ANODISING

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Anodisasi Logam Logam Non ferro

Pada saat ini proses anodisasi banyak dipakai untuk besi dimana penerapannya dan industri di Indonesia sudah meluas.Sesungguhnya proses anodisasi ialah proses oksidasi elektrolitik ( yaitu oksidasi anodic ) pada permukaan logam yang dibuat sebagai anoda. Logam yang dipakai untuk proses anodisasi umumnya Aluminium. Tapi jenis umum Aluminium ini terdiri dari 2 macam, yaitu Aluminium murni dan paduanAluminium. Untuk keperluan umum, dapat dipergunakan pelat Aluminium komersil atau Aluminium dengan kemurnian tinggi. t inggi. Paduan Aluminium dengan kadar tembaga yang tinggi, sebaiknya dihindarkan pemakaiannya untuk anodisasi karena daya tahan terhadap korosi kurang baik dan bila dianodisasi tidak akan menghasilkan lapisan oksida yang baik untuk melindunginya. Perbedaan karakteristik ini umumnya disebabkan oleh unsur logam paduannya yang akan mempengaruhi pula pada warna lapisan anodis.unsur silikon dapat mempengaruhi warna lapisan oksida besi menjadi abu-abu sampai coklat. Unsur Khrom dan Tembaga memberikan warna biru tua keemasan, sedang unsur mangan akan membuat lapisan anodis menjadi merah kehitaman sampai coklat. Aluminium yang tidak murni akan memberikan lapisan anodis yang tidak rata karena potensial oksidasi dari bahan dasar ( matriks) dengan unsure pengotornya berbeda. Oleh karena itu Aluminium cor dari bahan bekas blok mesin tidak akan baik untuk dianodisasi.

1.1.1 Sifat umum Almunium hasil Anodisasi

1. Tahan terhadap proses korosi. Oksidasi Aluminium lebih tahan dari pada logamnya terhadap proses korosi, atmosfir dan air garam. 2. Tahan terhadap gesekan dan abrasi. Proses anodisasi keras menghasilkan oksidasi besi yang keras dan dan cukup kuat menahan menahan abrasi. Umumnya lapisan oksidasi lebih keras dari pada logamnya, tapi dalam hal ini tergantung juga pada elektrolit yang dipakai . Lapisan anodik yang diperoleh dari elektrolit asam sulfat dan khromat, kurang tahan abrasi dari pada yang diperoleh dari elektrolit khusus anodisasi keras.

Ir. Listiyono, M.T. Anodising

Page 1

3. Mudah mendapat warna, emulsi foto dan mempermudah proses pelapisan selanjutnya. Hal ini dimungkinkan karena adanya lapisan oksida logam yang poros. 4. Dapat mengisolasi listrik dan panas. 5. Dapat menandai keretakan. Lapisan oksida logam baik dipandang mata. Sifat dekoratif ini tergantung t ergantung pada pengerjaan awal dan jenis logamnya. 1.1.2 Penggunaan Aluminium Anodis

1. Perabot rumah tangga, misalnya perkakas dapur. 2. Arsitektur, misalnya kusen, jendela, pintu. 3. Papan nama, kartu nama, embilin, dan sebagainya. 4. Perhiasan dan piala 5. Dan sebagainya.

1.1.3 Macam – macam elektrolit Anodisasi

Proses anodisasi dilakukan dalam larutan elektrolit yang disediakan khusus untuk keperluan ini. Sampai saat ini banyak elektrolit yang dikenal untuk proses anodisasi. Masing-masing elektrolit mempunyai sifat yang berlainan dan perlakuan / kondisi operasi yang khas. Pada umumnya elektrolit anodisasi terbagi atas dua jenis yaitu elektrolit anorganik dan elektrolit organik. Yang termasuk ke dalam jenis elektrolit anorganik adalah Asam Sulfat, Asam Borat, Asam Phosphat, Asam Khromat dan sebagainya. Sedangkan jenis elektrolit organik antara lain Asam Oksalat, Asam Sulfanat, Asam Salisilat, Dimetil Formamide, dan sebagainya. Beberapa jenis elektrolit dan kondisi operasinya terlihat pada tabel 1. Tabel 1 : Komposisi dan elektrolit anodisasi

KOMPOSISI

KONDISI OPERASI Rapat

Senyawa

Konsentrasi

Suhu

Arus

Waktu

0C

A/dm

Menit

18 -

1.5

15 -

ANORGANIK Asam Sulfat


230 g/l

Page 2

20

60

(18 Be, Be, 15% 15% vol vol ) Asam Borat

90/gl

90

2-3

a)

0.1 Asam Khromat

3 - 10%

35

0.5

30

ORGANIK 24 Asam Oksalat

5 - 10%

25

1,3

a)

Asam Sulfanat

5 - 10%

49

2,5

a)

20 -

1,5 -

30

3

a)

2- 4

a)

Asam Salisilat

90 g/l

Dimetil Formamide

15 50% vol

20

Keterangan : a)

Tergantung pada ketebalan yang diinginkan. Bahan kimia organik yang umum dipakai sebagai elektrolit anodisasi

adalah Asam Oksalat. Elektrolit biasanya menghasilkan lapisan anidik yang cukup keras dan tahan abrasi, berwarna transparant transparant kuning muda sampai coklat coklat kemerah – kemerah – merahan. merahan. Seperti halnya dengan elektrolit Asam Borat, kapasitas absorpsi terhadap warna dari lapisan oksida yang dihasilkan oleh elektrolit Asam Oksalat ini kurang baik, karena permukaannya sangat rapat. Selain daripada itu operasi dengan elektrolit ini memerlukan ongkos yang lebih tinggi dari elektrolit Asam Sulfat. Larutan organic lain yang popular sebagai elektrolit proses anodisasi ialah Asam Sulfat 5 – 10%. Elektrolit ini dapat menghasilkan lapisan oksida aluminium yang dapat mengabsorpsi denga baik dengan daya tahan korosi dan abrasi yang baik. Selain itu juga daya isolasi listrik dan panasnya pun baik.

Beberapa macam cara yang dipakai pada integral color anodizing, yaitu : 1. Pewarnaan yang disebabkan karena unsur pengotor dalam bahan besi yang dianodisasi. 2. Pewarnaan yang disebabkan karena larutan elektrolit yang dipergunakan. dipergunakan.


Page 3

3. Kombinasi dari cara-cara tadi.

1.Unsur-unsur 1. Unsur-unsur dalam bahan Aluminium akan mempengaruhi warna lapisan anodis yang dihasilkan, unsure Silikon dapat membuat lapisan anodis berwarna abu-abu sampai coklat, Khrom dan Tembaga memberikan warna biru tua keemasan, sedangkan unsure Mangaan akan membuat lapisan anodis menjadi merah kehitaman sampai coklat. Warna-warna ini disebabkan karena unsur-unsur tadi tidak larut dan tersebar di seluruh permukaan oksida besi. Dengan membuat lapisan yang tebal, maka efek warna aka lebih nyata. Faktor-faktor yang mempengaruhi warna lapisan ialah : a. Jumlah unsur-unsur atau senyawa intermetatik yang mengotori bahan. b. Distribusi dan ukuran partikel pengotor. c. Homogenisasi Homogenisasi suhu bahan pada saat anidisasi. d. Waktu anodisasi. e. Perlakuan panas dalam hal ini partisipasi paduan aluminium tertentu. 2. Warna lapisan karena elektrolit yangb dipergunakan. dipergunakan. Dalam paragraf sebelumnya dapat diketahui bahwa elektrolit tertentu dapat memberikan warna tertentu pula pada lapisan anodis yang dihasilkan, misalnya elektrolit Asam Khromat dapat membuat lapisan anodis berwarna abu-abu kehijau-hijauan, sedangkan sedangkan

elektrolit Asam Oksalat menghasilkan

lapisan yang berwarna kuning muda sampai coklat kemerah-merahan. Campuran Sulfosalisilat dan sedikit Asam Sulfat menghasilkan lapisan coklat keabu-abuan, padahal elektrolit Sulfosalisilat sendiri akan menghasilka warna kuning muda pada lapisan oksida besi. Warna-warna ini dapat diatur dengan cara mengatur voltage dan waktu anodisasi.

3. Warna lapisan karena kombinasi factor elektrolit dan pengotor pada bahan. Diatas dijelaskan bahwa Asam Oksalat akan menghasilkan lapisan yang berwarna kuning muda. Bila mempergunakan bahan besi dengan pengotor tertentu, maka warna ini akan bervariasi misalnya menjadi coklat tua, coklat kekunung-kuningan dan sebagainya. Demikian pula elektrolit Sulfasalisilat akan menghasilkan warna-warna yang menarik bila digabung


Page 4

dengan pemakaian paduan besi dengan unsur tambahan tertentu. Paduan besi yang biasanya dipakai untuk keperluan ini antara lain, ialah – paduan paduan Fe-MgSi, Fe-Mg, Fe-Mg-Zn dan sebagainya.


Page 5

BAB II PROSES ANODISASI 2.1 Bahan

Logam yang dipakai untuk proses anodisasi umumnya Aluminium. Tapi jenis umum Aluminium ini terdiri dari 2 macam, yaitu Aluminium murni dan paduanAluminium. paduanAluminium. Untuk keperluan umum, dapat dipergunakan pelat Aluminium komersil atau Aluminium dengan kemurnian tinggi. Paduan Aluminium dengan kadar tembaga yang tinggi, sebaiknya dihindarkan pemakaiannya pemakaiannya untuk anodisasi karena daya tahan terhadap korosi kurang baik dan bila dianodisasi tidak akan menghasilkan lapisan oksida yang baik untuk melindunginya. Perbedaan karakteristik ini umumnya disebabkan oleh unsur logam paduannya yang akan mempengaruhi pula pada warna lapisan anodis.unsur silikon dapat mempengaruhi warna lapisan oksida besi menjadi abu-abu sampai coklat. Unsur Khrom dan Tembaga memberikan warna biru tua keemasan, sedang unsur mangan akan membuat lapisan anodis menjadi merah m erah kehitaman sampai coklat. Aluminium yang tidak murni akan memberikan lapisan anodis yang tidak rata karena potensial oksidasi dari bahan dasar ( matriks) dengan unsure pengotornya berbeda. Oleh karena itu Aluminium cor dari bahan bekas blok mesin tidak akan baik untuk dianodisasi.

2.2 Persiapan Permukaan

Sebelum dianodisasi, benda kerja perlu mendapat pengerjaan persiapan permukaan. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh permukaan yang bersih dan mengkilap. Dua cara untuk membersihkan permukaan besi, yaitu ( lihat gambar 1 ) : 1. Melalui jalur pencucian alkalin yang diikuti dengan etsa dalam soda setelah pembilasan, dan kemudian dibilas lagi dengan air baru menuju bak anodisasi. 2. Melalui jalur jalur pencucian pencucian lemak dan oli dengan dengan bensin

diikuti dengan dengan

pencucian detergen ( alkalin ) dan setelah dibilas bisa langsung dianodisasi. dianodisasi. Cara pertama dipakai bila benda kerja tidak mengandung begitu banyak oli dan lemak dari proses pengolahan bentuk sebelumnya, dan dipakai untuk warna yang tidak mengkilap ( dop ).


Page 6

a. Alkali

b. Dipoles

Dibilas

Bensin

Soda

Alkalin Dibilas

Siap dianodisasi Gamb.: Bagan umum persiapan Anodisasi

Cara kedua dipakai bila benda kerja sebelumnya dipoles dulu untuk mendapatkan mendapatkan warna yang mengkilap. Cara ini dapat pula dipergunakan untuk memperoleh permukaan yang diinginkan dengan mengganti bagian polos dengan “satin finish” dan sebagainya. Adapun pencucian alkali dapat dikerjakan dengan memakai detergen, sabun dan sebagainya. Sedangkan etsa dapat mempergunakan soda Natrium Hidroksida dengan formula-formula sebagai berikut : a. Larutan Natrium Hidroksida 7 – 15%, pada suhu kamar, selama waktu yang dikehendaki dikehendaki tergantung t ergantung pada permukaan dan yang diinginkan. b. Larutan 5% Natrium Hodroksida ditambah 4% Natrium Fluorida pada suhu 0

15 C selama 1 – 1 – 5 5 menit. Pembersihan dengan asam pun dapat dilakukan untuk membersihkan produk korosi oksida-oksida lain pada permukaan. Beberapa larutan pickling yang biasa dipergunakan dipergunakan dalam anodisasi antara lain : a. Campuran antara 5 oz/gal ( =31.181 gr/l ) Asam Khromat dan 12 fl, oz/gl 0

0

Asam Phosphat ( =74,834 gr/l ) -( 66 Be ) pada temperature 150 – 150 – 160 160 F. b. Larutan 2,8 oz/gal Asam Khromat dan 6 fl.oz/gal. Asam Phosphat ( H 3PO4 ) 0

0

pada suhu antara 190 - 205 F. Waktu pencelupan dapat lebih dari 15 menit tergantung pada closida yang harus dilarutkan. Catatan : 1 oz/gal = 6.236 gr/l.

Disamping bagan aliran seperti pada gambar 1., ada yang menambahkan beberapa langkah lagi sebelum proses anodisasi. Langkah-langkah tersebut ialah


Page 7

“de“de-smut”

dan

“brightening”

setelah

pembilasan.

Langkah

“desmutting”

diperlukan apabila ada unsur-unsur paduan aluminium yang tidak segera larut setelah di etsa tapi menempel pada permukaan sebagai kotoran ( residu ) yang akan mempengaruhi kualitas anodisasi. Residu ini dapat dilarutkan dengan mencelupkan benda karja sebentar dalam larutan Asam Nitrat 10 – 25% volume yang sangat efektif terutama bila ada “copper”, “smut”. Kotoran unsure Silikon sulit dibersihkan dibersihkan dari permukaan besi

Tapi bila

dilarutkan selama 1 – 3 menit dalam campuran 1 bagian volume Asam Fluorida (45%) dan 8 bagian volume Asam Nitrat (70%) pada suhu kamar, kotoran Silikon dapat dibersihkan asal fentilasi cukup baik, karena campuran ini berbahaya bagi kesehatan paru-paru pekerja. Setelah melalui pembilasan benda kerja dapat pula dicelupkan dalam brightener yang khusus untuk besi. Langkah ini terutama pula bagi benda kerja yang berbentuk sulit sehingga tidak dapat dipoles dengan baik. Larutan brightener umumnya adalah campuran beberapa asam dan bahan-bahan tambahan misalnya Asam Nitrat dan Asam Phosphor dengan tambahan Asam Asetat, garam tembaga dan “wetting agent”. Dipasaran terdapat dengan nama proses bermacam bermacam-macam, -macam, seperti pada table 3 dibawah ini : Tabel III Komposisi dan kondisi operasi Larutan brightener

Suhu Proses

Komposisi Larutan

Operasi

Waktu proses menit

ERFITWERK

Asam Nitrat

40-90

1/4 - 1/2

90-110

01- 04

Amonium Fluorida Timbal Nitrat

PHOSBRITE

Asam phosphor

159 Asam sulfat Asam nitrat Tembaga Nitrat


Page 8

Sama dengan Alupol V

phosbrite

90-110

01- 04

Alcon R - 5

Asam phosphor

90-11

01- 04

Asam nitrat Asam asetat Tembaga Nitrat

Selain dari pada proses brightener dengan pencelupan, ada pula dengan elektro kimia, dimana benda kerja ditempatkan sebagai anoda. Pada dasarnya larutan untuk proses ini adalah campuran asam phospat dengan asam sulfat dan sedikit asam khromat.Beberapa khromat.Beberapa proses terlihat pada table 4.

Tabel IV. Komposisi dan kondisi operasi larutan brightener elektrokimia.

Waktu Rapat arus Proses

BRITAL

Komposisi Larutan

Natrium Karbonat

proses

A / dm

Suhu C

menit

2,5 - 5

79 - 95

2 - 12

2,5

24 - 26

5-8

15 - 30

80 - 100

0,5 – 0,5 – 5 5

6 - 20

70 - 90

0,5 – 0,5 – 10 10

Trisodium Phospar

Asam ALZAK

Hodroflouroborat

G5

Asam Sulfat Asam Phosphat Asam Khromat

ALUFLEX Asam Sulfat Asam Khromat Asam Sulfat


Page 9

BAB III PEWARNAAN

3.1 Pewarnaan

selain dari warna yang dihasilkan oleh elektrolit tertentu, seperti telah diterangkan pada bab 3, pewarnaan pun dapat dilihat pada besi yang telah dianodisasi. Telah dijelaskan bahwa denga proses anodisasi akan terbentuklah oksida besi (Fe 2O3) pada permukaan lapisan tipis menutupi seluruh permukaan. Dimensi pori ini tergantung pada beberapa parameter anodisasi. Pada proses anodisasi dengan Asam Sulfat telah diketahui bahwa suhu dan konsentrasi berperan menentukan besar pori yang dihasilkan, apabila suhu anodisasi diturunkan dari kondisi biasa, maka pori yang terbentuk akan lebih rapat sehingga akan sulit untuk dicat. Begitu pula dengan faktor konsentrasi elektrolit. Elektrolit sejenis tetapi lebih pekat akan membuat yang lebih terbuka. Faktor lain yang mempengaruhi dimensi pori ini ialah jenis elektrolit serta voltagr yang diterapkan pada proses anodisasi. Pada gambar 5 terlihat perbandingan pori dan ketebalan lapisan yang dihasilkan oleh beberapa macam elektrolit.

Gambar 6 Penampang Lapisan Anodis yang Diperoleh Dari Beberapa Elektrolit

Proses pewarnaan ini dilakukan setelah proses anodisasi menjalani pencucian dengan air bersih. Pada dasarnya ada dua cara untuk pewarnaan Aluminium


Page 10

anodisasi, yaitu dengan mencelupkan dan dengan printing. Cara yang pertama menggunakan larutan cat warna anorganik maupun organik. Sedangkan tinta cat dipakai untuk printing.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pewarnaan dengan cara pencelupan, antara lain : a. Waktu pencelupan. Makin lama mencelupkan warna akan semakin tua dan sebaliknya. b. Konsentrasi larutan Warna yang lebih tua akan akan didapat bila konsentrasi konsentrasi makin pekat. c. Suhu. Pada umumnya makin panas larutan zat warna, makin tua pula warna 0

– 80 C. yang dihasilkannya. Suhu operasi pewarnaan berkisar antara 40 – 80 Pemakaian zat warna dengan suhu yang panas ini akan menghasilkan lapisan panas tahan terhadap sinar matahari. Zat warna yang mempunyai butiran halus dapat dipergunakan untuk maksud ini, misalnya tinta, zat pewarna tekstil, zat warna yang khusus untuk pewarnaan anodisasi (dystuff) banyak dijual di took kimia

3.2 Sealing

Maksud dari Soaling ialah untuk mengurangi daya absorpsi lapisan analisa dan menambah kemampuan sifat proteksinya. Lapisan anodis yang diperolehnya dari anodisasinya adalah lapisan oksidasi besi yang tidak mengandung molekul air (anhidrat). Sifat daripada oksida besi yang lebih stabil, karena berkemampuan untuk menyerap larutan (misalnya larutan zat warna, asam, air dan sebagainya). Oksida besi yang lebih stabil ialah yang mengandung molekul air, dalam hal ini ialah oksida besi monohidrat (Fe2O3.H2O). Proses sealing ini bertujuan untuk menambahkan molekul air kedalam lapisan oksida besi anhidrat. Kestabilan lapisan yang terakhir ini menambah sifat lapisan antara lain : 

Lebih tahan terhadap sinar matahari dan cuaca.



Warna tidak akan berubah.



Menambah daya isolasi listrik.



Mengurangi porositas sehingga mengurangi daya adhesive.


Page 11

Selain beberapa keuntungan yang diperoleh dari proses sealing ini, ada kerugian sebagai akibat sampingan, yang man antara lain melunakkan permukaan sehingga ketahanan terhadap erosi dan abrasipun berkurang. Penambahan Penambahan molekul air ke dalam lapisan oksida besi yang dihasilkan oleh proses anodisasi ini dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, antara lain : a. Merendam benda kerja dalam air mendidih. b. Dengan uap air. c. Dengan uap bertekanan.

Menurut penelitian, yang terakhir ini menampakkan hasil yang lebih baik daripada cara-cara lain, tapi memerlukan peralatan yang lebih rumit. Sealing dengan uap air banyak dipakai orang terutama untuk mencegah “discoloring”. Yang palling popular dan paling banyak dipakai orang, karena kemudahan dan kesederhanaannya, ialah cara yang pertama dimana benda kerja direndam dalam air mendidih. Adapun kondisi yang mempengaruhi kualitas sealing ini, antara lain yaitu : 0

0

a. Suhu

: antara 95 C sampai dengan 98 C

b. PH

: 6,0  0,5

c. Waktu

: 30  10 menit

d. Kemurnian

Pada suhu yang lebih dari 95

0

C, molekul air lebih aktif sehingga

pembentukan pembentukan oksida aluminium monohidrat akan lebih baik. Yang paling berpengaruh dalam prosses sealing ini ialah kemurnian air. Sedangkan pH dapat dikontrol dengan penambahan Asam Asetat untuk menurunkan pH dan penambahan amoniak untuk menaikkan pH. Proses sealing ini bisa dilakukan dengan penambahan sedikit bahan-bahan tambahan, seperti Nikel, Kobalt Asetat, Natrium, Kalium Bikhromat, Timbal Asetat, Natrium Sulfat dan sebagainya.


Page 12

ANODISING

Recommend Documents