TUGAS AKHIR PENGARUH KUAT ARUS LISTRIK TERHADAP KEKERASAN, KECERAHAN DAN KETEBALAN LAPISAN OKSIDA HASIL PROSES ANODIZING PADA ALUMINIUM
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh : WAWAN HARTANTO 2012 013 0134
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016
PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Wawan Hartanto NIM
: 20120130134
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang berjudul: “Pengaruh kuat arus listrik terhadap kekerasan, kecerahan dan ketebalan lapisan oksida hasil proses anodizing pada aluminium” adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada instansi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi. Demikian pernyataan
ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya
tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik bila ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar.
Yogyakarta,
2016
Yang menyatakan,
Wawan Hartanto NIM. 20120130142
MOTTO
“Yakinlah ada sesuatu yang menantimu selepas banyak kesabaran (yang kau jalani) yang akan membuatmu terpana hingga kau lupa pedihnya rasa sakit” ( Imam Ali Ibn Abi Thalib AS) “Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan sesuatu kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri” (Terjemahan Surat Ar-Ra’d ayat 11) “Jangan ragu dan jangan malu tunjukkan pada dunia bahwa sebenarnya kita mampu” (Iwan Fals)
PERSEMBAHAN
Dia memberikan hikmah (ilmu yang berguna) kepada siapa yang dikehendaki-Nya. Barang siapa yang mendapat hikmah itu sesungguhnya ia telah mendapat kebajikan yang banyak. Dan tiadalah yang menerima peringatan melainkan orang-orang yang bertawakal. (Q.S. Al-Baqarah: 269) Skripsi ini saya persembahkan untuk: Ibunda tercinta, Ibu. Sri Hartati dan Ayahanda tercinta Bpk. Nurul Samsi, kakak tersayang Septian Yudindri, terimakasih atas kasih sayang, nasehat dan dukungan yang kalian berikan. Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D. dan Muhammad Budi Nur Rahman, S.T.,M.Eng. Selaku dosen pembimbing tugas akhir. Sunardi S.T., M.Eng. Selaku dosen penguji tugas akhir. Rekan-rekan seperjuangan tim Anodizing. Teman-teman Teknik Mesin UMY semua angkatan, terutama TM 2012 yang selalu memberi dukungan satu sama lain. Terima kasih kepada Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memfasilitasi laboratorium selama penyelesaian tugas ahir ini.
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................... ...i LEMBAR PENGESAHAN...... .......................................................................... ..ii MOTTO ............................................................................................................... .iii LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................ .iv PERSEMBAHAN ................................................................................................ ..v INTISARI ............................................................................................................ .vi KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii DAFTAR ISI ........................................................................................................ .ix DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii DAFTAR TABEL ............................................................................................... xv DAFTAR NOTASI ............................................................................................................................... xv i
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. ..1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................ ..1 1.2 Perumusan Masalah ........................................................................................ ..2 1.3 Batasan Masalah.............................................................................................. ..3 1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................ ..3 1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... ..4 1.6 Metodologi Penelitian ..................................................................................... ..4 1.7 Sistematika Penulisan ..................................................................................... ..4 BAB II TINJUAN PUSTAKA ........................................................................... ..6 2.1 Kajian Pustaka................................................................................................. ..6 2.2 Dasar Teori ...................................................................................................... ..8 2.2.1 Pengertian Anodizing ............................................................................... ..8
2.2.2 Klasifikasi Anodizing .............................................................................. ..9 2.2.3 Aluminium.11….......................................................................................11 2.2.4 Aluminium Murni Seri 1XXX ................................................................ 12 2.2.5 Proses Anodizing ..................................................................................... 13 2.2.6 Rapat Arus ............................................................................................... 18 2.2.7 Pembentukan Lapisan Oksida ................................................................. 19 2.2.8 Sifat Penerapan Anodizing....................................................................... 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 23 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................................. 23 3.2 Perencanaan Percobaan ................................................................................... 25 3.2.1 Alat dan Bahan Penelitian ....................................................................... 25 3.2.1.1 Alat Penelitian ................................................................................. 25 3.2.1.2 Bahan Penelitian .............................................................................. 34 3.3 Pelaksanaan Penelitian .................................................................................... 40 3.3.1 Tahapan – Tahapan Proses Anodizing Aluminium ................................. 40 3.3.2 Bagan Proses Anodizing .......................................................................... 46 3.3.3 Pelaksanaan Pengujian ............................................................................ 47
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ...................................................... 51 4.1 Hasil Pengujian Visual .................................................................................... 51 4.2 Hasil Pengujian Foto Struktur Makro Permukaan .......................................... 54 4.3 Hasil Pengujian Foto Struktur Mikro .............................................................. 56 4.4 Hasil Pengujian Kekerasan/Vickers Permukaan ............................................. 60 4.5 Perbandingan Hasil Pengujian ........................................................................ 62
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 65 5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 65 5.2 Saran ................................................................................................................ 66 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 67 LAMPIRAN ......................................................................................................... 68
Lampiran Perhitungan pengujian kekerasan........................................................68
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema Elektroda Proses Anodic Oxidation ..................................... .9 Gambar 2.2 Proses Anodzing ............................................................................... 14 Gambar 2.3 Rangkaian Proses Anodic Oxidation ............................................... 15 Gambar 2.4 Grafik Rapat Arus Terhadap Ketebalan Lapisan Oksida ................ 18 Gambar 2.5 Struktur Lapisan Aluminium Oksida ............................................... 19 Gambar 2.6 Skema Lapisan Pori Aluminium Oksida ......................................... 20 Gambar 2.7 Tahapan Pembentukan Lapisan Oksida ........................................... 21 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 23 Gambar 3.2 Power Supply ................................................................................... 25 Gambar 3.3 Kabel Penghubung ........................................................................... 26 Gambar 3.4 Bak Plastik ....................................................................................... 26 Gambar 3.5 Semprotan Botol .............................................................................. 27 Gambar 3.6 Thermometer ................................................................................... 27 Gambar 3.7 Gelas Ukur Plastik ........................................................................... 28 Gambar 3.8 Stopwatch ......................................................................................... 28 Gambar 3.9 Timbangan Digital ........................................................................... 29 Gambar 3.10 Alat Uji Foto Makro ...................................................................... 29 Gambar 3.11 Alat Uji Foto Mikro ....................................................................... 30 Gambar 3.12 Alat Uji Kekerasan ........................................................................ 31 Gambar 3.13 Pinset Penjepit ............................................................................... 31 Gambar 3.14 Sarung Tangan ............................................................................... 32 Gambar 3.15 Masker ........................................................................................... 32 Gambar 3.16 Penggaris ....................................................................................... 32 Gambar 3.17 Gergaji Tangan .............................................................................. 33 Gambar 3.18 Amplas ........................................................................................... 33 Gambar 3.19 Alat Tulis ....................................................................................... 34
Gambar 3.20 Kamera ........................................................................................... 34 Gambar 3.21 Asam Sulfat (H2SO4) ..................................................................... 35 Gambar 3.22 Phosporic Acid (H3PO4) ................................................................ 35 Gambar 3.23 Asam Cuka/Asam Asetat (CH3CO2H) .......................................... 36 Gambar 3.24 Larutan Desmut ............................................................................. 37 Gambar 3.25 Pewarna Anodizing ........................................................................ 37 Gambar 3.26 Soda Api (NaOH) .......................................................................... 38 Gambar 3.27 Deterjen Murni/Natrium Karbonat (Na2CO3)................................ 38 Gambar 3.28 Air RO (Reverse Osmosis) ............................................................ 39 Gambar 3.29 Spesimen ........................................................................................ 39 Gambar 3.30 Plat Aluminium Penghantar ........................................................... 40 Gambar 3.31 Proses Pengamplasan Spesimen .................................................... 41 Gambar 3.32 (a) Proses Cleaning Spesimen, (b) Proses Rinsing ........................ 41 Gambar 3.33 (a) Proses Etching, (b) Proses Rinsing ........................................... 42 Gambar 3.34 (a) Proses Desmut, (b) Proses Rinsing ........................................... 43 Gambar 3.35 (a) Proses Anodic Oxidation, (b) Proses Rinsing ........................... 44 Gambar 3.36 Proses Dyeing ................................................................................ 44 Gambar 3.37 (a) Proses Sealing, (b) Proses Rinsing ........................................... 45 Gambar 3.38 Bagan Proses Anodizing ................................................................ 46 Gambar 3.39 Resin Pemegang Spesimen Uji Struktur Mikro.............................47 Gambar 3.40 Pengujian kekerasan mikro Vickers serta bentuk indentor.............50 Gambar 4.1 Spesimen aluminium 1XXX setelah proses anodizing dan dyeing..............................................................................................51 Gambar 4.2 Spesimen aluminium setelah proses anodizing dan dieying setelah dilakukan pengujian visual dengan adobe photoshop…................52 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara kuat arus listrik dengan nilai kecerahan warna (RGB)…...............................................................................53
Gambar 4.4 Foto makro variasi kuat arus 1 Ampere, (a) Raw material, (b) Setelah proses anodizing, (c) Setelah proses anodizing dan dyeing.............................................................................................54 Gambar 4.5 Foto makro variasi kuat arus 2 Ampere, (a) Raw material, (b) Setelah proses anodizing, (c) Setelah proses anodizing dan dyeing…..........................................................................................55 Gambar 4.6 Foto makro variasi kuat arus 3 Ampere, (a) Raw material, (b) Setelah proses anodizing, (c) Setelah proses anodizing dan dyeing..............................................................................................55 Gambar 4.7 Foto mikro variasi kuat arus 1 Ampere, (1) Setelah proses anodizing, (2) Setelah proses anodizing dan dieying…...................................56 Gambar 4.8 Foto mikro variasi kuat arus 2 Ampere, (1) Setelah proses anodizing, (2) Setelah proses anodizing dan dieying.......................................57 Gambar 4.9 Foto mikro variasi kuat arus 3 Ampere, (1) Setelah proses anodizing, (2) Setelah proses anodizing dan dieying…...................................58 Gambar 4.10 Grafik hubungan antara Arus (A) dengan ketebalan lapisan oksida (μm) setelah proses anodizing dan dyeing…..................................59 Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kuat arus listrik dengan nilai kekerasan (VHN) setelah proses anodizing dan dyeing..................................61
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Komposisi Aliminium seri 1XXX.....................................................13 Tabel 4.1 Hasil uji Kecerahan Warna (RGB) Pada Variasi Kuat Arus 1 Ampere, 2 Ampere, 3 Ampere Setelah Proses Anodizing dan Dyeing…...........................................................................................52 Tabel 4.2 Hasil pengujian Kekerasan permukaan aluminium Setelah Proses Anodizing dan Dyeing ......................................................................60
DAFTAR NOTASI A
= Arus listrik (ampere)
AR
= Massa atom
d
= Panjang diagonal rata-rata (μm)
F
= Tetapan Faraday (1 Faraday = 96485 coulomb/mol)
m
= Massa zat atom (g)
n
= Jumlah zat (mol)
P
= Beban yang digunakan (kgf)
t
= Waktu (detik)
VHN
= Vickers Hardness Number (kg/mm2)
z
= Jumlah elektron yang ditransfer per ion
