## Optimasi Parameter Proses Anodisasi Aluminium 6061 Untuk Komponen Otomotif
Hidayat 1* 1 Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Gresik Email: hidayat@umg.ac.id
Abstrak: Paduan  Aluminium  banyak  digunakan  untuk  berbagai  tujuan  karena  senyawanya  yang  menarik dengan  kekuatan  khusus  yang  sangat  baik,  mudah  dibentuk,  metode  pembuatan  yang  bagus,  konduktivitas listrik  yang  tinggi  dan  ketersediaan  dalam  berbagai  aplikasi,  terutama  untuk  keperluan  komponen  otomotif. Aluminium 6061 dipelajari dalam penelitian ini karena merupakan salah satu material yang sering digunakan untuk  aplikasi  komponene  otomotif.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  Anodisasi. Tujuannya adalah untuk membangun lapisan oksida pada permukaan lembaran paduan Aluminium 6061, dan juga menganalisis struktur mikro dan sifat mekanik lapisan yang diendapkan. Pelapisan lapisan oksida dilihat dengan  melakukan  karakterisasi permukaan. Peningkatan kekerasan permukaan dengan  uji kekerasan  mikro dari 35,3 HV menjadi 65,8 HV. Uji adhesi untuk mengetahui kekuatan rekat dicapai dengan beban kegagalan sekitar  2023,9  mN.  Sifat  mekanik  untuk  kekerasan  permukaan  dan  kekuatan  rekat  aluminium  oksida  yang dilapisi lembaran Aluminium 6061 meningkat.
Kata kunci: Aluminium 6061, Anodisasi, FESEM, Uji Kekerasan Mikro, Uji Adhesi.
Abstract: Aluminum  alloys  are  widely  used  for  various  purposes  due  to  their  attractive  compounds  with excellent  special  strength,  malleability,  good  manufacturing  methods,  high  electrical  conductivity  and availability  in  a  wide  range  of  applications,  particularly  for  automotive  components.  Aluminum  6061  was studied  in  this  research  because  it  is  one  of  the  materials  that  is  often  used  for  automotive  component applications.  The  method  used  in  this  research  is  anodization.  The  aim  is  to  build  an  oxide  layer  on  the surface of the 6061 Aluminum alloy sheet, and also to analyze the microstructure and mechanical properties of  the  deposited  layer.  The  coating  of  the  oxide  layer  is  seen  by  conducting  surface  characterization. Increased surface hardness by microhardness test from 35.3 HV to 65.8 HV. The adhesion test to determine the  adhesive  strength  was  achieved  with  a  failure  load  of  about  2023.9  mN.  The  mechanical  properties  for surface hardness and adhesive strength of aluminum oxide coated with 6061 Aluminum sheet are increased.
Keywords : Aluminum 6061, Anodizing, FESEM, Micro Hardness Test, Adhesion Test.
Paduan  Aluminium  banyak  digunakan  untuk  berbagai  keperluan  karena  senyawanya  yang  menarik  dengan  kekuatan khusus  yang  sangat  baik,  mudah  dibentuk,  metode  pembuatan  yang  bagus,  konduktivitas  listrik  yang  tinggi  dan  ketersediaan dalam  berbagai  aplikasi,  terutama  untuk  keperluan  otomotif  (Abd-Elnaiem,  2013)  (Adekunle,  2018).  Dalam  beberapa  tahun terakhir, paduan aluminium telah menjadi perhatian yang berkembang untuk aplikasi otomotif karena kebutuhan global dalam penghematan  berat  untuk  penurunan  lebih  lanjut  dalam  konsumsi  bahan  bakar  (Agureev,  2018)  (Billah,  2016).  Terutama aplikasi lembaran untuk bagian struktural ringan baru dan konstruksi bodi mendapatkan minat dan upaya besar telah diberikan oleh  semua  produsen  utama  produk  setengah  jadi  paduan  aluminium  untuk  memenuhi  permintaan  utama  (Canyook,  2018) (Chien, 2000).
Dalam beberapa tahun terakhir, bahan dan energi dikonsumsi oleh perusahaan yang telah melakukan perhatian umum tentang  kebutuhan  untuk  menggunakannya  secara  lebih  efisien  (Chiller,  2018)  (Refdi,  2014).  Tuntutan  untuk  pertumbuhan yang berkelanjutan telah sangat meningkatkan kondisi lingkungan untuk meningkatkan representasi pemanfaatan dukungan dan untuk  mengurangi  timbulan  limbah  dan  polusi  radiasi  (Habsari,  2017).  Untuk  memenuhi  persyaratan  kelestarian  lingkungan, beberapa  pendekatan  diadopsi  dalam  beragam  aplikasi  dan  praktik  produksi.  Sebagai  ilustrasi  di  sektor  transportasi,  yang memberikan 19% emisi gas rumah kaca global, meningkatkan pasar bahan bakar dan menurunkan emisi yang dipengaruhi oleh transportasi adalah keadaan yang signifikan dalam industri otomotif (Li, 2019).
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Halaman: 34 –43
Optimasi Parameter Proses Anodisasi Aluminium 6061 Untuk Komponen Otomotif …..
Aluminium karena kualitasnya yang luar biasa telah mengambil tempat penting dalam tujuan rekayasa, menjadikannya logam non-ferrous yang paling banyak diproduksi di industri metalurgi. Aluminium 6061 akan dipelajari dalam penelitian ini karena  merupakan  salah  satu  jenis  material  yang  umum  digunakan  untuk  pembuatan  aplikasi  otomotif  (Zalnezhad,  2013). Metode yang akan digunakan dalam percobaan ini adalah Anodization. Tujuannya adalah untuk membuat lapisan oksida pada permukaan lembaran paduan Aluminium 6061. Sampel dikarakterisasi dengan Scanning Electron Microscopy (SEM), dan akan ditentukan kekerasannya menggunakan uji kekerasan mikro dan uji adhesi

## METODE
Metode  penelitian  yang  akan  digunakan  merupakan  metode  eksperimen.  Metode  eksperimen  ini  bertujuan  untuk mengetahui hubungan sebab akibat antara yang satu dengan yang lainnya dengan cara membandingkan hasilnya.

## Material
Aluminium 6061 sebagai substrat yang akan diolah dalam metode Anodisasi.

## Gambar 1. Material sebelum percobaan

## Persiapan Sampel
Sebelum  memulai pretreatment ,  lembaran  aluminium  6061  dihaluskan  menggunakan  mesin  poles.  Untuk mendapatkan  hasil  yang bagus dalam proses pemolesan, kita perlu melakukan satu arah. Untuk  mengelola proses pemolesan, kita  dapat  mempraktekkan  jenis-jenis  pemoles  (amplas)  dalam  berbagai  jenis  mulai  dari  jumlah  800  sampai  dengan  jumlah 1000. Gambar 2. menunjukkan mesin pemoles.

## Gambar 2. Mesin Poles
Setelah  itu,  letakkan  benda  uji  di  atas  kaca  (yang  diisi  dengan  aseton)  untuk  merendam  benda  uji  di  atas  penangas ultrasonik, untuk mengurangi biaya, kita tidak perlu meletakkan aseton di atas penangas aluminium, karena kita sudah masuk ke  dalam  wadah.  potongan  spesimen  pada  kaca.  Oleh  karena  itu  kita  dapat  menerapkan  air  dan  langkah  ini  ditunjuk  metode pembersihan.  Ini  adalah  sekitar  10  menit  untuk  proses  pembersihan  menerapkan  mandi  ultrasonik.  Gambar  3.  menunjukkan proses pembersihan dengan bak pembersih ultrasonik.

## Gambar 3. Pembersih Ultrasonik

## Percobaan Anodisasi
Pasang pegangan yang terbuat dari aluminium yang sesuai, itu akan membatasi kontaminasi spesimen dalam metode anodisasi,  jadi  tidak  perlu  menyentuhnya.  Holder  ini  nantinya  juga  akan  berfungsi  sebagai  penyambung  listrik  pada  proses anodizing. Catu daya DC, kawat penghubung, grafit karbon, gelas kimia 75 ml, bak plastik digunakan untuk melakukan proses pelapisan. 7,5 ml asam sulfat diencerkan dengan 75 ml air suling untuk membuat asam sulfat konsentrasi 10% dan didinginkan hingga hampir 0oC. Gambar 4. mengilustrasikan skema proses anodisasi
Gambar 4. Skema Anodisasi
Untuk  anodisasi,  digunakan setup dua  elektroda,  dimana  bagian  aluminium anodize adalah  anodenya.  Benda aluminium  terhubung  ke  kabel  positif.  Timbal  negatif  disatukan  ke  katoda  yang  dapat  dibuat  dari  grafit  karbon.  Kedua elektroda  harus  dibagi  dan  sejajar  satu  sama  lain.  Substrat  anoda  harus  direndam  seluruhnya  ke  dalam  elektrolit  sebelum memulai  proses.  Porositas  dan  ketebalan  lapisan  oksida  ini  tergantung  pada  parameter  listrik,  jenis  elektrolit  H2SO4  (asam sulfat), suhu dan waktu anodizing. Gambar 5. menunjukkan proses anodisasi.

## Gambar 5. Proses Anodisasi
Untuk  membatasi  dari  korosi,  pori-pori  perlu  disegel  dengan  sempurna.  Ada  berbagai  metode  untuk  melakukannya, salah  satunya  adalah  hidrotermal  sealing,  menahan  spesimen  anodized  ke  dalam  air  mendidih.  Sajikan  panci  dan  air  untuk
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Halaman: 34 –43
Optimasi Parameter Proses Anodisasi Aluminium 6061 Untuk Komponen Otomotif …..
merebus  bagian  tersebut  dan  dilakukan  kurang  lebih  20  menit  untuk  merebus.  Gambar  6.  menunjukkan  proses  penyegelan hidrotermal.

## Gambar 6. Penyegelan hidrotermal
Tabel 1. merupakan parameter yang digunakan untuk proses anodisasi. Ada beberapa parameter yang digunakan dalam proses anodisasi untuk percobaan ini.
Tabel 1. Parameter yang digunakan untuk proses anodisasi
No Parameters Value 1 Concentration of sulphuric acid 10% 2 Voltage 25 V 3 Current 400mA 4 Temperature 4 o C 5 Time 25 minutes 6 Cathode Carbon Graphite

## Karakterisasi FESEM
SEM  menunjukkan  pada  Gambar  7.  Elektron  dilepaskan  dari  sumber  emisi  medan  dan  dipercepat  dalam  gradien medan listrik yang tinggi. Dalam kolom vakum tinggi, yang disebut elektron fundamental ini dikonsentrasikan dan dipisahkan oleh  lensa  elektronik  untuk  menciptakan  berkas  pindaian  sempit  yang  membombardir  objek.  Akibatnya,  elektron  sekunder ditransmisikan dari setiap titik pada target. Sudut dan kecepatan elektron sekunder ini berkorelasi dengan struktur permukaan benda.  Detektor  menangkap  elektron  sekunder  dan  menghasilkan  tanda  elektronik.  Sinyal  ini  diperkuat  dan  diubah  menjadi gambar  pindaian  video  yang  dapat  diamati  pada  monitor  atau  ke  gambar  digital  yang  dapat  dikumpulkan  dan  diolah  lebih lanjut.

## Pengujian Kekerasan Mikro
Sistem  uji  kekerasan  mempraktekkan  pemeriksaan  indentor  yang  dipindahkan  ke  luar  di  bawah  beban  tertentu. Indentasi  biasanya  memiliki  waktu  tinggal  yang  ditentukan.  Dalam  eksperimen  mekanik  umum,  ukuran  atau  kedalaman lekukan diukur untuk menentukan kekerasan. Gambar 8. menunjukkan uji kekerasan mikro

## Gambar 8. Uji Kekerasan Mikro

## Tes Adhesi
Uji  Adhesi  dilakukan  untuk  memastikan  kekerasan  material  terhadap  goresan  dan  abrasi.  Uji  kekerasan  mikro digunakan pada material tipis dengan beban yang diterapkan 1000N ke bawah dengan menggunakan penguji kekerasan mikro. Ini  digunakan  untuk  menghitung  kekerasan  material  atau  ketahanan  material  terhadap  penetrasi.  Area  lekukan  yang  dibuat dengan  menekan  indentor  berlian  ke  kedalaman  kekerasan  material  diukur  untuk  menentukan  kekerasannya.  Gambar  9. menunjukkan Uji Adhesi.

## Gambar 9. Uji Adhesi
Uji  Adhesi  dilakukan  untuk  memastikan  kekerasan  material  terhadap  goresan  dan  abrasi.  Uji  kekerasan  mikro digunakan pada material tipis dengan beban yang diterapkan 1000N ke bawah dengan menggunakan penguji kekerasan mikro. Ini  digunakan  untuk  menghitung  kekerasan  material  atau  ketahanan  material  terhadap  penetrasi.  Area  lekukan  yang  dibuat dengan menekan indentor berlian ke kedalaman kekerasan material diukur untuk menentukan kekerasannya.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Output dari percobaan Anodisasi
Ini  adalah  hasil  dari  Anodization,  dari  hasilnya  adalah  tergantung  pada  parameter  yang  digunakan.  Gambar  10. menunjukkan dengan jelas sampel yang dilapisi berbeda.
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Halaman: 34 –43
Optimasi Parameter Proses Anodisasi Aluminium 6061 Untuk Komponen Otomotif …..

## Gambar 10. Sampel dilapisi dengan Anodisasi

## Lapisan Anodisasi
Morfologi  permukaan  lapisan  anodisasi  disajikan  pada  Gambar  11.  Aluminium  merespon  dengan  cepat  dengan oksigen  untuk  membuat  aluminium  oksida.  Setelah  selesai  oksida  terus  terikat  kuat  ke  permukaan  membentuk  lapisan  yang tidak bisa ditembus. Tampilan morfologi menunjukkan beberapa retakan pada lapisan oksida. Lapisan anodisasi ini merupakan kombinasi  dari  asam  sulfat  konsentrasi  10%,  daya  25  V  DC,  400mA,  suhu  4oC,  waktu  pengendapan  25  menit,  dan  karbon grafit sebagai katoda.

## Gambar 11. Morfologi Permukaan Lapisan Anodisasi

## Ketebalan Lapisan Anodisasi
Gambar 12. menunjukkan ketebalan film anodik meningkat dengan waktu pemrosesan. namun, berbagai faktor seperti rapat  arus,  jenis  elektrolit,  dan  waktu  perawatan  juga  mempengaruhi  ketebalan  (Zalnezhad,  Sarhan,  &  Hamdi,  2013).  Mula- mula  terjadi  kenaikan  yang  dipercepat  dan  mantap  pada  ketebalan  semula,  kemudian  disertai  anodisasi  dalam  jangka  waktu yang  cukup  lama  dengan  kontraksi  kecil  tetapi  peningkatan  ketebalan  berupa  arus  kontinu.  Selama  proses  anodisasi,  terjadi pertumbuhan  konstan  dari  ketebalan  film  anodik  dan  juga  disolusi  dengan  intervensi  kimia.  Ketebalan  asli  adalah  ketebalan umum  dikurangi  ketebalan  oksida  terlarut.  Meski  begitu,  nilai  teoritisnya  setara  dengan  waktu  pemrosesan.  Kerapatan  arus kontinu  tergantung  pada  hukum  faraday,  yang  menyatakan  bahwa  oksida  yang  dihasilkan  setara  dengan  muatan  listrik  yang ditransfer.

## JURNAL TEKNIK MESIN DAN PEMBELAJARAN , Volume 5, Nomor 1, Juni 2022, Halaman: 34–43

## Gambar 12. Ketebalan lapisan anodisasi
Hasil komposisi kimia unsur menunjukkan bahwa lapisan tersusun atas S, O, Zn, Al, C seperti terlihat pada Gambar 13. Beberapa elemen berasal dari elektrolit itu sendiri, namun ada elemen lain (O) yang muncul dalam hasil ini
Gambar 13. Spektrum EDS representatif dari lapisan Anodisasi
Tabel  2.  menunjukkan  konsentrasi  atom  dan  berat  lapisan  anodisasi.  %  berat  didefinisikan  sebagai  persentase  berat suatu  elemen  yang  diukur  dibagi  dengan  berat  semua  elemen  dalam  sampel  dikalikan  100.  Persentase  berat,  %  berat memberikan  konsentrasi  elemen  dalam  hal  fraksi  massa  elemen  tersebut  dalam  sampel.  Sedangkan  %  atom  didefinisikan sebagai jumlah atom unsur tersebut, berdasarkan persentase beratnya, dibagi dengan jumlah total atom dalam sampel dikalikan 100. S dan O adalah puncak tertinggi masing-masing pada 35,29% berat dan 34,37% berat.
Tabel 2. Komposisi kimia unsur dari lapisan anodisasi
Element Wt% At% S 35,29 47,67 O 34,37 34,86 Zn 1,73 0,43 Al 24,25 14,58 C 3,55 2,05 Matrix Correction ZAF

## Kekerasan Mikro Lapisan Anodisasi
Gambar 14. menunjukkan sampel asli yang berada di bawah uji vicker kekerasan mikro.
Gambar 14. Uji Kekerasan Mikro (Sebelum Pelapisan)
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Halaman: 34 –43
Optimasi Parameter Proses Anodisasi Aluminium 6061 Untuk Komponen Otomotif …..
Dapat dilihat dari tabel 3, konstanta  gaya  yang digunakan  adalah 980,7 mN, lama  waktu 5  menit. Untuk  melakukan ini, hasil yang diperoleh adalah 35,3 HV untuk kekerasan bahan ini.
Tabel 3. hasil uji kekerasan mikro vicker dalam sampel bahan asli
TEST CONDITION Test Force (mN) 980.7 Duration Time (Sec) 5 TEST RESULT H Length (µm) 61.72 V length (µm) 83.25 Average length (µm) 72.49 Hardness (HV) 35.3
Gambar 15. Sampel anodized setelah dilakukan uji kekerasan mikro
Dapat dilihat dari tabel 4, konstanta gaya yang digunakan adalah 980,7 mN, lama waktu 5 menit. Hasilnya meningkat menjadi 65,8 HV.
Tabel 4. Hasil uji kekerasan mikro vicker pada pelapisan anodisasi
TEST CONDITION Test Force (mN) 980.7 Duration Time (Sec) 5 TEST RESULT H Length (µm) 43.4 V length (µm) 62.75 Average length (µm) 53.08 Hardness (HV) 65.8

## Kekuatan Adhesi Lapisan Anodisasi
Kekuatan adhesi dinilai secara kuantitatif dengan menggunakan pemeriksa gores. Sebuah indentor intan dengan radius 25  m  menerapkan  beban  awal  nol  terhadap  sampel.  Kecepatan  gesernya  adalah  5  m/s.  Tekanan  ditingkatkan  secara  bertahap sebesar  9,2  mN/s.  Panjang  goresan  selama  pengujian  goresan  adalah  1771  m.  Dalam  uji  gores,  beban  penting  dapat dipraktikkan  untuk  menentukan  kekuatan  adhesi.  Untuk  mendapatkan  besarnya  beban  kritis  digunakan  sinyal  akustik,  kurva gesekan,  dan  pengamatan  mikroskop.  Sinyal  akustik  yang  dihasilkan  oleh  delaminasi  film  dapat  digunakan  untuk mengkarakterisasi beban kritis. Eksperimen adhesi gores dilakukan pada sampel terlapis untuk mengukur beban kritis Uji gaya
gores  (adhesi)  pada  sampel  terlapis  dan  beban  kritis  disertai  dengan  gaya  dan  kedalaman  versus  grafiknya  disajikan  pada Gambar 16.
(a)
(b)
Gambar 16. a) Titik keruntuhan gaya gores dengan grafik kedalaman versus jarak, b) titik keruntuhan gaya gores dengan grafik beban versus jarak

## PENUTUP
Berdasarkan  hasil  percobaan,  maka  dapat  ditarik  kesimpulan  sebagai  berikut:1)  Lapisan  oksida  terlihat  jelas  dengan melakukan  karakterisasi  permukaan.  Nilai  ketebalan  untuk  lapisan  Anodisasi  berada  pada  kisaran  5-7  µm;  2)  Peningkatan kekerasan  permukaan  dengan  uji  kekerasan  mikro  dari  35,3  HV  menjadi  65,8  HV;  3)  Uji  adhesi  untuk  mengetahui  kekuatan rekat dicapai dengan beban kegagalan sekitar 2023,9 Mn; 4) Berdasarkan hasil percobaan, sifat mekanik kekerasan permukaan dan kekuatan rekat aluminium oksida terlapisi lembaran Aluminium 6061 meningkat.
Saran yang diberikan pada penelitian ini adalah menggunakan variabel penelitian yang berbeda dan juga menggunakan material  yang  berbeda,  sehingga  nantinya  bisa  dilakukan  perbandingan  dan  bisa  dijadikan  alternative  penggunaan  material untuk kompenen otomotif
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp
Volume 5, Nomor 1, Juni 2022
Halaman: 34 –43
Optimasi Parameter Proses Anodisasi Aluminium 6061 Untuk Komponen Otomotif …..

## DAFTAR RUJUKAN
Abd-Elnaiem,  A.  M.,  Mebed,  A.  M.,  Gaber,  A.,  &  Abdel-Rahim,  M.  A.  2013. Effect  of  the  anodization  parameters  on  the volume expansion of anodized aluminum films. International Journal of Electrochemical Science, 8(8), 10515–10525.
Adekunle,  A.  2018. Development  of  bovine  hydroxyapatite  coating  on  Ti6Al4V  implant  by  plasma  electrolytic  oxidation (Unpublished doctoral dissertation ). University of Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia
Agureev,  L.,  Savushkina,  S.,  Ashmarin,  A.,  Borisov,  A.,  Apelfeld,  A.,  Anikin,  K.,  Bogdashkina,  N.  2018. Study  of  Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on Aluminum Composites. Metals , 8(6), 459. https://doi.org/10.3390/met8060459
Billah,  A.  H.  M.  A.  2016. Investigation  of  multiferroic  and  photocatalytic  properties  of  Li  doped  BiFeO3  nanoparticles prepared by ultrasonication . Bangladesh University of Engineering and Technology, Dhaka, Bangladesh
Canyook,  R.,  Seubsom,  P.,  Sang-Ngean,  J.,  Trirujirapapong,  T.,  &  Taweesup,  K.  2018. Influences  of  sealing  solutions  on anodized layer properties of 7075 aluminium alloy . Materials Today: Proceedings, 5(3), 9483–9488.
Chien, C. F. 2000. U.S. Patent No. 6,166,907. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
Chiller. 2018. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Chiller
Refdi, M. Bin. Redzuan, 2014. The effect of aluminium axide coating on mechanical properties of Al50583 alloy Using Hard Anodizing Technique . University of Malaya.
Habsari,  K.  M.,  Wijono,  W.,  &  H.S.,  D.  J.  D.  2017. Metode  Flyback  pada  Pembangkitan  Tegangan  Tinggi  untuk  Aplikasi Plasma  Electrolytic  Oxidation .  Jurnal  Nasional  Teknik  Elektro  Dan  Teknologi  Informasi  (JNTETI),  6(3),  374–379. https://doi.org/10.22146/jnteti.v6i3.341
Li,  B.,  Ma,  S.,  Gao,  Y.,  Li,  C.,  Guo,  H.,  Zheng,  Q.,  …  Jia,  J.  2019. Mechanical,  Tribological,  and  Oxidation  Resistance Properties  of  NiCrAlY  Coating  by  Atmospheric  Plasma  Spraying .  Frontiers  in  Materials,  6(May),  1–9. https://doi.org/10.3389/fmats.2019.00067
Zalnezhad, E., Sarhan, A. A. D., & Hamdi, M. 2013. Investigating the effects of hard anodizing parameters on surface hardness of hard anodized aerospace AL7075-T6 alloy using fuzzy logic approach for fretting fatigue application . International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 68(1–4), 453–464. https://doi.org/10.1007/s00170-013- 4743-1