PAGE 11

BAB I

PENDAHULUAN1.1 Latar Balakang Masalah

Dewasa ini pemakaian material logam secara umum dipergunakan dalam berbagai keperluan yang ditujukan untuk memenuhi kebutuhan manusia dalam upaya meningkatkan taraf hidupnya. Mulai dari peralatan rumah tangga sampai dengan peralatan industri tidak luput dari penggunaan material sebagai bahan bakunya. Hal ini merupakan suatu keadaan yang tidak bisa dibantah dan oleh karena itu teknologi material mulai dikembangkan demi memenuhi kebutuhan akan material tersebut. Tanpa menguasai teknologi material, maka kelangsungan usaha manusia untuk memenuhi kebutuhannya akan peralatan menjadi sia-sia saja.

Seiring dengan peningkatan pemakaian material logam dalam berbagai aspek kehidupan maka para ahli pun memikirkan berbagai cara pengendalian terhadap lifetime material tersebut. Pengendalian terhadap lifetime tidak lepas dari pengendalian terhadap korosi. Korosi atau karat adalah salah satu permasalahan material yang dapat mengakibatkan berkurangnya waktu pakai untuk suatu benda kerja. Dengan terjadinya kerusakan ini, maka industri sering merasakan dampaknya. Dampak tersebut dapat berupa kerusakan yang harus segera diperbaiki atau berhentinya produksi yang sering mengakibatkan kerugian yang lebih besar serta turunnya tingkat keamanan (safety) dalam bekerja

Penanganan masalah korosi tidak dapat dilakukan dalam satu aksi yang terpisah-pisah. Usaha penanggulangan yang terbaik adalah usaha penanganan yang terintegrasi. Oleh karena itu penguasaan permasalahan beserta teknologi penanggulangan korosi merupakan suatu keharusan disamping perlunya dirancang suatu strategi penanggulangan yang terpadu serta peningkatan kepedulian dari semua pihak, sehingga dengan demikian maka kerugian karena korosi serta biaya korosi dapat ditekan serendah mungkin.

Salah satu cara melindungi atau memproteksi logam dari serangan korosi 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 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.

1.3 Batasan Masalah

Dalam percobaan anodizing Al kali ini yang digunakan Pb sebagai katodanya, dengan larutan elektrolit H2SO4, kemudian kita dapat mengetahui pengaruh variabel-variabel tersebut dalam mempercepat atau memperlambat waktu dari proses anodizing tersebut. Pada percobaan ini tegangan yang digunakan adalah 8 dan 12 volt tegangan ini dilakukan pada konsentrasi H2SO4 dengan konsentrasi 1M dan 0,5 M, masing-masing percobaan dilakukan selama 5 menit.

1.4. Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan laporan ini penulis akan membagi laporan dalam enam bab pembahasan. Berikut ini akan diuraikan gambaran singkat dari bab-bab tersebut. Bab I adalah bab pendahuluan, dalam bab ini dibahas mengenai latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah dan sistematika Penulisan. Bab II berisikan tinjauan pustaka, dalam bab ini diuraikan teori singkat yang digunakan sebagai dasar untuk membahas permasalahan dalam laporan. Bab III akan menjelaskan metode percobaan, dalam bab ini akan dibahas mengenai diagram alir percobaan, alat dan bahan apa saja yang digunakan serta prosedur percobaan. Bab IV membahas data percobaan, dalam bab ini berisi tentang data-data hasil pecobaan dan data-data ini disajikan dalam bentuk tabel. Bab V berisikan pembahasan, pada bab ini penulis akan memberikan pembahasan dari praktikum yang telah dilaksanakan. Bab VI adalah kesimpulan, pada bab ini penulis akan memberikan kesimpulan dari masalah yang dibahas pada bab-bab sebelumnya. Selanjutnya akan ada daftar pustaka. Diakhir laporan ini akan disajikan lampiran yang berisikan contoh perhitungan, jawaban pertanyaan dan tugas, serta gambar alat dan bahan yang digunakan. BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1Pengertian AnodizingMenurut definisinya anodizing 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 1.

Gambar 1. Hasil proses anodizing2.2 ElektrolisisElektrolisis 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 (1)

Katoda : 2 H2O + 2e H2 + 2 OH- (2)

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

Anoda : 2 Cl- Cl2 + 2 e (3)

Katoda : 2 H2O + 2 e H2 + 2 OH- (4)

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

Anoda : 2 Cl- Cl2 + 2 e (5)

Katoda: Na+ + e Na (6)

Natrium yang berbentuk melarut dalam raksa membentuk amalgam.

Pada tahun 1833, M. Faraday menunjukkan bahwa jumlah zat yang bereaksi pada elektroda-elektroda sel elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah arus yang melalui sel tersebut. Selain daripada itu ia membuktikan bahwa jika jumlah arus tertentu mengalir melalui beberapa sel elektrolisis, maka akan dihasilkan jumlah ekivalen masing-masing zat2.Hukum Faraday ini dapat disimpulkan sebagai berikut :

M = Q A.L (7)

n.F

dimana :

M = Jumlah zat

Q = Jumlah listrik dalam Coulomb

A = Massa atom

F = Tetapan Faraday (1 Faraday 96500 Coulomb)

n = Perubahan electron (A/n = berat ekivalen)2.3Macam-macam Proses AnodizingReaksi 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 anodizingLarutan 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 :

a. pH antara 0,5 1

b. Konsentrasi klorida (sebagai natrium klorida) kurang dari 0,02%

c. 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 sealing. Berat lapisan setelah di sealing 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 mengandung 36 liter (9,5 gal) H2SO4 per 380 liter atau (100 gal) dari larutan dapat menjadi lapisan anodik ketika di sealing pada didihan larutan dikromat. Larutan anodizing asam sulfur jangan digunakan kecuali :

a. Konsentrasi klorida (sebagai natrium klorida) kurang dari 0,02%

b. 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).3.Hard anodizingPerbedaan 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 konvensional 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 struktur 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.

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 elektrolit lemah contohnya CH3COOH, Al(OH)3, AgCl dan CaCO3 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 :

H2SO4 ( 2 H+ + SO42- (8)

Maka di dalam larutannya akan terbentuk ion positif yaitu (H+) dan ion negatif (SO42-) karena terbentuk ion itulah di dalam 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.

2.5Elektroda

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 ditemukan oleh Michael Faraday dari bahasa Yunani electron (berarti amber, dan hodos sebuah cara). Pada percobaan anodizing ini, digunakan anoda alumunium dan katodanya adalah logam timbal. Sebuah elektroda dalam sebuah sel elektrolisis ditunjuk sebagai sebuah anoda atau sebuah katoda. Anoda ini didefinisikan sebagai elektroda dimana elektron datang dari sel dan oksidasi terjadi, dan katoda didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron memasuki sel dan reduksi terjadi. Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anoda atau katoda 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, defibrillator2. Elektroda untuk teknik Electrophysiology dalam riset biomedikal

3. Elektroda untuk eksekusi oleh kursi listrik

4. Elektroda untuk electroplating5. Elektroda untuk arc welding

6. Elektroda untuk cathodic protection7. Elektroda inert untuk hidrolysis (terbuat dari platinum).

2.6Elektrolit

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 sering 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 semisal NaCl. Zat NaCL yang larut dalam air akan terionisasi sebagai berikut:

NaCl Na+ + Cl-Di dalam larutan terdapat ion positif ( Na+ ) dan ion negatif (Cl-). Adanya ion positif dan ion negatif 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 negatif. 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 air ternyata semuanya terionisasi. Hal tersebut disebut zat elektrolit kuat dan zat elektrolit lemah jika dilarutkan ke dalam air tidak semuanya 1 mol zat terionisasi. Untuk menunjukkan perbedaan elektrolit kuat dengan zat elektrolit lemah dinyatakan dengan derajat ionisasi (), yaitu perbandingan mol zat yang terionisasi dengan mol zat mula-mula.

= (9)Untuk zat elektrolit kuat mempunyai derajat ionisasi = 1 dan zat elektrolit lemah mempunyai derajat ionisasi 0