Anodizing Aluminium Dengan Menggunakan Pewarna Tembaga Nitrat Dan Kalium Permanganat.

(1)

Anodizing Aluminium Dengan Menggunakan Pewarna

Tembaga Nitrat Dan Kalium Permanganat

PENELITIAN

Oleh :

EDVIN MAHARDIKA ( 0631010059 )

ANIK TRESNAWATI ( 0631010088 )

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

(2)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT karena berkat

rahmat dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan penelitian dengan judul

“Anodizing Aluminium Dengan Menggunakan Pewarna Tembaga Nitrat Dan

Kalium Permanganat “.

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk memenuhi pesyaratan

akademis guna mencapai gelar sarjana pada jurusan Teknik Kimia, Fakultas

Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “ Veteran “ Jawa Timur.

Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan rasa terima kasih

kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “ Veteran “ Jatim.

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas

Pembangunan Nasional “ Veteran “ Jatim.

3. Ibu Ir. Isni Utami.,MT , selaku Dosen Pembimbing kami.

4. Ibu Ir. Dwi Heri A.,MT, selaku Dosen Penguji I kami.

5. Bapak Ir. L. Urip Widodo, MT, selaku Dosen penguji II kami.

6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Kimia yang telah memberikan

pengetahuannya kepada kami.

7. Kedua Orang Tua dan Saudara kami yang memberikan dukungan baik

materiil maupun spiritual.

(3)

KATA PENGANTAR

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur ii 8. Teman – teman kami semua yang membantu kami sehingga penelitian

kami ini dapat mengerjakan penelitian ini dengan baik dan benar.

Kami menyadari bahwa laporan penelitian ini masih belum sempurna, sehingga

segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangatlah diharapkan.

Semoga laporan penelitian ini bermanfaat bagi para pembaca.

Surabaya, Oktober 2010

(4)

INTISARI

Penelitian Anodizing Aluminium Dengan Menggunakan Pewarna

Tembaga Nitrat Dan Kalium Permanganat dilakukan dengan : proses

pendahuluan yaitu, pembersihan mekanis, degresing dan acidetching.

Kemudian dilakukan proses anodizing menggunakan campuran larutan

elektrolit (H2SO4) 2,5 N dan (H2C2O4) 0,5 N denga arus 12 volt, waktu 60

menit, suhu 30oC.

Setelah anodizing dilakukan proses pewarnaan dengan

menggunakan pewarna organik kalium Permanganat ( KMnO4 ) dengan

konsentrasi 10 gr/lt, 20 gr/lt, 30gr, 40 gr/lt dan Tembaga Nitrat (Cu(NO3)2 )

dengan konsentrasi 50 gr/lt, 100 gr/lt, 150 gr/lt, 200 gr/lt dan suhu pewarnaan

90oC, 95oC, dan 100oC dengan waktu pewarnaan 5menit. Lalu tahap akhir disealing dengan K2Cr2O7 dengan suhu 90oC dengan waktu 10 menit.

Dari penelitian didapat kondisi yang terbaik dengan hasil

pewarnaaan yang merata yaitu konsentrasi kalium Permanganat ( KMnO4 ) 30

gr/lt dan Tembaga Nitrat (Cu(NO3)2 ) 100 gr/lt dengan suhu pewarnaan 900C

menghasilkan berat lapisan 0,0119 gr yang berwarna coklat.

(5)

DAFTAR ISI

II.2. 4. Pembilasan secara kimia (Chemical Engineering) . 10 II.3. Landasan Teori ... 11

II.3.1. Teknik Proses Anodizing Aluminium ... 11

II.3.2. Pengerjaan Akhir ... 12

III.5. Variabel yang digunakan pada penelitian ... 19

(6)

DAFTAR ISI

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur iv

III.6. Pengamatan Kondisi Operasi Anodizing ... 20

III.7. Pengamatan Kondisi Pewarnaan ... 21

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN... 22

IV.1 Hasil Pengamatan... 22

IV.2 Grafik Dan Pembahasan ... 23

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 30

V.1. Kesimpulan ... 30

V.2. Saran... 30

DAFTAR PUSTAKA

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Rangkaian Aliran proses Anodizing ... 7

Gambar 2. Alat anodizing ... 12

Gambar 3. Susunan Alat Pewarnaan... 17

Gambar 4. Diagram Alir ... 18

Gambar 5.Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi KMnO4 terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi suhu pewarna dengan waktu pewarnaan 10 menit dan konsentrasi Cu(NO3)2 50 gr/lt. ... 23

Gambar 6.Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi KMnO4 terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi suhu pewarnaan dengan waktu pewarnaan 10 menit dan konsentrasi Cu(NO3)2 100 gr/lt ... 23

Gambar 7.Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi KMnO4 terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi suhu pewarnaan dengan waktu pewarnaan 10 menit dan konsentrasi Cu(NO3)2 150 gr/lt. ... 24

Gambar 8. Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi KMnO4 terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi suhu pewarnaan dengan waktu pewarnaan 10 menit dan konsentrasi Cu(NO3)2 200 gr/lt. ... 24

Gambar 9. Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi KMnO4 terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi konsentrasi Cu(NO3)2 dengan waktu pewarnaan 10 menit dan suhu pewarnaan 90 0C... 28

Gambar 10. Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi KMnO4 terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi konsentrasi Cu(NO3)2 dengan waktu pewarnaan 10 menit dan suhu pewarnaan 95 0C... 28

(8)

DAFTAR GAMBAR

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur vii Gambar 11.Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi KMnO4

terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi

konsentrasi Cu(NO3)2 dengan waktu pewarnaan 10 menit dan

suhu pewarnaan 100 0C... 29 Gambar 12. Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi Cu(NO3)2

terhadap berat lapisan yang dihasilkan dengan variasi suhu

pewarna dengan waktu pewarnaan 10 menit dan konsentrasi

KMnO4 10 gr/lt. ... 25

Gambar 13.Grafik pengaruh penambahan barbagai konsentrasi Cu(NO3)2

KMnO4 20 gr/lt. ... 25

KMnO4 30 gr/lt. ... 26

KMnO4 40 gr/lt. ... 26

(9)

DAFTAR TABEL

Table 1. Sifat – sifat fisika aluminium ... 3

Tabel 2. Perbedaan Reaksi Proses Anodizing dan Elektroplating ... 5

Table 3. Kondisi operasi bahan pewarna organic ... 13

Tabel 4. Kondisi operasi dan komposisi Bahan Pewarna Anorganik ... 14

Tabel 5. Metode dan contoh sealing ... 15

Table 6. Hasil penelitian pewarnaan alumunium dengan KMnO4 dan Cu(NO3)2 setelah proses anodizing... 22

(10)

PENDAHULUAN

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Alumunium digunakan secara luas, karena mempunyai sifat – sifat seperti

ringan, bercahaya, daya hantar listrik tinggi, dan mudah dipadukan dengan unsur

– unsur lain. Sifat lainnya yangdimanfaatkan sebagai pelindung adalah mudah

beroksidasi dengan oksigen pada udara terbuka dan membentuk lapisan oksida

yang tipis Al2O3 yaitu ± 0,005 – 0,01 micron pada permukaannya, tetapi lapisan

tersebut belum dapat dikatakan sebagai pelindung yang protektif karena terlalu

tipis.

Korosi pada aluminium terjadi karena adanya unsur lain dalam aluminium

seperti magnesium, silicon, besi, dan tembaga baik yang berasal dari hasil

pengolahan yang kurang sempurna maupun yang sengaja di tambahkan untuk

maksud – maksud tertentu. Untuk itu pengerjaan secara kimia atau dengan proses

anodic oxidation ( proses anodizing ) diusahakan untuk mendapatkan lapisan

oksida yang lebih tebal dan berfungsi sebagai lapisan pelindung.

Pembentukan lapisan oksida proses anodizing pada aluminium

diperkenalkan pada tahun 1846 M. Di Jepang baru dikenal pada tahun 1923 dan

dikembangkan dengan adanya proses sealing pada tahun 1929 dengan tujuan

meningkatkan kekuatan terhadap karat.

Ditinjau dari pemakaian dan kegunaannya, prosesz anodizing secara garis

besar dapat dibagi menjadi dua macam yaitu untuk keperluan dekoratif dan untuk

keperluan protektif. Untuk yang bersifat dekoratif harus tahan warna ( light

fastness ) dan cuaca ( weather fastness ) karena sinar matahari, sedangkan untuk

yang bersifat protektif antara lain haris tahan korosi dan abrasi.

Berbagai penelitian yang telah dilakukan disampaikan bahwa

substasnsi – subtansi pewarnaan seperti bahan warna organic dapat dilakukan

bersamaan dengan pelapisan oksida, yang akan menghasilkan efek dekoratif.

(11)

PENDAHULUAN

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 2 Dalam penelitian ini dipelajari bagaimana pengaruh komposisi dari

tembaga nitrat dan kalium permanganate agar diperoleh hasil pewarnaan yang

tahan warna dan cuaca setelah proses anodizing.

I.2. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh komposisi

campuran bahan pewarna anorganik tembaga nitrat dan kalium permanganate

pada logam aluminium setelah mengalami proses anodizing khususnya untuk

warna coklat.

I.3. Manfaat Penelitian

1. Untuk mendapatkan kondisi optimum proses pewarnaan pada logam

aluminium.

(12)

TINJ AUAN PUSTAKA

Aluminium merupakan unsure logam yang paling umum dalam kerak

bumi, barulah pada kira – kira 100 tahun yang lalu sebuah proses industry

ditemukan untuk memproduksi aluminium tersebut. Pada waktu itu aluminium

sama berharganya seperti perak, dan dipakai untuk permata, hiasan – hiasan dan

barang mewah.

Seperti logam aktif lainnya, aluminium direduksi dalam suasana tak berair.

Pada tahun 1886, garam kriolit, Na3AlF6 yang meleleh digunakan sebagai pelarut

untuk Al2O3. Oleh dua orang penemu. Charles M Hall di Amerika Serikat dan

Paul Heroult di Prancis……….. ( Kimia Untuk Universitas ed 6, 1991 ).

Aluminium adalah unsur logam yang berwarna putih keperakan dan

termasuk golongan III A. keberadaan alumunium di alam merupakan isotop

tunggal dengan nomor masaa 27.

Aluminium seperti logam – logam laiinya, memiliki sifat – sifat fisika dan kimia

sebagai berikut :

Table 1. Sifat – sifat fisika aluminium.

No Sifat – sifat fisika aluminium Harga

1 Berat Atom 26,9815

(13)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 4 10 Ekivalen elektrokimia, mg/c 0,0932

11 Modulus young’s , Mpa 65000

 Sifat – sifat kimia aluminium

1. Bereaksi dengan unsur senyawa anorganik

Ion aluminium memiliki bilangan koordinasi 6, di dalam larutan

mengikat 6 molekul air membentuk ( Al ( H2O)6)3+ . pada penambahan

basa akan menyebabkan subsitusi oleh ion hidroksil pada molekul air

berlangsung sampai terbentuk hidroksida yang terbentuk endapan.

Pada suhu tinggi aluminium dapat mereduksi logam sehingga

reaksi berikut digunakan dalam pembuatan logam – logam tertentu dan

Alloys.

3MO + 2 Al Al2O3 + 3 M ……( kimia untuk Universitas ed6,1991)

Aluminium tidak bereaksi dengan hydrogen secara langsung tetapi

bereaksi dengan nitrogen, sulfur, dan karbon dengan adanya oksigen

dalam udara dan berlangsung pada suhu tinggi.

Reaksi dalam unsure halogen ( fluorin, bromine, dan

iodine ) berlangsung dengan cepat dan membentuk trihalida dengan

reaksi :

2 Al + 3 X2 AlX3 ….. ( kimia untuk universitas ed 6,1991 )

2. Reaksi denan senyawa organic

Aluminium tidak bereaksi dengan senyawa hidrokarbon jenuh maupun

tak jenuh, hidrokarbon alifatik maupun aromatic. Turunan hidrokarbon

terhalogenasi umumnya tidak bereaksi dengan aluminium kecuali

dengan adanya air yang cenderung membentuk asam – asam halogen.

Stabilitas kimia aluminium dengan alcohol sangat baik begitu juga

(14)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 5

 Anodizing

Anodizing adalah suatu proses elektrolisa dalam larutan elektrolit yang

reaksinya terjadi secara oksidasi pada anoda. Proses ini merupakan kebalikan dari

electroplating.

Proses anodizing dapat dibedakan dalam dua tipe lapisan oksida yaitu type

porous film ( lapisan pori – pori ) yang tebalnya 2,54 – 12,7 micron dan type

barrier film ( lapisan barrier ) yang tebalnya 0,254 micron.

Oleh karena lapisan oksida yang terjadi bersifat porous, maka daya

serapnya relative tinggi sesuai dengan kondisi yang dilakukan pada proses

anodizing. Dengan tingginya daya serap, sehingga lapisan oksida pada aluminium

mudah untuk diberi warna, hanya dengan mencelupkan ke dalam larutan pewarna

baik dari bahan organic maupun anorganik.

Proses pewarnaan pada penelitian ini berdasarkan pada penelitian

sebelumnya yaitu proses anodizing pada aluminium degan larutan elektrolit

H2SO4 yang telah dilakukan oleh stefanus W dan Linnawati.

Anodizing aluminium merupakan proses pelapisan logam aluminium

sebagai anoda dan elektroda inert ( karbon ) sebagai katoda dalam suatu bak

plating yang mengandung elektrolit tertentu.

Sedangkan pengertian anodizing adalah proses elektrolisa dalam larutan

elektrolit yang reaksinya terjadi secara oksidasi pada anoda. Proses ini merupakan

kebalikan dari proses electroplating.

Perbedaan reaksi dan prinsip kerja proses electroplating dan proses

anodizing diperlihatkan pada table berikut ini:……….( Teknik Proses Anodizing

Aluminium dan Paduannya, 1990 )

TAbel 2. Perbedaan Reaksi Proses Anodizing dan Elektroplating.

(15)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 6 Logam larut Logam diendapkan

Al Al3+ + 3e Al3+ + 3e Al

Kesamaan antara proses anodizing dan proses electroplating terletak pada sumber

arus listrik yang digunakan yaitu sumber arus searah DC ( Direct Curent ).

Pada anodizing benda kerja membantu ion – ion membentuk lapisan oksida,

sedangkan pada electroplating ion – ion logam diendapkan pada permukaan benda

kerja secara reduksi.

Anodizing aluminium dilakukan dengan tujuan :

1. Meningkatkan ketahanan terhadap korosi

2. Merupakan dasar plating selanjutnya

3. Memperbaiki penampilan dekoratif

4. Meningkatkan ketahanan abrasi.

Reaksi yang terjadi pada proses anodizing :

Katoda : 6e + 6H+ 3H2

Anoda : 2Al(s)+ 3H2O Al2O3(s) + 6H+ + 6e

3H2O + 2Al(s) Al2O3(s) + 3H2

 Kondisi Operasi

Dalam proses anodizing lapisan oksida yang dihasilkan akan berbeda –

beda sifatnya dengan rangkaian aliran proses yang digunakan. Oleh karena itu

Asosiasi Aluminium telah membuat suatu klarifikasi mengenai rangkaian aliran

proses anodizing yang dilengkapi dengan tingkat – tingkat pengerjaan.

Rangkaian aliran proses anodizing yang banyak digunakan pada industry –

(16)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 7 Gambar 1. Rangkaian Aliran proses Anodizing

 Larutan Elektrolit Untuk Proses Anodizing.

Sebelum proses Anodizing dilakuka, yang perlu diperhatikan adalah

larutan elektrolit yang digunakan. Lapisan oksida type berpori ( porous ) dapat

dihasilakan dengan menggunakan bermacam – macam jenis larutan. Lapisan

porous banyak dipakai karena absorpsinya baik sekali terhadap zat warna, jenis –

jenis larutan elektrolit tersebut diantaranya :

1. Jenis larutan elektrolit anodizing dekoratif

a. Jenis larutan chromic

- Jenis larutan chromic – sulfat Degreasing

Acid Etching Alkaline Acid Bring Dip

Anodizing

Pewarnaan dengan bahan organik

Pewarnaan dengan bahan anorganik

Sealing dengan air

(17)

TINJ AUAN PUSTAKA

2.Jenis Larutan elektrolit Hard Anodizing

(18)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 9 Dalam praktek – praktek komersial, proses – proses asam krom, memerlukan 40

v,sedangkan proses asam sulfat hanya memerlukan 15vsampai 20 volt.oleh karena

itu,lapisan pemisah pada asam krom kira – kira dua kali dari yang terdapat dalam

pelapisan – pelapisan sulfat…( Elektroplating Engineering Handbook, 1971 ).

II.2. Teknik Proses Anodizing

1. Pencucian lemak ( degreasing )

Pengerjaan ini bertujuan untuk menghilangkan lemak maupun kotoran

– kotoran yang menempel serta menetralisir permukaan aluminium. Cara

pengerjaannya mirip dengan pengerjaan pencucian lemak pada proses

elektrolplating, hanya bahan larutannya yang berbeda.

Kesempurnaan lapisan tergantung dari hasil pencucian, oleh karena

itu pencucian harusa dilakukan dengan seksama. Pelaksanaan pencucian

didasarkan pada kulaitas permukaan benda kerja, semakin tinggi kualitas

kotorannya, semakin lama waktu pencuciannya.

2. Pengetsaan ( Etching )

Pengetsaan adalah suatu cara pembersihan logam ( benda kerja ) dari

lapisan oksida dan unsure – unsure pengotor yang menempel, sehingga

akan menghasilkan daya adhesi permukaan benda kerja yang kuat.

Ada dua macam cara pengetsaan yaitu :

a. Pengetsaan secara asam ( acid Etching )

Bila dilanjutkan dengan proses pewarnaan secara panas,

hasilnya akan lebih baik jika dibandingkan dengan larutan

alkali, karena pengaruhnya terhadap logam dasar kecil.

b. Pengetsaan sacara alkali ( Alkaline Etching )

Larutan alkaline etching banyak digunakan untuk aluminium

(19)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 10 dikombinasikan dengan unsure – unsure lain dilakukan dalam

keadaan panas.

3. Pembilasan ( Rising )

Pembilsan bertujuan untuk menetralisir benda kerja dari larutan

pencuci maupun larutan elektrolit anadozing. Cara pembilasan disesuaikan

dengan sisitem pencucian itu sendiri.

Sistem pembilasan dengan air yang mengalir sangat efisien dan lebih

bersih dibandingkan dengan cara direndam, karena air pembilas selalu

berganti – ganti secara kontinyu,tetapi dalam perencanaannya cukup sulit.

Pembilasan dapat pula dihilangkan dengan cara disemprotkan dengan

tenaga penyemprotan sesuai yang diinginkan.

4. Pembilasan secara kimia ( Chemical Engineering )

Beberapa aluminium paduan selain dapat dibersihkan dengan cara

diatas dapat pula dibersihkan dengan cara proses kimia.

Pembersihan dengan cara kimia ini disamping akan mendapatkan

aluminium lebih bersih juga jauh lebih kering.

Sebelum pencucian denagn kimia dilakukan, benda kerja terlebih

dahulu dibersihkan dari kotoran – kotoran, debu dan lainnya. Hal ini untuk

menjaga dan mnghindari terbentuknya gas pada permukaan aluminium,

sehingga dapat mempengaruhin pada proses pencelupan dalam larutran

nitrat atau asam phospat. Untuk menghindari terbentuknya gas, maka

larutan harus dipanaskan atau dilakukan agitasi, sehingga dengan adnya

gerakan yang terus menerus udara pada permukaan aluminium akan

berkurang.

Pembilasan tidak dicantumkan dalam rangkaian aliran proses diatas

tetapi tetap dibutuhkan setiap kali proses misalnya setelah degresing

etching, anodizing dan pewarnaan. Hal ini dikarenakan pada pembilasan

(20)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 11 pembilasan pada proses electroplating. Sedangkan pembilasan dengan air

panas, hanya dilakukan setelah proses chemical brightening.

II.3. Landasan Teori

II.3.1. Teknik Proses Anodizing Aluminium

Dalam proses anadozing, lapisan oksida yang dihasilkan akan berbeda –

beda sifatnya sesuai dengan rangkaian aliran proses yang digunakan faktor –

faktor yang mempengaruhi anodizing:

- Waktu pencelupan ( Dipping time )

Semakin lama waktu pencelupan semakin tebal lapisan oksida

yang didapat. Lazimnya waktu pencelupan pada proses anadozing

berkisar antara 10 – 60 menit.

- Rapat arus ( current density )

Rapat arus biasanya pada proses anadozing berkisar 1,10 – 1,80

A/dm2. Bila rapat arus lebih rendah darin itu maka hasil lapisan lembek, berbintik – bintik dan tipis, sebaliknya jika dinaikkan lebih

dari 3,2 A/dm2 lapisan akan keras, berbintik – bintik dan cenderung akan terbakar ( hitam ).

- Temperatur dan konsentrasi asam

Akibat tinginya temperature akan meningkatkan konsentarsi asam

akan menghasilkan karakteristik lapisan yang hampir sama. Kedua

faktor tersebut menyebabkan kelarutan lapisan oksida, sehingga

menghasilkan lapisan yang tipis, berbintik – bintik dan lunak.

Keadaan ini mengurangi juga berat lapisan. Untuk itu temperature

(21)

TINJ AUAN PUSTAKA

Gambar 4. Proses anodizing

Keterangan :

A. Power supply dengan arus 20 Volt DC

B. Anoda (alumunium)

C. Katoda (grafit)

D. Beaker glass 200 ml

E. Beaker glass 1000 ml

F. Termometer

II.3.2. Pengerjaan Akhir

1. Pewarnaan

Berbeda dengan lapisan oksida pada logam – logam lainnya,

lapisan oksida pada aluminium dan paduannya mudah untuk diberikan

warna. Bahan pewarna terbuat dari bahan organic dan anorganik atau suatu

larutan asam organic. Terjadinya warna akibat adanya reaksi bahan

pewarna dengan ion – ion aluminium dan sifat penyerapan serta sifat aktif

dan permukaan lapisan oksida aluminium.

Cara pewarnaan aluminium ada beberapa macam :

a. Pewarnaan dengan bahan organic.

Pewarnaan dengan bahan organic dapat menghasilakan bermacam –

macam warna sesuai dengan yang diinginkan. Tetapi kelemahan bahan

(22)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 13 Faktor – faktor yang penting pada proses pewarnaan tergantung dari

kerapatan dari lapisan oksida. Kondisi operasi proses anodizing seperti

komposissi elektrolit, temperature, dan rapat arus akan menentukan

warna yang cocok.

Kondisi operasi anodizing untuk pewarnaan dengan bahan pewarna

diatas adalah sebagai berikut :

Perbedaan dengan bahan organic adalah pewarnaan dengan cara

ini, warna yang dihasilkan terbatas. Daya tahan cahaya atau sinar dan

(23)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 14 Pewarnaan dengan cara ini banyak digunakan pada produk –

produk untuk interior. Berikut dijelaskan contoh – contoh dari paduan

bahan – bahan pewarna anorganik :

- ( CH3COOH) acid + K2Cr2O7 Kuning

- Co(CH3COOH)2 4H2O + K2Cr2O7 Kuning coklat

- CuSO4 + (NH4) Hijau

- (NH4)2Fe2(C2O4)3H2O Kuning emas

Tabel 4. Kondisi operasi dan komposisi Bahan Pewarna Anorganik

Larutan 1 Larutan 2 Temperature Warna

Cobal acetat

Proses ini digunakan pada paduan aluminium yang tertentu saja.

Aluminium – aluminium paduan tersebut, sewaktu proses anodizing

langsung menghasilkan lapisan oksida berwarna.

Karena warna yang dihasilkan langsung, maka warna tersebut

sedikitnya mempunyai kelebihan antara lain seperti kestabilan warna

(24)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 15 Warna yang dihasilkan terbatas tergantung pada komposisi paduan

sertra tebal lapisan oksida. Umumnya pewarnaan secara ini dilakukan pada

produk – produk arsitektur.

d. Pewarnaan secara elektrolit

Lapisan oksida dari hasil anodizing dalam larutan asam sulfat atau

asam oksalat, diwarnakan secara elektrolisa dalam larutan garam logam

atau bukan logam seperti carboxyl acid, phetholic acid atau salicylic acid

dengan arus bolak – balik. Sifat warna yang dihasilkan sedikit gelap, tetapi

lebih kuat atau stabil, sehingga banyak digunakan untuk warna keperluan

arsitektur seperti kusen, pintu, jendela, dan pagar.

2. Sealing

Sealing adalah proses akhir dari rangkaian proses anodizing

tujuannya adalah untuk mengurangi daya serap lapisan oksida. Dengan

demikian akan menambah sifat protektif terhadap lingkungan ( korosi ),

karena adanya penambahan perubahan struktur permukaan lapisan.

Sealing biasanya di kerjakan dengan cara mencelupkan benda kerja

( lapisan oksida ) ke dalam air yang mendidih ( 98 – 100 oC ), pH 6 – 6,5 dalam waktu 3 – 6 menit.

Tabel 5. Metode dan contoh sealing

Metode Larutan sealing Kondisi sealing keterangan

Tekanan uap air Uap air Tekanan min 3

atm

Memberi hasil

yang lebih baik

Air mendidih Air panas Temperature 100

(25)

TINJ AUAN PUSTAKA

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 16 Potassium

dikromat

K2Cr2O7 5% isi Temperature

90 – 100 oC Waktu 10 menit

Kuning

Water glass Water glass

5 – 10 % isi

Temperature 50oC Waktu 10 menit

Setelah sealing dalam air mendidih, kemudian diikuti dengan sealing

dalam larutan dicromat, maka akan menghasilkan lapisan yang mempunyai sifat

daya tahan korosi yang cukup tinngi dan tanpa mempengaruhi warna dari lapisan.

II.4 Hipotesa

Komposisi dan konsentrasi campuran bahan pewarna tembaga nitrat dan

(26)

PELAKSANAAN PENELITIAN

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 17 BAB III

PELAKSANAAN PENELITIAN

III. 1 Bahan-bahan yang digunakan :

1. Alumunium

2. Karbon (C) sebagai elektrode inert

3. Aquadest

4. Asam Sulfat (H2SO4)

Konsentrasi : 2,5 N dan 1 M

5. Asam Oksalat (H2C2O4)

Konsentrasi : 0,5 N

6. Natrium hidroksida (NaOH)

Konsentrasi : 2,5M

7. Konsentrasi KMnO4

Konsentrasi :10; 20; 30; 40 (gr/lt)

8. Konsentrasi Cu(NO3)2

Konsentrasi :50; 100; 150; 200 (gr/lt)

III.2 Gambar Alat :

Gambar 3. Susunan Alat Pewarnaan

Keterangan :

A. Water bath

B. Beaker glass 200 ml

C. Aluminium

(27)

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 18 III.3 Prosedur Penelitian

A. Pengerjaan Pendahuluan

1. Degreasing

.Alumunium yang telah dibersihkan dengan kertas gosok, kemudian dicuci

dengan NaOH 2,5 M dengan suhu 40OC selama 1 menit. Setelah itu dibilas dengan aquadest.

2. Etching

Setelah deagreasing, alumunium dicuci dengan H2SO4 1 M pada suhu

80OC selama 1 menit, untuk membersihkan alumunium dari lapisan oksida dan unsur pengotor yang masih menempel.

Setalah itu dibilas dengan aquadest.

3. Anodizing

Setelah proses di atas, alumunium dianodizing dengan larutan elektrolit

asam sulfat 2,5 N dan asam oksalat 0,5N selama 60 menit dengan arus 20

volt DC pada suhu 30OC.

4. Setelah itu alumunium disealing dengan air pada suhu 100OC selama 5 menit.

B. Pengerjaan akhir (Pewarnaan)

1. Alumunium hasil anodizing dicelupkan ke dalam larutan Cu(NO3)2 dan

KMnO4 dengan variasi konsentrasi yang beda selama 5 menit pada variasi

suhu yang berbeda.

2. Lalu disealing dengan larutan K2Cr2O7 0,5% pada suhu 90OC selama 10

(28)

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 19 III. 4. Diagram Alir

III. 4.1 Pengerjaan Pendahuluan

III. 4.2 Pengerjaan Akhir

Gambar 4. Diagram Alir Degreasing

(NaOH 2,5 M)

Etching (H2SO4 1M)

Anodizing

Sealing

(H2O pada suhu 100OC)

Pewarnaan

Sealing

(Potasium dikromat 90OC)

Pada suhu 40OC Waktu = 1 menit

Pembilasan dengan aquadest

Pada suhu 80OC Selama 1 menit

Pembilasan dengan aquadest Dikeringkan dengan oven

Dengan arus 20 volt DC Waktu = 60 menit

Waktu = 5 menit

(29)

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 20 III. 5 Variabel yang digunakan pada penelitian :

Variabel tetap dari penelitian ini adalah :

- Waktu anodizing = 60 menit

- Besar potensial elektrode = 20 volt arus DC

- Konsentrasi asam sulfat (H2SO4) = 2,5 N

- Konsentrasi asam oksalat (H2C2O4) = 0,5 N

- Waktu pewarnaan = 5 menit

Variabel bebas dari penelitian ini adalah :

- Konsentrasi KMnO4 : 10; 20; 30; 40 (gr/lt)

- Konsentrasi Cu(NO3)2 : 50; 100; 150; 200 (gr/lt)

- Suhu pewarnaan = 90, 95, 100O C

III. 6 Pengamatan Kondisi Operasi Anodizing

Sebelum dianodizing alumunium terlebih dahulu diperlakukan degreasing,

perlakuan ini bertujuan untuk menghilangkan lemak maupun kotoran-kotoran

yang menempel pada permukaan alumunium. Cara yang dilakukan adalah dengan

cara alkaline cleaning dengan menggunakan NaOH 2,5 M pada suhu 40OC selama satu menit pada saat perlakuan degreasing, pada logam terlihat adanya lapisan

tipis dan licin yang hilang dengan pembilasan menggunakan aquadest

berulang-ulang. Hal ini dikarenakan pada permukaan alumunium terdapat lemak atau

minyak yang bereaksi dengan NaOH membentuk sabun.

Selanjutnya alumunium diperlakukan etching dengan larutan H2SO4 1 M

pada suhu 80OC selama 1 menit. Pada saat alumunium dicelupkan dalam larutan H2SO4 terlihat adanya gelembung-gelembung udara, setelah gelembung udara

hilang, alumunium terlihat mengkilap.

Gelembung-gelembung udara tersebut adalah gas hidrogen.

2Al(s) + 3H2SO4(aq)  Al2(SO4)3(aq) + 3 H2(g)

Selanjutnya alumunium dibilas dengan aquadest dan siap dianodizing.

Pada saat proses anodizing dengan larutan H2SO4 dan larutan H2C2O4

terlihat adanya gelembung-gelembung udara pada katoda. Hal ini disebabkan

(30)

Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur 21 2H+ + 2e  H2 EO = 0,00 volt

(Fundamental of Chemical Technology, 1983)

Menurut Junius D. Edward penambahan asam oksalat akan memberikan

hasil pelapisan yang lebih baik, serta mempunyai ketahanan abrasi yang tinggi.

Sedangkan menggunakan elektrolit H2SO4 saja akan mengakibatkan permukaan

alumunium hasil anodizing akan kehitaman (terbakar).

III. 7 Pengamatan Kondisi Pewarnaan

Terjadinya warna pada alumunium karena adanya reaksi bahan pewarna

dengan ion-ion alumunium, sifat penyerapan serta sifat aktif dari permukaan

lapisan oksida alumunium.

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan pewarnaan dengan

Cu(NO3)2 dan KMnO4 akan memberikan warna coklat.

Setelah proses pewarnaan alumunium disealing dengan K2Cr2O7 0,5%

(31)

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian pewarnaan alumunium dengan KMnO4 dan Cu(NO3)2

setelah proses anodizing akan ditunjukan dalam table dan berbagai grafik

dibawah ini yang disertai dengan pembahasan.

Table 6. Hasil penelitian pewarnaan alumunium dengan KMnO4 dan

Cu(NO3)2 setelah proses anodizing:

Suhu

10 0.01162 Kurang Bagus 0.01165 Kurang Bagus 0.01171 Kurang Bagus

50 20 0.01172 Kurang Bagus 0.01178 Kurang Bagus 0.01184 Kurang Bagus

30 0.01184 Bagus 0.0119 Kurang Bagus 0.01202 Kurang Bagus 40 0.01202 Kurang Bagus 0.0121 Kurang Bagus 0.01219 Kurang Bagus

(32)

KESIMPULAN DAN SARAN

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

1. Konsentrasi Tembaga Nitrat dan Kalium permanganate serta suhu

pewarnaan sangat mempengaruhi berat lapisan dan warna dari pada

aluminium tersebut.

2. Secara visual pada konsentrasi KMnO4 30 gr/lt dan Cu(NO3)2 100gr/lt

pada suhu 90oC diperoleh hasil pewarnaan yang paling bagus dengan berat lapisan yang merata yaitu 0,0119 gr. Sedangkan pada konsentrasi KMnO4

40gr/lt dan Cu(NO3)2 40gr/lt pada suhu 100oC diperoleh hasil pewarnaan

yang kurang bagus dengan berat lapisan yang kurang merata 0,01221 gr.

V.2. Saran

1. Pewarnaan logam aluminium sebaiknya dilakukan untuk warna lain dan

dengan metode yang berbeda.

2. Setelah diamplas sebaiknya aluminium langsung dianodizing karena jika

(33)

DAFTAR PUSTAKA

Austin, George T., dan Jasjfi, E., 1994, “Industri Proses Kimia”, edisi 5, Erlangga,

Jakarta.

Kimia Untuk Universitas ed 6, 1991.

Griffin, R. C., 1972, “Technical Methods of Analysis”, 2nd edition, Mc. Graw Hill Book Company, Inc., New York.

Kirk, R. E., and Othmer, P. F., 1952, “Encyclopedia of Chemical Technology”,

vol. 10, The Inter Science Encyclopedia, Inc., New York.

Smallwood, Ian, 1993, “Solvent Recovery Handbook”, Mc. Graw Hill Kagasuka,

Ltd. Tokyo.

Vogel, 1985, “Buku Teks Analisis Organik Kualitatif Makro dan Semimikro”,

bagian II, PT. Kalman Media Pustaka, Jakarta.

Teknik Proses Anodizing Aluminium dan Paduannya, 1990

www.chemicalland21.com

www.google.co.id