PENGARUH VARIASI KONSENTRASI LARUTAN ASAM SULFAT (H2SO4) PADA PROSES ANODIZING DENGAN BAHAN ALUMUNIUM SERI 1XXX

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-S1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

AHMAD ZAINAL ARIFIN 20120130022

PROGRAM STUDI S.1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA 2016

i

“

Selama hidup kita hanya punya dua pilihan maju dengan

berlari atau maju dengan merangkak karna waktu takkan

pernah berhenti atau terputar kembali

”.

(Ahmad Zainal Arifin)

“Allah tidak

membebani seseorang melainkan sesuai dengan

kesanggupannya.

”

(Terjemahan Surat Al-Baqarah, 286)

“Sesungg

uhnya Allah tidak mengubah keadaan sesuatu

kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada

diri

mereka sendiri”

(Terjemahan Surat Ar-

Ra’d,

11)

“

Jangan selalu memilih jalan yang mudah, seperti air yang

selalu mengalir ke tempat rendah dan tiba tiba kita sudah

berada di tempat yang paling dasar

”

(Stand By Me-2014)

ii

Nama : Ahmad Zainal Arifin

NIM : 2012 013 0022

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang berjudul:

PENGARUH VARIASI KONSENTRASI LARUTAN ASAM SULFAT (H2SO4) PADA PROSES ANODIZING DENGAN BAHAN ALUMUNIUM SERI 1XXX 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, 29 September 2016

Ahmad Zainal Arifin NIM. 2012 013 0022

iii

dikehendakiNya. 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 dan Ayahanda tercinta, Ibu. Poniyem dan Bapak. Jumbadi terimakasih atas kasih sayang dan dukungan yang kalian berikan selama ini.

Saudara Ayx latiefah S.Kep. Arif Hidayah dan Khusnul yang telah memberikan motivasi, nasehat serta dukungan.

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

Bapak Sunardi S.T., M.Eng. Selaku dosen penguji tugas akhir.

Tri Wahyuni S.E. yang senantiasa memberi semangat dan motifasi dalam segala kondisi.

Seluruh teman-teman Teknik Mesin UMY terutama angkatan 2012 dan semua

angkatan, yang selalu memberi dukungan satu sama lain.

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

iv

sehingga tugas akhir dengan judul “Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Asam Sulfat (H2SO4) Pada Proses Anodizing Dengan Bahan Alumunium Seri 1XXX” dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini dibuat sebagai salah satu

tugas yang harus ditempuh sebagai persyaratan untuk menyelesaikan studi Strata-1 (S-Strata-1) di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa keberhasilan dalam menyusun Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan apresiasi setinggi-tingginya kepada:

1. Novi Caroko, S.T., M.Eng, selaku Ketua Pogram Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

2. Ir. Aris Widyo Nugroho M.T., PhD. selaku dosen pembimbing I Tugas Akhir yang telah memberikan pengarahan, motivasi, dan bimbingannya selama proses pengerjaan Tugas Akhir.

3. M Budi Nur Rahman ST.,M.Eng selaku dosen pembimbing II Tugas Akhir

yang telah memberikan pengarahan, motivasi, dan bimbingannya selama proses pengerjaan Tugas Akhir.

4. Sunardi S.T., M.Eng selaku dosen penguji Tugas Akhir.

5. Bapak H. Jumbadi S.Pd dan Ibu Poniyem, selaku orang tua yang telah memberikan support berupa doa serta dukungannya selama masa kuliah dan pengerjaan tugas akhir ini.

6. Saudara Ayx Latiefah S.Kep., Arif Hidayah, dan Husnul yang tidak pernah lelah memberikan dukungannya.

7. Saudara Tri Wahyuni S.E. yang selalu memberikan dukungan hingga selesainya tugas akhir ini.

v

9. Mas Hari Eka Udayana S.T, dan Mas Adib Khoirul Rohman S.T, yang telah mau menyempatkan waktunya untuk memberikan bimbingan serta banyak masukan terkait penelitian anodizing ini.

10.Rekan kontrakan Galuh Yudha, Khairul Anam dan Panji S.T yang tidak pernah lelah menemani dan memotivasi penulis.

11.Teman kos kresno kembar Mas Reza S.IP, Mas Ikhsan, Rio S.T, Fatkhi, Bagus, Rizky, Al, Hidayat Serta Golek yang tidak pernah lelah memberi motivasi.

12.Fathima Adha S.Psi., Anita Rahayu S.Kep., Trias S.ST., dan Harist yang selalu setia menemani selama di Bontang hingga Jogja.

13.Seluruh teman-teman Praktek Kerja Lapangan di PT. PKT periode II tahun 2016, terkhusus teman teman dari UPN Veteran Yogyakarta, UGM, dan Poltekes Samarinda.

14.Kepada Hilman S.I.Kom. yang telah banyak memberikan pelajaran selama di Jogja.

15.Teman-teman SMANDA 2012 yang selalu memberikan motivasi dan semangat selama ini.

16.Rekan-rekan KKN Kelompok 21 tahun 2015 yang selalu menemani dan memberikan masukan-masukan selama ini.

17.Seluruh rekan-rekan Teknik Mesin UMY yang tidak bisa di sebutkan satu persatu yang telah memotivasi penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

18.Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan bekal ilmu dan bantuan-bantuan lainnya bagi penulis selama penulis mengikuti kuliah di Program Studi Teknik Mesin UMY selama kurang lebih dari 4 tahun.

19.Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

vi

memberi manfaat bagi bagi pembaca.

Yogyakarta, 29 September 2016

Ahmad Zainal Arifin 2012 013 0022

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

MOTTO ... iii

PERNYATAAN ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

INTISARI ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

DAFTAR NOTASI SINGKATAN ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1

1.2Rumusan Masalah ... 3

1.3Tujuan Penelitian ... 3

1.4Batasan Masalah... 4

1.5Manfaat Penelitian ... 4

1.6Metodologi Penelitian ... 5

1.7Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Kajian Pustaka ... 7

2.2Dasar Teori ... 9

2.2.1 Definisi Anodizing ... 9

2.2.2 Klasifikasi Anodizing ... 10

2.2.3 Alumunium ... 12

2.2.4 Aluminium Murni (Seri 1XXX) ... 14

2.2.5 Proses Anodizinging ... 15

viii

3.1Diagram alir Penelitian Anodizing ... 26

3.2Perencanaan Percobaan ... 27

3.2.1 Alat dan Bahan Penelitian ... 27

3.2.1.1 Alat Penelitian ... 27

3.2.1.2 Bahan Penelitian ... 36

3.3Pelaksanaan Penelitian ... 42

3.3.1 Tahapan-Tahapan Proses Anodizing Aluminium ... 42

3.3.2 Pelaksanaan Pengujian ... 50

BAB IV Analisa dan Pembahasan 4.1 Hasil Pengujian Foto Struktur Mikro ... 53

4.2 Hasil Pengujian Foto Struktur Makro ... 58

4.3 Hasil Pengujian Kekerasan Vickers ... 64

BAB V Penutup 5.1 Kesimpulan ... 72

5.2 Saran ... 74 DAFTAR PUSTAKA

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Elektroda Pada Proses Anodic Oxidation ... 11

Gambar 2.2 Diagram Poerbeix Aluminium ... 13

Gambar 2.3 Tahapan Proses Anodizing ... 16

Gambar 2.4 Rangkaian Pada Proses Anodic Oxidations ... 18

Gambar 2.5 Grafik Waktu Pencelupan Anodizing Terhadap Ketebalan Lapisan Yang Terbentuk Dengan Variasi Konsentrasi Elektrolit ... 21

Gambar 2.6 Struktur Pori Lapisan Hasil Anodizing ... 22

Gambar 2.7 Skema Lapisan Pori Hasil Anodisasi ... 23

Gambar 2.8 Tegangan Dan Arus Selama Pembentukan Lapisan Oksida ... 24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 26

Gambar 3.2 DC Power Supply ... 27

Gambar 3.3 Kabel Penghubung ... 28

Gambar 3.4 Bak Plastik ... 28

Gambar 3.5 Thermometer ... 29

Gambar 3.6 Gelas Ukur Plastik ... 29

Gambar 3.7 Stopwatch ... 30

Gambar 3.8 Timbangan Digital ... 30

Gambar 3.9 Alat Uji Foto Makro ... 31

Gambar 3.10 Alat Uji Foto Mikro ... 31

Gambar 3.11 Alat Uji Kekerasan ... 32

Gambar 3.12 Klem Pean Lurus ... 32

Gambar 3.13 Tang ... 33

Gambar 3.14 Dudukan Plat Aluminium ... 33

Gambar 3.15 Penjepit Buaya ... 33

x

Gambar 3.20 Alat Tulis ... 35

Gambar 3.21 Kamera ... 36

Gambar 3.22 Grinda Tangan ... 36

Gambar 3.23 Asam Sulfat (H2SO4) ... 37

Gambar 3.24 Phosporic Acid (H3PO4) ... 37

Gambar 3.25 Asam Cuka/Asam Asetat (CH3CO2H) ... 38

Gambar 3.26 Larutan Desmut ... 39

Gambar 3.27 Soda Api (Naoh) ... 39

Gambar 3.28 Ditergen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3) ... 40

Gambar 3.29 Pewarna Anodizing ... 40

Gambar 3.30 Air RO (Reverse Osmosis) ... 41

Gambar 3.31 Spesimen ... 41

Gambar 3.32 Plat Aluminium Penghantar ... 42

Gambar 3.33 Proses Pengamplasan Spesimen ... 43

Gambar 3.34 Proses Cleanig Dan Rinsing ... 44

Gambar 3.35 Proses Etching Dan Rinsing ... 45

Gambar 3.36 Proses Desmut Dan Rinsing ... 46

Gambar 3.37 Proses Anodizing Dan Rinsing ... 47

Gambar 3.38 Proses Dyeing ... 47

Gambar 3.39 Proses Sealing Dan Rinsing... 48

Gambar 3.40 Bagan Proses Anodizing ... 49

Gambar 3.41 Pengujian Mikro Vickers ... 52

Gambar 4.1 Spesimen Alumunium 1XXX Setelah Melalui Proses Anodizing .... 53

xi

Gambar 4.6 Foto Raw Material ... 59

Gambar 4.7 Foto Makro Variasi Konsentrasi Larutan Anodiz 30% ... 59

Gambar 4.8 Foto Makro Variasi Konsentrasi Larutan Anodiz 40% ... 61

Gambar 4.9 Foto Makro Variasi Konsentrasi Larutan Anodiz 50% ... 63

Gambar 4.10 Grafik Perbandinngan Antara Nilai Kekerasan (VHN) Dengan Konsentrasi Asam Sulfat Pada Larutan Anodiz Setelah Proses Anodizing ... 67

Gambar 4.11 Grafik Perbandinngan Antara Nilai Kekerasan (VHN) Dengan Konsentrasi Asam Sulfat Pada Larutan Anodiz Setelah Proses Dyeing ... 69

Gambar 4.12 Grafik Perbandinngan Antara Nilai Kekerasan (VHN) Rata-Rata Dengan Konsentrasi Asam Sulfat Pada Larutan Anodiz Setelah Proses Anodizing Dan Dyeing ... 70

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel komposisi Aluminium Seri 1XXX ... 15 Tabel 4.1 Tabel hasil uji kekersan raw material ... 65 Tabel 4.2 Hasil pengujian dan perhitungan kekerasan ketebalan lapisan

oksida setelah proses anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 30%, 40% dam 50% pada larutan anodiz ... 66 Tabel 4.3 Hasil pengujian dan perhitungan kekerasan ketebalan lapisan

oksida setelah proses anodizing dan dyeing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 30%, 40% dam 50% pada larutan anodiz .. 68

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel Pengamatan Selama Proses Anodiz

Lampiran 2 Contoh Perhitungan Nilai Kekerasan Rata-Rata Lampiran 3 Hasil Pengujian Kekerasan Aluminium

xiv

DAFTAR NOTASI SINGKATAN

n : Jumlah zat (mol)

I : Arus listrik (Ampere)

DC : Direct current

t : Waktu (detik)

F : Tetapan Faraday (96485 C/mol)

z : Jumlah zat Ion

CPR : corossion penetrate rate (satuan tingkat korosifitas)

VHN dan VH : Vickers Hardnes Number (satuan kekerasan)

P : Beban (Kgf/mm2)

Kgf : Kilogram force (satuan berat/tekanan)

d2 : Diameter rata-rata (mm)

µm : Mikron meter ( satuan ukur)

RGB : Red, Green dan Blue (satuan warna dasar %)

°C : Drajat celcius (satuan suhu)

m : mol (satuan Jumlah zat)

gf : Gram force (satuan berat)

s : Solid (jenis fasa molekul)

g : Gas (jenis fasa molekul)

aq : Aqua (jenis fasa molekul)

l : Liquid (jenis fasa molekul)

e : Elektron

wt % : Weight Percent

+ : Anoda

Vi

lingkungan yang menyebabkan korosi, keausan, dan meningkatkan daya tahan abrasi disamping itu 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 larutan anodiz dalam proses anodizing terhadap ketebalan lapisan oksida, struktur permukaan lapisan oksida, dan kekerasan pada permukaan aluminium 1XXX.

Pada proses anodizing, menggunakan power supply dengan tegangan listrik 18 Volt. Plat yang digunakan aluminium seri 1XXX lalu diamplas secara bertahap hingga permukaan alumunium bersih dan tidak terdapat goresan goresan yang dapat mengganggu hasil anodizing, kemudian dilakukan proses cleaning, etching, desmut, anodizing, dyeing, sealing, dan rinsing pada setiap prosesnya. Pada proses anodiz dilakukan menggunakan variasi konsentrasi larutan asam sulfat 30%, 40 %, dan 50% serta waktu pencelupan 10 menit. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian foto mikro dan makro stereo, serta kekerasan (vickers).

Dari hasil pengujian menunjukan bahwa penambahan konsentrasi asam sulfat pada larutan anodiz selama proses anodizing berpengaruh terhadap ketebalan lapisan oksida, struktur permukaan, dan kekerasan permukaan alumunium 1XXX, dimana ketebalan tertinggi setelah melalui proses anodizing dan sealing sebesar 4 µm pada variasi larutan elektrolit dengan konsentrasi 40%, dan kekerasan lapisan oksida tertinggi terdapat pada tingkat konsentrasi yang sama dengan kekerasan rata-rata sebesar 59,82 + 3,942 VHN setelah proses anododiz dan dyeing.

1

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 alumunium itu bukan berarti bahwa penggunaan alumunium ini terbebas dari kekurangan, sifat alumunium yang memiliki kekerasan permukaan yang rendah serta warna alumunium yang cendrung kusam dan tidak menarik sehingga perlu adanya perlakuan khusus untuk mengurangi kekurangan aluminium ini, salah satu perlakuan yang di lakukan pada alumunium adalah pelapisan surface

treatment menggunakan metode anodizing. Anodizing adalah suatu perlakuan

permukaan untuk melapisi permukaan logam agar terlindungi 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 permukaan aluminium yang dianodizing nantinya akan terbentuk lapisan oksida protektif alumina (Al2O3). Lapisan oksida (Al2O3) yang sudah terbentuk melalui proses anodizing memiliki ketebalan yang jauh 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 dengan yang diinginkan.

Tingkat keberhasilan proses 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 anodiz. Pada penelitian yang pernah dilakukan oleh Sipayung (2008), menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat konsentrasi asam sulfat pada larutan anodiz maka akan menaikan ketebalan lapisan oksida, ketebalan lapisan oksida tertinggi hingga 14,51 µm didapat pada konsentrasi 0,36 M namun pada konsentrasi 0,48 M ketebalan yang dihasilkan hanya 9,95 µm. Kemudian dengan meningkatnya konsentrasi larutan menghasilkan permukaan dengan pori yang lebih padat ini ditandai dengan bertambah pekatnya warna kelabu setelah proses anodiz.

Kemudian hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Fitrahuddin, (2009) menunjukkan bahwa pada proses anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat menghasilkan kekerasan optimum pada konsentrasi asam sulfat 15% dengan kekerasan hingga 734,4 Hv. Hasil penelitian lain yang telah dilakukan oleh Rohman (2012), dengan variasi konsentrasi larutan asam sulfat 10, 15, 20 dan 25%,

didapatkan hasil sampel anodizing dengan lapisan oksida yang terlihat cenderung lebih tebal dan merata pada permukaan lapisan aluminium oksida seiring dengan bertambahnya konsentrasi asam sulfat pada larutan elektrolit sehingga lapisan yang terbentuk menjadikan warna merah pekat kecoklatan dan terlihat lebih mengkilap dari pada hasil percobaan anodizing sebelumnya. Lalu pengaruh variasi konsentrasi elektrolit asam sulfat yang digunakan dalam proses anodizing, mempengaruhi kekerasan material dengan kekerasan tertinggi didapat pada konsentrasi 10% sebesar 100,2 (VHN) dan kekerasan terendah berada pada konsentrasi 25% dengan 95,5 (VHN). Dari penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa setiap penambahan konsentrasi elektrolit yang diberikan menyebabkan semakin tebal dan kerasnya lapisan oksida yang terbentuk setelah proses anodizing. Dikarenakan semakin tinggi konsentrasi asam sulfat, hambatan yang terjadi pada larutan elektrolit semakin menurun. Hal ini mengakibatkan arus listrik yang mengalir lebih besar pada tegangan yang sama, akibatnya reaksi yang terjadi semakin cepat, maka didapat tebal lapisan yang semakin meningkat.

Dari hasil penelitian yang dilakukan tersebut, menunjukkan bahwa hasil dari pengaruh konsentasi larutan elektrolit terhadap ketebalan lapisan oksida dan kekerasan rata-rata permukaan aluminium berbeda-beda. Hal itu diduga karena

komposisi paduan aluminium, konsentasi 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 terlalu rendah maka akan mengurangi kemampuan elektrolit dalam menghantarkan listrik, sehingga 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 dari variasi konsentasi asam sulfat dengan air reverse

osmosis (RO) pada proses anodizing terhadap tebal hasil lapisan oksida pada

aluminium seri 1xxx.

2. Bagaimana pengaruh dari variasi konsentasi asam sulfat dengan air reverse

osmosis (RO) pada proses anodizing terhadap struktur permukaan pada

permukaan aluminium seri 1xxx.

3. Bagaimana pengaruh dari variasi konsentasi asam sulfat dengan air reverse

osmosis (RO) pada proses anodizing terhadap kekerasan lapisan oksida pada

1.3. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui tebal lapisan oksida hasil proses anodizing dengan pengaruh variasi konsentasi asam sulfat dengan air reverse osmosis (RO) dengan bahan aluminium seri 1xxx.

2. Mengetahui struktur permukaan hasil proses anodizing dengan pengaruh variasi konsentasi asam sulfat dengan air reverse osmosis (RO) dengan bahan aluminium seri 1xxx.

3. Mengetahui kekerasan lapisan oksida hasil proses anodizing dengan pengaruh variasi konsentasi asam sulfat dengan air reverse osmosis (RO) dengan bahan aluminium seri 1xxx.

1.4. Batasan Masalah.

Penelitian ini dibatasi oleh hal-hal berikut:

1. Proses anodizing terjadi pada tekanan udara ruangan yang konstan atau stabil. 2. Suhu yang terjadi pada proses anodiz berkisar 27-42.5 OC.

3. Campuran bahan kimia yang ada dianggap homogen dan merata pada setiap campuran larutanya.

4. Penelitian ini hanya menganalisis pengaruh proses anodiz terhadap kekerasan permukaan logam aluminium seri 1xxx pada proses anodizing.

5. Penelitian dibatasi pada pengujian struktur permukaan, ketebalan, dan kekerasan permukaan lapisan aluminium oksida.

6. Variasi konsentrasi larutan anodiz pada proses anodizing yang digunakan adalah (30%), (40%), dan (50%).

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian aluminium anodizing ini adalah

1. Penelitian ini diharapkan dapat menemukan perlakuan anodizing yang tepat pada bahan aluminium seri 1XXX 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. 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 menuju keperluan data yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.

2. Metode Observasi Lapangan

Metode ini dilakukan dengan mencari informasi langsung di lapangan tentang bagaimana alat, cara dan proses alumunium anodizing.

3. Metode Eksperimen

Metode eksperimen merupaka 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

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

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 didapat dari hasil penelitian dan masukan-masukan yang ingin disampaikan pada penelitian ini.

7

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 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

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 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 paduan

aluminium 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 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 dianodizing

dan di dieying.

2.2.Dasar Teori

2.2.1. 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).

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. Keras, mendekati kekerasan sapphire.

2. Transparan, dengan beberapa variasi warna.

3. Terintegrasi dengan baik pada logam dasarnya, dan tidak dapat mengelupas. Sifat-sifat diatas merupakan keunggulan dari lapisan oksida pada proses anodizing.

2.2.2. 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 ditunjukan 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). 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

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 :

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:

= _�∙��∙� ... (2.2) Anoda

Dimana : 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 bisa dimodifikasi menjadi :

∙ �� =_{�∙ �}�∙� ∙ ��... ...(2.3) = �∙�∙��_�∙� ...(2.4)

� � =

�∙��

�∙�...(2.5)

Untuk aluminium,

� � =

� ∙ ,

∙ ...(2.6) �

� = , ∙ − ∙ �... ...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

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

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

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

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

Aluminium sangat reaktif terhadap oksigen, dengan membentuk lapisan oksida dipermukaannya. Proses oksidasi aluminium dapat dilihat pada Gambar 2.2

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

P

otensia

l ele

ktode

(V

)

Immunity Al

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, 2008).

2.2.4 Aluminium murni (seri 1XXX)

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 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.

Designati on

Si, %

Fe,

% Cu,%

Mn, % Mg, % Zn, % Ti, % Others, % Al, % min

1050 0,25 0,4 0,05 0,05 0,05 0,0

5 0,03 0,03 99,5

1060 0,25 0,35 0,05 0,03 0,03 0,0

5 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

0,0

5 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 - 0,0

5 - 0,11 99,5

Sumber: The Aluminium Association. (2015).

2.2.5 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). Langkah-langkah proses anodizing pada aluminium dapat ditunjukkan Gambar 2.3.

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

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.

2

3 4 5 6 7 8 9 10

1

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, 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 nitrat (HNO )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, sehingga tidak mengganggu proses berikutnya.

7. Anodizing

Proses anodidic oxidation adalah proses pelapisan secara elektrokimia yang merubah aluminium menjadi aluminium oksida dengan proses elektrolisis, larutan yang digunakan asam sulfat 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

18 Gambar 2.4 Rangkaian pada proses anodic oxidation

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.

9. Coloring/dieying

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 digunakan adalah pewarna khusus anodizing dengan konsentrasi larutan 5 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 dengan konsentrasi 5 gr/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 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 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.

Pori dari lapisan anodik oksida mendukung proses elektroplatting, kebanyakan asam yang digunakan apabila ingin melakukan pelapisan lanjutan adalah asam

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.

2.2.6 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 2.5.

Gambar 2.5 Grafik waktu pencelupan anodizing terhadap berat lapisan oksida yang terbentuk dengan variasi konsentrasi elektrolit.

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

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 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 0,1-0,4x10-6 _{inch atau 0,25-1x10}-2 _{mikron. Struktur lapisan} aluminium oksida ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 a) Struktur pori pada lapisan hasil anodizing, b) penampang lapisan oksida.

Sumber : Juhl (2005)

Cell wall

Unit Cell Pore

Porus Layer Barrier Layer Aluminium

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.

Gambar 2.7 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 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 2.8 Tegangan dan arus yang terjadi pada pembentukan lapisan oksida

anodizing

Sumber : Yerokhin (2010).

Keterangan gambar

1. Pembentukan barrier layer

2. Awal pembentukan pori-pori. 3. Pori 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).

26

Untuk memperjelas tahapan-tahapan penelitian anodizing yang akan dilakukan dibuat diagram alir proses anodizing, yang ditunjukkan pada gambar 3.1

`0

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Proses Anodizing Aluminium: Kuat Arus 3 A, Tegangan 18 volt

Variasi Kosentrasi Larutan anodiz 30% H2SO4 + 70% Air RO, 40% H2SO4

+ 60% Air RO, 50% H2SO4 + 50% Air RO suhu ruangan ± 25-45°C

Waktu Anodizing Aluminium 10 menit

Pengujian

Pengujian Kekerasan Mikro Vickers

Pengujian Foto Mikro Struktur Ketebalan Lapisan

Oksida

Identifikasi Masalah Kajian Pustaka

Persiapan Alat dan Bahan Aluminium Seri 1XXX

Pengujian Foto Makro Sruktur Permukaan

Pembahasan Hasil Pengujian Pewarna Berhasil Melekat

di Permukaan

Tidak

selesai Kesimpulan dan Saran

3.2. Perencanaan Percobaan

Jumlah sampel untuk uji ketebalan lapisan oksida, struktur makro permukaan dan kekerasan mikro vickers permukaan adalah 9 buah spesimen. Dimana 9 buah spesiman tersebut masing-masing spesimen dipotong menjadi 2 bagian. Jumlah sampel bahan untuk pengujian tersebut adalah dengan mengambil masing–masing dua spesimen dari proses anodizing dengan variasi konsentrasi larutan anodiz.

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 dapatditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Kabel Penghubung

3. Bak Plastik

Bak plastikyang digunakan adalah berfungsi sebagai tempat larutan bahan kimia yang digunakan dalam proses cleaning, etching, desmut, anodizing, dieying,

sealing 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.

4. 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 3.5.

Gambar 3.5 Thermometer

5. Gelas Ukur Plastik

Digunakan untuk mengukur konsentrasi dan takaran campuran larutan elektrolit pada proses cleaning, etching, desmut, anodizing, dieying dan sealing. Gelas ukur yang digunakan dalam penelitian ini yaitu berkapasitas 1000 ml, dan dapat ditunjukan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Gelas Ukur Plastik

6. Stopwatch

Stopwatch berfungsi untuk mengukur lamanya waktu proses pengamplasan,

cleaning, etching, desmut, anodizing, dieying dan sealing. Adapun stopwatch yang

Gambar 3.7Stopwatch

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, dan penimbangan dilakukan dilaboratorium Fakultas Pertanian, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dapat tunjukan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Timbangan Digital

8. Alat Uji Foto Makro

Alat uji foto mikro berfungsi untuk mengetahui struktur makro pada aluminium 1XXX setelah proses anodizing dan dieying. Jenis alat uji yang digunakan adalah mikroskop dengan Zoom Stereo, model SZ 4045 TR, SZ 6045 TR,

SZ 1145 TR dengan kekuatan rasio pembesaran 0.67x - 4x, 1x – 6.3x, dan 1.8x –

Mesin Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, yang ditunjukan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Alat Uji Foto Makro

9. Alat Uji Foto Mikro

Alat uji foto mikro berfungsi untuk mengetahui struktur mikro ketebalan lapisan oksida pada aluminium 1XXX setelah proses anodizing dan dieying. 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 3.10.

10. 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 3.11.

Gambar 3.11 Alat Uji Kekerasan

11. 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 3.12.

Gambar 3.12 Klem Pean Lurus

b. Tang

Digunakan untuk memotong dan menjepit plat alumunium serta alat bantu lainya, yang dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 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 3.14.

Gambar 3.14 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 3.15.

e. Sarung Tangan

Sarung tangan digunakan untuk melindungi tangan dari larutan bahan kimia pada setiap proses. Dan dapat ditunjukan pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Sarung Tangan

f. Respirator

Respirator digunakan untuk melindungi pernapasan dari gas-gas

yang ditimbulkan oleh bahan-bahan kimia pada setiap proses berlangsung. Jenis respirator yang digunakan adalah half mask respirator dengan double filter. Masing-masing slot filter menggunakan filter seri RC 206 yang berfungsi sebagai penyaring gas dan debu selama proses anodizing Gambar

respirator dan filter ditunjukan pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17Respirator dan filter

g. Mistar Baja

Mistar baja digunakan untuk mengukur lembaran plat aluminium sebelum dipotong menjadi spesimen. Mistar baja yang digunakan dapat ditunjukan pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Mistar Baja

h. 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 3.19.

Gambar 3.19 Amplas i. Alat Tulis

Alat tulis digunakan untuk mencatat data yang diperoleh selama proses anodizing berlangsung. Yang ditunjukan pada Gambar 3.20.

Gambar 3.20 Alat Tulis

j. Kamera

Kamera berfungsi sebagai dokumentasi untuk pengambilan gambar pada saat proses berlangsung. Dan dapat ditunjukan pada Gambar 3.21.

Gambar 3.21 Kamera k. Gerinda Tangan

Gerinda tangan digunakan untuk memotong lembaran plat aluminium menjadi spesimen yang sebelumnya sudah ditandai dengan mistar baja dan memolish permukaan spesimen. Gerinda tangan yang digunakan adalah gerinda merk MODERN seri M-2350B dengan kecepatan putar 12000 rpm. Ditunjukan pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Gerinda Tangan

3.2.1.2. 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 ditunjukkan padaGambar 3.23.

Gambar 3.23 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 3.24.

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 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 3.25.

Gambar 3.25 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%. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.26.

Gambar 3.26 Larutan Desmut

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 3.27.

Gambar 3.27 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 ditunjukkan pada Gambar 3.28.

Gambar 3.28 Deterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3)

7. Pewarna Anodizing

Pewarna anodizing digunakan pada proses dieying, larutan ini berfungsi sebagai proses pewarnaan pada pori-pori lapisan oksida yang terbentuk setelah proses anodizing dengan konsentrasi yang digunakan (20 gr/liter) air RO (Reverse

Osmosis). Pewarna anodizing ini adalah produk dari U.D AMIR MAHMUD.

http//:www.amirmahmudblogspot.com, dapat ditunjukan pada Gambar 3.29.

Gambar 3.29 Pewarna Anodizing

8. Air RO (Reverse Osmosis)

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

berfungsi sebagai campuran larutan seperti pada larutan cleaning, etching, sealing

dan dieying, yang ditunjukkan pada Gambar 3.30.

Gambar 3.30 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 2,8 mm. Adapun spesimen logam plat aluminium dapat ditunjukan pada Gambar 3.31.

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 3.32.

Gambar 3.32 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 pengamplasanini 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 RO (Reverse Osmosis). Seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.33.

Gambar 3.33 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 RO (Reverse

Osmosis), dengan menggunakan suhu larutan cleaning ± 30°C. 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. 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 RO (Reverse Osmosis). Hal ini dapat ditunjukkan pada Gambar 3.34.

Gambar 3.34 (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 etching ± 30-35°C, kemudian

spesimen yang sudah melewati tahap proses cleaning dan rinsing dicelupkan kedalam larutan ecthing selama ± 1 menit. Setelah proses etching selesai spesimen

dirinsing dalam bak air RO (Reverse Osmosis). Proses ini dapat ditunjukkan pada

Gambar 3.35.

Gambar 3.35 (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 larutan dessmut yaitu ± 30-45°C, selama 2 menit. Setelah dilakukan proses desmut kemudian spesimen dirinsing dalam bak air RO (Reverse Osmosis). Proses ini ditunjukkan pada Gambar 3.36.

Gambar 3.36 (a). Proses Desmut, (b). Proses Rinsing

5. Proses Anodic Oxidatiom

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

Osmosis), dengan variasi konsentrasi larutan sebesar 300 ml asam sulfat (H2SO4)

dan 700 ml air RO (Reverse Osmosis), 400 ml asam sulfat (H2SO4) dan 600 ml air

RO (Reverse Osmosis), 500 ml asam sulfat (H2SO4) dan 500 ml air RO (Reverse

Osmosis), 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. Tegangan yang dipakai pada proses ini yaitu sebesar 18 Volt, Selanjutnya arus listrik pada power supply diatur setelah spesimen dicelupkan kedalam larutan dengan arus 3 Ampere. Waktu proses pencelupan selama 10 menit. Setelah proses anodic oxidation selesai selanjutnya dirinsing dalam bak air RO

(Reverse Osmosis), sebelum dilanjutkan ke proses dieying. Proses anodic oxidation

dapat ditunjukan pada Gambar 3.37.

Gambar 3.37 (a). Proses Anodic Oxidation, (b). Proses Rinsing

6. Proses Pewarnaan (Dieying)

Setelah lapisan oksida terbentuk melalui proses anodic oxidation, selanjutnya adalah proses pewarnaan (Dieying). Pada proses ini material dicelupkan kedalam larutan pewarna (20 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis) selama ± 10 detik, dengan suhu pewarna (Dieying) ± 30°C. 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 (Dieying) dapat ditunjukkan pada Gambar 3.38.

Gambar 3.38 Proses Dieying

a b

Thermometer

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 (50 gr/liter) air RO (Reverse Osmosis), dengan lama waktu pencelupan selama ± 10 detik, dan menggunakan suhu larutan

sealing ± 30°C. Pencelupan pada proses sealing dilakukan sebanyak 3 x 10 detik

pencelupan dengan suhu ruang. Proses sealing dapat ditunjukan pada Gambar 3.39.

Gambar 3.39 (a). Proses Sealing, (b). Proses Rinsing

Untuk lebih jelasnya tahapan pengujian anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat pada larutan anodiz akan ditampilkan pada bagan di bawah. (Gambar 3.39)

Gambar 3.40 Bagan Proses Anodizing

Rinsing Sealing Sealing

Asam cuka 50 gr/liter air RO,

selama 10 detik

Cleanning

Natrium karbonat (Na2CO3) 10 gr/liter air RO, selama 1 menit

Desmut Phosporic acid

(H3PO4) 75%+ asam sulfat (H2SO4) 15%+asam cuka (CH3CO2H) 10% dalam takaran 1 liter,

selama 2 menit

Rinsing cleanning

Etching

Soda api (NaOH) 100 gr/liter air RO, selama 1 menit

Rinsing Etching

Dieying

Pewarna anodizing

20 gr/liter air RO,

selama 10 detik

Anodic Oxidation

Asam sulfat 30% (300 ml) + air RO 70% (700 ml), 40% (400 ml) + air RO 50% (500

ml), 50% (500 ml) + air RO 60% (600 ml), kuat arus

listrik 3 A dan tegangan listrik 18 V, selama 10 menit

Rinsing Anodic Oxidation Rinsing Desmut End proccess

3.3.2. Pelaksanaan Pengujian 1. Pengujian Foto Struktur Mikro

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

dieying. 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 spesimen 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.

- 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 spesimen

- 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 perbesaran

2. Pengujian Struktur Makro

Pengujian struktur makro ini bertujuan untuk melihat struktur makro permukaan aluminium setelah proses anodizing maupun proses dieying. Spesimen yang diuji pada pengujian ini yaitu sisa dari spesimen yg dipotong pada pengujian struktur mikro diatas, kemudian pada pengujian ini yaitu murni hasil dari proses

anodizing tanpa dimounting dan dipreparasi pada bagian permukaan

aluminiumnya. Selanjutnya spesimen diamati menggunakan mikroskop maka akan terlihat struktur makro yang ada pada daerah permukaan aluminium setelah proses

anodizing tersebut.

3. Pengujian Kekerasan Mikro Vickers

Pengujian kekerasan mikro vickers ini bertujuan untuk mengukur seberapa besar kekerasan permukaan aluminium setelah proses anodizing maupun proses

dieying. Prosedur dan pembacaan hasil pada pengujian kekerasan mikro vickers

Piramida intan yang memiliki sudut bidang berhadapan (1360), ditekankan kepermukaan bagian yang akan diukur dengan pembebanan sebesar 25 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 maupun proses dieying

tersebut. Adapun rumus perhitungan dari kekerasan mikro Vickers yaitu sebagai berikut:

VHN

=

. ∙�

�2

………..………(3.1)

Dimana :

VHN : Vickers Hardness Number (kg/mm2)

F : Beban yang digunakan (kgf)

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

Gambar 3.41 Pengujian Vikers

53

diperoleh data-data pengujian yang kemudian dijabarkan melalui beberapa sub-sub pembahasan dari masing-masing jenis pengujian. Berikut adalah spesimen setelah proses anodizing dan dyeing sebelum dilakukan pengujian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Spesimen aluminium 1XXX setelah proses anodizing dan dyeing

sebelum dilakukan pengujian (a) anodizing pada konsentrasi 30% H2SO4, (b)

anodizing pada konsentrasi 40% H2SO4, (c) anodizing pada konsentrasi 50%

H2SO4.

4.1.Hasil Pengamatan Foto Struktur Mikro

Pengujian foto struktur mikro ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar ketebalan lapisan oksida 3 spesimen aluminium 1XXX setelah proses

anodizing dan dyeing dengan 3 variasi konsentrasi larutan anodiz yang telah dilakukansebelumnya. 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 10 strip dan setiap strip mempunyai nilai 2 μm.

Gambar 4.2 Foto mikro variasi konsentrasi anodiz 30%, (1). Setelah proses

anodizing, (2). Setelah proses anodizing dan dyeing, (a). Resin, (b). Raw material, (c). Ketebalan lapisan oksida.

Gambar 4.2 menunjukan hasil pengujian ketebalan lapisan oksida yang dihasilkan setelah proses anodizing pada konsentrasi 30% dengan kuat arus 3 Ampere dan tegangan 18 Volt, dengan waktu pencelupan 10 menit sebesar 2 μm, seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.2 (1). Sedangkan untuk ketebalan lapisan oksida yang dihasilkan setelah proses anodizing dan dyeing dengan variabel yang sama sebesar 3,5 μm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 (2).

1 2

20 µm 2 µm 20 µm 3,5 µm

b a

c c

a

d rata-rata = , + , + , (μm) = 29,83 μm x 10-3 = 0,02983 mm

Kekerasan rata − rata = , x ,_d Kekerasan rata − rata = , x ,

,

Kekerasan rata − rata = , VHN

Contoh perhitungan nilai kekerasan rata-rata (VHN) ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing dan dyeing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 30% pada larutan anodiz.

Kekerasan rata − rata = , _d x P Diketahui :

P = 25 (gf)

P = 25 gf . 10 x 10-3 _kgf P = 0,025 kgf

d rata-rata = , + , + , (μm) = 30,00 μm x 10-3 = 0,03000 mm

Kekerasan rata − rata = , x ,_d Kekerasan rata − rata = , _, x , Kekerasan rata − rata = , VHN

Contoh perhitungan nilai kekerasan rata-rata (VHN) ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 40% pada larutan anodiz.

Kekerasan rata − rata = , _d x P Diketahui :

P = 25 (gf)

P = 25 gf . 10 x 10-3 kgf P = 0,025 kgf

d rata-rata = , + , + , (μm) = 22,92 μm x 10-3 _{= 0,02292 mm}

Kekerasan rata − rata = , x ,_d Kekerasan rata − rata = , _, x , Kekerasan rata − rata = , VHN

Contoh perhitungan nilai kekerasan rata-rata (VHN) ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing dan dyeing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 40% pada larutan anodiz.

Kekerasan rata − rata = , x P d Diketahui :

P = 25 (gf)

P = 25 gf . 10 x 10-3 kgf P = 0,025 kgf

d rata-rata = , + , + , (μm) = 27,58 μm x 10-3 = 0,02758 mm

Kekerasan rata − rata = , x ,_d Kekerasan rata − rata = , x ,

,

Kekerasan rata − rata = , VHN

Contoh perhitungan nilai kekerasan rata-rata (VHN) ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 50% pada larutan anodiz.

Kekerasan rata − rata = , _d x P Diketahui :

P = 25 (gf)

P = 25 gf . 10 x 10-3 _kgf P = 0,025 kgf

d rata-rata = , + , + , (μm) = 27.50 μm x 10-3 = 0,02750 mm

Kekerasan rata − rata = , x ,_d Kekerasan rata − rata = , _, x , Kekerasan rata − rata = , VHN

Contoh perhitungan nilai kekerasan rata-rata (VHN) ketebalan lapisan oksida setelah proses anodizing dan dyeing dengan variasi konsentrasi asam sulfat 50% pada larutan anodiz.

Kekerasan rata − rata = , _d x P Diketahui :

P = 25 (gf)

P = 25 gf . 10 x 10-3 kgf P = 0,025 kgf

d rata-rata = , + , + , (μm) = 29,66 μm x 10-3 = 0,02966 mm

Kekerasan rata − rata = , x , d Kekerasan rata − rata = , _, x , Kekerasan rata − rata = , VHN