PENGARUH VARIASI WAKTU ANODIZING TERHADAP STRUKTUR PERMUKAAN, KETEBALAN LAPISAN OKSIDA DAN KEKERASAN ALUMINIUM 1XXX

PENGARUH VARIASI WAKTU

ANODIZING

_TERHADAP

STRUKTUR PERMUKAAN, KETEBALAN LAPISAN OKSIDA

DAN KEKERASAN ALUMINIUM 1XXX

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat

Strata-1 Pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

SULAKSONO CAHYO PRABOWO

NIM : 20110130133

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

i

PENGARUH VARIASI WAKTU ANODIZING TERHADAP

STRUKTUR PERMUKAAN, KETEBALAN LAPISAN OKSIDA

DAN KEKERASAN ALUMINIUM 1XXX

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat

Strata-1 Pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

SULAKSONO CAHYO PRABOWO

NIM : 20110130133

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

ii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI WAKTU ANODIZING TERHADAP STRUKTUR PERMUKAAN, KETEBALAN LAPISAN OKSIDA DAN KEKERASAN

ALUMINIUM 1XXX

Disusun Oleh :

Sulaksono Cahyo Prabowo 20110130133

Telah Di Pertahankan Di Depan Tim Penguji Pada Tanggal Desember 2016

Susunan Tim Penguji :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D. M. Budi Nur Rahman, S.T., M.Eng. NIK. 19700301199509 123 002 NIK. 19790523 200501 1 001

Penguji

Harini Sosiati, M. Eng., Ph.D. NIK. 19591220 201510 123088

Tugas Akhir Ini Telah Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar S-1 Sarjana Teknik Pada Tanggal Desember 2016

Mengesahkan

Atas Nama Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Novi Caroko, S.T, M.Eng. NIP. 19791113 200501 1 101

iii MOTTO

“Lakukanlah yang terbaik dalam hidup dan biarlah tuhan yang menentukan arahnya”

(Sulaksono Cahyo Prabowo)

”Sesungguhnya Allah tidak merubah keadaan sesuatu kaum sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri.

(QS. Ar-Ra'd ayat 11)

”Karena sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya bersama kesulitan itu pasti ada kemudahan.

(Q.S Al-Insyirah ayat 5)

“when something is important enough, you must do it even if the odds are not in your favor”

(Elon musk)

Just do it (Nike)

iv

PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama: Sulaksono Cahyo Prabowo NIM : 20110130133

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang berjudul :

Pengaruh variasi waktu anodizing terhadap struktur permukaan, ketebalan lapisan oksida dan kekerasan aluminium 1XXX adalah hasil karyasendiri, kecuali jika disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada instansi manapun, serta bukan karya orang lain. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar benarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik bila ternyata dikemudian hari pernyataan ini tidak benar

Yogyakarta, Desember 2016

Yang menyatakan,

Sulaksono Cahyo Prabowo 20110130133

v

PERSEMBAHAN

Tugas akhir ini saya persembahkan kepada :

 Ucapan syukur Alhamdulillah saya ucapkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia yang telah diberikan.

 Orangtua tercinta, Bapak Suhartono dan Ibu Ratna Ningsih. terimakasih atas do’a, kasih sayang dan dukungannya hingga saat ini.

 Kakak-kakak tersayang yang telah memberikan motivasi dan kepercayaan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

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

 Ibu Harini Sosiati, M.Eng., Ph.D. Selaku dosen penguji pendadaran.

 Teman-teman Teknik Mesin UMY, terkhusus untuk TM 2011 atas segala bantuan dan dukunganya. Solidarity forever.

vi INTISARI

Aluminium 1XXX adalah jenis logam yang banyak digunakan di industri manufaktur. Namun demikian aluminium 1XXX memiliki sifat yang lunak dan mudah terdeformasi. Salah satu cara untuk meningkatkan sifat fisik dan mekaniknya adalah dengan anodizing. Anodizing adalah proses elektrolisis yang bertujuan untuk mengoksidasi aluminium sehingga terbentuk suatu lapisan oksida yang keras, sehingga dapat meningkatkan ketahanan terhadap deformasi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi waktu pencelupan anodizing terhadap sifat fisik dan mekanik aluminium 1XXX.

Spesimen yang digunakan adalah aluminium 1XXX, berdimensi 50 mm x 30 mm, tebal 2.8 mm. Proses preparasi awal yaitu pengamplasan, dilanjutkan dengan proses cleaning lalu proses etsa dan desmut. Selanjutnya spesimen di anodizing menggunakan larutan asam sulfat dengan konsentrasi 40%, intensitas arus 50 Ampere/dm2, tegangan 18 Volt dan variasi waktu pencelupan 5, 10 dan 15 menit. Setelah anodizing selesai spesimen lalu di sealing dengan suhu 90-95 o_{C. Proses pengujian meliputi uji struktur} permukaan dengan foto makro dan SEM, lalu uji ketebalan lapisan oksida dengan foto optik dan uji kekerasan dengan micro vickers.

Hasil penelitian menunjukan bahwa variasi waktu anodizing dapat mempengaruhi struktur permukaan, ketebalan lapisan oksida dan kekerasan permukaan pada aluminium 1XXX. Struktur makro permukaan setelah anodizing membentuk suatu lapisan berbutir yang terbentuk maksimal pada waktu pencelupan 10 menit. Struktur mikro permukaan memperlihatkan adanya pori-pori yang mengindikasikan terbentuknya lapisan oksida. Pada kekerasan permukaan setelah anodizing menunjukan adanya peningkatan. Kekerasan tertinggi terdapat pada spesimen pada waktu pencelupan 15 menit yaitu 55,16 VHN, standar deviasi ± 1,90. Pada lapisan oksida menunjukan peningkatan ketebalan setelah di anodizing. Ketebalan tertinggi terdapat pada spesimen pada waktu pencelupan 15 menit dengan tebal lapisan 56,8 µm.

Kata kunci : Aluminium 1XXX, anodizing, struktur makro, lapisan oksida, struktur mikro, kekerasan permukaan.

vii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah Hirobbil Alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul : “Pengaruh variasi waktu anodizing terhadap struktur permukaan, ketebalan lapisan oksida dan kekerasan aluminium 1XXX”. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan akademis menyelesaikan program Strata-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dengan terselesaiknannya Tugas Akhir ini penulis ucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D, dan Bapak Muhammad Budi Nur Rahman, S.T, M.Eng. Selaku dosen pembimbing tugas akhir yang senantiasa meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

2. Ibu Harini Sosiati, M.Eng., Ph.D. Selaku dosen penguji pendadaran yang telah memberikan masukan ataupun saran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

3. Bapak Novi Caroko S.T, M.Eng selaku ketua jurusan Teknik Mesin yang telah memberi bantuan dalam pengesahan laporan Tugas Akhir ini.

4. Orangtua tercinta, Bapak Suhartono dan Ibu Ratna Ningsih. Terimakasih atas do’a, kasih sayang dan dukungannya hingga saat ini.

5. Teman-teman Teknik Mesin UMY, terkhusus untuk TM 2011 atas segala bantuan dan dukunganya. Solidarity forever.

6. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Karena keterbatasan dalam pengetahuan dan waktu dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini..

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk pengembangan Tugas Akhir ini. Besar harapan penulis agar informasi yang terdapat pada laporan tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk semua pihak.

Yogyakarta, Desember 2016

viii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

LEMBAR PENGESAHAN PENDADARAN………... ... ii

MOTTO………. ... iii

PERNYATAAN ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

INTISARI…...vi

KATA PENGANTAR...vii

DAFTAR ISI... ... viii

DAFTAR GAMBAR... x

DAFTAR TABEL... ... xii

LAMPIRAN... ... xiii

DAFTAR NOTASI...xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Kajian Pustaka ... 6

2.2 Dasar Teori ... 8

2.2.1 Aluminium ... 8

2.2.2 Aluminium murni (seri 1XXX) ... 9

2.2.3 Definisi anodizing ... 10

2.2.4 Fungsi anodizing ... 13

2.2.5 Klasifikasi anodizing ... 14

2.2.6 Proses anodizing ... 16

2.2.7 Waktu pencelupan anodizing ... 18

ix

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 23

3.1 Diagram alir Penelitian ... 23

3.2 Alat dan Bahan penelitian ... 24

3.2.1 Alat penelitian ... 24

3.2.2 Bahan penelitian ... 33

3.3 Pelaksanaan penelitian ... 38

3.3.1 Tahapan proses anodizing ... 38

3.3.2 Bagan proses anodizing ... 43

3.3.3 Pelaksanaan pengujian ... 44

BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 50

4.1 Hasil anodizing ... 50

4.2 Hasil pengujian foto makro ... 52

4.3 Hasil pengujian foto mikro... 56

4.4 Hasil pengujian SEM ... 59

4.5 Hasil pengujian kekerasan permukaan ... 62

BAB 5 PENUTUP ... 66

5.1 Kesimpulan ... 66

5.1 Saran... 67

Daftar Pustaka... 68 LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram pourbaix Al ... 9

Gambar 2.2 Skema Anodizing ... 11

Gambar 2.3 Proses Anodizing ... 16

Gambar 2.4 Rangkaian proses Anodizing ... 17

Gambar 2.5 Grafik waktu pencelupan terhadap kekerasan AL 2024-T3 ... 19

Gambar 2.6 Struktur permukaan lapisan oksida hasil anodizing ... 20

Gambar 2.7 Struktur berpori lapisan oksida ... 21

Gambar 2.8 Tahap pembentukan lapisan oksida ... 22

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian... 23

Gambar 3.2 Adaptor DC ... 24

Gambar 3.3 Bak plastik ... 25

Gambar 3.4 Thermometer ... 25

Gambar 3.5 Gelas ukur plastik ... 26

Gambar 3.6 Stopwatch ... 26

Gambar 3.7 Timbangan digital ... 27

Gambar 3.8 Alat foto optik magnifikasi 55X ... 27

Gambar 3.9 Alat foto optik magnifikasi 100X ... 28

Gambar 3.10 Alat uji micro vickers ... 28

Gambar 3.11 Alat uji SEM ... 29

Gambar 3.12 Penjepit ... 29

Gambar 3.13 Tang ... 30

Gambar 3.14 Plat dudukan aluminium ... 30

Gambar 3.15 Penjepit buaya... 30

Gambar 3.16 Sarung tangan ... 31

Gambar 3.17 Masker ... 31

Gambar 3.18 Mistar ... 32

Gambar 3.19 Gergaji besi ... 32

Gambar 3.20 Kertas amplas ... 32

Gambar 3.21 Alat tulis ... 33

Gambar 3.22 Kamera ... 33

Gambar 3.23 Asam sulfat (H2SO4) ... 34

xi

Gambar 3.25 Asam cuka (CH3COOH) ... 35

Gambar 3.26 Soda api (NaOH) ... 35

Gambar 3.27 Soda ash (Na2CO3) ... 36

Gambar 3.28 Aquades ... 36

Gambar 3.29 Spesimen (Anoda)... 37

Gambar 3.30 Plat aluminium (Katoda) ... 37

Gambar 3.31 Proses pengamplasan spesimen ... 38

Gambar 3.32 Proses cleaning dan rinsing ... 39

Gambar 3.33 Proses etching dan rinsing... 40

Gambar 3.34 Proses desmut dan rinsing ... 40

Gambar 3.35 Proses anodizing dan rinsing ... 41

Gambar 3.36 Proses sealing dan rinsing ... 42

Gambar 3.37 Bagan proses anodizing... 43

Gambar 3.38 Resin penahan spesimen ... 44

Gambar 3.39 Bentuk indentor micro vickers ... 46

Gambar 3.40 Skema proses pemindaian SEM ... 47

Gambar 3.41 Proses coating spesimen ... 48

Gambar 4.1 Hasil anodizing aluminium1XXX pada suhu 40oC-45oC ... 50

Gambar 4.2 Hasil anodizing pada suhu kamar dan diatas 45oC ... 51

Gambar 4.3 Hasil foto makro permukaan ... 52

Gambar 4.4 Hasil foto makro lapisan dengan waktu pencelupan 5 menit ... 54

Gambar 4.5 Hasil foto makro lapisan dengan waktu pencelupan 10 menit ... 54

Gambar 4.6 Hasil foto makro lapisan dengan waktu pencelupan 15 menit ... 55

Gambar 4.7 Grafik ketinggian butir rata-rata ... 56

Gambar 4.8 Hasil foto mikro ketebalan pada waktu pencelupan 5 menit ... 56

Gambar 4.9 Hasil foto mikro ketebalan pada waktu pencelupan 10 menit ... 57

Gambar 4.10 Hasil foto mikro ketebalan pada waaktu pencelupan 15 menit ... 57

Gambar 4.11 Grafik ketebalan lapisan oksida ... 58

Gambar 4.12 Foto SEM pada magnifikasi 3000X ... 60

Gambar 4.13 Foto SEM pada magnifikasi 10000X ... 60

Gambar 4.14 Foto SEM pada magnifikasi 12000X ... 61

Gambar 4.15 Contoh titik injakan indentor micro vickers ... 62

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi aluminium 1XXX ... 10

Tabel 4.1 Hasil pengukuran ketinggian butir ... 55

Tabel 4.2 Hasil pengukuran ketebalan lapisan oksida ... 58

xiii LAMPIRAN

1. Data hasil pengujian kekerasan micro vickers laboratorium teknik mesin UGM 2. Data hasil pengujian ulang kekerasan micro vickers laboratorium teknik mesin UGM

xiv

DAFTAR NOTASI SINGKATAN

t : Waktu (detik)

Z : Jumlah zat ion

n : Jumlah zat (mol) P : Beban (kgf/mm2) I : Arus listrik (Ampere) D2 : Diagonal rata-rata (mm) µm : Mikrometer (Satuan ukur) o_{C : Derajat celcius (Satuan suhu)} F : Tetapan Faraday (96485C/mol) Kgf : Kilogram force (Satuan berat tekanan)

VHN : Vickers Hardness Number ( Satuan kekerasan) CPR : Corossion penetrate rate (Satuan tingkat korosifitas)

INTISARI

Aluminium 1XXX adalah jenis logam yang banyak digunakan di industri manufaktur. Namun demikian aluminium 1XXX memiliki sifat yang lunak dan mudah terdeformasi. Salah satu cara untuk meningkatkan sifat fisik dan mekaniknya adalah dengan anodizing. Anodizing adalah proses elektrolisis yang bertujuan untuk mengoksidasi aluminium sehingga terbentuk suatu lapisan oksida yang keras, sehingga dapat meningkatkan ketahanan terhadap deformasi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi waktu pencelupan anodizing terhadap sifat fisik dan mekanik aluminium 1XXX.

Spesimen yang digunakan adalah aluminium 1XXX, berdimensi 50 mm x 30 mm, tebal 2.8 mm. Proses preparasi awal yaitu pengamplasan, dilanjutkan dengan proses

cleaning lalu proses etsa dan desmut. Selanjutnya spesimen di anodizing menggunakan larutan asam sulfat dengan konsentrasi 40%, intensitas arus 50 Ampere/dm2, tegangan 18 Volt dan variasi waktu pencelupan 5, 10 dan 15 menit. Setelah anodizing selesai spesimen lalu di sealing dengan suhu 90-95 o_{C. Proses pengujian meliputi uji struktur}

permukaan dengan foto makro dan SEM, lalu uji ketebalan lapisan oksida dengan foto optik dan uji kekerasan dengan micro vickers.

Hasil penelitian menunjukan bahwa variasi waktu anodizing dapat mempengaruhi struktur permukaan, ketebalan lapisan oksida dan kekerasan permukaan pada aluminium 1XXX. Struktur makro permukaan setelah anodizing membentuk suatu lapisan berbutir yang terbentuk maksimal pada waktu pencelupan 10 menit. Struktur mikro permukaan memperlihatkan adanya pori-pori yang mengindikasikan terbentuknya lapisan oksida. Pada kekerasan permukaan setelah anodizing menunjukan adanya peningkatan. Kekerasan tertinggi terdapat pada spesimen pada waktu pencelupan 15 menit yaitu 55,16 VHN, standar deviasi ± 1,90. Pada lapisan oksida menunjukan peningkatan ketebalan setelah di anodizing. Ketebalan tertinggi terdapat pada spesimen pada waktu pencelupan 15 menit dengan tebal lapisan 56,8 µm.

Kata kunci : Aluminium 1XXX, anodizing, struktur makro, lapisan oksida, struktur mikro, kekerasan permukaan.

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Aluminium merupakan jenis logam yang banyak digunakan dalam industri maupun rumah tangga. Aluminium banyak dimanfaatkan dikarenakan memiliki kelebihan diantaranya ringan dan mudah diproses menjadi bentuk yang di inginkan serta mempunyai unjuk kerja yang sesuai untuk beberapa komponen yang tidak memerlukan kekuatan tinggi. Disamping kelebihan tersebut aluminium juga mempunyai beberapa kekurangan diantaranya mudah mengalami deformasi serta memiliki nilai kekerasan yang rendah. Sifat tersebut dapat merugikan apabila aluminium beroperasi pada kondisi yang mengharuskan adanya gesekan dengan komponen lainnya sehingga dapat mengakibatkan keausan dan berkurangnya masa pakai komponen (Supriyadi, 2010).

Aluminium jika berada di lingkungan yang merusak seperti lingkungan dengan tingkat keasaman tinggi dan cuaca yang tidak menentu dapat memicu terjadinya korosi, lalu menyebabkan kemampuan mekanik aluminium menjadi menurun. Untuk meningkatkan sifat fisik dan mekanik aluminium, maka dilakukan berbagai macam metode perlakuan salah satunya dengan anodizing.

Anodizing bertujuan untuk mengoksidasi aluminium sehingga permukaannya membentuk suatu lapisan berupa oksida aluminium yang bersifat keras. Kekerasan ini akan meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan keausan. Selain itu lapisan oksida tersebut memiliki kemampuan untuk menyerap zat pewarna, sehingga dari segi estetika dapat membuat tampilan aluminium menjadi lebih menarik dan juga tahan lama. Oleh sebab itu anodizing tidak hanya digunakan untuk keperluan protektif, namun juga dapat digunakan untuk keperluan dekoratif (Taufik, 2011).

Mekanisme anodizing memanfaatkan proses elektrolis, yaitu reaksi kimia dengan menggunakan energi listrik. Anodizing terjadi disebabkan oleh adanya pertukaran ion logam antara katoda dan anoda, dimana pada logam aluminium sebagai anoda dan logam Pb sebagai katoda. Tingkat keberhasilan proses

2

anodizing diukur dari beberapa parameter seperti suhu, kerapatan arus, tegangan, waktu proses dan larutan elektrolit. Sehingga untuk menghasilkan produk yang di inginkan pada proses anodizing, beberapa parameter tersebut harus diperhatikan (Priyanto, 2012).

Saat ini anodizing telah dikembangkan untuk fabrikasi material nano. Hal ini dapat dilakukan karena struktur lapisan oksida yang dihasilkan melalui proses anodizing terbentuk dalam skala mikro hingga nano serta memiliki ciri khas dimana permukaannya memiliki pori-pori yang dikenal dengan porous alumina (PA). Porous alumina telah dikembangkan untuk template pada fabrikasi material nano. Teknologi ini semakin berkembang pesat dimana porous alumina (PA) dapat diaplikasikan pada pembuatan alat - alat yang memanfaatkan teknologi nano seperti nanowire dan berbagai alat mikro elektronik lainnya (Hutasoit, 2008).

Anodizing dipengaruhi oleh beberapa faktor yang menyebabkan struktur permukaan, ketebalan lapisan oksida yang dihasilkan dan kekerasan permukaan menjadi bervariasi. Salah satu faktornya adalah waktu pencelupan saat anodizing. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan asam sulfat sebagai larutan elektrolit dan aluminium seri 1XXX sebagai logam yang akan di anodizing. Nantinya dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui pengaruh dari variasi waktu pencelupan anodizing terhadap sifat fsik dan mekanik aluminium1XXX.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, telah diketahui faktor-faktor yang mempengaruhi dalam proses anodizing. Adapun masalah yang timbul adalah karena kurangnya data mengenai bagaimana pengaruh variasi waktu anodizing terhadap sifat fisik dan mekanik pada aluminium 1XXX meliputi struktur makro permukaan, ketebalan lapisan oksida, struktur mikro permukaan dan kekerasan permukaan.

3 1.3. Batasan Masalah

Berdasarkan beberapa faktor yang ada, penelitian ini terfokus pada pengaruh variasi waktu pencelupan pada proses anodizing terhadap struktur permukaan, ketebalan lapisan dan kekerasan pada aluminium 1XXX saat sebelum dan sesudah dilakukan proses anodizing. Adapun batasan masalah tersebut dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Kuat arus listrik selama proses anodizing dianggap konstan.

2. Waktu pencelupan spesimen anodizing dihitung setelah pengaturan kuat arus. 3. Pengaruh ukuran logam katoda dan jarak antara logam katoda dengan logam

anoda selama proses anodizing tidak diperhitungkan.

4. Bahan kimia yang digunakan dalam proses anodizing adalah bahan kimia teknis sehingga pengaruh ketidakmurnian bahan kimia tersebut diabaikan. 5. Konsentrasi cairan kimia akibat proses anodizing dianggap konstan.

6. Bahan yang diuji adalah aluminium dengan dimensi: panjang 50 mm, lebar 30 mm, dan tebal 2,8 mm, sebanyak 3 spesimen.

7. Jenis larutan yang digunakan dalam proses anodizing adalah asam sulfat (H2SO4) dengan konsentrasi 60 %.

8. Besarnya arus yang digunakan untuk anodizing adalah 4 Ampere. 9. Besarnya variasi waktu pencelupan adalah 5, 10 dan 15 menit.

10.Peneliti hanya meneliti tentang pengaruh variasi waktu anodizing terhadap struktur permukaan, ketebalan lapisan dan kekerasan permukaan aluminium 1XXX.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui pengaruh variasi lama waktu anodizing terhadap struktur makro pada aluminium seri 1XXX.

2. Untuk mengetahui pengaruh variasi lama waktu anodizing terhadap ketebalan lapisan oksida pada permukaan aluminium seri 1XXX.

3. Untuk mengetahui pengaruh variasi lama waktu anodizing terhadap struktur mikro permukaan aluminium seri 1XXX.

4

4. Untuk mengetahui pengaruh variasi lama waktu anodizing terhadap nilai kekerasan permukaan aluminium seri 1XXX.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Dapat memahami definisi serta proses anodizing.

2. Dapat memahami beberapa faktor yang mempengaruhi anodizing.

3. Data-data dari hasil penelitian ini dapat menjadi referensi bagi peneliti selanjutnya mengenai anodizing.

1.6.Sistematika Penulisan

Agar memudahkan dalam penulisan tugas akhir ini, maka diberikan gambaran mengenai sistematika penulisan yang 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 : TINJAUAN PUSTAKA

Tinjauan pustaka dan 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 diaram alir penelitian, persiapan peralatan dan pembahasan masalah tentang proses aluminium anodizing BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dan pembahasan berisi tentang hasil penelitian dan pembahasan masalah mengenai proses anodizing aluminium dengan menggunakan variasi waktu

5

Kesimpulan dan saran menjelaskan tentang kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian tersebut, saran serta bagian akhir yang berisi uraian dan daftar pustaka serta daftar isi.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

6 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kajian Pustaka.

Aluminium adalah material logam yang banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi seperti di bidang industri hingga keperluan rumah tangga. Alumunium memiliki beberapa kelebihan yaitu memiliki rasio terhadap beban yang tinggi, ringan, tahan terhadap korosi dari berbagai macam bahan kimia, memiliki konduktifitas thermal maupun listrik yang tinggi, memantulkan cahaya dan tidak bersifat magnet (Suhariyanto, 2003). Dari kelebihan tersebut aluminium juga memiliki beberapa kekurangan seperti mudah mengalami deformasi serta memiliki nilai kekerasan yang rendah. Untuk memperbaiki sifat fisik maupun mekanik dari aluminium, dilakukan suatu metode perlakuan dengan cara anodizing.

Anodizing bertujuan untuk membentuk lapisan oksida pada logam dengan mereaksikan atau mengkorosikan suatu logam salah satunya aluminium dengan oksigen yang berasal dari larutan elektrolit yang digunakan sebagai media penghantar listrik, sehingga terbentuk lapisan oksida. Beberapa manfaat dari anodizing aluminium yaitu dapat meningkatkan kekerasan permukaan, ketahanan korosi, memperbaiki tampilan fisik dan meningkatkan ketahanan abrasi (Santhiarsa, 2009).

Anodizing dilakukan dengan mencelupkan aluminium ke dalam larutan elektrolit asam dan mengalirkan arus listrik melalui medium tersebut. Sebuah katoda dipasangkan agar terjadi proses pelapisan. Aluminium bertindak sebagai anoda. Ion oksigen dilepaskan dari larutan elektrolit untuk dikombinasikan

dengan atom-atom aluminium pada permukaan logam yang di-anodizing ,

sehingga akan terjadi suatu perpindahan ion dari katoda menuju ke anoda (Taufik,

2011). Anodizing diklasifikasikan menjadi 3 tipe yaitu chromic acid anodizing,

sulphuric acid anodizing dan hard anodizing (Taufik, 2011). Teknik yang paling

umum digunakan dalam anodizing berdasarkan jenis elektrolit yang digunakan

7

sulfat (H2SO4). Hal ini disebabkan teknik ini yang paling bernilai ekonomis dan

efektif untuk menghasilkan lapisan oksida yang cukup tebal. Konsentrasi asam

sulfat yang paling optimum digunakan untuk teknik anodizing adalah 40% karena

pada konsentrasi 40%, karakteristik permukaan logam aluminium hasil anodizing

memberikan tingkat kekerasan dan keausan yang paling optimal (Sidharta, 2012). Santhiarsa (2009), melakukan penelitian tentang pengaruh variasi waktu pencelupan selama 10, 20 dan 30 menit terhadap ketebalan lapisan oksida dan

kekerasan permukaan pada aluminium 2024-T3 yang di anodizing. Hasil

penelitian menujukkan bahwa untuk variasi waktu pencelupan yang semakin lama cenderung akan membuat lapisan oksida menjadi semakin tebal dengan ketebalan berturut-turut 3.3 µm, 4.16 µm dan 5 µm. Selain itu pada kekerasan

permukaan menunjukan adanya peningkatan setelah proses anodizing dengan nilai

kekerasan berturut turut sebesar 100,54 gr/μm, 112,23 gr/μm, dan 121,45 gr/μm. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa semakin lama waktu pencelupan dapat menyebabkan ketebalan lapisan oksida dan kekerasan permukaan menjadi semakin meningkat.

Nugroho (2015), melakukan penelitian tentang variasi waktu pencelupan terhadap struktur permukaan dan nilai kekerasan permukaan pada plat aluminium

seri 2024-T3. Proses anodizing menggunakan larutan asam sulfat 10% dengan

rapat arus antara 1,5 Ampere per desimeter persegi, 3 Ampere per desimeter persegi dan 4,5 Ampere per desimeter persegi, dengan waktu pencelupan 30, 40, 50 dan 60 menit. Hasil penelitian menunjukan bahwa struktur permukaan

aluminium setelah di anodizing cenderung menghasilkan struktur berpori dengan

ukuran pori mencapai 50 µm, selain itu jumlah pori tersebut semakin bertambah diikuti dengan ukuran pori yang semakin besar seiring bertambahnya waktu anodizing. Dari hasil pengujian kekerasan menggunakan metode vickers menunjukan bahwa nilai kekerasan tertinggi didapat pada penahanan pencelupan selama 50 menit dengan nilai VHN 193,8. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa nilai kekerasan plat Al 2024-T3 akan semakin meningkat dengan

8

Dari beberapa hasil penelitian diatas menunjukan bahwa waktu

pencelupan pada proses anodizing sangat mempengaruhi struktur permukaan,

ketebalan lapisan oksida dan nilai kekerasan pada permukaan aluminium 2024-T3. Namun demikian, dari beberapa penelitian tersebut belum melakukan pengujian terhadap aluminium dengan seri 1XXX dengan tingkat kemurnian 99% dimana aluminium jenis tersebut memiliki sifat yang lunak, mudah terdeformasi dan kurang tangguh. Oleh sebab itu untuk memperbaiki sifat fisik maupun mekaniknya perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap material tersebut

dengan menggunakan metode anodizing

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Aluminium

Aluminium merupakan logam dengan karakteristik massa jenis yang relatif rendah (2,7 g/cm3), terletak pada golongan IIIA, dan memiliki nomor atom 13, memiliki konduktivitas listrik dan panas yang tinggi dan tahan terhadap serangan korosi di berbagai lingkungan, termasuk ditemperatur ruang, memiliki struktur FCC (face centerd cubic), tetap memiliki keuletan di

kondisi temperatur rendah serta memiliki temperatur lebur 660o_{C (Sipayung,}

2008).

Aluminium membentuk lapisan oksida penghalang yang terikat kuat terhadap permukaannya, dan apabila lapisan tersebut rusak, maka akan dapat terbentuk kembali secara alami. Pada permukaan aluminium yang terabrasi dan terekspos oleh udara, ketebalan lapisan oksida penghalang hanya sekitar 1 nm, namun demikian, lapisan tersebut masih sangat efektif untuk melindungi aluminium dari korosi

Logam aluminium memiliki nilai elektro positif yang cukup tinggi, sehingga aluminium dapat dengan mudah bereaksi dengan oksigen dan membentuk lapisan oksida yang tipis pada permukaannya melalui reaksi sebagai berikut:

9

Lapisan oksida yang terbentuk pada aluminium memiliki ketebalan antara

0,1– 0,4x10-6 _{inchi sampai dengan 0,25} – _1x10-2 _{mikron. lapisan oksida ini}

akan tetap stabil pada kondisi pH antara 4,5 sampai 8,5 sebagaimana ditunjukkan pada diagram pourbaix (Gambar 2.1). lapisan oksida tersebut juga meningkatkan sifat ketahanan korosi dari aluminium karena lapisan ini berfungsi sebagai lapisan protektif yang menghalangi oksigen untuk bereaksi lebih lanjut dengan aluminium.

Gambar.2.1 Diagram pourbaix Al.

Lapisan oksida aluminium (Al2O3) yang dihasilkan dari proses anodizing

berbeda dengan lapisan oksida yang terbentuk secara alami karena anodizing

dapat menghasilkan lapisan oksida dengan ketebalan mencapai 500 kali dan kekerasan hingga 2 kalinya (Nugroho, 2015).

2.2.2. Aluminium Murni (Seri 1XXX)

Alumunium seri 1XXX adalah jenis aluminium dengan tingkat kemurnian minimum 99,0 %. bila dilakukan proses elektrolisa lebih lanjut, dapat didapatkan alumunium dengan kemurnian hingga 99,99%.

10

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%.

Dibawah ini merupakan komposisi pada alumunium dengan seri 1XXX (Rasyid dkk, 2009).

Tabel.2.1 Komposisi aluminium seri 1XXX

Komposisi 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)

2.2.3. Definisi Anodizing

Anodizing atau oksida anodik merupakan proses elektrolisis yang dilakukan untuk menghasilkan lapisan oksida yang lebih tebal dibandingkan lapisan oksida yang terbentuk secara alami sehingga dapat meningkatkan sifat-sifat fisik dan mekanik dari logam tersebut (Sipayung, 2008). tidak semua

logam dapat di anodizing dikarenakan perbedaan sifat fisik dan mekaniknya,

beberapa logam yang dapat di anodizing antara lain aluminium, titanium,

11

Pada proses anodizing logam aluminium diposisikan sebagai anoda

sehingga nantinya logam inilah yang akan teroksidasi. Katoda yang digunakan adalah elektroda inert. Katoda dan anoda dicelupkan pada larutan elektrolit berupa larutan asam maupun basa, hal ini dimaksudkan agar pH aluminium berada pada daerah yang rentan terhadap proses oksidasi. Agar terjadi aliran arus pada sel percobaan, maka katoda dan anoda dihubungkan pada sumber

arus yaitu rectifier, dimana anoda aluminium dihubungkan pada kutub positif

dan katoda berupa elektroda inert dihubungkan pada kutub negatif. Pada saat rectifier diaktifkan, maka arus akan mengalir dari kutub positif menuji kutub negatif dan hal ini menyebabkan terjadinya pelepasan ion pada aluminium, yang menyebabkan aluminium teroksidasi dan berikatan dengan oksigen serta membentuk lapisan oksida.

Gambar 2.2 Skema Anodizing

(Andriyanto, 2012)

Karakteristik lapisan oksida ini terintegrasi secara baik terhadap logam dasarnya, selain itu lapisan tersebut memiliki sifat keras jika dibandingkan dengan

kekerasan sapphire, transparan dengan beberapa variasi warna dan tidak dapat

mengelupas (Priyanto, 2012).

Pada proses anodizing terjadi peristiwa elektrolisis dimana sebagian logam

aluminium pada permukaan dilarutkan menggunakan arus listrik. Elektrolisis adalah peristiwa berlangsungnya reaksi kimia oleh arus listrik. diperlukan elektrolit (larutan atau leburan), dan dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi sedangkan pada katoda terjadi reaksi reduksi. Elektrolisa benda kerja yang berupa aluminium. selanjutnya logam

12

aluminium akan berubah menjadi ion aluminium yang larut dalam larutan asam sesuai dengan rumus 2.2 berikut :

Al ( s ) → Al3+ _{( aq ) + 3}e.……….………(2.2)

Jumlah zat yang bereaksi pada elektroda sel elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah arus yang melalui sel tersebut, jika sejumlah arus tertentu mengalir melalui beberapa elektrolisis. Maka akan di hasilkan jumlah ekuivalen masing-masing zat. yang dinyatakan dalam hukum Faraday seperti persamaan 2.3 berikut :

=

_�.��.�………...……….(2.3)

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 dari persamaan diatas menjadi :

. �� = _{� . �}� . � . ��……….………...………..……..(2.4)

=

�.�.��_{�. �} ……….……....……….…....………….(2.5) �

�

=

� . ��

� . �……….………...………..………….…(2.6) Sedangkan persamaan untuk material aluminium dijelaskan pada persamaan 2.7 dan 2.8 sebagai berikut :

13 �

�

=

� . ,

. ………..………...….………….(2.7)

�

�

=

9,32 x10-5

.

�

…….………..………...…...……(2.8)

Dimana : m : massa (g/dm2)

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

2.2.4. Fungsi Anodizing

Anodizing dapat meningkatkan sifat mekanik dan fisik dari material

aluminium. adapun beberapa fungsi dari anodizing aluminium antara lain adalah :

1. Meningkatkan ketahanan korosi.

lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan aluminium hasil anodizing

bersifat tahan terhadap korosi dan mampu menahan serangan atmosfer. dilingkungan asam. Lapisan oksida melindungi logam yang ada di bawahnya

dengan bertindak sebagai penghalang (barrier) dari serangan seperti

lingkungan yang korosif.

2. Meningkatkan sifat adhesif.

lapisan tipis hasil proses anodizing yang menggunakan asam sulfat dapat

meningkatkan kekuatan ikatan dan ketangguhan yang biasanya digunaan pada industri pesawat terbang.

3. Meningkatkan ketahanan aus.

Proses anodizing dapat menghasilkan lapisan setebal 25 – 100 mikron.

Dengan kekerasan inheren aluminium oksida yang sedemikian cukup tebal dapat digunakan untuk aplikasi di bawah kondisi ketahanan abrasi. Dimana lapisan oksida ini memiliki nilai kekerasan yang tinggi (sebanding

14

4. Isolator listrik.

Lapisan oksida memiliki resistivitas yang tinggi khususnya lapisan oksida dengan pori tertutup.

5. Dapat digunakan sebagai pelapis untuk katoda.

Dalam proses menghasikan lapisan oksida, aluminium yang bertindak sebagai anoda akan mengalami reaksi reduksi yang sekaligus melapisi katoda.

Walaupun proses pelapisan selesai, aluminium hasil anodizing dapat

digunakan berkali kali sebagai anoda dikarenakan pori dari lapisan oksida

dapat mendukung proses electroplating,

6. Aplikasi dekorasi / tampilan.

Pada permukaan logam, lapisan oksida yang terbentuk memiliki tampilan yang mengkilap, dimana pada aluminium tampilan oksida yang alami sangat diinginkan. Selain itu, lapisan oksida yang dihasilkan dapat menyerap zat pewarna yang dapat memperbaiki fisik aluminium.

2.2.5. Klasifikasi Anodizing

Reaksi dasar dari proses anodizing adalah merubah permukaan aluminium

menjadi aluminium oksida dengan menekan bagian logam sebagai anoda dalam elektrolis.

Ada 2 jenis klasifikasi anodizing yaitu berdasarkan:

1. Jenis elektrolit yang digunakan

Menurut Taufik (2011) Terdapat tiga jenis anodizing yang umum

digunakan jika dilihat berdasarkan jenis elektrolit yang digunakan antara lain : a. Chromic Acid Anodizing (Tipe I)

Tipe ini menggunakan larutan elektrolit chromic acid dan menghasilkan

lapisan yang paling tipis, hanya sekitar 0,5 hingga 2,5 mikron. Pada saat proses

berlangsung, 50% Al2O3 terintegrasi ke dalam substrat dan 50% pertumbuhan

lapisan kearah luar. Dapat meningkatkan ketahanan korosi pada alumunium. b. Sulfuric Acid Anodizing (Tipe II)

Tipe ini adalah tipe yang paling umum dilakukan yaitu dengan menggunakan larutan asam sulfat sebagai elektrolit dengan kemampuan

15

menghasilkan lapisan oksida hingga 50 mikron. Selama proses berlangsung, 67% oksida protektif terintegrasi ke dalam substrat dan sisanya tumbuh kearah luar.

Lapisan yang dihasilkan permeable dan porous sehingga dapat dilakukan

pewarnaan. Tipe II biasa digunakan untuk aplikasi arsitektur, bagian pesawat terbang, otomotif, maupun komputer.

c. Hard Anodizing (Tipe III)

Menggunakan larutan elektrolit yang sama dengan tipe II namun dengan konsentrasi yang lebih tinggi pada temperatur yang lebih rendah. Lapisan yang dihasilkan lebih tangguh, memiliki ketahanan abrasi yang baik, ketahanan korosi, anti pudar, tahan terhadap suhu tinggi, dan memiliki kekerasan yang baik. Lapisan mencapai ketebalan 75 mikron sehingga juga dapat menjadi insulator listrik yang baik. Umumnya digunakan pada peralatan yang membutuhkan ketahanan aus

yang sangat tinggi seperti pada piston dan hydraulic gear.

2. Jenis sumber arus yang digunakan

Menurut priyanto (2012), ada 2 jenis anodizing jika dilihat berdasarkan

jenis sumber arus yang digunakan antara lain : a. Anodizing arus AC

AC (alternate current) anodizing adalah anodizing yang menggunakan

arus bolak-balik. Proses pembentukan oksida pada AC anodizing lebih lambat

daripada DC anodizing karena polaritas positif dan negatif power supply

bergantian secara cepat. Anodizing tipe ini sering digunakan dengan tujuan

memperoleh hasil pelapisan dengan kekerasan rendah. Aplikasi anodizing tipe ini

adalah pada pembuatan aluminium foil. Apabila pembuatan aluminium foil

dilakukan menggunakan DC anodizing, maka akan diperoleh hasil anodizing

dengan kekerasan tinggi yang mengakibatkan aluminium foil akan patah jika

ditekuk atau di rol. Apabila pembuatan aluminium foil ini dilakukan dengan

menggunakan ACanodizing maka akan diperoleh aluminium foil dengan sifat

16 b. Anodizing arus DC

DC (dirrect current) anodizing adalah anodizing yang menggunakan arus

searah. proses pembentukan oksida pada DC anodizing lebih cepat daripada AC

anodizing karena polaritas positif power supply selalu berada pada benda kerja. Anodizing tipe ini sering digunakan dengan tujuan memperoleh hasil pelapisan dengan kekerasan tinggi.

2.2.6. Proses Anodizing

Anodizing adalah sebuah proses elektrokimia yang bertujuan untuk menghasilkan lapisan aluminium oksida dipermukaan aluminium dengan perantara elektrolit. Konsentrasi elektrolit yang digunakan yaitu 400ml/l. Aluminium atau anoda dipasang pada kutub positif (+) dan katoda (-) berupa lembaran alumunium atau bisa juga menggunakan timbal dan karbon. Proses Anodizing ditunjukan pada Gambar 2.3 :

Gambar 2.3 Proses Anodizing

Keterangan gambar 2.3 : 1. Cleaning (Pembersihan).

Cleaning merupakan proses untuk membersihkan bagian yang akan dianodisasi agar diperoleh hasil akhir yang memuaskan. Komposisi cairan

cleaning berupa detergen murni (Na2CO3) dengan konsentrasi larutan 5gr/liter.

Bagian yang telah di cleaning tidak boleh disentuh dengan menggunakan tangan karena dapat mengakibatkan kotoran dan lemak menempel lagi.

17 2. Etching (Etsa)

Etching (etsa) adalah proses menghilangkan lapisan oksida alami yang ada pada permukaan aluminium yang tidak dapat dihilangkan dengan proses

sebelumnya baik itu proses cleaning atau rinsing. Selain itu, proses etsa juga

ditujukan agar permukaan benda kerja lebih halus. Komposisi cairan etsa berupa larutan soda api (NaOH) dengan konsentrasi 100 gr/liter

3. Desmut

Desmut bertujuan untuk pembersihan bercak-bercak hitam yang diakibatkan oleh proses etsa. Larutan yang dipakai adalah campuran dari asam

phospat (H3PO4) dengan rasio 75% ditambah asam sulfat (H2SO4) 15%, dan asam

nitrat (HNO3) 10%.

4. Anodizing

Anodizing adalah proses pelapisan secara elektrokimia yang membentuk lapisan oksida pada permukaan aluminium. logam aluminium yang akan di anodizing dicelupkan ke dalam larutan elektrolit berupa asam sulfat (H2SO4)

dengan konsentrasi 40% dan aquades 60%. lalu dialirkan arus listrik searah melewatinya. Aluminium dihubungkan dengan arus positif (+) yang bertindak sebagai anoda. Sedangkan yang bertindak sebagai katoda antara lain ; timbal, aluminium, maupun grafit, namun yang paling umum digunakan adalah

aluminium. Arus yang melewati bagian aluminium yang akan di anodizing

mengakibatkan permukaan aluminium (anoda) teroksidasi membentuk aluminium

oksida. Lapisan oksida berbentuk seperti struktur sarang lebah (honeycomb) yang

memiliki banyak pori-pori berukuran mikroskopis.

18

Logam aluminium atau benda kerja pada larutan elektrolit ditempatkan sebagai anoda sehingga logam inilah yang akan teroksidasi. Persamaan reaksi

yang terjadi pada anoda ketika proses anodizing sebagai berikut :

Al ( s ) → Al 3 + ( aq ) + 3 e………...………(2.9)

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. Sedangkan pada

katoda terjadi reaksi sebagai berikut :

2H + ( aq ) + 2 e → H 2 ( g )……….(2.10)

5. Dieying (Perwarnaan)

Proses pewarnaan berfungsi sebagai pemberian warna pada pori - pori

lapisan oksida yang terbentuk setelah anodizing, sehingga dihasilkan tampilan

warna yang menarik pada lapisan oksida aluminium. Namun pada penelitian ini tidak digunakan pewarnaan dikarenakan ketidakmampuan spesimen untuk menyerap bahan pewarna akibat pori - pori yang sempit.

6. Sealing.

Proses sealing berfungsi untuk menutup pori - pori lapisan oksida yang

dihasilkan dari proses anodizing yang masih terbuka. Lapisan yang telah

ditutup dengan proses sealing dapat meningkatkan kekerasan permukaan

aluminium. pada proses sealing larutan yang digunakan adalah asam asetat

dengan konsentrasi 5 gr/liter aquades. Setelah dilakukan proses sealing, maka

struktur permukaan lapisan akan menjadi lebih halus dan rata.

2.2.7. Waktu pencelupan anodizing

Waktu pencelupan anodizing merupakan interval proses awal hingga akhir

proses anodizing. interval pencelupan pada proses anodizing merupakan salah

19

waktu pencelupan yang lebih lama akan menghasilkan ketebalan lapisan oksida (oxide layer) yang semakin tebal, sehingga kekerasan permukaan akan meningkat begitupula sebaliknya. Pada interval waktu yang terlalu lama, cenderung akan

menyebabkan burning (gosong) dan spesimen akan semakin tergerus habis. Hal

ini merupakan akibat dari aliran rapat arus yang terlalu lama pada area tertentu sehingga terjadi pemanasan berlebih pada area tersebut.

Nugroho (2015), melakukan penelitian terhadap variasi waktu pencelupan terhadap kekerasan permukaan pada aluminium 2024-T3, hasil penelitian tersebut

menyimpulkan bahwa semakin lama waktu pencelupan pada proses anodizing

akan menyebabkan permukaan aluminium menjadi semakin keras. hal ini disebabkan oleh lapisan oksida yang semakin tebal seiring bertambahnya waktu pencelupan, pori yang terbentuk pada lapisan oksida cenderung lebih sempit seiring bertambahnya waktu pencelupan yang juga mempengaruhi nilai kekerasan dimana akan meningkatkan kekerasan permukaan pada aluminium 2024-T3. yang ditunjukan pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Grafik variasi interval waktu pencelupan anodizing terhadap

kekerasan permukaan AL 2024-T3. (Nugroho, 2015)

20

2.2.8. Lapisan oksida anodizing

Lapisan hasil anodizing memiliki struktur yang berbeda dari lapisan

oksida yang terbentuk secara alami, dimana lapisannya memiliki struktur 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 oksida (Al2O3) memiliki kekerasan mirip dengan sapphire

2. Insulatif dan tahan terhadap korosi

3. Transparan

4. Tahan terhadap goresan

Lapisan oksida yang terbentuk dari proses ini akan meningkatkan

katahanan abrasi, kemampuan insulator listrik. Aluminium serta paduannya

mempunyai sifat tahan terhadap korosi karena adanya lapisan oksida protektif .

Tebal dari lapisan oksida sekitar 0,005 - 0,0 1 μm.

Gambar 2.6 Struktur permukaan lapisan oksida hasil anodizing.

(Hutasoit, 2008)

Terbentuknya lapisan oksida pada permukaan logam yang di anodizing bergantung pada jenis elektrolit yang digunakan. lapisan dasar

oksida (barrier type oxide film) dan lapisan pori oksida ( porous oxide film )

21

mempunyai struktur yang berpori dengan bentuk strukturnya heksagonal, dengan pori yang terdapat di tengah . Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.7 Struktur berpori lapisan oksida (Sipayung, 2008)

Lapisan dasar merupakan lapisan yang tipis dan padat, yang berfungsi

sebagai lapisan antara lapisan pori dan logam dasar ( base metal). 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 di sisi-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 anodizing

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

22

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

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

4. Arus yang mengalir 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.

Keterangan gambar:

1. Pembentukan barrier layer

2. Awal pembentukan

pori-pori

3. Pori mulai terbentuk dan

berkembang

4. Pori yang terbentuk

semakin stabil.

Gambar 2.8 Tahap pembentukan lapisan oksida (Sipayung, 2008)

26 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram alir penelitian

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang terdiri dari beberapa proses dan ditampilkan dalam diagram alir pada Gambar 3.1.

TIDAK

YA

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Observasi dan studi literatur

Proses Anodizing:

Kuat arus 50 A/dm2, Tegangan 18 V, konsentrasi larutan 40% H2SO4, 60% aquades, suhu elektrolit

40-45oC, variasi waktu anodizing 5, 10, 15 menit

Terbentuk lapisan oksida?

Pengujian

Struktur Makro Struktur Mikro SEM Micro Vickers

Pembahasan hasil pengujian

Kesimpulan

Persiapan alat dan bahan alat

Mulai

27 1.2 Alat dan Bahan Penelitian

1.2.1 Alat Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Adaptor DC

Adaptor DC pada penelitian ini digunakan untuk mengalirkan arus searah pada proses anodizing. adaptor DC mengubah tegangan listrik AC yang besar menjadi tegangan DC yang kecil. Adaptor memiliki fungsi yang sama dengan

power supply namun dibuat lebih praktis dan keluaran arus serta tegangan lebih

kecil yang memungkin untuk pengisian daya pada perangkat seperti komputer,

amplifier, handphone dll. Dalam penelitiaan ini besarnya arus dan tegangan

adaptor diatur secara manual menyesuaikan dengan kebutuhan anodizing, serta jack adaptor dilepas dan diganti dengan penjepit buaya agar memudahkan proses

anodizing. jenis adaptor yang digunakan adalah adaptor DC dengan merk

POWER, seri LTC-96W dengan kapasitas 0-5 Ampere dan 0-24 Volt.Alat dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 DC Adaptor 2. Bak Plastik

Bak plastik pada penelitian ini digunakan sebagai tempat larutan elektrolit pada proses cleaning, etching, desmut, anodizing dan sealing. Bak plastik yang digunakan berjumlah 5 buah dengan 2 buah memiliki volume 1900 ml digunakan pada proses cleaning dan sealing, 2 buah memiliki volume 4000ml digunakan

28

pada proses etching dan desmut dan 1 buah memiliki volume 6550 ml digunakan pada proses anodizing. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Bak Plastik

3. Thermometer

Thermometer pada penelitian ini digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit selama berlangsungnya proses anodizing serta untuk mengukur suhu cairan sealing. Thermometer ini menggunakan penunjuk air raksa dengan skala -10o_C – ₁₁₀o_{C. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.4.}

Gambar 3.4 Thermometer 4. Gelas Ukur Plastik

Gelas ukur pada penelitian ini digunakan untuk mengukur konsentrasi dan takaran larutan elektrolit pada proses cleaning, etching, desmut, anodizing, dan sealing. Gelas ukur pada penelitian ini memiliki volume 1000 ml. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.5.

29

Gambar 3.5 Gelas Ukur Plastik

5. Stopwatch

Stopwatch pada penelitian ini digunakan untuk mengukur lamanya waktu

proses cleaning, etching, desmut, anodizing dan sealing. Stopwatch dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Stopwatch

6. Timbangan Digital

Timbangan digital pada penelitian ini digunakan untuk menimbang berat bahan kimia yang akan digunakan dalam proses anodizing. timbangan yang digunakan menggunakan pengukuran secara digital dengan merk CAMRY seri EK3651 berkapasitas 1-5000 gr. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.7.

30

Gambar 3.7 Timbangan digital

7. Alat Uji Foto Optik Magnifikasi 55X

Alat foto optik pada penelitian ini berfungsi untuk mengetahui topografi permukaan pada aluminium 1XXX setelah anodizing. Menggunakan magnifikasi 55X. Terletak di laboratorium bahan teknik UGM dengan merk OLYMPUS dengan model CX21.

Gambar 3.8 Alat Uji Foto Optik Magnifikasi 55X

8. Alat Uji Foto Optik Magnifikasi 100X

Alat uji foto optik pada penelitian berfungsi untuk mengetahui ketebalan lapisan oksida pada aluminium 1XXX setelah anodizing. Menggunakan magnifikasi 100X. Terletak di laboratorium bahan teknik UGM dengan merk OLYMPUS model PME3-111B. Yang ditunjukan pada Gambar 3.9.

31

Gambar 3.9 Alat Uji Foto Optik Magnifikasi 100X

9. Alat Uji Kekerasan Mikro Vickers.

Alat uji kekerasan mikro vickers pada penelitian ini berfungsi untuk mengetahui kekerasan mikro pada permukaan aluminium seri 1XXX. Terletak di laboratorium bahan teknik UGM. Dengan merk CONTRALAB micro hardness

tester seri HMV-M Ref. MT 100600 yang ditunjukan pada Gambar 3.9.

32

10.Alat Uji Scaning Electron Microscope (SEM)

Alat uji SEM pada penelitian ini digunakan untuk mengetahui topografi permukaan aluminium 1XXX yang telah di anodizing. alat uji terletak di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Gunungkidul. Dengan produk Hitachi model SU3500, kemampuan perbesaran 10-300000 kali, depth of field 4-0.4mm dan resolusi hingga 3nm. Alat uji SEM dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Alat uji SEM

11.Alat pendukung a. Penjepit

Penjepit digunakan untuk mengambil dan meletakan spesimen yang dimasukan kedalam larutan elektrolit pada proses cleaning, rinsing, etching,

desmut, anodizing dan sealing. Sehingga tangan tidak menyentuh zat kimia yang

korosif. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.12.

33 b. Tang

Digunakan untuk memotong dan membengkokan kabel penghubung yang digunakan untuk proses anodizing. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Tang

c. Plat Dudukan Aluminium

Plat dudukan aluminium digunakan untuk menahan kabel penghubung anoda dan katoda agar posisi spesimen tidak bergeser.

Gambar 3.14 Plat Dudukan Aluminium

d. Penjepit Buaya

Penjepit buaya digunakan untuk menghubungkan kabel dari adaptor menuju spesimen yang akan di anodizing. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.15.

34 e. Sarung tangan

Sarung tangan digunakan untuk melindungi tangan dari larutan bahan kimia yang korosif pada setiap proses. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.16

Gambar 3.16 Sarung Tangan

f. Masker

Masker digunakan untuk melindungi pernafasan dari gas yang timbul dari bahan kimia korosif sehingga tidak terhirup. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Masker

g. Mistar

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

35

Gambar 3.18 Mistar

h. Gergaji besi

Gergaji besi digunakan untuk memotong lembaran plat aluminium menjadi potongan spesimen. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.19

Gambar 3.19 Gergaji besi

i. Kertas Amplas

Kertas amplas digunakan untuk menghaluskan spesimen dan menghilangkan scratch yang ada pada permukaan. Amplas yang digunakan adalah merk SLG seri C500, C1000, C1500. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.20.

36 j. Alat Tulis

Alat tulis digunakan untuk mencatat data yang diperoleh selama proses

anodizing yang diperlukan untuk melengkapi data penyusunan laporan. Yang

dapat dilihat pada Gambar 3.21.

Gambar 3.21 Alat Tulis

k. Kamera

Kamera digunakan sebagai alat dokumentasi kegiatan anodizing dan dokumentasi peralatan dan bahan yang digunakan dalam proses anodizing. Yang dapat dilihat pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Kamera

1.2.2 Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian mengenai proses anodizing ini adalah sebagai berikut :

1. Asam Sulfat (H2SO4)

Asam sulfat (H2SO4) berfungsi sebagai larutan elektrolit yang digunakan

37

menjadi aluminium oksida. Asam sulfat yang digunakan adalah asam sulfat teknis dengan tingkat kemurnian 25%. Larutan asam sulfat (H2SO4) diperoleh dari toko

bahan kima MULTI KIMIA, yang ditunjukan pada Gambar 3.23.

Gambar 3.23 Asam Sulfat (H2SO4)

2. Phosporic Acid (H3PO4)

Phosporic Acid digunakan sebagai larutan elektrolit pada campuran

larutan desmut. Phosphoric acid yang digunakan pada penelitian ini adalah

phosphoric acid teknis. Yang ditunjukan pada Gambar 3.24.

38 3. Asam Asetat/Asam Cuka (CH3COOH)

Asam cuka pada penelitian ini digunakan sebagai campuran larutan

desmut dan sealing. larutan asam cuka yang digunakan adalah asam cuka teknis

produk dari PT BRATACO, yang ditunjukan pada Gambar 3.25.

Gambar 3.25 Asam Asetat/Asam Cuka (CH3COOH)

4. Soda api (NaOH)

Soda api (NaOH) digunakan sebagai larutan etsa, bahan ini berbentuk padat dengan konsentrasi (100gr/liter) yang diproduksi oleh PT BRATACO, seperi ditunjukan pada Gambar 3.26.

39 5. Soda Ash/Natrium Karbonat (Na2CO3)

Soda Ash dalam penelitian ini digunakan sebagai larutan penghilang kotoran dan minyak yang menempel pada spesimen dengan konsentrasi 10gr/liter. Soda ash yang diperoleh diproduksi oleh PT BRATACO , yang ditunjukan pada Gambar 3.27.

Gambar 3.27 Soda Ash/Natrium Karbonat (Na2CO3)

6. Air Suling (Aquades)

Fungsi dari air suling berfungsi sebagai larutan campuran seperti pada larutan sealing, etching dan cleaning. Yang ditunjukan pada Gambar 3.28.

40 7. Spesimen (Anoda)

Spesimen yang digunakan pada penelitian ini adalah logam plat aluminium yang berfungsi sebagai anoda (+) yang akan melepas ion ke katoda sehingga terjadi reaksi reduksi. Aluminium yang digunakan yaitu seri 1XXX dengan dimensi panjang 50 mm, lebar 30 mm dan tebal 2,8 mm. Spesimen ditunjukan pada Gambar 3.29

Gambar 3.29 Spesimen (Anoda)

8. Plat Aluminium ( Katoda)

Plat aluminium digunakan sebagai katoda (-) pada proses anodizing dimana plat akan menerima ion dari anoda yang akan melapisi permukaannya. Dimensi plat aluminium yang digunakan adalah 50 mm, lebar 30 mm dan tebal 2,8 mm atau memiliki rasio 1:1 dengan spesimen. Plat katoda dapat dilihat pada Gambar 3.30.

41 1.3 Pelaksanaan Penelitian

1.3.1 Tahapan proses anodizing aluminium.

Tahapan-tahapan yang dilakukan pada proses anodizing aluminium diantaranya adalah :

1. Pengamplasan

Proses pengamplasan bertujuan untuk menghilangkan noda dan scratch yang terdapat pada permukaan logam aluminium serta meratakan permukaannya. Proses pengamplasan ini menggunakan amplas logam dengan seri C500, C1000, C1500. Proses ini dilakukan secara manual dengan menggunakan tangan secara berurutan mulai C500, C1000 dan C5000. Setelah proses pengamplasan selesai kemudian spesimen di rinsing dengan air suling (aquades). Seperti ditunjukan pada Gambar 3.31.

Gambar 3.31 Proses Pengamplasan Spesimen

2. Cleaning (Pencucian)

Setelah dilakukan proses pengamplasan selanjutnya adalah proses

cleaning yaitu proses pencucian spesimen dengan menggunakan natrium karbonat

(Na2CO3) yaitu bahan utama dalam pembuatan detergen yang berfungsi untuk

menghilangkan noda dan minyak yang menempel pada spesimen. Konsentrasi larutan cleaning yaitu 10gr/liter aquades. Dengan suhu ruangan bak plastik 30-35oC. proses ini sangat penting dalam proses anodizing dikarenakan spesimen yang tidak bersih akan menyebabkan hasil anodizing yang tidak optimum sebab

42

anodizing tidak dapat menghilangkan minyak ataupun lemak yang menempel

pada permukaan spesimen sehingga lapisan oksida tidak dapat terbentuk akibat permukaan tertutup minyak ataupun lemak. Setelah proses cleaning selesai kemudian spesimen di rinsing dengan air suling (aquades) menggunakan sprayer (semprotan). Proses cleaning dapat dilihat pada Gambar 3.32.

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

3. Etching (Etsa)

Setelah dilakukan proses cleaning selanjutnya adalah proses etching yaitu proses yang bertujuan untuk menghilangkan lapisan oksida yang terbentuk secara alami yang tidak dapat dihilangkan dengan proses sebelumya. Selain itu proses ini berguna untuk membuat permukaan spesimen menjadi lebih rata dan halus. Komposisi larutan etching yaitu berupa soda api (NaOH) dengan konsentrasi (100gr/liter) air suling (aquades). Dengan suhu ruangan bak plastik 30-35oC. spesimen yang sudah melewati cleaning dan rinsing dicelupkan kedalam larutan

etching selama ± 1 menit. Setelah proses etching selesai kemudian spesimen di

rinsing dengan air suling (aquades) menggunakan sprayer (semprotan). Proses

etching dapat dilihat pada Gambar 3.33.

43

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

4. Desmut

Setelah dilakukan proses etching selanjutnya adalah proses desmut yaitu proses yang bertujuan untuk menghilangkan smut pada aluminium. Istilah smut sendiri adalah lapisan tipis berwarna abu-abu hingga hitam yang berasal dari bahan-bahan paduan pembentuk logam aluminium seri 1XXX yang tidak dapat larut dalam larutan etching. Selain itu desmut juga berfungsi untuk pengkilapan

(Bright deep) pada permukaan logam aluminium. Komposisi larutan desmut yaitu

75% phosphoric acid (H3PO4), 15% asam sulfat (H2SO4) dan 10% asam cuka

(CH3COOH). Dengan suhu ruangan bak plastik 30-35oC, spesimen dicelupkan

dalam lariutan desmut selama ± 2 menit. Setelah proses desmut selesai kemudian spesimen di rinsing dengan air suling (aquades) menggunakan sprayer.

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

a b

44

5. Anodizing (Oksidasi Anodik)

Setelah dilakukan proses desmut selanjutnya adalah proses anodizing yaitu proses yang bertujuan untuk menghasilkan lapisan oksida pada anoda. Komposisi larutan anodizing yaitu 400ml asam sulfat (H2SO4) dan 600ml air suling

(aquades). Pada proses anodizing spesimen dipasang sebagai anoda atau pada kutub positif (+) dan plat aluminium sebagai katoda atau pada kutub negatif (-). Sebelum mencelupkan spesimen kedalam larutan, tegangan pada adaptor DC diatur terlebih dahulu yaitu sebesar 18 Volt lalu spesimen dicelupkan kedalam larutan elektrolit dan diatur arusnya sebesar 4 Ampere (50 Ampere/dm2). Setelah itu dilakukan variasi waktu pencelupan yaitu 5, 10, dan 15 menit. Setelah proses

anodizing selesai kemudian spesimen di rinsing dengan air suling (aquades)

menggunakan sprayer (semprotan). Proses anodizing dapat dilihat pada Gambar 3.35.

Gambar 3.35 (a) Proses Anodizing (oksidasi anodik), (b) Proses Rinsing

6. Sealing.

Setelah dilakukan proses anodizing selanjutnya adalah proses hot sealing yaitu proses penutupan pori-pori lapisan oksida. komposisi larutan sealing yaitu asam cuka 50gr/liter air suing (aquades), lalu spesimen dicelupkan selama ±10 detik kedalam larutan sealing dengan suhu antara 90-95oC. Setelah proses hot

sealing selesai kemudian spesimen di rinsing dengan air suling (aquades)

Anoda Katoda

45

menggunakan sprayer (semprotan). Proses sealing dapat dilihat pada Gambar 3.36.

Gambar 3.36 (a) Proses Sealing , (b) Proses Rinsing

46 1.3.2 Bagan Proses Anodizing

Gambar 3.37 menunjukan bagan proses anodizing mulai dari proses awal sampai dengan proses akhir.

Gambar 3.37 Bagan proses anodizing

Cleaning :

Natrium karbonat (Na2CO3) 10gr/ liter

aquades, selama 1 menit

Rinsing:

aquades

Etching :

Soda api (NaOH) 100gr/liter aquades,

selama 1 menit

Rinsing:

aquades

Desmut :

Posporicacid

(H3PO4) 75%, Asam

sulfat (H2SO4) 15%,

Asam Cuka (CH2COOH) 10%.

Dalam takaran 1000ml, selama 3

menit.

Anodizing :

Asam sulfat (H2SO4) 40%,

Aquades 60% Dalam takaran 1000ml. Arus :50

A/dm2 dan Tegangan :18V. suhu cairan 40-45o_C

Selama 5, 10 dan 15

Sealing :

Asam cuka 100gr/liter aquades.

Suhu larutan 90-95o_{C , selama 10}

detik Endprocess Rinsing: aquades Rinsing: aquades Rinsing: aquades

47 1.3.3 Pelaksanaa pengujian

1. Pengujiaan struktur mikro

Pengujian struktur mikro ini bertujuan untuk melihat ketebalan lapisan oksida pada aluminium setelah proses anodizing. setelah spesimen aluminium dibelah menjadi 2 bagian, kemudian diambil sebagian dari spesimen untuk di

mounting. Fungsi dari mounting adalah untuk memudahkan melakukan

pengamatan foto struktur mikro pada saat pengujian berlangsung. Selanjutnya spesimen diamati menggunakan alat foto mikro dan ketebalan lapisan oksida aluminium dapat dilihat dari sisi samping spesimen. Adapun preparasi spesimen langkah kerja dalam pengujian foto mikro yaitu :

1. Benda uji dibelah menjadi dua bagian dengan menggunakan gergaji secara hati-hati dimaksudkan agar tidak terjadi perubahan struktur karena panas yang timbul akibat gesekan dengan gergaji saat proses pemotongan.

2. Benda uji yang sudah dibelah kemudian di mounting dalam kotak akrilik yang terbuat dari resin dan katalis sebagai pemegang pada saat pengujian yang ditunjukan pada Gambar 3.38

Gambar 3.38 Resin penahan spesimen.

3. Pengamplasan permukaan benda uji yang dibelah dengan menggunakan amplas no 120 hingga 1500, dilakukan secara berurutan mulai dari yang kasar sampai yang paling halus. Dalam pengamplasan digunakan air sebagai

48

pelumas agar tidak timbul panas berlebih akibat gesekan yang dapat merubah struktur mikro.

4. Polishing dilakukan setelah mendapatkan permukaan yang halus, polishing

menggunakan autosol secukupnya. Usahakan jangan terkena tangan karena akan meninggalkan bekas pada permukaan yang sudah di polish.

5. Proses pengetsaan dilakukan setelah proses polishing. a. Bahan etsa yang digunakan adalah alkohol dan nital b. Pembuatan bahan etsa yaitu nital

- _{Menyiapkan larutan HNO3 65% dari presentase keseluruhan nital yang}

akan digunakan.

- _{Menyiapkan alkohol sebagai campuran larutan HNO3 65% sebanyak}

97%.

- _{Campurkan larutan tersebut lalu digunakan untuk ptroses etsa.}

c. Proses pengetsaan spesimen

- _{Membersihkan spesimen dengan tisu setelah spesimen dipoles dan}

dicelupkan kedalam nital selama 10 detik.

- _{Mencuci spesimen dengan aquades.}

- _{Membersihkan spesimen dengan mengusap spesimen menggunakan}

kapas yang telah dibasahi dengan alkohol.

- _{Mengeringkan spesimen.}

- _{Melihat struktur mikro spesimen pada alat uji foto mikro.}

6. Foto mikro dilakukan setelah proses etsa dengan 100 kali perbesaran

2. Pengujian struktur makro

Pengujian struktur makro ini bertujuan untuk melihat struktur makro permukaan aluminium setelah proses anodizing. pada pengujian stuktur makro tidak ada preparasi khusus pada spesimen seperti pengamplasan atau polishing dikarenakan dapat merusak permukaan lapisan oksida yang ingin diamati. Selanjutnya spesimen diamati menggunakan alat foto makro dengan perbesaran 10x lalu difoto dan dibandingkan permukaan spesimen satu dengan yang lainya.

49 3. Pengujian Kekerasan Mikro Vickers

Pengujian kekerasan mikro vickers ini bertujuan untuk mengukur tingkat kekerasan permukaan aluminium setelah proses anodizing. dalam pengujian mikro

vickers menggunakan indentor berupa piramida intan yang memiliki sudut bidang

berhadapan (136o ), ditenkankan ke permukaan yang akan diukur dengan pembebanan sebesar 25 gf, kemudian diambil panjang diagonalnya dan dari perbandingan antara beban dengan luas tapak penekan. Maka akan didapat hasil kekerasan mikro vickers pada bagian permukaan aluminium setelah proses

anodizing. Indentor mikro vickers ditunjukan pada Gambar 3.39

Gambar 3.39 Bentuk Indentor Micro Vickers

(http://electronicimaging.spiedigitallibrary.org)

Perhitungan nilai Vickers hardness number (VHN) ditunjukan pada persamaan 3.1.

VHN = , 8 � �

�^ ………..……….(3.1)

Keterangan :

VHN : Vickers Hardness number P : Beban yang digunakan

50

4. Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM)

Pengujian menggunakan SEM bertujuan untuk mengetahui topogfrafi permukaan spesimen aluminium setelah proses anodizing dengan resolusi dan perbesaran yang sangat tinggi yang tidak dapat terlihat secara kasat mata. SEM bekerja berdasarkan prinsip scan sinar elektron pada permukaan sampel, yang selanjutnya informasi yang didapatkan diubah menjadi gambar. pada sebuah mikroskop elektron terdapat beberapa peralatan utama antara lain :

 Pistol elektron, berupa filamen yang terbuat dari unsur yang mudah melepas elektron seperti tungsten.

 Lensa untuk elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet.

 Sistem vakum, karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting. Skema proses pemindaian SEM ditunjukan pada Gambar 3.40.

Gambar 3.40 Skema Proses Pemindaian SEM (https://www.purdue.edu/ehps/rem/rs/graphics/sem2)

51

Dalam penelitian ini hanya satu spesimen yang digunakan untuk uji sem yaitu spesimen dengan nilai kekerasan tertinggi namun sebelum dilakukan pengujian ada beberapa proses preparasi terlebih dahulu. Adapun perparasi spesimen dan langkah pengujian yang dilakukan menggunakan SEM yaitu : 1. Spesimen yang sebelumnya berukuran 50 mm x 30 mm diperkecil menjadi

ukuran 10 mm x 10 mm dengan memotong menggunakan gergaji secara hati-hati dimaksudkan agar tidak terjadi perubahan struktur karena panas yang timbul akibat gesekan dengan gergaji saat proses pemotongan dan dirapikan sisa potongan yang masih menempel menggunakan amplas halus yaitu seri C 500.

2. Spesimen yang telah diperkecil lalu ditempel isolasi yang memiliki dua sisi perekat lalu spesimen ditempelkan pada dudukan sehingga tidak bergeser atau jatuh.

3. Spesimen memiliki lapisan oksida yang bersifat non konduktif yang dapat menyebabkan sinar elektron tidak dapat mendeteksi permukaan spesimen. Oleh sebab itu agar permukaan spesimen menjadi konduktif dilakukan proses pelapisan terlebih dahulu dengan alat ion sputtering coater selama 10 detik dengan rapat arus 10mA menggunakan material pelapis berupa emas yang dapat dilihat pada Gambar 3.41.

52

4. Spesimen yang telah dicoating lalu di uji sem pada ruang vakum dengan

accelerating voltage mencapai 10000 Volt dan perbesaran hingga 15000x.

50 BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

1.1. Hasil Anodizing

Hasil anodizing spesimen aluminium 1XXX dengan suhu elektrolit yang dijaga antara 40-45 oC dan waktu pencelupan anodizing selama 5, 10 dan 15 menit dapat dilihat pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Hasil anodizing aluminium 1XXX dengan suhu elektrolit 40-45 oC dan variasi waktu pencelupan (a) 5 menit. (b) 10 menit. (c) 15 menit. Dari hasil anodizing yang ditampilkan pada gambar (a) dengan waktu pencelupan anodizing selama 5 menit, dapat terlihat permukaan lapisan oksida yang terbentuk lebih halus dan rata dibandingkan dengan spesimen lainnya dengan variasi pencelupan selama 10 dan 15 menit selain itu terlihat pula suatu titik-titik berukuran kecil yang terbentuk pada permukaan lapisan oksida. Lalu pada gambar (b) dengan waktu pencelupan anodizing selama 10 menit, dapat terlihat sudah terbentuknya lapisan oksida dengan tekstur kasar dan terlihat homogen tersebar pada permukaan lapisan oksida, apabila lapisan tersebut terkena cahaya akan memberi kesan mengkilap. Lalu pada gambar (c) dengan waktu pencelupan anodizing selama 15 menit, dapat terlihat terbentuknya permukaan

51

dengan tekstur kasar namun permukaan tersebut lebih halus jika dibandingkan permukaan lapisan oksida dengan waktu pencelupan selama 10 menit.

Setelah dilakukan proses anodizing terhadap aluminium 1XXX didapatkan beberapa hasil anodizing yang sesuai, yaitu terbentuknya lapisan oksida dengan tekstur kasar, namun adapula hasil anodizing yang tidak sesuai, hal tersebut disebabkan oleh salah satu parameter yang digunakan dalam proses anodizing yaitu suhu cairan elektrolit. dalam penelitian ini suhu elektrolit dijaga antara 40-45 oC. Suhu elektrolit yang kurang dari 40 oC atau lebih dari 45 oC akan menyebabkan perbedaan bentuk permukaan lapisan oksida. yang dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 (a) Hasil anodizing selama 15 menit dengan suhu kamar (b) Hasil anodizing selama 15 menit dengan suhu elektrolit

diatas 45oC.

Dari hasil anodizing diatas, pada gambar (a) dapat diketahui bahwa apabila suhu elektrolit berada pada suhu kurang dari 40oC atau pada suhu kamar akan menyebabkan tidak terbentuknya lapisan oksida dengan tekstur kasar. Hal tersebut disebabkan oleh turunnya densitas arus akibat suhu elektrolit yang rendah yang menyebabkan lapisan kasar menjadi sulit terbentuk. Lalu pada gambar (b) dapat diketahui bahwa suhu elektrolit yang lebih dari 45 oC akan menyebabkan burning (Hangus) pada lapisan dengan tekstur kasar yang telah terbentuk. Hal

66 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan proses penelitian, analisa dan pembahasan data terhadap pengaruh variasi waktu anodizing dan juga beberapa pengujian yaitu foto makro, foto mikro, pengujian scanning electron microscope (SEM) dan pengujian kekerasan micro vickers maka kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :

1. Struktur makro permukaan aluminium 1XXX setelah anodizing memperlihatkan adanya butiran yang terbentuk dimana semakin lama waktu anodizing menyebabkan butiran tersebut semakin bertambah dengan ukuran yang semakin meningkat, sehingga menyebabkan permukaan terlihat tidak rata. Permukaan tersebut memiliki sifat memantulkan cahaya sehingga terkesan mengkilap. Sifat tersebut sangat berbeda jika dibandingkan dengan permukaan pada raw material yang rata namun kusam.

2. Lapisan oksida aluminium 1XXX menunjukkan peningkatan ketebalan setelah dilakukan anodizing dimana semakin lama waktu anodizing dapat menyebabkan lapisan oksida yang terbentuk akan semakin tebal. Ketebalan tertinggi terdapat pada waktu pencelupan selama 15 menit dengan tebal rata-rata 56.8 µm.

3. Struktur mikro permukaan aluminium 1XXX setelah anodizing cenderung menghasilkan struktur berpori dengan ukuran pori antara 5-10 µm. Jumlah pori dan ukuran pori tersebut semakin meningkat dengan lamanya waktu pencelupan anodizing.

4. Kekerasan permukaan aluminium 1XXX menunjukkan peningkatan setelah dilakukan anodizing, dimana semakin lama waktu anodizing dapat menyebabkan kekerasan permukaan menjadi semakin meningkat. Nilai kekerasan tertinggi terdapat pada waktu pencelupan selama 15 menit dengan nilai rata-rata 55.16 VHN

67 5.2Saran

Mengacu pada hasil penelitian, analisa dan pembahasan data terhadap pengaruh variasi waktu pencelupan pada proses anodizing, maka ada beberapa saran yang dapat dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya mengenai anodizing yaitu :

1. Perlu diperhatikan kualitas alat dan bahan yang digunakan dalam proses anodizing agar hasil anodizing aluminium semakin maksimal.

2. Perlu diperhatikan tingkat kemurnian dan komposisi larutan elektrolit yang digunakan untuk proses anodizing maupun proses etsa, desmut dan sealing karena dapat mempengaruhi hasil anodizing.

3. Perlunya penelitian lebih lanjut mengenai anodizing menggunakan material logam lain atau aluminium seri lain yang dapat menghasilkan lapisan oksida dengan permukaan kasar. Serta percobaan penerapan bahan pewarna pada lapisan oksida dengan permukaan kasar.

68

DAFTAR PUSTAKA

Andriyanto. (2012), “Pewarnaan Logam Dengan Sistem Anodizing Pada Aluminium”. Makalah, Politeknik Tristar Surabaya.

Hutasoit, Martino. (2008), “Pengaruh Penambahan Konsentrasi Asam Oksalat Terhadap Ketebalan Lapisan Oksida Pada Aluminium Foil Hasil Proses Anodisasi”, Skripsi program sarjana Universitas Indonesia.

Nugroho, Fajar. (2015), “Pengaruh Rapat Arus Anodizing Terhadap Nilai

Kekerasan Pada Plat Aluminium Paduan AA Seri 2024-T3”. Jurnal angkasa. Vol. 7 (2), 39-48.

Priyanto, Anang. (2012) “Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Kekerasan

Permukaan Logam Aluminium 5XXX”. Skripsi program sarjana Universitas

Islam Indonesia.

Rasyid, Muhammad dkk. (2009), “Aluminium Murni Dan Paduannya”. Makalah,

Institut Pertanian Bogor.

Santhiarsa, N.N. (2009), “Pengaruh Kuat Arus Listrik dan Waktu Proses Hard Anodizing Pada Aluminium 2024-T3 Terhadap Kekerasan dan Ketebalan Lapisan”. Jurnal Material Teknik. Vol. 3 (2), 164-169.

Shidarta, Bambang Wahyu. (2012), ”Pengaruh Konsentrasi Elektrolit Dan Waktu Anodisasi Terhadap Ketahanan Aus Dan Kekerasan Pada Lapisan Oksida

Paduan Aluminium ADC 12”. Jurnal aplikasi sains dan teknologi. Vol. 3, A132-A137.

Sipayung, Sandy Putra. (2008), “ Pengaruh Penambahan Konsentrasi Elektrolit Pada Proses Anodisasi”. Skripsi program sarjana Universitas Indonesia.

Suhariyanto. (2003), “Perbaikan Sifat Mekanik Paduan Aaluminium (A 356.0) Dengan Menambahkan TiC”. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 3 (1). 20-24.

Supriyadi, Agung. (2010), “Pengaruh Variasi Penahanan Pencelupan Terhadap

Ketebalan Lapisan dan Laju Korosi Pada Kuningan Cor Yang Di Anodizing”.

Skripsi program sarjanaUniversitas Muhammadiyah Surakarta.

Taufik, Tania. (2011), “Anodizing Pada Logam Aluminium dan Paduannya”, Makalah, Institut Teknologi Bandung.

http://www.diyanodizing.com/anodizing_basics http://electronicimaging.spiedigitallibrary.org https://www.purdue.edu/ehps/rem/rs/graphics/sem2