e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014)
ANODIZING LOGAM ALUMINIUM DENGAN VARIASI BEDA POTENSIAL A.A. Ketut Wisnu Arisudana Kusuma, I Wayan Karyasa, I Nyoman Suardana Jurusan Pendidikan Kimia Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Indonesia e-mail:
[email protected],
[email protected],
[email protected] Abstrak Penelitian ini bertujuan menentukan karakteristik permukaan logam aluminium melalui proses anodizing. Variabel bebas yang digunakan adalah besar beda potensial yang diberikan pada proses anodizing. Kualitas karakteristik permukaan logam aluminium ditentukan dengan analisis data yang berupa ketebalan dan lebar pori yang terbentuk selama proses anodizing yang diperoleh dari uji Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray. Pada penelitian ini digunakan logam aluminium dengan kemurnian 99% dengan ketebalan 3 mm berukuran 6 cm x 1,5 cm yang sudah dibersihkan menggunakan aquades, sabun, dan alkohol, selanjutnya direndam dalam larutan NaOH 1M selama 2 menit, kemudian dilanjutkan dengan proses anodizing dengan variasi beda potensial yang diberikan yaitu 15 V, 20 V, dan 25 V. Tahap selanjutnya dilakukan uji Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray terhadap sampel sehingga didapatkan data Ketebalan dan lebar pori yang terbentuk selama proses anodizing pada permukaan logam aluminium serta data komposisi penyusun logam aluminium hasil anodizing. Hasil analisis data ketebalan dan lebar pori yang diperoleh dari uji Scanning Electron MicroscopeEnergy Dispersive X-ray menunjukkan beda potensial 25 V memberikan hasil yang paling baik. Kata kunci: aluminium, beda potensial, anodizing Abstract The aim of this study was to determine the characterization of aluminium surfaces that have been anodized. Independent variable of this experiment is voltage variations in anodizing processes. Quality of the aluminium surfaces was determined by analyzing data of the aluminium oxide pores thickness and width that occurred from Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray instrument test. In this study is used an aluminium metals with 99% purity with thickness approximately 3 mm and 6 cm x 1,5 cm dimension and have been cleaned by aquadest, soap, and alcohol. After that, it degreased with NaOH 1 M solution at 2 minutes and then continued with anodizing processes with voltage variation (15 V, 20 V, and 25 V). The next step is it tested by Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray instrument. In these processes, the data of aluminium oxide pore thickness and width is occurred. Data of the composition of aluminium after anodized is occurred from Energy Dispersive X-ray test. The results show that the best condition of aluminium surfaces is occurred at 25 V. Keywords: aluminium, voltage, anodizing
138
138
e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014) PENDAHULUAN Paradigma pendidikan sains pada dasarnya menekankan pada dua hal yaitu; sains sebagai produk dan sains sebagai proses. Sains sebagai produk menekankan hasil capaian kompetensi siswa yang diukur berdasarkan produk dari proses pembelajaran. Sains sebagai proses menekankan penilaian hasil capaian kompetensi siswa yang diukur berdasarkan proses yang dialami siswa selama mengikuti pembelajaran. Hal ini menuntut siswa untuk menguasai materi tidak hanya pada pengetahuan teoritis namun juga harus mampu memiliki kemampuan praktis. Pemahaman terhadap pengetahuan teoritis dan kemampuan praktis yang baik akan membantu siswa dalam memecahkan permasalahan yang dihadapinya sehari-hari berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dimiliki. Salah satu contohnya adalah materi elektrolisis. Elektrolisis dikehidupan sehari-hari lebih dikenal oleh masyarakat dalam bentuk elektroplating (penyepuhan). Masalah yang sering dihadapi oleh masyarakat terkait proses elektroplating adalah tidak semua logam dapat disepuh dengan cara yang sama. Salah satu logam yang memerlukan perlakuan khusus untuk disepuh adalah logam aluminium. Logam aluminium merupakan salah satu logam yang sangat sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Logam ini sering dimanfaatkan sebagai perlengkapan dapur, industri otomotif, hingga bahan pembuatan pesawat terbang. Aluminium sering dipergunakan karena memiliki sifat-sifat yang unggul seperti kuat, ringan mudah ditempa dan lain-lain (Istiyono, Sari, & Adi, 2008). Kebutuhan pasar dunia terhadap logam aluminium tidak hanya sebatas pada keistimewaan sifat fisis yang dimiliki oleh logam aluminium melainkan juga berhubungan dengan segi estetika. Banyak industri seperti industri handphone, otomotif dan peralatan dapur yang sudah menggunakan teknik pewarnaan logam aluminium untuk meningkatkan nilai estetika logam tersebut. Kebanyakan teknik pewarnaan
logam aluminium yang digunakan adalah dengan teknik pelapisan logam aluminium dengan menggunakan pewarna (dye) ataupun dengan chrome (Cr) (TCEQ, 2007) Penggunaan teknik pelapisan dengan menggunakan pewarna ataupun chrome memiliki kelemahan utama yaitu mudah pudar/terkelupasnya pewarna ataupun chrome yang digunakan untuk melapisi logam aluminium. Hal ini tentunya akan mempengaruhi daya beli pasar terhadap peralatan yang berbahan dasar aluminium. Untuk meningkatkan nilai estetika yang dimiliki logam aluminium sebagai bahan dasar berbagai peralatan rumah tangga salah satu cara yang dapat digunakan adalah dengan memadankan antara logam aluminium dengan logam lain yang memiliki nilai estetika seperti emas atau tembaga. Teknik yang paling cocok digunakan untuk logam aluminium yaitu teknik anodizing. Anodizing merupakan suatu proses elektrolisis dengan prinsip dasar pembentukan lapisan oksida aluminium secara terkontrol melalui proses aerasi sehingga terbentuk lapisan oksida yang berpori (Presto & Fainstein, 2003). Secara umum teknik anodizing dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu, regular anodizing dan hard anodizing. Teknik regular anodizing digunakan untuk keperluan yang bersifat dekoratif, sedangkan teknik hard anodizing lebih bertujuan meningkatkan kekuatan fisik dari logam aluminium. Teknik anodizing merupakan teknik yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan logam aluminium terhadap korosi serta meningkatkan ketahanan fisik serta keausan logam aluminium. Proses anodizing dilakukan dengan cara elektrolisis. Logam aluminium yang telah dipreparasi dihubungkan dengan kutub positif power supply sedangkan kutub negatifnya akan dihubungkan dengan logam inert seperti platina, timbal dan lain-lain. Anoda dan katoda dari power supply ini kemudian dicelupkan kedalam larutan elektrolit. Teknik yang paling umum digunakan dalam anodizing berdasarkan jenis elektrolit yang digunakan adalah jenis
139
e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014) sulfuric acid anodizing. Hal ini disebabkan teknik ini yang paling bernilai ekonomis. Konsentrasi asam sulfat yang paling optimum digunakan untuk teknik anodizing adalah 15%. Pada konsentrasi 15%, karakteristik permukaan logam aluminium hasil anodizing memberikan tingkat kekerasan dan keausan yang paling optimal (Sidharta, Soekrisno, dan Iswanto, 2012). Hal lain yang mempengaruhi kualitas aluminium hasil anodizing adalah besar beda potensial yang diberikan. Perbedaan besar beda potensial yang diberikan akan mempengaruhi lebar dan ketebalan pori oksida aluminium yang terbentuk (Araoyinbo, Noor, Sreekantan, dan Azis, 2010). Teknik anodizing adalah suatu proses penyepuhan logam yang didasarkan atas pembentukan lapisan oksida aluminium melalui oksidasi yang terkontrol sehingga terbentuk pori yang akan dilapisi/diisi oleh lapisan logam lain (Presto, 2003). Secara umum teknik anodizing dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu Regular dan hard anodizing. Teknik ini dibedakan atas dasar kuat atau lemahnya proses pembentukan oksida logam melalui pengontrolan. Regular anodizing biasanya digunakan untuk melapisi aluminium sehingga hasil yang diperoleh menjadi lebih dekoratif. Teknik hard anodizing biasanya digunakan untuk membuat lapisan oksida yang lebih tebal sehingga aluminium memiliki ketahanan terhadap korosi yang lebih kuat. Pemilihan teknik anodizing akan sangat bergantung pada keperluan. Jika yang diperlukan hanya sebatas membuat aluminium yang dekoratif yaitu memiliki nilai estetika maka cukup digunakan anodizing jenis regular anodizing. Teknik anodizing pada dasarnya menggunakan prinsip elktrolisis. Pada sel elektrolisis, anoda dihubungkan dengan logam aluminium yang akan di-anodizing dan di bagian katoda dihubungkan dengan logam aluminium lain. Kemudian pada sel ini dialirkan beda potensial. Beda potensial ini akan memicu pertumbuhan lapisan oksida pada permukaan logam aluminium. Pembentukan lapisan oksida pada permukaan aluminium sangat dipengaruhi
oleh jumlah oksigen yang terdapat ada larutan elektrolit. Pengaliran udara (aerasi) pada proses ini akan menyuplai sejumlah oksigen pada sel elektrolisis sehingga larutan elektrolit tidak mengalami defisit oksigen. Disamping itu fungsi penambahan aliran udara pada proses ini adalah menciptakan rongga pori pada oksida aluminium yang dibentuk. Terbentuknya pori pada oksida menandakan proses anodizing berhasil dilakukan. Kualitas produk hasil anodizing ditentukan oleh ketebalan pori yang terbentuk serta jarak antar pori. Jarak antar pori yang terbentuk haruslah saling berdekatan untuk menghindari pewarnaan yang kurang merata. Berdasarkan data SNI No.07-0734-1989 tentang kualitas lapisan anodisasi aluminium, ketebalan pori oksida yang terbaik adalah pada kisaran ± 18 µm untuk keperluan dekoratif. Untuk keperluan khusus seperti peningkatan kekuatan fisik logam SNI mempersyaratkan ketebalan pori rata-rata diatas 20 µm. Keperluan khusus lebih cenderung pada kebutuhan konsumen terhadap kekuatan fisik dan keausan logam aluminium hasil anodizing. Berikut disajikan data kualitas logam aluminium hasil anodizing berdasarkan SNI. Tabel 1. Data Kualitas Permukaan Logam Aluminium Hasil Anodizing Berdasarkan Data SNI No. 07-0734-1989 Kelas Ketebalan Rata-rata Minimum µm 1 18 2 10 3 5 Khusus ≥ 20 METODE Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah; aquadest, sabun cair, alkohol 70%, pelat aluminium dengan kemurnian 99% tebal 0,3 mm ukuran 1,5 x 6 cm sebanyak 8 buah, 10 gram padatan NaOH yang digunakan untuk membuat larutan NaOH 1 M sebanyak 250 mL dan asam sulfat 96% sebanyak 78,11 mL yang akan diencerkan
140
e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014) menjadi 15% sebanyak 500 mL. Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah; set alat elektrolisis yang terdiri dari bak kaca ukuran 25 cm x 10 cm x 10 cm , adaptor 15V – 25V, Penjepit, dan kompresor udara kecil yang digunakan untuk pengalir udara dalam proses anodizing, bak kaca ukuran 10 cm x 10 cm x 6 cm untuk proses degreasing, bak untuk proses cleansing, SEM-EDX (Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-Ray) Type FEI Inspect S50 untuk memperoleh data ketebalan dan lebar pori lapisan aluminium oksida hasil anodizing serta data komposisi unsurunsur yang terdapat dalam logam aluminium hasil anodizing. Cara Kerja Preparasi Logam Aluminium Pelat logam aluminium dengan kemurnian 99% tebal 0,3 mm dipotong dengan ukuran 6 x 1,5 cm kemudian dibersihkan secara fisik dari kotoran yang menempel dengan menggunakan alkohol, sabun dan aquadest. Tahap pembersihan dilanjutkan dengan tahap pre-treatment secara kimiawi dengan cara logam aluminium direndam dalam larutan NaOH 1 M dalam suhu ruangan selama 2 menit untuk menghilangkan kotoran yang lolos dari pembersihan secara fisik. Setelah melalui proses degreasing, pelat aluminium kembali dibersihkan dengan menggunakan aquadest.
Preparasi Larutan NaOH 1 M
Sebanyak 10 gram padatan NaOH dilarutkan dalam labu ukur 250 mL dengan menggunakan aquadest hingga tanda batas. Preparasi Larutan Asam Sulfat Larutan asam sulfat 15% disiapkan dengan cara mengencerkan 78,11 mL asam sulfat pekat 96% dengan aquadest hingga volumenya menjadi 500 mL. Tahap Anodizing Logam Aluminium Logam aluminium yang telah dibersihkan kemudian di-anodizing dalam larutan asam sulfat 15%. Logam
aluminium yang akan di-anodizing dihubungkaan dengan kutub positif power supply sehingga aluminium akan bertindak sebagai anoda. Selanjutnya kutub negatif power supply akan dihubungkan pada logam aluminium lainnya. Kedua elektroda ini kemudian dicelupkan kedalam larutan asam sulfat dengan konsentrasi 15% yang kemudian dialirkan listrik dengan variasi beda potensial yang diberikan yaitu 15 V, 20 V, dan 25 V sehingga nantinya diperoleh sebanyak 3 sampel. Anodizing dilakukan selama 3 menit pada suhu 25±5oC dengan bantuan kompresor kecil untuk memberikan suplai udara pada proses anodizing. Jarak antar elektroda diatur sejauh 20 cm.
Uji Karakteristik Logam Aluminium Hasil
Anodizing dengan SEM-EDX Logam aluminium hasil anodizing dengan asam sulfat pada konsentrasi 15% dengan variasi beda potensial 15 V, 20 V, dan 25 V diuji karakteristik permukaannya dengan menggunakan instrumentasi SEM (Scanning Electron Microscope) dan EDX (Energy Dispersive X-Ray) dengan tipe FEI Inspect S50 yang dilaksanakan di laboratorium sentral Universitas Negeri Malang untuk mengetahui karakter permukan yang terbentuk selama proses anodizing dan komposisi penyusun logam tersebut setelah di-anodizing. Sebelum dilakukan uji SEM-EDX terlebih dahulu sampel dipreparasi dengan menggunakan uv-bath serta diukur konduktivitas listriknya untuk mempermudah pengoperasian serta pembacaan data SEM-EDX yang dihasilkan. Uji SEM-EDX akan memberikan hasil berupa ketebalan dan lebar pori rata-rata pada permukaan lapisan oksida aluminium serta hasil berupa gambaran sebaran pori yang terbentuk selama proses anodizing berlangsung. Data ini kemudian dianalisis dengan membandingkan data yang diperoleh dengan data kualitas anodizing SNI. Hasil analisis karakteristik permukaan logam aluminium kemudian digunakan untuk menentukan beda potensial yang paling baik untuk digunakan dalam proses anodizing sehingga menghasilkan karakteristik permukaan yang paling baik.
141
e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014) HASIL DAN PEMBAHASAN Data karakteristik permukaan logam aluminium hasil anodizing yang berupa ketebalan dan lebar pori aluminium oksida diperoleh berdasarkan hasil uji instrumen SEM (Scanning Electron Microscope). Uji SEM akan memberikan hasil berupa gambar proyeksi dari permukaan logam aluminium yang telah di-anodizing dengan variasi beda potensial yang diberikan pada 15 V, 20 V, dan 25 V. Kualitas hasil anodizing logam aluminium ditentukan dari kerapatan, lebar serta tebal pori yang terbentuk. Penentuan kualitas hasil anodizing dilakukan dengan cara membandingkan hasil yang diperoleh dengan standar kualitas SNI. Hasil proyeksi 2 dimensi yang diperoleh dari analisis SEM dengan pembesaran 50.000 kali ditunjukkan pada Gambar 1.
A
B
C
D
Gambar 1. Proyeksi tampilan 2 dimensi hasil analisis SEM terhadap logam aluminium yang telah dianodizing pada variasi beda potensial. A) kontrol, B) 15V, C) 20 V, D) 25V. Data yang ditunjukkan oleh Gambar 1 menggambarkan karakter permukaan logam aluminium sebelum dan sesudah anodizing pada variasi beda potensial 15 V, 20 V dan 25 V. Pada aluminium tanpa perlakuan terlihat bahwa karakter permukaannya datar tanpa adanya pori. Hal ini menunjukkan logam masih dalam keadaan murni dan masih belum terbentuk lapisan aluminium oksida. Perlakuan terhadap logam melalui anodizing dengan variasi beda potensial yang diberikan memberikan perubahan pada karakter permukaan logam aluminium. Pada beda potensial 15 V selama 3 menit waktu kontak, terlihat bahwa pori oksida sudah
mulai terbentuk. Hal ini menunjukkan bahwa lapisan aluminium sudah terbentuk selama proses anodizing. Karakter yang terjadi masih kurang baik, hal ini disebabkan ketebalan yang terbentuk serta jarak antar pori masih terlalu pendek dan kurang rapat. Pada perlakuan beda potensial 20 V karakter pori yang terbentuk meningkat. Ketebalan pori yang terbentuk serta jarak antar pori sudah lebih dalam dan semakin rapat. Pada perlakuan beda potensial 25 V karakter pori yang terbentuk semakin baik dimana kerapatan antar pori yang terbentuk semakin rapat dan ketebalan pori yang terbentuk semakin baik. Data analisis SEM yang ditunjukkan oleh Gambar 1 menunjukkan bahwa pada beda potensial 25 V dihasilkan pori yang tersebar merata. Selain proyeksi 2 dimensi dari permukaan logam aluminium, melalui analisis SEM juga diperoleh data ketebalan pori yang terbentuk pada permukaan aluminium hasil anodizing. Ketebalan pori yang terbentuk akan menentukan kualitas dari hasil anodizing yang dilakukan. Berikut disajikan data ketebalan dan lebar pori rata-rata yang diperoleh dari uji SEM. Tabel 2. Data ketebalan dan lebar pori rata-rata logam aluminium hasil anodizing berdasarkan analisis SEM Beda Ketebalan Lebar Pori Potensial Pori RataRata-rata rata 15 V 8,07 µm 8,05 µm 20 V 12,51 µm 12,45 µm 25 V 18,33 µm 19,52 µm Data Tabel 2 menunjukkan bahwa peningkatan beda potensial yang diberikan pada waktu kontak yang sama menyebabkan pembentukan oksida aluminium meningkat. Hal ini disebabkan oleh proses oksidasi yang terjadi pada anoda dan reduksi pada katoda meningkat seiring dengan peningkatan beda potensial yang diberikan. Perlakuan anodizing pada beda potensial 15 V memberikan hasil ketebalan rata-rata pori yaitu 8,07 µm dengan lebar pori rata-rata yang terbentuk yaitu 8,05 µm. Perlakuan pada 20 V memberikan kenaikan rata-rata
142
e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014) besar nilai ketebalan dan lebar pori yang terbentuk. Ketebalan rata-rata yang terjadi yaitu 12,51 µm dengan lebar rata-rata 12,45 µm. Peningkatan beda potensial ke 25 V memberikan peningkatan ketebalan rata-rata pori yang terbentuk serta lebar rata-ratanya. Ketebalan rata-rata yang terjadi yaitu 18,33 µm dengan lebar ratarata 19,52 µm. Ketika pada elektroda diberikan beda potensial, terjadi peristiwa migrasi muatan pada elektrolit. Ion hidrogen dari asam sulfat bergerak menuju katoda dan mengalami reduksi membentuk gas hidrogen. Ion negatif yang terdapat pada larutan seperti ion sulfat bergerak menuju anoda. Pada anoda logam aluminium terjadi peristiwa oksidasi yang menyebabkan logam aluminium teroksidasi menjadi ion Al3+. Ketika ion Al3+ mulai terbentuk di permukaan anoda, ion ini bereaksi dengan ion sulfat yang bergerak menuju anoda sehingga terbentuk lapisan aluminium oksida. Peningkatan jumlah aluminium oksida terjadi akibat peningkatan beda potensial yang diberikan. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Araoyinbo dkk, (2010) mengenai “Voltage Effect on Electrochemical Anodization of Aluminum At Ambient Temperature” menunjukkan bahwa semakin besar beda potensial yang diberikan maka pembentukan aluminium oksida pada permukaan anoda akan semakin cepat dan banyak. Menurut Araoyinbo dkk, (2010) Hal ini disebabkan oleh kecepatan transfer muatan yang semakin cepat dengan intensitas yang semakin besar dari katoda menuju anoda. Hal tersebut tentunya akan memicu semakin cepatnya pergerakan ion negatif oksida dan hidroksida menuju anoda. Di sisi lain pada anoda, dengan beda potensial yang besar maka laju oksidasi pada anoda akan semakin cepat sehingga pembentukan ion Al3+ pun akan semakin cepat. Dari data Tabel 2, terlihat peningkatan ketebalan dan lebar pori yang terbentuk berbanding lurus dengan peningkatan beda potensial yang diberikan. Jika data ketebalan beda potensial yang diperoleh dari eksperimen dibandingkan dengan data kualitas hasil
anodizing SNI pada Tabel 1, maka didapatkan bahwa pada beda potensial 15 V diperoleh ketebalan pori yang masuk dalam kelas 3, pada 20 V masuk dalam kategori kelas 2, dan pada 25 V masuk dalam kategori kelas 1. Data tersebut menunjukkan bahwa, untuk keperluan dekoratif, beda potensial 25 V sudah cukup untuk digunakan dalam proses anodizing aluminium. Hasil anodizing dikonfirmasi dengan menggunakan instrument EDX untuk menunjukkan perbandingan unsur-unsur yang terdapat pada logam aluminium yang diuji. Perbandingan ini menunjukkan apakah anodizing yang dilakukan memang benar membentuk lapisan oksida baru atau tidak. Berikut disajikan data spektrum hasil uji anodizing. B
A
Element O Al
Wt% 01,63 98,37
Element O Al
C
Element O Al
Wt% 43,36 56,64
Wt% 28,35 71,65
D
Element O Al
Wt% 47,53 52,47
Gambar 2. Spektrum Analisis Logam Aluminium hasil Anodizing dengan variasi beda potensial, A) kontrol, B) 15 V, C) 20 V, D) 25 V Data di atas menunjukkan bahwa peningkatan kadar oksigen dan penurunan kadar aluminium terjadi seiring dengan peningkatan beda potensial yang diberikan. Spektrum A memperlihatkan komposisi penyusun logam aluminium kontrol yang merupakan logam aluminium murni dengan kemurnian 99% tanpa diberi perlakuan apapun. Pada spektrum A terlihat bahwa komposisi Al hampir mendekati 100%, hal ini menandakan bahwa pada A belum terjadi pembentukan oksida aluminium. Gambar B memperlihatkan komposisi penyusun logam aluminium
143
e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014) yang telah dianodizing dalam beda potensial 15 V. Pada spektrum B, terlihat bahwa sejumlah oksigen yaitu 28,35% sudah terbentuk melalui proses anodizing yang menyebabkan penurunan kadar aluminium menjadi 71,65%. Peningkatan beda potensial yang diberikan menjadi 20 V, menyebabkan peningkatan kadar oksigen yang terlihat pada spektrum C. pada spektrum C terlihat bahwa kadar oksigen meningkat menjadi 43,36% dan kadar aluminium menurun menjadi 56,64% Spektrum D menunjukkan bahwa pada beda potensial 25 V dengan waktu anodizing yang sama diperoleh komposisi oksigen sebesar 47,53% dan aluminium sebesar 52,47%. Menurut Padwal, Kulkarini, dan Patil (2013) dalam penelitiannya yang berjudul “Comparative and Morphological Study of Anodized Aluminium Oxide Thin Films Formed at Different Current Densities” peningkatan pembentukan lapisan oksida pada permukaan aluminium dipengaruhi oleh dua hal utama yaitu, waktu kontak dan besar beda potensial yang diberikan. Peningkatan kadar oksigen dari sampel yang diperlakukan dengan beda potensial berturut-turut 15 V, 20 V, dan 25 V pada waktu kontak yang sama yaitu 3 menit menunjukkan terjadinya pembentukan lapisan oksida yang semakin cepat pada permukaan anoda. Hasil penelitian yang diperoleh Araoyinbo dkk, (2010) menunjukkan pada pemberian beda potensial 20 V dalam waktu kontak 2 menit diperoleh komposisi oksigen dalam sampel sebesar 41,08% dan aluminium sebesar 55,60%. Komposisi perbandingan massa yang diperoleh dari uji EDX dapat digunakan untuk menghitung persen komposisi lapisan aluminium oksida yang terbentuk serta persen aluminium murni yang masih terdapat pada sampel. Perbandingan massa aluminium dengan oksida pada senyawa aluminium oksida adalah 54 : 48. Perhitungan persen komposisi aluminium oksida dilakukan dengan menggunakan perbandingan massa aluminium dengan oksigen pada aluminium oksida dengan pembatas berupa persen massa oksigen yang
diperoleh dari uji EDX. Perhitungan komposisi lapisan aluminium oksida yang terbentuk disajikan dalam data berikut. A. Aluminium Kontrol Persen massa aluminium yang terdapat dalam bentuk Al2O3 : Massa aluminium dalam Al O x persen massa oksigen Massa oksigen dalam Al O
x 1,63% = 1,83%
Persen massa Al2O3 yang terdapat dalam sampel : Persen massa oksigen + persen massa aluminium = 1,63 % + 1,83% = 3,46% Persen massa aluminium murni yang terdapat dalam sampel : Persen massa aluminium total – persen massa aluminium dalam Al2O3 = 98,37% 1,83% = 96,54% B. Aluminium yang Telah di-Anodizing dengan Beda Potensial 15 V Persen massa aluminium yang terdapat dalam bentuk Al2O3 : Massa aluminium dalam Al O x persen massa oksigen Massa oksigen dalam Al O x 28,35% = 31,89%
Persen massa Al2O3 yang terdapat dalam sampel : Persen massa oksigen + persen massa aluminium = 28,35% + 31,89% = 60,24% Persen massa aluminium murni yang terdapat dalam sampel : Persen massa aluminium total – persen massa aluminium dalam Al2O3 = 71,65% 31,89% = 39,76% C. Aluminium yang Telah di-Anodizing dengan Beda Potensial 20 V Persen massa aluminium yang terdapat dalam bentuk Al2O3 : Massa aluminium dalam Al O x persen massa oksigen Massa oksigen dalam Al O x 43,36% = 48,78%
Persen massa Al2O3 yang terdapat dalam sampel :
144
e-Journal Kimia Visvitalis Universitas Pendidikan Ganesha Jurusan Pendidikan Kimia (Volume 2 Tahun 2014) Persen massa oksigen + persen massa aluminium = 43,36% + 48,78% = 92,14% Persen massa aluminium murni yang terdapat dalam sampel : Persen massa aluminium total – persen massa aluminium dalam Al2O3 = 56,64% 48,78% = 7,86% D. Aluminium yang Telah di-Anodizing dengan Beda Potensial 25 V Persen massa aluminium yang terdapat dalam bentuk Al2O3 : Massa aluminium dalam Al O x persen massa oksigen Massa oksigen dalam Al O x 47,53% = 53,47%
Persen massa Al2O3 yang terdapat dalam sampel : Persen massa oksigen + persen massa aluminium = 47,53% + 53,47% = 101% Persen massa aluminium murni yang terdapat dalam sampel : Persen massa aluminium total – persen massa aluminium dalam Al2O3 = 52,47% 53,47% = -1% Pada perhitungan persen massa aluminium murni diperoleh hasil -1% hal ini disebabkan adanya kemungkinan terperangkapnya oksigen dalam bentuk bebas di dalam sampel yang terperangkap secara interstisi. Hal ini menyebabkan kadar oksigen yang muncul pada instrument EDX tidak hanya menunjukkan oksigen yang berikatan dengan aluminium membentuk aluminium oksida namun juga oksigen yang terperangkap sehingga besar persen massa yang muncul tidak hanya menggambarkan komposisi Al2O3. SIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa karakteristik permukaan logam aluminium hasil anodizing yang terbaik terbentuk pada proses anodizing dengan beda potensial sebesar 25 V dengan ketebalan rata-rata pori yang dihasilkan yaitu 18,33 µm.
DAFTAR PUSTAKA Araoyinbo A.O., Noor A.F.M., Sreekantan S. & Aziz A. 2010. Voltage Effect On Electrochemical Anodization Of Aluminum At Ambient Temperature. International Journal of Mechanical and Materials Engineering (IJMME), Vol. 5 (2010), No. 1, 53-58. Cobden R., Alcan, & Banburry. 1994. Aluminium: Physical Properties, Characteristics and Alloys. European Aluminium Association; Washington D.C. Helen H.L., & Yinlun H. 2006. Electroplating. Encyclopedia of Chemical Processing DOI: 10.1081/EECHP-120007747 Istiyono E., Sari R.Y.A. & Adi B.S. 2008. Pengelolaan Limbah Industri Penyepuhan Logam Perak (Elektroplating) Di Lingkungan Pengrajin Perak Kecamatan Kotagede. Artikel Program Penerapan IPTEKS. 023/SP2H/PPM/DP2M/II/2008 Presto C. & Fainstein L. 2003. Anodizing. The University of Manitoba; England Sidharta B.W., Soekrisno R. & Iswanto P.T. 2012. Pengaruh Konsentrasi Elektrolit Dan Waktu Anodisasi Terhadap Ketahanan Aus Dan Kekerasan Pada Lapisan Oksida Paduan Aluminium ADCL2. Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi (SNAST) Periode III ISSN: 1979-911X TCEQ. 2007. Calculations Guidance Package: Chromium Plating & Anodizing Operation Using Chromic Acid. Air Permits Division Texas Commission on Environmental Quality; Texas Padwal P., Kulkarini S. & Patil DarA. 2013. Comparative and Morphological Study of Anodized Aluminium Oxide Thin Films Formed at Different Current Densities. International Journal of Physics and Mathematical Sciences ISSN: 22772111 volume 3.
145
