ANODASI ALUMUNIUM

LAPORAN PRAKTIKUM ANODASI ALUMINIUM

Untuk memenuhi salah satu tugas praktikum kimia anorganik

Dosen Pengampu: Cepi Kurniawan, S.Si., M.Si., Ph.D.

Kelompok 3:
Rahmi Fauziah 4311417061
Risa Destia Hapsari 4311417064
Kukuh Sugeng Laksono 4311417065
Ainuna Fauzia Elqudsy 4311417056
Shoffia Janatti 4311417054
Kimia 17-B 
  

JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2019

A. Tujuan

1. Menghasikan produk lapisan oksida alumina dapat diaplikasikan untuk pewarnaan dalam proses lebih lanjut.

2. Mengetahui pengaruh perubahan variasi arus terhadap pembentukan pori untuk pewarnaan hasil proses anodisasi dalam larutan asam sulfat (H₂SO₄).

B. Landasan Teori

          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).

Lapisan oksida aluminium (anodic porous alumina) memiliki sifat khas yaitu keteraturan strukturnya yang terbentuk (Patermarakis G et all, 1993). Dengan prinsip elektrokimia dan memanfaatkan sifat aluminium yang memiliki afinitas kimia terhadap oksigen yang tinggi, oksida aluminium anodic porous alumina terbentuk dengan melibatkan oksidasi anodik sehingga didapatkan lapisan alumina yang porous (berpori), baik dalam skala mikro maupun nano (Y.Li et all, 2004).  Karakteristik pori dari alumina ini memberikan kemudahan dalam pewarnaan, dan mampu bersaing dengan metode cat konvensional. Hingga saat ini sudah banyak terobosan dalam teknik pewarnaan aluminium, salah satunya adalah inorganic dyeing.

       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.

      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. (Ketut, I Wayan, dan I Nyoman, 2014)

     Teknik yang paling umum digunakan dalam anodizing berdasarkan jenis elektrolit yang digunakan adalah jenis 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).

    Terdapat enam metode untuk proses anodasi aluminium dengan warna tergantung dari bahan warna yang akan digunakan untuk anodasi:

1. Surface coating yaitu dengan menggunakan asam kromat dengan organik polimer sebagai zat warna
2. Integral coloring dengan mengunakan asam organik tanpa pewarnaan khusus.
3. Organik dyeing yaitu dengan menggunakan asam kromat degan pewarna organik.
4. Inorganik dyeing yaitu menggunakan asam kromat dengan pewarna inorganik atau garam warna.
5. Electrolitic dyeing aitu dengan meggunakan asam kromat dengan pewarna secara elektrolit.
6. Kombinasi electrolitic  dengan dyeing yaitu menggunakan asam kromat dengan kombinasi pewarnaan.

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pembentukan lapisan oksida aluminium. Faktor tersebut diantaranya(Aluminium Handbook, 2003):

1. Konsentrasi larutan elektrolit.
2. Waktu anodasi.
3. Jenis dan konsentrasi larutan elektrolit.
4. Tegangan.
5. Rapat arus.
6. Temperatur.

C. Alat dan bahan

Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah power supply, pipa U, amplas, kamera dan tisu. Sedangkan bahan yang digunakan adalah plat aluminium 1cm x 5 cm, plat tembaga 1cm x 5cm, aseton, etanol 95%, aquadest, H₂SO₄ 10% 500 ml, pewarna makanan, dan methanol.

D. Cara Kerja

      1.      Pelat Aluminium 1 cm x 5 cm (di amplas) kemudian di rendam ke acetone 5 detik

      2.      Dibilas dengan air mengalir dan direndam dengan etanol 95%

      3.      Dikeringkan dengan oven selama 3 menit

  Tahapan Anodasi

      1.      Menyiapkan larutan asam Sulfat (H₂SO₄) 10% sebanyak 500 mL

      2.      Menyusun rangkaian alat sel elektrokimia:

                 Kutub (+) ke anoda aluminium

                 Kutub (-) ke katoda logam tembaga.

           Sel elektrokimia menggunakan perbedaan ampere yaitu 100 mA, 200 mA, 300 mA.

    3.      Proses pewarnaan dengan menggunakan pewarna tekstil dilarutkan dengan metanol selama 5-15 menit kemudian dibilas dan dikeringkan.
   4.      Pengujian karakterisasi ketebalan lapisan dan pengujian karakterisasi  ukuran pori dengan menggunakan kamera 500x zoom

E. Data Pengamatan

No.	Perlakuan	Pengamatan
1	Mengamplas Aluminium dan Tembaga	Permukaan menjadi kasar dan oksidanya lepas
2	Perendaman dengan Acetone	Tidak ada perubahan
3	Pembilasan dengan air mengalir	Tidak ada perubahan
4	Perendaman dengan etanol	Tidak ada perubahan
5	Pengeringan dengan tisu	Aluminium dan tembaga kering
6	Menyiapkan larutan H2SO4	Larutan H2SO4 dimasukkan ke dalam pipa U
7	Menyusun rangkaian alat sel elektrokimia	Pada kutub (+) ke anoda Al Pada kutub (-) ke katoda Cu Anoda dan katoda idak boleh terkena H2SO4 Dilakukan variasi arus  0,1A ; 0,2A ; 0,3A a.    Arus 0,1A Logam Cu terdapat gelembung b.    Arus 0,2A Logam Cu terdapat gelembung c.    Arus 0,3A Logam Cu terdapat gelembung
8	Pembilasan dengan air	Tidak ada perubahan
9	Proses pewarnaan	Dilakukan pemanasan terlebih dahulu a. Arus 0,1A b. Arus 0,2A c. Arus 0,3A
10	Karakterisasi dengan kamera	a. Arus 0,1A     Terdapat bercak hijau b. Arus 0,2A     Terdapat bercak hijau yang cukup jelas c. Arus 0,3A     Terdapat bercak hijau yang sangat jelas

F. Pembahasan

Anodasi 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). Prinsip yang digunakan dalam percobaan ini adalah reaksi redoks dengan elektrolit H₂SO_4. Reaksi yang terjadi pada anoda yakni:

2𝐻2𝑂 → 4𝐻+ + 𝑂2 + 4𝑒− 

Hal tersebut juga terjadi pada proses anodasi secara konvensional, dalam aplikasinya material piston tersebut membutuhkan sifat yang tahan terhadap keausan dan ketahanan panas karena beroperasi dengan tingkat gesekan yang tinggi yang pasti rentan terhadap keausan, disamping kebutuhan akan suatu penampilan yang menarik agar pembeli tertarik (Sidharta. 2014).

Material utama yang digunakan pada percobaan kali ini yakni alumunium sebagai anoda. Alumunium sendiri merupakan konduktor panas yang baik dan mudah ditempa dan banyak digunakan dalam peralatan sehari-hari sehingga dianodasi dengan tujuan meningkatkan ketahan dan manambah daya jual. Percobaan ini juga menggunakan katoda Cu sebagai pasangan. Adapun reaksi yang terjadi yaitu:

𝐶𝑢2+ + 2𝑒− → 𝐶𝑢 

Anodasi alumunium dilakukan dengan mengamplas plat alumunium dengan tujuan menghilangkan oksida alami yang terdapat pada alumunium. Setelah pengamplasan dilakukan, plat alumunium direndam dengan aseton dengan tujuan menghilangkan sisa oksida hasil pengamplasan, kemudian dibilas dengan air mengalir dan di rendam dengan etanol 95% bertujuan untuk mencegah oksida kembali terbentuk pada pelat aluminium. Pelat aluminium yang telah terbebas dari oksida dimasukkan dalam pipa U yang berisi larutan H₂SO₄ 10% untuk proses anodasi dengan menggunakan variasi arus pada alat power supply sebesar 100 mA, 200 mA, 300 mA.

Pengamatan visual ini bertujuan untuk melihat kecenderungan perubahan sampel secara fisik. Hasil pengamatan visual pada penelitian ini adalah terdapat perubahan warna pada permukaan sampel aluminium pada bagian yang telah dianodisasi, yaitu cenderung lebih gelap dan buram dibandingkan dengan sampel aluminium sebelum anodisasi (gambar 1). Hal ini menunjukkan bahwa permukaan sampel aluminium hasil anodisasi telah mengalami reaksi kimia dengan larutan elektrolit asam sulfat.

Gambar 1. Pelat aluminium setelah anodasi

 

Gambar 2. Hasil pewarnaan Al 0,1A           Gambar 3. Hasil pewarnaan Al 0,2A            Gambar 4. Hasil pewarnaan Al 0,3A

Dari hasil percobaan menunjukan bahwa variasi kuat arus menghasilkan pewarnaan dengan permukaan oksida yang berbeda-beda, hal ini disebabkan oleh semakin tinggi ampere yang digunakan maka jumlah alumunium terlarut akan semakin banyak. Sehingga dari anodasi 0,1A; 0,2A; 0,3A memiliki kecenderungan zat pewarna yang terserap makin optimal. Pada hasil anodasi 0,1A cenderung zat yang terserap lebih sedikit hal ini dikarenakan pori-pori alumunium membentuk Al₂O₃ secara cepat, akibatnya zat pewarna yang terperangkap lebih sedikit. Pada hasil anodasi 0,2A zat warna yang terserap sudah lebih banyak dibandingkan hasil anodasi 0,1A. Pada hasil anodasi 0,3A zat warna yang terserap terlihat lebih banyak dan lebih nampak. Pada percobaan ini dapat disimpulkan semakin tinggi arus, maka hasil pewarnaan akan semakin terlihat. Hasil pewarnaan akan lebih baik dengan menggunakan pewarna tekstil daripada pewarna makanan hal ini disebabkan pewarna makanan diperoleh dari bahan alami yang mudah teroksidasi apabila dilakukan pemanasan sehingga warna yang dikeluarkan tidak sekuat pewarna tekstil.

G. Kesimpulan
 1.Hasil anodasi pelat aluminium menghasilkan warna yang dapat diaplikasikan untuk pewarnaan dalam proses lebih lanjut dan dapat menambah daya jual aluminium
2. Semakin tinggi arus yang digunakan,maka hasil pewarnaan akan semakin terlihat.

Daftar Pustaka

Aluminium Handbook 2. “Forming, Casting, Surface Treatment, Recycling and Ecology”. Aluminium-Verlag Marketing & Kommunikation GmbH. Germany.2003.

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.

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

Ketut AA., I Wayan Karyasa & I Nyoman Suardana. 2014. Anodizing Logam Aluminium Dengan Variasi Beda Potensial. e-JournalKimia Visvitalis. Universitas Pendidikan Ganesha : Bandung

Patermarakis G; Papandreadis N (1993), Study on the kinetics of growth of porous anodic Al2O3 film on Al metal Electrochim, Acta 38:2351-2355

Y. Li, Y. Kanamori, K. Hane, A new method for fabrication nano-porous aluminum grating array, Microsystem Technologies 10 (2004) 272

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

Sidharta, Bambang Wahyu. 2014. Pengaruh Konsentrasi Elektrolit Dan Waktu Anodisasi Terhadap Ketahanan Aus, Kekerasan Serta Ketebalan Lapisan Oksida Paduan Aluminium Pada Material Piston. Jurnal Teknologi Technoscientia.Vol. 7(1): 10-21.