Anodising merupakan proses pelapisan dengan cara elektrolisis untuk melapisi permukaan logam dengan suatu material maupun oksida yang bersifat melindungi dari lingkungan sekitar. Dari definisi tersebut dapat diketahui bahwa prinsip dasar proses anodising adalah elektrolisis. Proses elektrokimia yang merupakan proses kimia 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 anodising merupakan proses rekayasa permukaan yang bertujuan untuk memproteksi logam dari korosi. Proses anodising juga dapat digunakan untuk memperindah tampilan logam.

1. Macam-macam Proses Anodising

Reaksi dasar dari proses anodising adalah mengubah permukaan aluminium menjadi aluminium oksida dengan menekan bagian logam anoda didalam sel elektrolisis. Proses anodising terbagi menjadi tiga, yaitu:

a. Chromic AnodizeLarutan 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 anodising asam kromik digunakan pada:1) pH antara 0,5-12) Konsentrasi klorida (sebagai natrium klorida) kurang dari 0,02%3) Konsentrasi sulfat (H2SO4) kurang dari 0,05%4) Total kandungan asam krom sebanding dengan pH dan baume

reading kurang dari 10%. Jika konsentrasinya terlebih bagian logam dicelupkan dan

diganti dengan larutan baru.Parameter untuk proses chromic anodize adalah:1) Konsentrasi elektrolit 50-100 g/L CrO3

2) Temperatur 37 ± 5oC (100 ± goF)3) Time in both 40-60 menit4) Tegangan yang digunakan meningkat dari 0-40 volt dalam 10

menit5) Penahanan pada tegangan 40 volt untuk waktu kesetimbangan6) Kerapatan arus 0,15 - 0,30 A/dm2 (1,4 - 4,3 A/pto)

Keuntungan dari proses chromic anodize antara lain CrO3 lebih sedikit agresif dibandingkan dengan aluminium dan H2SO4,pada proses ini membentuk 0,7 mm dengan pengulangan yang tetap. Warna yang dihasilkan proses chormic anodize dapat berubah jika ditambahkan komposisi paduan yang berbeda serta perlakuan panas yang berbeda.

b. Sulfuric Anodize Prinsip dasar proses 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 diseal pada didihan larutan kromat. Larutan anodising asam sulfur jangan digunakan kecuali:1) Konsentrasi klorida (sebagai natrium klorida) kurang dari 0,02%2) Konsentrasi aluminium kurang dari 20 g/L (2,7 ons/gal)

Parameter untuk proses sulfuric anodize adalah:1) Konsentrasi elektrolit 15% H2SO4

2) Temperatur 21 ± 1oC (70 ± 2oF)3) Time in bath 30 – 60 menit4) Tegangan 15 – 22 volt tergantung dari paduannya5) Rapat arus yang digunakan 1 -2 A/dm2 (9,3 – 18,6 A/fto)

c. Hard Anodizing

Perbedaaan pertama antara proses asam sulfur dan hard anodizing adalah temperatur operasi dan kerapatan arus. Lapisan

yang dihasilkan oleh hard anodizing lebih tebal daripada anodizing konvensional dengan waktu yang sama. Proses hard anodizing menggunakan tangki asam sulfur snodizing berisi 10 sampai 15% berat asam, dengan atau tanpa tambahan. Temperatur operasi dari 0 sampai 10oC (32 sampai 50oF) dan kerapatan arus antara 2 dan 3,6 A/dm2 (20 sampai 36 A/fto). 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 arus secara signifikan dan menuju ke batas ketebalan lapisan. Temperatur operasi yang besar menyebabkan lapisan tidak dapat larut dan dapat membakar dan merusak kerja.

Komponen Anodizing

Pada komponen anodizing, komponen terpenting adalah elektroda dan larutan elektrolit. Elektroda adalah sebuah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan sebuah bagian nonlogam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor), sebuah elektrolit atau sebuah vakum, kata ini diutamakan oleh ilmuan Michel Faraday dari bahasa Yunani elektron (berarti amber, dan hados sebuah cara). Pada percobaan anodising ini, digunakan kepingan aluminium sebagai anoda dan silender aluminium sebagai katoda. Amoda didefinisikan ssebagai elektroda dimana elektroda datang dari sel dan oksidasi terjadi, dan katoda didefinisikan sebagai elektroda dimana elektron memasuki sel dan reduksi terjadi. Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anoda atau katoda, tergantung dari voltase yang diberikan ke-sel. Sebuah elektroda dipolar adalah sebuah elektroda yang berfungsi sebagai anoda dan sebuah katoda bagi sel lainnya. Berikut ini adalah jenis-jenis elektroda, yaitu:

1) Elektroda untuk kegunaan medis, seperti EEG, EKG, ECT, difiibrilator.

2) Elektroda untuk teknik electrophysiology dalam riset biomedical.3) Elektroda untuk eksekusi oleh kursi listrik.4) Elektroda untuk elektroplating.

5) Elektroda untuk arc uelding.6) Elektroda untuk cathodic protection.7) Elektroda inert untuk hidrolisis (terbuat dari platinum)

Komponen yang tidak kalah pentingnya adalah larutan elektrolit. Elektrolit adalah suatu senyawa yang bila dilarutkan dalam pelarut akan menghasilkan llarutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Elektrolit biasanya digolongkan menjadi elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Larutan elektrolit kuat contohnya adalah HCl, HBr, HI, H2SO4, dan HNO3. Selain kuat, ada juga elektrolit lemah, contohnya CH3COOH, AL(OH)3, AgCl, 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 2H+ + SO42-

Maka dalam larutannya akan terbentuk ion positif (H+) dan ion negatif (SO42-) karena terbentuk ion itulah didalam larutan timbul beda potensial (tegangan untuk) 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.

Mekanisme Anodising

Mekanisme anodising menggunakan prinsip elektrolisis. Sel elektrolisis merupakan pemanfaatan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks. Elektrolisis merupakan aliran listrik melalui dua elektode yang dcelupkan pada elektrolit. Oleh karena itu, ada tiga materi yang dapat mengalami reaksi redoks, yaitu elektrode, anion atau kation, dan air. Ada persaingan antara ion-ion dari elektrolit dan ion dari air untuk bereaksi pada permukaan elektroda. Yang menang dari persaingan ini dapat diramalkan

dari harga potensial elektroda dan potensial lebih. Potensial lebih merupakan ukuran energi pengaktifan bagi reaksi elektroda.

Dalam sel elektrolisis larutan Na2SO4, terdapat tiga spesi, yaitu ion Na+, ion SO42-, dan molekul air. Spesi yang mungkin mengalami oksidasi di anoda adalah ion dan molekul H2O.

S2O82- (aq) + 2e- 2SO42- Eo = + 2,01 volt

4H+ (aq) + O2 (g) + 4e- 2H2O (l) Eo = + 1,23 volt

Potensial reduksi air lebih kecil maka oksidasi air dapat berlangsung lebih mudah. Oksidasi air menghasilkan gas oksigen di anoda.

Adapun spesi yang mungkin tereduksi di katoda adalah ion Na+ dan molekul air.

Na+ (aq) + e- Na (s) Eo= -2,71 volt

2H2O (l) + 2e- 2OH- (aq) + H2 (g) Eo = - 0,83 volt

Potensial reduksi air lebih besar, maka reduksi air dapat berlangsung. Reduksi air menghasilkan gas H2 di katoda. Oleh karena itu, elektrolisis larutan Na2SO4 dapat ditulis sebagai berikut:

Anoda : 2H2O (l) 4H+ (aq) + O2 (g) + 4e

Katoda : 4H2O (l) + 4e 4OH- (aq) + 2H2(g) (setelah dikalikan dua)

6H2O (l) 4H+ (aq) + O2 (g) + 4OH- (aq) + 2H2(g)

4H2O (l) + O2 (g) + 2H2(g)

2H2O (l) O2 (g) + 2H2(g)

Jadi, prinsip dasar elektrolisis berlawanan dengan prinsip dasae sel volta yaitu sebagai berikut:

1. Proses elektrolisis, mengubah energi listrik menjadi energi kimia.

2. Reaksi elektrolisis merupakan reaksi spontan karena melibatkan energi listrik dari luar.

Dalam proses anodising, yang berperan sebagai anoda adalah keping aluminium dan yang berperan sebagai katoda adalah silinder aluminium. Reaksi elektrolisis anodising aluminium sebagai berikut:

Pada anoda (oksidasi):

Al Al3+ + 3e

Pada katoda (reduksi):

2H+ + 2e H2 (g)

Reaksi keseluruhan:

2Al (s) 3H2O (l) Al2O3 (s) + 6H+ (aq) + 6e

1. Elektron bergerak dari kutub (-) sumber arus ke katoda, pada katoda terjadi reaksi reduksi ion hidrogen.

2. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi aluminium dan elektron menuju ke sumber arus listrik dan pada katoda terjadi proses reduksi H+.

3. Ion oksigen bergerak menuju anoda (logam aluminium) sehingga membentuk lapisan endapan Al2O3 pada permukaan aluminium.

4. H+ akan terus larut dalam larutan.