkan kekerasan dan ketebalan lapisan oksida tertinggi sebesar 45.3 VHN dan 80 μm.

Kemudian hasil penelitian dari Santhiarsa, N.N., (2009) menunjukkan bahwa proses anodizing pada aluminium 2024-T3 dengan kuat arus 3 Ampere juga menghasilkan kekerasan rata-rata dan ketebalan lapisan tertinggi sebesar 112.23 VHN dan 4.16 μm.

Hasil penelitian lain yang dilakukan oleh Priyanto, A. (2012) menunjukan bahwa proses anodizing pada aluminium 5XXX dengan kuat arus 1 Ampere menghasilkan kekerasan rata-rata permukaan tertinggi sebesar 66.1 VHN. Sedangkan dengan kuat arus listrik 3 Ampere menghasilkan ketebalan lapisan oksida tertinggi sebesar 70 μm.

Dari hasil beberapa penelitaaan diatas menunjukkan pengaruh kuat arus listrik terhadap kekerasan permukaan aluminium dan ketebalan lapisan oksida beda. Hal itu diduga karena paduan campuran aluminiumnya berbeda-beda, sehingga berpengaruh terhadap kekerasan serta ketebalan lapisan oksida aluminium tersebut.

Aluminium seri 1XXX merupakan aluminium yang mempunyai kemurnian sebesar 99,0 %. Dengan tingkat kekerasan yang rendah, namun memiliki ketahanan terhadap korosi yang tinggi. Dengan proses anodizing diharapkan mampu meningkatkan kekerasan aluminium tersebut, sehingga dapat diaplikasikan lebih luas dan mampu bertahan lebih lama dalam pengaplikasiannya.

1.2.Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian dari latar belakang, ada beberapa parameter yang mempengaruhi proses anodizing yaitu pengaruh kuat arus listrik, tegangan listrik, waktu pencelupan logam, konsentrasi larutan, ukuran logam katoda, suhu cairan elektrolit dan bahan kimia yang digunakan. Adapun masalah yang timbul, sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing dan dyeing terhadap ketebalan lapisan oksida aluminium seri 1XXX.

2. Bagaimana pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing dan dyeing terhadap kecerahan warna aluminium seri 1XXX.

3. Bagaimana pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing dan dyeing terhadap struktur makro aluminium seri 1XXX.

4. Bagaimana pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing dan dyeing terhadap kekerasan permukaan aluminium seri 1XXX.

1.3.Batasan Masalah

Penelitian ini terfokus pada pengaruh variasi kuat arus listrik terhadap ketebalan lapisan oksida, struktur makro, dan kekerasan permukaan setelah proses anodizing dan dyeing. Adapun Beberapa batasan-batasan masalah diuraikan sebagai berikut :

1. Suhu yang digunakan pada proses cleaning, etching, desmut, dyeing dan sealing adalah suhu ruangan, dianggap konstan.

2. Kuat arus listrik dan tegangan listrik selama proses anodizing dianggap konstan.

3. Pengaruh ukuran logam katoda dan jarak antara logam katoda dengan logam anoda selama proses anodizing dianggap konstan atau tidak diperhitungkan. 4. Bahan kimia yang digunakan adalah bahan kimia teknis, dan pengaruh

ketidak murnian bahan kimia diabaikan.

5. Konsentrasi cairan kimia akibat proses anodizing dianggap konstan.

1.4.Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing, terhadap ketebalan lapisan oksida pada logam aluminium 1XXX.

2. Untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing, terhadap kecerahan warna pada logam aluminium 1XXX.

3. Untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus listrik pada proses anodizing, terhadap struktur makro permukaan pada logam aluminium 1XXX.

4. Untuk mengetahui pengaruh variasi kuat arus pada proses anodizing, terhadap kekerasan permukaan pada logam aluminium 1XXX.

1.5.Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Melalui penelitian ini diharapkan bisa memberikan kontribusi untuk perkembangan ilmu pengetahuan material.

2. Melalui penelitian ini diharapkan bisa memberikan informasi sifat fisik dan mekanis pada aluminium seri 1XXX proses anodizing.

3. Dari data-data ini dapat menjadi referensi bagi peneliti selanjutnya tentang proses anodizing.

1.6. Metodologi Penelitian

Metodelogi penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Studi Literatur

Studi literatur adalah suatu cara pengumpulan data yang diperoleh malalui buku-buku referensi sebagai acuan, sehingga dapat digunakan untuk menunjang keperluan data yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.

2. Eksperimen

Eksperimen dapat dilakukan dengan melalui pengujian dan melakukan observasi lapangan untuk mendapat data yang diperoleh.

1.7.Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah dalam penulisan tugas akhir ini, maka dibuat sistematika penulisan menjadi lima bab, yaitu :

1. BAB I PENDAHULUAN, pada bab ini menjelaskan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, serta manfaat penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.

2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA, pada bab ini menjelaskan teori-teori yang berhubungan dengan tugas akhir ini.

3. BAB III METODE PENELITIAN, pada bab ini menjelaskan tentang skema penelitian, alat dan bahan penelitian, proses anodizing aluminium 1XXX, serta pengujian yang akan dilakukan.

4. BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN, pada bab ini menjelaskan mengenai hasil proses anodizing, analisis foto mikro ketebalan lapisan oksida, kecerahan warna, foto makro dan pengujian kekerasan (Vickers). 5. BAB V PENUTUP, pada bab ini menjelaskan kesimpulan dari semua uraian

yang telah dijabarkan pada bab-bab sebelumnya dan dilengkapi saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.

6

2.1. Kajian Pustaka

Aluminium merupakan salah satu material logam yang banyak digunakan serta dikembangkan pada berbagai macam aplikasi. Untuk menigkatkan kualitas aluminium, baik secara fisik maupun mekanisnya, dilakukan beberapa perlakuan terhadap aluminium tersebut. Salah satu proses yang dilakukan adalah dengan rekayasa permukaan melalui proses anodizing. Anodizing adalah sebuah proses elektrokimia yang bertujuan untuk mempertebal lapisan protektif alami pada logam. Lapisan oksida adalah bagian dari logam aluminium yang dilapisi, namun memiliki struktur berpori yang memberikan reaksi untuk pewarnaan. Proses anodizing dapat mengubah permukaan aluminium menjadi lebih dekoratif, tahan terhadap korosi. Aluminium adalah logam yang paling sesuai untuk proses anodizing. Logam non ferrous lainnya yang umumnya dilakukan proses anodizing adalah magnesium dan titanium (Taufiq, T., 2011).

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, N.N., 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, karena selain murah dan mudah untuk didapatkan, dan hasil pelapisannya mempunyai sifat estetika dan fungsional yang luas (Santhiarsa, N.N., 2010).

Penelitian yang pernah dilakukan oleh Prastya, Y.A., (2016) membahas tentang Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Hasil Proses Anodizing Pada Aluminium Seri 1XXX. Penelitian ini mengguanakan aluminium seri 1XXX, dengan dimensi panjang 50 mm, lebar 30 mm, tebal 2,8 mm. Variasi arus yang digunakan 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere, dengan tegangan tetap 18 volt, waktu cleaning 1 menit, etching 1 menit, desmut 2 menit, anodizing 10 menit, dyeing 10 detik, sealing 10 detik, dengan menggunakan pewarna sebanyak (20 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis). Hasil penelitian setelah proses anodizing dengan variasi kuat arus 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere, menghasilkan ketebalan lapisan oksida rata-rata sebesar 20 μm, 80 μm, 5 μm, secara berurutan. Sedangkan untuk kekerasan rata-rata dengan variasi kuat arus yang sama sebesar 44.36 VHN, 44.16 VHN, 45.3 VHN, secara berurutan. Hasil setelah proses dyeing dengan variasi kuat arus yang sama menghasilkan ketebalan lapisan oksida rata-rata sebesar 40 μm, 120 μm, 10 μm, secara berurutan. Sedangkan untuk kekerasan setelah dyeing rata-rata sebesar 44.43 VHN, 52.1 VHN, 48.73 VHN, secara berurutan.

Santhiarsa, N.N., (2009) membahas tentang Pengaruh Variasi Kuat Arus Proses Hard Anodizing Pada Aluminium Terhadap Kekerasan dan Ketebalan Lapisan. Penelitian ini menggunakan aluminium 2024-T3 dengan variasi arus listrik 1 Ampere, 2 Ampere, dan 3 Ampere. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan variasi kuat arus 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere, menghasilkan kekerasan rata-rata sebesar 87.35 VHN, 100.54 VHN, 112.23 VHN, secara berurutan. Sedangkan untuk ketebalan lapisan rata-rata untuk variasi kuat arus yang sama sebesar 2.47 μm, 3.5 μm, 4.16 μm, secara berurutan.

Priyanto, A., (2012) juga membahas tentang Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Kekerasan Permukaan Logam Aluminium 5XXX Pada Proses Anodizing. Penelitian tersebut yaitu menggunakan jenis logam aluminium 5XXX, dengan dimensi panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 4 mm. Variasi arus yang digunakan adalah 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere, dengan waktu pencelupan selama 30 menit. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian kekerasan (Vikers) dan pengujian foto mikro. Hasil penelitian menunjukan pada variasi kuat arus 1

Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere menghasilkan kekerasan rata-rata permukaan sebesar 66.1 VHN, 64.8 VHN, 64 VHN, secara berurutan. Sedangkan untuk ketebalan lapisan oksida dengan variasi kuat arus yang sama sebesar 40 μm, 60 μm, 70 μm, secara berurutan.

Dari beberapa penelitian diatas, maka dapat disimpulkan bahwa kuat arus listrik sangat berpengaruh pada proses anodizing. Pengaruh kuat arus listrik terhadap kekerasan rata-rata permukaan dan ketebalan lapisan oksida aluminium menunjukkan hasil yang berbeda-beda. Selain faktor diatas pengaruh waktu anodizing, tegangan, konsentrasi elektrolit, dan jenis material yang digunakan juga dapat mempengaruhi karakteristik permukaan material yang anodizing dan di-dieying.

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Pengertian Anodizing

Aluminium anodizing adalah proses pelapisan secara elektrokimia yang mengkonversi aluminium menjadi aluminium oksida (Al2O3) pada permukaan

material yang akan dilapisi (Jeff Pernick, International Hardcoat, Inc). 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).

Dari definisi tersebut diketahui bahwa prinsip dasar proses anodizing adalah elekrolisis. 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. Transparan, dengan beberapa variasi warna.

3. Sifat-sifat diatas merupakan keunggulan dari lapisan oksida pada proses anodizing.

2.2.2. Klasifikasi Anodizing 1. Elektroda

Elektroda adalah sebuah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian sebuah non-logam dari sebuah sirkuit. Pada percobaan anodizing digunakan elektron aluminium sebagai anoda dan katodanya adalah logam timbal (Pb). Elektron dalam sebuah sel elektrolisis ditunjuk sebagai anoda atau sebuah katoda. Anoda didefinisikan sebagai elektroda dimana elektron memasuki sel dan reduksi terjadi. Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anoda atau katoda tergantung tegangan yang diberikan ke sel elektrolit. Sebuah Elektroda bipolar adalah elektroda yang berfungsi sebagai anoda dari sebuah sel elektrokimia dan katoda bagi sel elektrokimia lainnya. Skema elektroda proses anodizing, dapat ditunjukan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Skema elektroda proses anodic oxidation (Sidharta, B.W., 2014)

2. Elektrolit

Elektrolit adalah suatu senyawa yang dapat menghantarkan arus listrik apabila dilarutkan kedalam larutan pelarut air revers osmosis (RO).

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

Elektrolisa 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 (2.1) berikut :

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 (2.2) berikut:

= _�.��.� ... (2.2)

Dimana : n : jumlah zat (mol) i : arus listrik (ampere)

F: tetapan Faraday (1 Faraday = 96485 coulomb/mol) z : jumlah elektron yang ditransfer per ion

Mengingat, massa zat adalah perkalian massa atom (AR) dengan mol atom, maka persamaan dapat di kembangkan seperti ditunjukan pada persamaan (2.3), (2.4) dan (2.5) berikut :

. �� =_�.��.� . ��... ...(2.3)

= �.�.��_�.� ...(2.4)

�

� =

�.��

�.� ...(2.5)

Sedangkan persamaan untuk aluminium, dijelaskan pada persamaan (2.6) dan (2.7) berikut :

�

� =

� . , 8

8 . ...(2.6) �

� = 9, x − 5. � ...2.7)

Dimana m : massa (g/dm2₎

t : waktu (menit) i : kuat arus (Ampere)

2.2.3. Aluminium

Dalam penggunaan logam dibidang industri, aluminium merupakan logam yang paling banyak digunakan setelah baja. Hal ini berarti dalam klasifikasi logam non ferrous, 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/cm.

Berbagai sifat aluminium antara lain :

a. Memiliki ketahanan yang baik terhadap larutan kimia, cuaca/udara, dan berbagai gas, sehingga membantu ketahanan terhadap korosi.

b. Memiliki sifat reflektivitas yang sangat baik. c. Konduktivitas panas dan listrik tinggi.

d. Memiliki sifat eleastisitas yang tinggi, sehingga material ini sering digunakan dalam aplikasi yang melibatkan kondisi pembebanan kejut.

e. Biaya fabrikasi rendah. f. Mudah ditempa dan dibentuk.

Aluminium sangat reaktif terhadap oksigen, dengan membentuk lapisan oksida dipermukaannya. 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 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, R.M 2008).

2.2.4 Aluminium murni (seri 1XXX)

Aluminium 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 aluminium dengan kemurnian 99,99%.

Ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, pada umumnya untuk kemurnian 99,0% atau diatasnya dapat dipergunakan di udara tahan dalam 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 reflector yang memerlukan reflektifitas yang tinggi juga untuk kodensor elektrolitik dipergunakan Al 99,99%. (Rasyid Dkk. 2009)

Tabel 2.1. Komposisi aluminium seri 1XXX. Desig nation Si, % Fe, % Cu, % Mn, % Mg, % Zn, % Ti, % Others, % Al, % min 1050 0,25 0,4 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 0,03 99,5 1060 0,25 0,35 0,05 0,03 0,03 0,05 0,03 0,03 99,6 1100 0.95 Si + Fe

0.05-0.2 0,05 - 0,1 - 0,15 99

1145 0.55 Si + Fe 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 0,03 99,45 1200 1.00 Si + Fe 0,05 0,05 - 0,1 0,05 0,15 99 1230 0.70 Si + Fe 0,1 0,05 0,05 0,1 0,03 0,03 99,3

1350 0,1 0,4 0,05 0,01 - 0,05 - 0,11 99,5

Sumber: Rasyid Dkk. (2009).

2.2.5 Proses Anodizing

Anodizing atau oksida anodik merupakan proses elektrolisasi yang dilakukan untuk menghasilkan lapsian oksida yang lebih tebal dari pada 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).

Langkah-langkah proses anodizing pada aluminium dapat ditunjukkan Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Proses Anodizing (Taufiq, T., 2011) Keterangan gambar 2.2

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 50 gr/liter.

2. Rinsing cleaning

Proses rinsing cleaning adalah proses pembersihan benda kerja aluminium setelah proses cleaning dengan menggunakan air revers osmosis (RO) dari bahan kimia yang menempel pada permukaan aluminium sebelum di lakukan proses etching, sehingga tidak mengganggu proses berikutnya.

3. Etching

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 revers osmosis (RO) dari bahan kimia yang menempel pada permukaan aluminium sebelum di lakukan proses desmut, sehingga tidak mengganggu proses berikutnya.

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 (H PO ) 75% ditambah asam sulfat (H SO ) 15% dan Asam Asetat (CH3CO2H) 10%.

6. Rinsing Desmut

Proses rinsing Desmut adalah proses pembersihan benda kerja aluminium setelah proses Desmut dengan menggunakan air revers osmosis (RO) dari bahan kimia yang menempel pada permukaan aluminium sebelum di lakukan proses anodizing, sehingga tidak mengganggu proses berikutnya.

7. Anodizing

Proses anodic oxidation adalah proses pelapisan secara elektrokimia yang merubah aluminium menjadi aluminium oksida dengan proses elektrolisis, larutan yang digunakan asam sulfat (H SO ) dengan konsentrasi 400 ml/liter. Logam atau benda kerja dipasang pada anoda (+) dan sebagai katoda (-) dapat menggunakan lembaran Pb atau aluminium dan karbon. Rangkaian pada proses anodic oxidation yang ditunjukan pada Gambar 2.3 dibawah ini.

Gambar 2.3 Rangkaian proses anodic oxidation ( Priyanto, 2012)

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 (2.8) :

Al(s) → Al3+ _{(aq) + 3e...(2.8)}

Atom-atom yang terdapat pada aluminium akan teroksidasi menjadi ion-ion yang larut dalam larutan asam sulfat (H2SO4). Hal ini membuat permukaan logam

aluminium menjadi berlubang membentuk pori-pori. Sedangkan reaksi yang terjadi pada katoda seperti ditunjukan pada persamaan (2.9) 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 revers osmosis (RO) dari bahan kimia yang menempel pada permukaan aluminium sebelum di lakukan proses coloring, sehingga tidak mengganggu proses berikutnya.

9. Coloring/dyeing

Proses pewarnaan berfungsi sebagai pemberian warna pada pori-pori lapisan oksida yang terbentuk setelah anodic oxidation, sehingga dihasilkan tampilan warna yang menarik pada lapisan oksida aluminium. Pewarna yang di gunakan adalah pewarna khusus anodizing dengan konsentrasi larutan 15 gr/liter. 10.Sealing

Proses sealing berfungsi menutup pori-pori lapisan oksida yang dihasilkan dari proses anodic oxidation yang masih terbuka. Lapisan yang telah ditutup dengan proses sealing untuk mencegah pewarna keluar dari pori-pori lapisan oksida atau pudar, pada proses sealing larutan yang digunakan adalah Asam Asetat (CH3CO2H)

dengan konsentrasi 20 ml/liter. Setelah dilakukan proses sealing, maka struktur permukaan lapisan akan menjadi lebih halus dan rata.

11.Rinsing sealing

Proses rinsing sealing adalah proses pembersihan benda kerja aluminium setelah proses sealing dengan menggunakan air revers osmosis RO dari bahan kimia yang menempel pada permukaan aluminium, sehingga tidak ada sisa bahan kimia yang menempel pada permukaan aliminium.

Proses anodizing memiliki beberapa tujuan, antara lain : 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 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

Pori dari lapisan anodik oksida mendukung proses elektroplatting, asam yang digungakan apabila ingin melakukan pelapisan lanjutan adalah asam phosfor. 6. Aplikasi dekorasi.

Pada permukaan logam, lapisan oksida yang terbentuk mimiliki tampilan yang mengkilat, dimana pada aluminium 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.

2.2.6. Rapat Arus

Rapat arus (current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar, rapat arus memiliki satuan A/m2_.

Besarnya rapat arus dapat mempengaruhi hasil anodizing. Rapat arus memiliki pengaruh terhadap tampilan dari lapisan oksida yang dihasilkan. Rapat arus yang lebih rendah akan menghasilkan lapisan oksida yang lebih terang dibandingkan dengan yang mengunakan rapat arus yang lebih tinggi untuk ketebalan lapisan oksida yang sama.

Adapun penggunaan rapat arus yang lebih tinggi diaplikasikan untuk mengimbangi proses anodizing yang menggunakan elektrolit pekat. Pada rapat arus yang sangat tinggi, cenderung akan terjadi burning (gosong), hal ini merupakan pengembangan dari aliran rapat arus yang berlebihan pada area tertentu sehingga terjadi pemanasan lokal pada area tersebut. Grafik rapat arus terhadap ketebalan lapisan oksida dapat ditunjukan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Grafik rapat arus terhadap ketebalan lapisan oksida (Hutasoit, F.M., 2008)

2.2.7. 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 anodisasi memiliki karakteristik yang keras dan memiliki kekerasan sebanding dengan batu sapphire, insulatif dan tahan terhadap beban, transparan, tidak ada serpihan.

Lapisan oksida yang terbentuk dari proses ini akan meningkatkan katahanan abrasive, kemampuan insulator elektrik logam, serta kemampuan untuk menyerap zat pewarna untuk menghasilkan variasi tampilan warna pada permukaan hasil anodizing. 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 0,1-0,4x10-6 inch atau 0,25-1x10-2 mikron. Struktur lapisan aluminium oksida ditunjukkan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Struktur lapisan aluminium oksida (Hutasoit, F.M., 2008)

Terbentuknya lapisan oksida pada permukaan logam yang di anodisasi 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 2.6.

Gambar 2.6 Skema lapisan pori aluminium oksida (Sipayung, P.P.S., 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 (Sipayung, P.P.S., 2008).

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 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 2.7.

Gambar 2.7 Tahapan pembentukan lapisan oksida, 1. Pembentukan barrier layer

2. Awal pembentukan pori-pori

3. Pori mulai terbentuk dan berkembang 4. Pori yang terbentuk semakin stabil

2.2.8. 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.

4. Memperbaiki penampilan dekoratif.

5. Menghasilkan isolasi listrik/non konduktor. 6. Meningkatkan ketahanan abrasi.

Dengan anodizing lapisan pelindung dipertebal sehingga dapat digunakan di luar rumah misalnya untuk pemakaian di laut, mobil, keperluan arsitektur, jendela, gerbang toko, dan sebagainya. Aluminium yang di anodizing juga mempermudah dan memperkuat pengecatan, termasuk untuk penggunaan-penggunaan kritis dalam kedirgantaraan, misalnya baling-baling helikopter, torpedo dan sebagainya.

Aluminium di-anodizing dalam elektrolit sulfat menghasilkan lapisan konduktif yang memperkuat rekatan plating berikutnya. Bila pemilihan alloy, sistem 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.

Untuk pengisolasi listrik, anodizing aluminium dapat menahan tegangan 40 volt 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).

23

3.1. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Identifikasi Masalah Kajian Pustaka

Persiapan Alat dan Bahan Aluminium Seri 1XXX

Etching

NaOH 100 gram + 1 liter RO

Waktu Etching 1 menit

Cleaning

Na2CO3 50 gram + 1 liter RO

Waktu cleaning 2 menit

Desmut

H3PO4 75% + H2SO4 15 %

+ CH3CO2H 10%

Waktu desmut 1 menit

A B

Proses Anodizing Aluminium:

Variasi Kuat Arus 1 A, 2 A, 3 A, Tegangan 18 volt

Kosentrasi Larutan 40% H2SO4 + Air RO (Reverse Osmosis)

60% ml, Suhunya Tercatat 35°C Sampai 55°C

Waktu Anodizing Aluminium 10 menit

Dyeing

Pewarna 15 gram + RO 1 liter

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Pengujian

Pengujian Foto Makro Sruktur Permukaan

Pembahasan Hasil Pengujian

selesai Pengujian Foto Mikro

StrukturKetebalan Lapisan Oksida

Kesimpulan dan Saran

Pengujian kecerahan warna (RGB)

A B

Ya

Sealing

CH3CO2H 20 ml + RO 1 liter

Waktu sealing 10 detik

Jika warna buram atau transparan

Tidak

Pengujian Kekerasan

Pada gambar 3.1 di atas, menunjukan diagram alir penelitian mulai dari proses awal sampai dengan proses akhir.

3.2. Perencanaan Percobaan

Jumlah sampel untuk uji ketebalan lapisan oksida, struktur makro permukaan dan kekerasan mikro vickers permukaan adalah 9 buah spesimen. Jumlah sampel bahan untuk pengujian tersebut adalah dengan mengambil masing-masing satu spesimen dari proses anodizing dengan variasi kuat arus listrik.

3.2.1. Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1.1. Alat Penelitian

Adapun peralatan yang digunakan pada penelitian ini, yaitu : 1. Power Supply

Power supply DC 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 power supply 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 power supply DC yang digunakan adalah merk ZHIAOXIN, seri RXN-305D dengan kapasitas 0-5 Ampere dan 0-32 Volt. Dapatditunjukan pada Gambar 3.2.

2. Kabel Penghubung

Kabel penghubung ini berfungsi untuk menghubungkan arus pada proses anodizing, kabel penghubung arus terdiri dari 2 bagian, yaitu kabel penghubung 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, anodizing, dyeing, sealing. Bak plastik yang berukuran besar dengan volume 6550 ml berjulmah 6 buah dan yang kecil dengan volume 1900 ml berjumlah 1 buah. Dapat ditunjukkan pada Gambar 3.4.

4. Semprotan botol

Alat ini digunakan sebagai pencucian atau pembilasan spesimen aluminium setelah tahapan masing-masing proses (Rinsing). Yang ditunjukkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Semprotan botol 5. Thermometer

Alat ini digunakan untuk mengukur suhu ruangan bak plastik larutan elektrolit pada proses desmut, anodizing, dieying dan sealing selama berlangsungnya proses. Pada termometer ini mempunyai ukuran -10°C – 110°C. Yang ditunjukan pada Gambar 3.6.

6. Gelas Ukur Plastik

Digunakan untuk mengukur konsentrasi dan takaran campuran larutan elektrolit pada proses cleaning, etching, desmut, anodizing, dyeing dan sealing. Gelas ukur yang digunakan dalam penelitian ini yaitu berkapasitas 1000 ml, dan dapat ditunjukan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Gelas Ukur Plastik 7. Stopwatch

Stopwatch berfungsi untuk mengukur lamanya waktu proses cleaning, etching, desmut, anodizing, dyeing dan sealing. Adapun stopwatch yang digunakan dapat ditunjukan pada Gambar 3.8.

8. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat bahan kimia soda api (NaOH) dan bahan pewarna yang akan digunakan dalam proses anodizing. Merek HENHERR. Kapasitas 1000g/0. 1g : 3000g/0. 5g : 5000g/1g, dan ditunjukan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Timbangan Digital 9. Alat Uji Foto Makro

Alat uji foto mikro berfungsi untuk mengetahui struktur makro pada aluminium setelah proses anodizing. Terletak di laboraturium bahan teknik D3 UGM dengan merek OLYMPUS mikroskop dengan pembesaran seimbang SZ404STR-SZ6045TR-SZ1145TR Yang ditunjukan pada Gambar 3.10.

10. Alat Uji Foto Mikro

Alat uji foto mikro berfungsi untuk mengetahui struktur mikro ketebalan lapisan oksida pada aluminium setelah proses anodizing. Terletak di laboraturium D3 bahan teknik UGM dengan merek OLYMPUS model PME3-111B/-312B. Yang ditunjukan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Alat Uji Foto Mikro

11. Alat Uji Kekerasan Mikro Vickers

Alat uji kekerasan mikro vickers berfungsi untuk mengetahui kekerasan mikro pada aluminium 1XXX setelah proses anodizing. Terletak di laboraturium bahan teknik S1 teknik mesin UGM, merek buehler Higt Quality Micro Hardness Tester model MM 0054. Adapun alat tersebut dapat ditunjukan pada Gambar 3.12

Gambar 3.12 Alat Uji Kekerasan 12. Alat Bantu Lainnya

a. Pinset Penjepit

Pinset penjepit digunakan untuk mempermudah meletakkan dan mengambil spesimen yang dimasukkan kedalam larutan elektrolit pada setiap proses. Yang ditunjukan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Pinset Penjepit

b. Sarung Tangan

Sarung tangan digunakan untuk melindungi tangan dari larutan bahan kimia pada setiap proses. Yang dapat ditunjukan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Sarung Tangan c. Masker

Masker digunakan untuk melindungi pernapasan dari gas-gas yang ditimbulkan oleh bahan-bahan kimia pada setiap proses berlangsung. Yang ditunjukan pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Masker d. Mistar Baja

Penggaris digunakan untuk mengukur lembaran plat aluminium sebelum dipotong menjadi spesimen. Penggaris yang digunakan dapat ditunjukan pada Gambar 3.16.

e. Gergaji Tangan

Gergaji tangan digunakan untuk memotong lembaran plat aluminium menjadi spesimen yang sebelumnya sudah ditandai dengan penggaris. Gergaji tangan yang digunakan dapat tunjukan pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Gergaji Tangan f. Amplas

Amplas yang digunakan adalah seri P500, P800, P1000, P2000 dan C5000. Ditunjukan pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Amplas g. Alat Tulis

Alat tulis digunakan untuk mencatat hasil data dan fenomena yang didapat selama proses anodizing berlangsung, yang dibutuhkan untuk data penyusunan laporan. Yang ditunjukan pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Alat Tulis h. Kamera

Kamera berfungsi sebagai dokumentasi untuk pengambilan gambar pada saat proses berlangsung. Dan dapat ditunjukan pada Gambar 3.20.

Gambar 3.20 Kamera

3.2.1.2. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini menggunakan bahan kimia, diantaranya yaitu :

1. Asam Sulfat (H2SO4)

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

pada proses anodizing dan desmut 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 ditunjukkan pada Gambar 3.21.

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. Bahan ini ditunjukan pada Gambar 3.22.

3. Asam Cuka/Asam Asetat (CH3CO2H)

Larutan 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 cuka yang digunakan dengan konsentrasi (20 ml/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 (H PO ) 75% ditambah asam sulfat (H SO ) 15% dan ditambah asam cuka (CH3CO2H) 10%.

Gambar 3.24 Larutan Desmut (posporik aksit 75%, Asam cuka 10%, Asam sulfat 15%)

5. Pewarna Anodizing

Pewarna anodizing digunakan pada proses dyeing, larutan ini berfungsi sebagai proses pewarnaan pada pori-pori lapisan oksida yang terbentuk setelah proses anodizing dengan konsentrasi yang digunakan (15 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis). Pewarna anodizing ini adalah produk dari U.D AMIR MAHMUD. http//:www.amirmahmudblogspot.com, dapat ditunjukan pada Gambar 3.25.

Gambar 3.25 Pewarna Anodizing 6. 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 3.26.

Gambar 2.26 Soda Api (NaOH) 7. Deterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3)

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

berbentuk serbuk putih, dengan konsentrasi (50 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 ditunjukkan pada Gambar 3.27.

Gambar 3.27 Deterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3)

8. Air RO (Reverse Osmosis)

Air RO (Reverse Osmosis) berfungsi untuk menurunkan kadar kadungan elektrolit dari asam sulfat pada proses anodizing. Selain itu juga berfungsi sebagai

campuran larutan seperti pada larutan cleaning, etching, sealing dan dyeing, yang ditunjukkan pada Gambar 3.28.

Gambar 3.28 Air RO (Reverse Osmosis) 9. Spesimen

Spesimen yang dipakai pada penelitian ini adalah logam plat aluminium seri 1XXX dengan dimensi panjang 50 mm, lebar 30 mm, tebal 3,5 mm. Spesimen logam plat aluminium ditunjukan pada Gambar 3.29.

10. 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 3.30.

Gambar 3.30 Plat Aluminium Penghantar

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 P500,P800, P1000, P2000, dan C5000. Proses ini dilakukan secara manual, dengan mengurutkan pengamplasan dari seri P500,P800, P1000, P2000, sampai C5000. Setelah proses pengamplasan selesai kemudian spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis). Seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.31.

Gambar 3.31 Proses Pengamplasan Spesimen 2. Proses Cleaning

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 (50 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis). Proses cleaning dilakukan selama 2 menit. Fungsi dari proses ini untuk membersihkan spesimen dari kotoran sisa proses pengamplasan dan polishing, selain itu juga membersihkan lemak dari pori-pori tangan telanjang dan debu yang menempel pada permukaan spesimen. Setelah proses cleaning selesai kemudian spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis). Proses ini ditunjukkan pada Gambar 3.32.

Gambar 3.32 (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 RO (Reverse Osmosis), dengan menggunakan suhu ruangan bak plastik larutan etching ± 27-31°C, kemudian spesimen yang sudah melewati tahap proses cleaning dan rinsing dicelupkan kedalam larutan ecthing selama ± 1 menit. Setelah proses etching selesai spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis). Proses ini ditunjukkan pada Gambar 3.33.

Gambar 3.33 (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 hingga hitam 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

ruang bak plastik larutan desmut yaitu ± 30-38°C, selama 1 menit. Setelah dilakukan proses desmut kemudian spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis). Proses ini ditunjukkan pada Gambar 3.34.

Gambar 3.34 (a). Proses Desmut, (b). Proses Rinsing 5. Proses Anodic Oxidatiom

Pada proses ini spesimen dicelupkan kedalam bak plastik yang berisi larutan asam sulfat (H2SO4) yang sudah dicampur dengan air RO (Reverse Osmosis),

dengan konsentrasi larutan sebesar 400 ml asam sulfat (H2SO4) dan 600 ml air RO

(Reverse Osmosis), dan suhunya tercatat 29°C - 44°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. Tegangan yang dipakai pada proses ini sebesar 18 Volt, Selanjutnya arus listrik pada power supply diatur setelah spesimen dicelupkan kedalam larutan dengan variasi arus 1 Ampere, 2 Ampere dan 3 Ampere. Waktu proses pencelupan selama 10 menit. Setelah proses anodic oxidation selesai selanjutnya dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis), sebelum dilanjutkan ke proses dyeing. Proses anodic oxidation ditunjukan pada Gambar 3.35.

Gambar 3.35 (a). Proses Anodic Oxidation, (b). Proses Rinsing 6. Proses Pewarnaan (Dyeing)

Setelah lapisan oksida terbentuk melalui proses anodic oxidation, selanjutnya adalah proses pewarnaan (Dyeing). Pada proses ini material dicelupkan kedalam larutan pewarna (15 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis) selama 10 detik. Proses pewarnaan ini berfungsi memberikan warna sesuai dengan warna yang diinginkan untuk menambah nilai dekoratif pada logam aluminium, selain itu juga sebagai lapisan pelindung pada lapisan oksidanya. Proses pewarnaan (Dyeing) ditunjukkan pada Gambar 3.36.

Gambar 3.36 Proses Dyeing

a b

Spesimen Sebagai

Anoda

Plat Al Sebagai Katoda

7. Proses Sealing

Proses sealing adalah untuk menutup kembali pori-pori lapisan oksida yang terbentuk pada proses anodic oxidation, selain itu sebagai pengunci warna. Pada proses ini menggunakan larutan asam cuka (20 ml/liter) air RO (Reverse Osmosis), dengan lama waktu pencelupan selama ± 10 detik. Proses sealing dapat ditunjukan pada Gambar 3.37.

Gambar 3.37 (a). Proses Sealing, (b). Proses Rinsing

3.3.2. Bagan Proses Anodizing

Gambar 3.38 menunjukan bagan proses anodizing mulai dari proses awal sampai dengan proses akhir.

Gambar 3.38 Bagan Proses Anodizing

Rinsing Sealing

Asam cuka 20 gr/liter air RO (Riverse

Osmosis), selama 10

detik

Cleaning

Natrium karbonat (Na2CO3) 50 gr/liter

air RO (Riverse

Osmosis), selama 2

menit

Desmut Phosporic acid

(H3PO4) 75%+ asam

sulfat (H2SO4)

15%+asam cuka (CH3CO2H) 10%

dalam takaran 1 liter, selama 1 menit

Rinsing

Etching

Soda api (NaOH) 100 gr/liter air RO

(Reverse

Osmosis),

selama 1 menit

Rinsing

Dyeing

Pewarna anodizing 15 gr/liter air RO

(Riverse Osmosis),

selama 10 detik

Anodic Oxidation

Asam sulfat 40% (400 ml) + air RO (Riverse

Osmosis) 60% (600 ml),

kuat arus listrik 1 A, 2 A, 3 A dan tegangan listrik 18 V, Suhunya tercatat 29°C sampai 44°C, selama 10 menit

Rinsing

Rinsing

3.3.3. Pelaksanaan Pengujian 1. Pengujian Visual

Langkah kerja pengujian kecerahan warna (RGB) menggunakan adobe photoshop CS6.

1. Benda uji difoto meggunakan kamera smartphone Oppo f1 selfie 13 MP (Mega Pixel).

2. Foto spesimen dimasukkan kedalam adobe photoshop CS6. 3. Klik color picker (Forground color).

4. Tentukan 3 titik pengujian warna pada spesimen. 5. Catat hasil masing-masing titik pengujian.

2. Pengujian Ketebalan Lapisan Oksida

A. Langkah kerja pembuatan spesimen foto mikro

1. Benda uji di-mounting dalam kotak akrilik yang dibuat menggunakan resin dan katalis sebagai pemegang pada saat pengujian ditunjukan pada gamabar 3.39

Gamabar 3.39 Resin pemegang spesimen uji struktur mikro 2. Mengamplasan permukaan benda uji yang dengan menggunakan amplas

seri 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.

3. Polishing dilakukan setelah mendapatkan permukaan yang halus, polishing menggunakan autosol secukupnya. Usahakan jangan terkena tangan karena akan mengotori permukaan yang sudah di-polish.

4. Proses pengetsaan spesimen dilakukan setelah dilakukan proses polishing.

a) Bahan etsa yang dipakai yaitu nital dan alkohol. b) Pembuatan bahan etsa yaitu nital

- Menyiapkan larutan HNO3 65% dari prosentase keseluruhan

nital yang akan digunakan.

- Menyiapkan alkohol sebagai campuran larutan HNO3 65%

sebanyak 97%.

- Campurkan larutan tersebut dan digunakan untuk etsa. c) Proses pengetsaan spesimen

- Membersihkan spesimen dengan tisu setelah spesimen dipoles celupkan kedalam larutan nital selama 10 detik.

- Mencucuci spesimen dengan aquades.

- Memersihkan spesimen dengan mengusap spesimen dengan kapas yang telah dibahasi dengan alkohol.

- Mengeringkan spesimen.

- Meliihat struktur mikro spesimen pada mikroskop metalografi. 5. Foto mikro dilakukan setelah proses etsa dengan 50 kali perbesaran

Pengujian struktur mikro ini bertujuan untuk melihat struktur mikro ketebalan lapisan oksida aluminium setelah proses anodizing maupun proses dyeing. 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

Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

a. Proses Pengamplasan

Proses pengamplasan ini bertujuan untuk menhilangkan kotoran-kotoran yang menempel pada permukaan logam aluminium. Proses pengamplasan ini yaitu menggunakan amplas logam seri P500,P800, P1000, P2000, dan C5000. Proses ini dilakukan secara manual, dengan mengurutkan pengamplasan dari seri P500,P800, P1000, P2000, sampai C5000. Setelah proses pengamplasan selesai kemudian spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis). b. Proses cleaning

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 RO (Reverse Osmosis). Proses cleaning dilakukan selama 2 menit. Fungsi dari proses ini untuk 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. Setelah proses cleaning selesai kemudian spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis).

c. 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 RO (Reverse Osmosis), dengan menggunakan suhu ruangan bak plastik larutan etching ± 27-31°C, kemudian spesimen yang sudah melewati tahap proses cleaning dan rinsing dicelupkan kedalam larutan ecthing selama ± 1 menit. Setelah proses etching selesai spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis). d. Prose 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 hingga hitam 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 ruang bak plastik larutan dessmut yaitu ± 30-38°C, selama 1 menit. Setelah dilakukan proses desmut kemudian spesimen dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis). e. Proses Anodic Oxidatiom

Pada proses ini spesimen dicelupkan kedalam bak plastik yang berisi larutan asam sulfat (H2SO4)

yang sudah dicampur dengan air RO (Reverse Osmosis), dengan konsentrasi larutan sebesar 400 ml asam sulfat (H2SO4) dan 600 ml air RO (Reverse

Osmosis), dan suhunya tercatat 29°C - 44°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. Tegangan yang dipakai pada proses ini sebesar 18 Volt, Selanjutnya arus listrik pada power supply diatur setelah spesimen dicelupkan kedalam larutan dengan variasi arus 1 Ampere, 2 Ampere dan 3 Ampere. Waktu proses pencelupan selama 10 menit. Setelah proses anodic oxidation selesai selanjutnya dirinsing menggunakan air RO (Reverse Osmosis).

f. Proses Pewarnaan (Dieying)

Setelah lapisan oksida terbentuk melalui proses anodic oxidation, selanjutnya adalah proses pewarnaan (Dieying). Pada proses ini material dicelupkan kedalam larutan pewarna (15 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis) selama 10 detik. Proses

Pengujian

Pengujian Foto Makro Sruktur Permukaan

Pembahasan Hasil Pengujian

selesai Pengujian Foto Mikro

StrukturKetebalan Lapisan Oksida

Kesimpulan dan Saran

Pengujian kecerahan warna (RGB)

A B

Ya Sealing

CH3CO2H 20 ml + RO 1 liter

Waktu sealing 10 detik

Jika warna buram atau transparan Tidak

Pengujian Kekerasan Mikro Vickers

4 pewarnaan ini berfungsi memberikan warna sesuai

dengan warna yang diinginkan untuk menambah nilai dekoratif pada logam aluminium, selain itu juga sebagai lapisan pelindung pada lapisan oksidanya. g. Proses Sealing

Proses sealing adalah untuk menutup kembali pori-pori lapisan oksida yang terbentuk pada proses anodic oxidation, selain itu sebagai pengunci warna. Pada proses ini menggunakan larutan asam cuka (50 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis), dengan lama waktu pencelupan selama ± 10 detik.

Gambar 3. Bagan Proses Anodizing 4. Hasil dan Pembahasan

Setelah dilakukan pengujian, maka

diperoleh data pengujian. Kemudian

data-data tersebut dijabarkan dalam beberapa sub-sub

pembahasan dari masing-masing setiap jenis

pengujian.

a. Hasil Pengujian Visual

Setelah proses anodizing dan dyeing dilakukan pengujian kecerahan warna (RGB) menggunakan adobe photoshop CS6, dimana akan didapat data perbandingan antara hasil visual pada kuat arus 1 Ampere, 2 Ampere, dan 3 Ampere, setelah proses anodizing dan dyeing. Pada pengujian ini

adalah foto dari tangkapan kamera 13 MP (Mega Pixel) smartphone Oppo f1 selfie . Berikut merupakan uraian dari hasil pengujian yang sudah dilakukan.

Tabel 1. Hasil uji kecerahan warna (RGB) pada variasi kuat arus 1 Ampere, 2 Ampere, dan 3 Ampere setelah

proses anodizing dan dyeing

Dari hasil tabel 1. Hasil pengujian kecerahan warna diatas maka dapat disimpulkan menggunakan gambar 4. Grafik hubungan antara kuat arus listrik dengan nilai kecerahan warna (RGB) berikut :

Gambar 4. Grafik hubungan antara kuat arus listrik dengan nilai kecerahan warna (RGB).

Grafik 4.3 diatas menunjukan hasil kecerahan warna (RGB) pada kuat arus 1 Ampere sebesar R 155.66 %, G 20 %, B 25 %, untuk kuat arus 2 Ampere sebesar R 162.33 %, G 21.33 %, B 28.66 %, dan kuat arus 3 Ampere sebesar R 172 %, G 25.33 %, B 30 %. Dari grafik 4.3 diatas juga menunjukan bahwa warna yang mendominasi adalah warna red, hal itu disebabkan karena warna utama yang digunakan pada proses dyeing adalah warna merah.

Untuk kecerahan warna (RGB) tertinggi pada kuat arus 3 Ampere sebesar R 172.33 %, G 25.33 %, B 30 %. Hal tersebut diduga disebabkan oleh pori-pori

pada lapisan oksida lebih besar dan banyak, sehingga cairan pewarna yang masuk pada lapisan oksida lebih banyak dan lebih merata.

Dari analisa diatas, maka dapat disimpulkan bahwa kuat arus dan waktu proses anodizing juga mempengaruhi ukuran dan bentuk pori-pori lapisan oksida yang dihasilkan sehingga dapat mempengaruhi kecerahan warna (RGB).

b. Hasil Pengujian Foto Struktur makro Permukaan

Pengujian foto struktur makro ini bertujuan untuk mengetahui struktur permukaan alumunium setelah proses anodizing dan dyeing. Pengujian dilakukan dengan pembesaran 50 kali. Berikut adalah hasil pengujian foto makro struktur permukaan raw material, spesimen setelah proses anodizing dan dyeing.

Gambar 5. Foto makro variasi kuat arus 1 Ampere, (a). Raw material, (b). Setelah proses anodizing, (c).

Setelah proses dyeing.

Gambar 5. (a) menunjukkan hasil pengujian foto makro raw material, dapat disimpulkan bahwa struktur permukaan raw material belum terbentuk lapisan oksida dan masih terlihat lapisan struktur murni dari alumunium. Gambar 5. (b) hasil pengujian foto makro setelah proses anodizing terlihat pori-pori yang terbentuk terlihat kecil dan merata. Gambar 5. (c) hasil pengujian foto makro setelah proses dyeing pori-pori mulai tertutup oleh cairan pewarna.

Gambar 6. Foto makro variasi kuat arus 2 Ampere, (a). Raw material, (b). Setelah proses anodizing, (c).

Setelah proses dyeing

.

Gambar 6. (a) menunjukkan hasil pengujian foto makro raw material, dapat disimpulkan bahwa struktur permukaan raw material belum terbentuk lapisan oksida dan masih terlihat lapisan struktur

murni dari alumunium. Gambar 6. (b) hasil pengujian setelah proses anodizing terlihat pori-pori yang dihasilkan lebih besar dan lebih kasar dibandingkan dengan kuat arus 1 Ampere, hal ini diduga karena pengaruh dari kuat arus yang diguanakn lebih besar. Gambar 6. (c) hasil pengujian setelah proses dyeing terlihat lubang pori-pori mulai tertutup namun masih terlihat bintik-bintik putih.

Gambar 7. Foto makro variasi kuat arus 3 Ampere, (a). Raw material, (b). Setelah proses anodizing, (c).

Setelah proses dyeing.

Gambar 7. (a) menunjukkan hasil pengujian foto makro raw material, dapat disimpulkan bahwa struktur permukaan raw material belum terbentuk lapisan oksida dan masih terlihat lapisan struktur murni dari alumunium. Gambar 7. (b) hasil pengujian setelah proses anodizing terlihat pori-pori yang dihasilkan tidak merata dan lebih kasar dibandingkan dengan arus 1 Ampere dan 2 Ampere hal ini diduga karena arus yang digunakan lebih besar. Gambar 7. (c) Hasil pengujian setelah proses dyeing terlihat permukaan kasar.

c. Hasil Pengujian Foto Struktur Mikro

Pengujian foto struktur mikro ini ditujukan untuk mengetahui seberapa besar ketebalan lapisan oksida pada aluminium setelah proses anodizing dan dyeing. Pengujian ini dilakukan dengan pembesaran 200 kali, dimana ada 10 strip dan setiap strip mempunyai nilai 20 μm.

Gambar 8. Foto mikro variasi kuat arus 1 Ampere, (a). Setelah proses anodizing, (b). Setelah proses

dyeing. a

b c

a b c

6 Gambar 8. (a) menunjukkan hasil pengujian

ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing pada kuat arus 1 Ampere, tegangan 18 Volt, suhunya tercatat 35°C sampai 36°C, waktu pencelupan 10 menit sebesar 60 μm. Gambar 8. (b) setelah proses dyeing dengan variabel yang sama ketebalan lapisan oksida tetap 60μm. Tidak ada peningkatan ketebalan lapisan oksida setelah anodizing dan dyeing diduga karena pori-pori yang dihasilkan kecil dan tidak merata sehingga cairan pewarna yang masuk sedikit.

Gambar 9. Foto mikro variasi kuat arus 2 Ampere, (a). Setelah proses anodizing, (b). Setelah proses

dyeing.

Gambar 9. (a) menunjukkan hasil pengujian ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing pada kuat arus 2 Ampere, tegangan 18 Volt, suhunya tercatat 38°C sampai 39°C, waktu pencelupan 10 menit sebesar 50 μm. Gambar 9. (b) setelah proses dyeing dengan variabel yang sama ketebalan lapisan oksida 60 μm. Peningkatan tersebut diduga karena cairan pewarna yang masuk ke dalam pori-pori setelah dianodizing.

Gambar 10. Foto mikro variasi kuat arus 3 Ampere, (a). Setelah proses anodizing, (b). Setelah proses

dyeing.

Gambar 10. (a) menunjukkan hasil pengujian ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing pada kuat arus 3 Ampere, tegangan 18 Volt, suhunya tercatat 29°C sampai 39°C, waktu pencelupan 10 menit sebesar 50 μm. Gambar 10. (b) setelah proses

dyeing dengan variabel yang sama ketebalan lapisan oksida 60 μm. Peningkatan tersebut diduga karena cairan pewarna yang masuk ke dalam pori-pori setelah dianodiz.

Dari hasil pengujian struktur foto mikro ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing dan dyeing diatas, maka dapat disimpulkan menggunakan grafik pada gambar 4.10

Gambar 11. Grafik hubungan antara Arus (A) dengan ketebalan lapisan oksida (μm) setelah proses

anodizing dan dyeing.

Grafik 11 diatas menujukkan pada variasi kuat arus 1 Ampere, 2 Ampere, dan 3 Ampere setelah proses anodizing, menghasilkan ketebalan lapisan oksida sebesar 60 μm, 50 μm, 50 μm secara berurutan. Grafik diatas juga menunjukkan ketebalan lapisan oksida setelah proses dyeing sebesar 60μm, 60 μm, 60

μm secara berurutan. Tidak ada perubahan ketebalan lapisan oksida secara signifikan diduga karena variasi kuat arus yang digunakan berdekatan. Ketebalan lapisan oksida setelah anodizing pada arus 2 Ampere dan 3 Ampere menurun hal ini diduga karena perpindahan ion-ion elektrolit yg kurang baik dan temperatur elektrolit yang meningkat . Pada penelitian yang pernah dilakukan oleh Purnama, D. dkk, (2012) juga menyebutkan bahwa semakin meningkatnya temperatur, akibatnya akan menurunkan ketebalan lapisan oksida yang terbentuk. Hal itu terjadi karena temperatur meningkatkan kemampuan larutan elektrolit untuk melarutkan lapisan oksida.

d. Hasil Pengujian Kekerasan/Vickers

Permukaan

Pengujian kekerasan permukaan dilakukan untuk mengetahui nilai kekerasan permukaan raw material, setelah proses anodizing dan dyeing dengan variasi kuat arus listrik 1 Ampere, 2 Ampere dan 3

Ampere. Pengujian dilakukan dengan pembebanan 200 gf. Hasil pengujian ditunjukan pada tabel dan grafik dibawah ini.

Tabel 2. Hasil pengujian kekerasan permukaan alumunium setelah proses anodizing dan dyeing

Contoh perhitungan nilai kekerasan (VHN) pada posisi titik injakan acak untuk pengujian raw material aluminium.

Diketahui : P = 200 gf

d rata-rata = + = 75 mm Penyelesaian : VHN = . � �

�2

VHN = . x

² = 0.06592. μm x10 3

VHN = 65,92 kg/mm²

Kekerasan rata − rata = . + , + ,

VHN = 79,15 VHN

Dari tabel dan perhitungan diatas, maka dapat disimpulkan menggunakan grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4.11.

Gambar 12. Grafik hubungan antara kuat arus listrik dengan nilai kekerasan (VHN) setelah proses

anodizing dan dyeing

Grafik 12 diatas menujukkan pada raw material menghasilkan kekerasan rata-rata sebesar 79,15 VHN, 79,15 VHN, 79,15 VHN secara berurutan. Pada variasi kuat arus 1 Ampere, 2 Ampere, dan 3 Ampere setelah proses anodizing, menghasilkan kekerasan rata-rata sebesar 97,09 VHN, 104,16 VHN, 82,7 VHN secara berurutan. Setelah proses dyeing pada variasi kuat arus yang sama menghasilkan kekerasan rata-rata sebesar 124,96 VHN, 128,96 VHN, 122,34 VHN secara berurutan. Nilai kekerasan rata-rata setelah anodizing dan dyeing mencapai titik maksimum pada kuat arus 2 Ampere sebesar 104,16 VHN dan 128,96 VHN, sedangkan nilai kekerasan paling rendah pada kuat arus 3 Ampere sebesar 82,7 VHN dan 122,34 VHN.

Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa kuat arus yang tinggi dapat mempengaruhi naiknya nilai kekerasan pemukaan alumunium, ini dibuktikan pada hasil kuat arus 2 Ampere diatas, namun dengan penggunaan arus yang terlalu tinggi juga dapat mempengaruhi turunya nilai kekerasan permukaan alumunium, hal ini disebabkan karena semakin tinggi arus yang digunakan maka perpindahan ion-ion yang membentuk lapisan oksida akan semakin cepat dan pori-pori yang dihasilkan akan semakin besar. Seperti pernyataan Priyanto (2012) tentang pengaruh variasi arus listrik terhadap kekerasan permukaan aluminium 5XXX dengan variasi rapat arus 1 Ampere 2 Ampere dan 3 ampere. Dari hasil penelitianya dapat diambil disimpulan bahwa pengaruh rapat arus yang semakin tinggi dengan iterval waktu pencelupan pada proses

8 anodizing selama 30 menit dapat menurunkan nilai

kekerasan dari permukaan alumunium anodizing.

4. Kesimpulan

Hasil data analisa dan pembahasan yang telah dilakukan pada pengaruh kuat arus listrik pada proses anodizing maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. kecerahan warna (RGB) tertinggi didapat pada arus

3A sebesar R 172 %, G 25.33 %, B 30 %, dan yang terendah pada arus 1A sebesar R 155.66 %, G 20 %, B 25 %

2. Pengujian foto struktur makro dengan pembesaran 50 kali, pada arus 1A, 2A, 3A mempunyai struktur permukaan, ukuran pori-pori dan kepekatan warna yang berbeda-beda. Namun struktur makro yang banyak menghasilkan pori-pori yang merata dan besar terjadi pada kuat arus 3A,.

3. Pengujian foto struktur mikro, ketebalan lapisan oksida setelah anodizing tertinggi pada arus 1A sebesar 60 μm dan yang terendah pada arus 2A dan 3A dengan nilai yang sama sebesar 50 μm. Ketebalan setelah dyeing sama sebesar 60 μm. 4. Nilai kekerasan tertinggi setelah anodizing dan

dyeing mencapai titik maksimum pada kuat arus 2A sebesar 104,16 VHN dan 128,96 VHN, sedangkan nilai kekerasan paling rendah pada arus 3A sebesar 82,7 VHN dan 122,34 VHN.

Daftar Pustaka

Hutasoit, F.M., (2008), Pengaruh Penambahan Konsentrasi Asam Oksalat Terhadap Ketebalan Lapisan Oksida pada Aluminium Foil Hasil Proses Anodisasi. Skripsi, Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Prastya, Y.A., (2016), Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Hasil Proses Anodizing Pada Alumuinum Seri 1XXX. Skripsi tidak diterbitkan. Fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Priyanto, A., (2012), Pengaruh Variasi Arus Listrik

Terhadap Kekerasan Permukaan Logam Aluminium 5XXX Pada Proses Anodizing. Skripsi, tidak diterbitkan. Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

Purnama, D., Rizkia, V., (2012), Pelapisan Aluminium Dengan Proses Anodisasi Multi Warna Untuk Aplikasi Komponen Dekoratif Secara Praktis. Jurnal Ilmial, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta, Jakarta.

Sidharta, B.W., (2014), Pengaruh Konsentrasi Elektrolit dan Waktu Anodisasi Terhadap Ketahanan Aus, Kekerasan Serta Ketebalan Lapisan Oksida Paduan Aluminium Pada Material Piston. Jurnal Ilmiah, Teknik Mesin. Institut Sains dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta, Yogyakarta.