0 500 1000 1500 2000 2500 3000
10 volt 40 volt 90 volt
Tegangan (volt) D ia m e te r Po r i (m ik r o n ) 4 oC 22 oC 40 oC
Gambar 2. Pengaruh tegangan vs diameter pori
Diameter Pori VS Temperatur
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 4 oC 22 oC 40 oC
Te mpe ratur (oC )
Dia m et er P or i (m ik ro n) 10 volt 40 volt 90 volt
Gambar 3. Pengaruh temperatur vs diameter pori Peningkatan ukuran diameter pori pada penelitian ini
sesuai dengan penelitian yang dilakukan GD Sulka pada
tahun 2008. Dimana peningkatan tegangan akan meng- akibatkan rapat arus juga meningkat, dan sebaliknya, pada tegangan tinggi maka rapat arus juga semakin meningkat dan temperatur juga akan ikut meningkat, sehingga diameter pori juga akan semakin besar. Peningkatan tegangan akan meningkatkan ketebalan barrier layer yang akan mengini- siasi benih-benih pori di dekat batas antara oksida dan larutan. Benih ini muncul karena lapisan oksida yang bersifat insulator dikenai tegangan yang tinggi sehingga ketika rusak akan menimbulkan benih pori.
Ukuran pori terkecil terjadi pada temperatur anodisasi 4oC, tegangan 10 volt yaitu 269,4 m dan ukuran pori
terbesar terjadi pada temperatur anodisasi 22oC, tegangan 90
volt yaitu 2416 m
3.3. Pengamatan Ketebalan Lapisan Oksida
Hasil pengamatan dan pengukuran ketebalan lapisan
oksida dilakukan dengan menggunakan alat SEM (scanning
electron microscope). Pengujian ketebalan oksida dalam
Seminar Nasional Teknik Mesin 7 21 Juni 2012, Surabaya, Indonesia
M-13
pada temperatur 4oC menyebabkan kenaikan ketebalan rata-
rata lapisan oksida. Ketebalan lapisan oksida mengalami
kenaikan berturut-turut 0,388 m, 1,048 m, dan 1,564 m
pada tegangan 10 volt, 40 volt dan 90 volt. Pada temperatur
22oC justru menunjukkan hal sebaliknya, makin tinggi
tegangan menyebabkan penurunan ketebalan rata-rata la- pisan oksida. Ketebalan lapisan oksida mengalami penu- runan berturut-turut 3,69 m, 2,11 m, dan 1,08 m pada
tegangan 10 volt, 40 volt dan 90 volt. Pada temperatur 44oC
menunjukkan hasil pengujian ketebalan oksida, makin tinggi tegangan menyebabkan kenaikan ketebalan rata-rata lapisan oksida. Ketebalan lapisan oksida mengalami kenaikan
berturut-turut 13,06 m, 15,74 m, dan 16,83 m pada
tegangan 10 volt, 40 volt dan 90 volt. Hasil ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengukuran ketebalan lapisan oksida pada variasi temperatur dan tegangan yang berbeda
Tegangan\Temperatur 4oC 22oC 40oC
10 volt 0.38797 3.69 13.06
40 volt 1.04832 2.11 15.74
90 volt 1.56478 1.08 16.83
Gambar 4. Pengaruh temperatur vs tebal lapisan oksida Variasi ketebalan lapisan oksida yang terjadi pada hasil anodisasi ini dapat disebabkan oleh berbagai hal seperti temperatur, rapat arus, tegangan dan berbagai faktor lainnya dapat mempengaruhi lapisan oksida yang dihasilkan. Pada penelitian ini sebagian besar faktor faktor tersebut dibuat tetap, kecuali tegangan dan temperatur. Variasi ketebalan ini dapat terjadi karena perubahan tegangan yang diikuti oleh perubahan rapat arus yang terjadi selama penelitian. Hal ini terjadi karena selama 30 menit percobaan anodiasi pada
temperatur anodisasi 4oC dengan perubahan tegangan 10
volt, 40 volt dan 90 volt, rapat arus yang dihasilkan ber-
variasi antara 13,4 mA/cm2– 0,16 A/cm2. Sedangkan pada
temperatur anodisasi 22oC dengan perubahan tegangan yang
sama dengan sebelumnya, rapat arus yang dihasilkan bervariasi antara 19,8 mA/cm2 – 0,22 A/cm2. Selanjutnya
pada temperatur anodisasi 40oC, rapat arus yang dihasilkan
bervariasi antara 2,6 mA/cm2– 0,25 A/cm2. Ketika terjadi penurunan atau peningkatan arus, kemungkinan larutan elektrolit yang sedang bereaksi dengan permukaan sampel akan mengalami penurunan ataupun peningkatan mobilitas
reaksi sehingga pada daerah tertentu akan diperoleh lapisan yang lebih rendah maupun semakin tinggi, hal ini juga semakin dimungkinkan dengan adanya proses agitasi yang dilakukan selama reaksi berlangsung. Peningkatan rapat arus akan meningkatkan ketebalan lapisan oksida, maka dapat diperkirakan dengan adanya perubahan rapat arus selama proses anodiasi memungkinan menjadi peyebab tidak me- ratanya temperatur pada larutan, walaupun telah mengalami agitasi dengan kecepatan 500 rpm.
Faktor lain yang menyebabkan terbentuknya variasi ke- tebalan adalah preparasi sampel. Sampel aluminium foil yang digunakan sangat tipis dan cukup sulit untuk memasti- kan bahwa lapisan oksida pada permukaan sampel pada saat proses anodisasi telah rata (flat). Kurang meratanya lapisan oksida pada permukaan hasil anodisasi diperkirakan dapat memicu variasi ketebalan lapisan oksida yang terbentuk. Selanjutnya, variasi ketebalan ini juga dapat disebabkan oleh adanya inklusi atau zat pengotor yang masih terdapat pada permukaan sampel. Walaupun pada awal proses telah dila-
kukan proses degreasing, masih terdapat kemungkinan
pengotor yang tidak larut dan tetap berada pada permukaan. Atau dapat juga inklusi baru menempel pada permukaan
sampel selama rentang waktu antara proses degreasing
dengan proses anodisasi itu sendiri. Permukaan yang ter- kontaminasi oleh inklusi akan lebih singkat waktu reaksinya dibanding dengan permukaan yang bersih pada waktu proses anodisasi yang sama. Hal ini terjadi karena dibutuhkan wak- tu tambahan di awal reaksi pada lapisan yang mengandung inklusi supaya pengotor yang ada larut terlebih dahulu ber- sama larutan, baru kemudian lapisan tersebut mengalami reaksi anodisasi dengan asam asetat.
4. KESIMPULAN
a. Ukuran diameter pori aluminium oksida (Al2O3) pada
permukaan aluminium akan meningkat seiring dengan peningkatan temperatur dan tegangan anodisasi. Rata-rata ukuran diameter pori yang terbentuk minimal terjadi pada
temperatur 4oC dan tegangan 10 volt yaitu 269,4 m dan
rata-rata ukuran diameter pori maksimal yang terbentuk
terjadi pada temperatur 22oC dan tegangan 90 volt.
b. Ketebalan lapisan oksida pada aluminium akan mening- kat seiring dengan peningkatan temperatur dan tegangan anodisasi. Rata-rata ketebalan lapisan oksida minimal terjadi pada temperatur 4oC dan tegangan 10 volt yaitu
0,38797 m dan rata-rata ketebalan lapisan oksida mak-
simal terjadi pada temperatur 40oC dan tegangan 90 volt
yaitu 16,83 m
DAFTAR PUSTAKA
[1] Herbert Gleiter, Nanostrutured Materials, Journal
Advanced Materials, Volume 4, tahun 1992
[2] Patermarakis G; Papandreadis N (1993), Study on the
kinetics of growth of porous anodic Al2O3 film on Al
metal Electrochim, Acta 38:2351-2355
[3] N. Itoh, N. Tomura, T. Tsujj, M. Hongo, Microporous
Mesoporous Mater. 20 (1998) 333
[4] Y. Li, Y. Kanamori, K. Hane, A new method for
fabrication nano-porous aluminum grating array, Microsystem Technologies 10 (2004) 272
M-14
[5] J.R. Davis et all, Aluminum and Aluminum Alloys,
ASM Specialty Handbook, 1993
[6] V.F Henley, Anodic Oxidation of Aluminium & Its
Alloys (U.K.: Pergamon Press., 1982)
[7] S.J. Garcia-Vergara, dkk, Tracer studies of anodic films
formed on aluminium in malonic and oxalic acids,
Applied Surface Science 254 (2007) 1534–1542
[8] Aluminium Handbook 2. “Forming, Casting, Surface
Treatment, Recycling and Ecology”. Aluminium-
Verlag Marketing & Kommunikation GmbH. Germany.2003.
[9] ASM Handbook Volume 9, Metallography and
Microstructure (USA: ASM International., 2000)
[10] G.D Sulka, Nanostructured Materials in
Electrochemistry: Highly Ordered Anodic Porous Alumina Formation by Self-Organized Anodizing. (Wiley, 2008)
Seminar Nasional Teknik Mesin 7 21 Juni 2012, Surabaya, Indonesia