BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Balakang Masalah

Salah satu cara melindungi atau memproteksi logam dari serangan korsi adalah

dengan melapisi logam tersebut tersebut dengan logam lain dengan cara elektrokimia.

Anodizing merupakan salah satu cara pelapisan oksidasi pada alumunium yang

dilakukan dengan oksidasi anodik pada suhu kamar (room temperature). Anodizing

adalah proses pelapisan yang secara elektrolisis dengan melapisi suatu permukaan

logam dengan suatu oksidasi yang melapisi dan bersifat melindungi logam dari

pengaruh korosi.

mekanisme elektrokimia yaitu menghasilkan reaksi kimia dengan menggunakan

energi listrik. Anodizing terjadi disebabkan oleh adanya pertukaran ion logam antara

katoda dan anoda dimana pada percobaan ini, logam Al sebagai anoda dan logam Pb

sebagai katoda. Dan yang terkena korosi pada kedua logam adalah Pb.

1.2. Tujuan Percobaan

Untuk menunjukan salah satu cara proteksi korosi Al dengan proses Anodizing

1

1.3. Batasan Masalah

Dalam percobaan anodizing Al kali ini yang menggunakan Pb sebagai

katodanya, dengan larutan elektrolit H2SO4, dan mengubah tegangan listrik juga

konsentrasi larutan H2SO4 kita dapat mengetahui pengaruh variabel-variabel tersebut

dalam mempercepat atau memperlambat proses anodizing tersebut. Pada percobaan

ini tegangan yang digunakan adalah 6 dan 9 volt, dengan konsentrasi H2SO4 sebesar 1

M dan 0,5 M. dan dengan waktu selama 5 menit

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Anodizing

Menurut definisinya anodizing adalah merupakan proses pelapisan dengan

cara elektrolisis untuk melapisi permukaan logam dengan suatu material ataupun

oksida yang bersifat melindungi dari lingkungan sekitar. Dari definisi tersebut dapat

diketahui bahwa prinsip dasar proses anodizing adalah elekrolisis. Proses elektrolisis

yang merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia.

Pada proses ini komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektroda

dan elektrolit.Pada elektrolisis, katoda merupakan kutub negatif dan anoda

merupakan kutub positif.

Pada dasarnya proses anodizing merupakan proses rekayasa permukaan yang

bertujuan untuk memproteksi logam dari korosi. Proses anodizing juga dapat

digunakan untuk memperindah tampilan logam. Beberapa contoh benda hasil proses

anodizing dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Hasil Proses Anodizing

3

2.2 Elektrolisis

Elektrolisis adalah peristiwa berlangsungnya reaksi kimia oleh arus listrik.

Alat elektrolisis terdiri atas sel elektrolitik yang berisi elektrolit (larutan atau

leburan), dan dua elektroda, anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksida

sedangkan pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi. Pada suatu percobaan

elektrolisis reaksi yang terjadi pada katoda bergantung pada kecenderungan

terjadinya reaksi reduksi. Elektrolisis NaCl pada berbagai keadaan menunjukkan

pentingnya suasana sistem yang dielektrolisis. Jika larutan NaCl yang sangat encer

dielektrolisis menggunakan elektroda platina maka reaksi pada kedua elektroda

sebagai berikut ;

anoda : 2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e (2.1)

katoda : 2 H2O + 2e H2 + 2 OH- (2.2)

Jika larutan cukup pekat, reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

anoda : 2 Cl- Cl2 + 2 e (2.3)

katoda : 2 H2O + 2 e H2 + 2 OH- (2.4)

Jika leburan NaCl dielektrolisis maka reaksi pada elektroda adalah sebagai berikut :

anoda : 2 Cl- Cl2 + 2 e (2.5)

karoda : Na+ + e Na (2.6)

Natrium yang berbentuk melarut dalam raksa membentuk amalgam.

4

Pada tahun 1833, M. Faraday menunjukkan bahwa jumlah zat yang berreaksi

pada elektroda-elektroda sel elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah arus yang

melalui sel tersebut. Selain dari pada itu ia membuktikan bahwa jika jumlah arus

tertentu mengalir melalui beberapa sel elektrolisis, maka akan dihasilkan jumah

ekivalen masing-masing zat.

Hukum Faraday ini dapat disimpulkan sebagai berikut :

M = Q A.L (2.7)

n.F

dimana :

M = jumlah zat

Q = jumlah listrik dalam Coulomb

A = massa atom

F = tetapan Faraday (1 Faraday 96 500 Coulomb)

n = perubahan elektron (A/n = berat ekivalen)

2.3 Macam-macam Proses Anodizing

Reaksi dasar dari proses anodizing adalah merubah permukaan alumunium

menjadi alumunium oksida dengan menekan bagian logam sebagai anoda didalam sel

elektrolisis. Tiga macam proses anodizing :

1. Chromic acid anodizing

Larutan ini mengandung 3 – 10% berat CrO3 larutan dibuat dengan mengisi

tangki setengah dengan air dan melarutkan asam ini ke dalamnya kemudian

menambahkan air sesuai dengan level operasi yang diinginkan. Larutan anodizing

asam kromik digunakan pada :

5

pH antara 0,5 – 1

konsentrasi klorida (sebagai natrium klorida) kurang dari 0,02%

konsentrasi sulfat (H2SO4) kurang dari 0,05%

Total kandungan asam krom sebanding dengan pH dan baume reading,

kurang dari 10%. Jika konsentrasinya berlebih bagian logam dicelupkan dan diganti

dengan larutan baru.

Pada awal proses anodizing tegangan dinaikkan dari 0 sampai 40volt dalam

waktu 5 sampai 8 menit tegangan menghasilkan kerapatan arus tidak kurang dari 0,1

A/dm2 (1,0 A/feet2) dan anodizing berlanjut hingga waktu yang ditentukan (biasanya

30 sampai 40 menit) akhir proses harus berkurang hingga habis dan bagi logam

dipindahkan dari tangki selama 15 detik dibilas dan di-seal. Berat lapisan setelah di-

seal minimal 200mg/m2 (19 mg/ft2).

2. Proses asam sulfur

Prinsip dasar operasi ini sama dengan proses asam kromik. Konsentrasi asam

sulfur (1,84 sp gr) dalam larutan anodizing adalah 12 sampai 20% berat larutan

menggandung 36 liter (9,5 gal) H2SO4 per 380 liter atau (100 gal) dari larutan dapat

menjadi lapisan anodik ketika di-seal pada didihan larutan dikromat. Larutan

anodizing asam sulfur jangan digunakan kecuali :

konsentrasi klorida (sebagai natrium klorida) kurang dari 0,02%

konsentrasi alumunium kurang dari 20 gr/lt (2,7 ons/gal)

Asam sulfur mengandung antara 165 sampai 200gr/lt (22-27 ons/gal), pada

awal operasi anodizing tegangan dialirkan sehingga menghasilkan kerapatan arus dari

0,9 sampai 1,2 A/dm2 (9 hingga 12 A/ft2). Tegangan meningkat seiring dengan

kandungan alumunium dalam tangki bertambah. Berbagai pendekatan tegangan yang

diperlukan pada berbagai jenis paduan alumunium dalam tangki asam sulfur pada 1,2

A/dm2 (12 A/ft2).

6

3. Hard anodizing

Perbedaan pertama antara proses asam sulfur dan hard anodizing adalah

temperatur operasi dan kerapatan arus. Lapisan yang dihasilkan oleh hard anodizing

lebih tebal dari pada anodizing konfensional dengan waktu yang sama. Proses hard

anodizing menggunakan tangki asam sulfur anodizing berisi 10 sampai 15% berat

asam, dengan atau tanpa tambahan. Temperatur operasi dari 0 sampai 10 0C (32

sampai 50 0F) dan kerapatan arus antara 2 dan 3,6 A/dm2 (20 dan 36 A/ft2).

Temperatur yang tinggi menyebabkan setruktur yang halus dan pori yang banyak

pada lapisan terluar dari lapisan anodik. Perubahan dari karakteristik lapisan ini akan

mengurangi ketahanan aus secara signifikan dan menuju ke batas ketebalan lapisan.

Temperatur operasi yang besar menyebabkan lapisan tidak dapat larut dan dapat

membakar dan merusak kerja.

2.4 Komponen Anodizing

Pada Anodizing komponen yang terpenting adalah elektroda dan larutan

elektrolit. Definisi elektroda secara umumnya adalah sebuah konduktor yang

digunakan untuk bersentuhan dengan sebuah bagian non-logam dari sebuah sirkuit

(misal semikonduktor, sebuah elektrolit atau sebuah vakum). Untuk proses anodizing

tentunya adalah logam yang melapisi dan logam yang akan dilapisi.

Komponen yang tidak kalah pentingnya adalah larutan elektrolit. Elektrolit

adalah suatu senyawa yang bila dilarutkan dalam pelarut akan menghasilkan larutan

yang dapat menghantarkan arus listrik. Elektrolit biasanya digolongkan menjadi

elekrolit kuat dan elektrolit lemah. Larutan elektrolit kuat contohnya adalah HCl,

HBr, HI, H2SO4 dan HNO3, selain elektrolit kuat ada juga alektrolit lemah contohnya

CH3COOH, Al(OH)3, AgCl dan CaCO3l larutan-larutan tersebut hanya dapat

menghantarkan sedikit arus listrik. Suatu larutan elektrolit dapat menghantarkan arus

listrik karena jika dia dilarutkan dalam air akan terionisasi. Contohnya elektrolit

H2SO4 yang larut dalam air akan terionisasi sebagai berikut :

7

H2SO4 2 H+ + SO42- (2.8)

Maka didalam larutannya akan terbentuk ion positif yaitu (H+) dan ion negatif

(SO42-) karena terbentuk ion itulah didalam larutan timbul beda potensial (tegangan

listrik) yang terjadi pada larutan H2SO4 sehingga arus listrik dapat mengalir, oleh

karena itu larutan tersebut dapat menghantarkan listrik. Zat-zat yang dalam

larutannya dapat terionisasi adalah asam, basa dan garam. Selain dua komponen yang

terpenting tadi masih ada komponen lain yang berpengaruh yaitu arus dan tegangan

listrik yang dipakai juga harus sesuai.

2.5 Elektroda

Elektroda adalah sebuah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan

dengan sebuah bagian non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, sebuah

elektrolit atau sebuah vakum). Kata ini diutamakan oleh ilmuwan Michael Faraday

dari bahasa Yunani elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara).Pada percobaan

anodizing ini, digunakan elektroda alumunium dan katodanya adalah logam timbal.

Sebuah elektrode dalam sebuah sel elektrolisis ditunjuk sebagai sebuah anode atau

sebuah katode, kata-kata yang juga diutamakan oleh Faraday. Anode ini didefinisikan

sebagai elektroda di mana elektron datang dari sel dan oksidasi terjadi, dan kathode

didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron memasuki sel dan reduksi terjadi.

Setiap elektrode dapat menjadi sebuah anode atau cathode tergantung dari voltase

yang diberikan ke sel. Sebuah elektroda bipolar adalah sebuah elektroda yang

berfungsi sebagai anoda dari sebuah dan katoda bagi sel lainnya. Berikut ini adalah

jenis elektroda:

1. Elektroda untuk kegunaan medis, seperti EEG, EKG, ECT, defibrillator

2. Elektroda untuk teknik Electrophysiology dalam riset biomedikal

3. Elektroda untuk eksekusi oleh kursi listrik

4. Elektroda untuk electroplating

8

5. Elektroda untuk arc welding

6. Elektroda untuk cathodic protection

7. Elektroda inert untuk hidrolysis (terbuat dari platinum).

2.6 Elektrolit

Komponen penting yang lainnya yaitu larutan elektrolit. Elektrolit adalah

suatu senyawa yang bila dilarutkan dalam pelarut akan menghasilkan larutan yang

dapat menghantarkan arus listrik. Elektrolit serng kali diklasifikasikan berdasarkan

kemampuannya dalam menghantarkan arus listrik. Elektrolit yang dapat

menghantarkan dengan baik digolongkan kedalam elektrolit kuat, contohnya yaitu

HCl, HBr, HI, H2SO4 dan HNO3 yang bersifat asam dan LiOH, NaOH, KOH, RbOH,

Ca(OH)2, Sr(OH)2, dan Ba(OH)2 yang bersifat basa, selain elektrolit kuat dan

elektrolit basa kuat, ada pula golongan elektrolit lemah seperti CH3COOH, Al(OH)3,

AgCl dan CaCO3. Larutan-larutan tersebut hanya dapat menghantarkan sedikit arus

listrik. Suatu larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik karena dalam suatu

larutan semisak NaCl. Zat NaCL yang larut dalam air akan terionisasi sebagai

berikut:

NaCl Na+ + Cl-

Di dalam larutan terdpat ion positif ( Na+ ) dan ion negative (Cl-). Adanya ion

positif dan ion neghatif dalam larutan menimbulkan beda potensial listrik (tegangan

listrik) dalam larutan NaCl. KArena dalam larutan ada beda potensial listrik, arus

listrik dapat mengalir sehingga larutan dapat menghantarkan listrik. Zat-zat yang

dalam larutannya dapat terionisasi (zat-zat elektrolit) adalah asam, basa dan garam.

Zat-zat selain asam, basa, dan garam termasuk zat nonelektrolit karena dalam

larutannya tidak terionisasi menjadi ion positif dan ion negative. Perbedaan dari

larutan elektrolit kuat dan lemah terletak pada jumlah pertikel ion (mol ion) dari tiap

1 mol zat. Jika 1 mol zat tersebut dilarutkan ke dalam airternyata semuanya

terionisasi. Hal tersebut disebut zat elektrolit kuat dan zat elektrolit lemah jika

9

dilarutkan ke dalam air tidak semuanya 1 mol zat terionisasi. Untuk menunjukka

perbedaan elektrolit kuat dengan zat elektrolit lemah dinyatakan dengan derajat

ionisasi ( ), yaitu perbandingan mol zat yang terionisasi dengan mol zat mula-mula.

=

Untuk zat elektrolit kuat mempunyai derajat ionisasi = 1 dan zat elektrolit

lemah mempunyai derajat ionisasi 0< <1.

BAB III

10

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Percobaan

11

Melakuakan preparasi logam Al dan Pb dengan cara amplas

Menimbang berat awal Al dan Pb

Masukan cairan H2SO4, 1 molar sebanyak 2.6 ml, dan tambahkan air sampai 50 ml kedalam gelas ukur

Menghitung berat akhir logam Al dan Pb

Menyusun rangkaian seperti pada gambar 3.1

Melakukan proses anodizing dengan waktu 5 menit dan tegangan 6 Volt.

Melakukan kembali proses anodizing dengan mengganti tegangan dan cairan H2SO4 dengan ukuran konsentrasi 1 dan 0.5 molar, tegangannya 6 dan 9 volt.

Melakukan analisa dan pembahasan data

Kesimpulan

Literatur

Sel percobaan

(+) V (-)

Logam Al (anoda) Logam Pb (katoda)

Larutan H2SO4

Gambar 3.1 Rangkaian Sel Anodizing Percobaan

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat yang digunakan

Timbangan

Gelas ukur (100 ml)

Pipet

Power suplay

Stopwacth

3.2.2 Bahan yang digunakan

Elektroda Al

Katoda Pb

Larutan H2SO4 (1 M dan 0.5 M)

12

3.3 Prosedur Percobaaan

1. Melakukan preparasi logam Al dan Pb dengan cara penghalusan

permukaan (amplas).

2. Menimbang berat awal logam Al dan Pb

3. Masukan cairan H2SO4, 1 molar sebanyak 2.6 ml dan tambahkan air

sampai 50 ml kedalam gelas ukur

4. Menyusun rangkai seperti pada gambar 3.1

5. Melakukan proses anodizing dengan waktu 5 menit, tegangan 6 dan 9

Volt

6. Menghitung berat akhir Al dan Pb

7. Melakukan proses anodizing kembali dengan mengganti tegangan dan

cairan H2SO4 dengan ukuran cairan H2SO4 0,5 molar sebanyak 1,4 ml dan

tambahkan air sampai 50 ml kedalam gelas ukur dengan waktu dan

tegangan yang sama.

13

BAB IV

HASIL PENELITIAN

4.1 Data Hasil Penelitian

H2SO4 Tegangan Logam Berat Awal Berat Akhir

1 M 6 volt Al 1 gram 1,15 gram

Pb 3,75 gram 3,95 gram

1 M 9 volt Al 1,07 gram 1,25 gram

Pb 3,85 gram 3,86 gram

0,5 M 6 volt Al 1,24 gram 1,1 gram

Pb 3,8 gram 3,78 gram

0,5 M 9 volt Al 1,08 gram 1,1 gram

Pb 3,7 gram 3,74 gram

14

BAB V

PEMBAHASAN

Dari hasil percobaan dapat kita amati beberapa hal yaitu :

secara visual pada saat proses anodizing timbul gelembung-gelembung udara

pada logam Al dan pada logam Pb terdapat lapisan berwarna coklat. Gelembung-

gelembung udara tersebut terjadi karena adanya arus yang ditimbulkan dari sel

percobaan. Pada dasarnya prinsip anodizing hampir menyerupai proses elektroplating

yaitu penempatan ion logam ditambah elektron pada logam yang akan dilapisi,

dimana ion tersebut didapat dari katoda, logam yang melapisi berperan sebagai

katoda sedangkan logam yang dilapisi sebagai anoda.

Dari data hasil percobaan dapat kita buat grafik hubungan antara tegangan

dengan berat hasil anodizing yaitu penambahan Al dengan larutan H2SO4 1 molar dan

tegangan 6 dan 9 volt:

Tegangan Berat akhir Al Berat awal Al Selisih

6 volt 1.15 gram 1 gram 0.15 gram

9 volt 1.25 gram 1.07 gram 0.18 gram

15

Grafik penambahan lapisan Al terhadap Tegangan

0.1450.15

0.1550.16

0.1650.17

0.1750.18

0.185

0 5 10

Tegangan (Volt)

Ber

at l

og

am (

gr)

Series1

Grafik 5.1 Grafik hubunggan penambahan lapisan Al terhadap tegangan

Pembahasan grafik 5.1:

Dari grafik 5.1 dengan konsentrasi H2SO4 sebesar 1 molar dengan waktu 5

menit, terlihat bahwa semakin besar tegangan maka semakin besar penambahan Al.

Selisih yang didapatkan sebesar 0,15 untuk tegangan 6 volt dan 0,18 untuk tegangan

9 volt. Karena waktunya hanya 5 menit maka selisih yang didapatkan tidak terlalu

besar, tapi apabila waktunya ditambah maka selisih yang didapat akan bertambah

pula hasilnya. Karena dalam proses anodizing selain tegangan, waktu juga

mempengaruhi berat akhir dari suatu logam.

Untuk grafik hubungan antara tegangan terhadap hasil proses anodizing

dengan larutan H2SO4 dengan konsentrasi 0,5 M adalah sebagai berikut :

Tegangan Berat akhir Al Berat awal Al Selisih

6 volt 1.1 gram 1.24 gram -0.14

9 volt 1.1 gram 1.08 gram 0.02

16

Grafik 5.2 Grafik hubungan penggurangan Al terhadap tegangan

Pembahasan grafik 5.2 :

Dari grafik 5.2 dapat terlihat bahwa semakin besar tegangan maka semakin

besar penambahan Al. Dari grafik 5.2 dapat kita lihat bahwa tegangan dengan 6 volt

memiliki selisih -0.14 gr dan tegangan 9 volt selisihnya 0.02 gr. Dari kedua grafik

diatas dapat disimpulkan bahwa dalam proses anodizing, tegangan sangat

berpengaruh terhadap berat akhir logam. Semakin besar tegangan maka semakin

besar pula selisihnya.

17

BAB V

KESIMPULAN

Dari data hasil percobaan, pengamatan hasil percobaan dan juga pembahasan

dapat disimpulkan adalah sebagai berikut :

1. Anodizing Al adalah merupakan proses pelapisan dengan cara elektrolisis

untuk melapisi permukaan logam dengan suatu material ataupun oksida yang

bersifat melindungi dari lingkungan sekitar.

2. Prinsip dari anodizing Al hampir sama dengan elektrolisis yaitu merupakan

proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia.

3. Pada percobaan anodizing ini variabel yang diubah hanya tegangan dan

konsentrasi H2SO4, kesimpulannya sebagai berikut :

a. Jika tegangan dinaikan dan waktu diperlambat maka akan semakin

berkurang berat logam Al.

b. Jika tegangan diperbesar dan waktu diperlambat maka akan semakin kecil

penurunan berat logam Pb.

c. Jika konsentrasi H2SO4 dinaikan maka akan mempercepat reaksi pada

anoda dan katoda sehingga mempercepat proses anodizing Al.

DAFTAR PUSTAKA

18

1. Faraday Michael, "On Electrical Decomposition", Philosophical Transactions of the Royal Society, 1834.

2. Yustanti, Erlina (2005). “DIKTAT KULIAH KIMIA FISIK II”, Fakultas Teknik Untirta.

3. Haward E. Boyer,”Metal Hand Book”, Desk Edition American Society for Metal, Metal Park, Ohio.

4. http://groups.yahoo.com/group/anodizing101/

LAMPIRAN

19

LAMPIRAN A

Contoh Perhitungan

Perhitungan pengenceran konsentrasi H2SO4

Rumus : M1.V1 = M2. V2

Diketahui :

M1 = 18,4 M

M2 = 1 M

V1 = 50 ml

Mencari V1 ?

M1.V1 = M2. V2

V1=

V1=

V1= 2,72 ml

LAMPIRAN B

Jawaban Pertanyaan

1. Apa yang dimaksud dengan proteksi korosi dengan anodizing?

Jawaban :

Proteksi korosi dengan anodizing yaitu salah satu cara pelapisan oksida pada

logam yang dilakukan dengan oksidasi anodik pada suhu kamar, dengan

menggunakan metode anodizing

2 Sebutkan logam/bahan yang biasa digunakan untuk

proteksi dengan anodizing?

Jawaban :

20

Logam yang biasa digunakan untuk proteksi dengan anodizing adalah Pb, Zn,

Cr dan Mo

5. Sebutkan kegunaan dari larutan H2SO4 dalam percobaan ini?

Jawaban :

Kegunaan H2SO4 adalah sebagai larutan yang dapat menghantarkan arus

listrik yang memiliki sifat elektrolit yang kuat sehingga dapat terjadi

pergerakan ion ketika diberikan tegangan listrik

4. Jelaskan mekanisme proteksi katodik?

Jawaban

Proses anodizing menggunakan larutan elektrolit kuat yaitu H2SO4 dan

menggunakan tegangan listrik dari powersupply, katoda berupa logam Pb dan

Anoda yaitu Al. Proses dilakukan dengan menghubungkan massa positif

menuju katoda dan massa negatife menuju anoda dalam larutan H2SO4. Maka

akan terjadi reaksi penguraian Pb menjadi Pb2+ pada katoda, dan akan

ditangkap oleh anoda dan menempel pada permukaan elektroda dengan

ketebalan yang bervariasi, sedangankan pada anoda, logam alumunium tidak

ikut bereaksi, yang bereaksi hanya ion SO42- yang berasal dari larutan

elektrolit melepaskan O2 yang ditandai dengan adanya gelembung udara

selama proses anodizing.

21