ANALISA MIKROSTRUKTUR TEMBAGA DAN BESI ALLOY DENGAN PENGETSAAN DAN TANPA PENGETSAANAnwaril Mubasiroh (1109100708) JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER Abstrak: Percobaan Analisa Mikrostruktur Tembaga dan Besi Alloy dengan Pengetsaan dan Tanpa Pengetsaan ini dilakukan dengan menggunakan mikroskop optic. Percobaan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perbedaan mikrostruktur antara tembaga dan besi alloy sebelum di etsa dan setelah di etsa. Etsa yang digunakan adalah etsa kimia dengan larutan HCl 37%. Dari percobaan ini dapat di ambil kesimpulan bahwa struktur besi alloy sebelum di etsa dan setelah di etsa sangat berbeda. Pada saat sebelum di etsa struktur besi alloy yang teramati adalah berupa garis-garis pendek yang halus. Sedangkan gambar yang teramati pada saat sudah di etsa adalah bulatan-bulatan tak beraturan di seluruh permukaan. Sedangkan struktur tembaga sebelum di etsa adalah garis-garis panjang, dan yang sudah di etsa berbentuk lingkaran-lingkaran kecil tak beraturan yang menggerombol di permukaan yang membentuk seperti diagonal dan masih terlihat samar garis-garis kecil. Kata kunci: mikrostruktur, besi alloy, tembaga, dan etsa kimia. PENDAHULUAN Tembaga dan paduan besi atau besi alloy (ferrous alloy) adalah jenis bahan logam yang luas aplikasinya dalam bidang rekayasa. Hal ini dikarenakan bahan-bahan tersebut memiliki sifat-sifat yang bervariasi. Tembaga dan besi alloy dapat di bentuk dengan sifat yang lunak sampai yang paling keras dan tajam. Setiap bahan-bahan mamiliki struktur mikro / mikrostruktur sendiri-sendiri. Sedangkan struktur mikro atau mikrostruktur dari tiap bahan-bahan tersebut tidak sama. Untuk mengetahui microstruktur dari suatu bahan logam maka harus dilakukan beberapa proses terlebih dahulu. Misalnya menggrinding permukaan yang akan di amati, polizing pada permukaan tersebut dan pengetsaan. Percobaan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perbedaan mikrostruktur antara tembaga dan besi alloy sebelum di etsa dan setelah di etsa. Sehingga dengan begitu dapat diketahui perbedaan antara cesi alloy dan tembaga berdasarkan dari mikrostrukturnya. LANDASAN TEORI Mikrostruktur Setruktur micro bahan (microstructure material) didefinisikan sebagai sebuah bahan/materi yang berukuran mikro ataupun nano material. Materi tersebut merupakan hasil produk dari komposisi-komposisi kimia dan mengalami fabrikasi dari bahan tersebut. Mikrostruktur bahan akan dapat menentukan sifat fisis dan mekanis dari suatu bahan. Dengan analisa mikrostruktur, maka dapat diamati bentuk dan ukuran Kristal suatu logam. Sifat-sifat logam terutama sifat mekanis

1

dan teknologis sangat mempengaruhi struktur mikro dan paduannya. Struktur mikro dari logam dapat di ubah dengan pemanasan, pengetsaan, ataupun dengan proses perubahan bentuk (deformasi) dari logam yang di uji. Besi alloy dan Tembaga Besi paduan (besi alloy) adalah paduan besi dengan komponen-komponen lainnya. Dimana besi sebagai komponen utama, sedangkan karbon beserta komponenkomponen lainnya sebagai bahan paduan. Logam besi alloy ini sangat reaktif dan secara kimiawi mudah terkorosi. Besi alloy memiliki 3% karbon dan sedikit tambahan sulfur, silicon mangan dan fosfor. Baja atau besi alloy merupakan logam yang sering digunakan dalam teknik, dalam bentuk [elat . pipa, batang, dan sebagainya. Secara garis besar baja dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu baja karbon dan baja paduan. Baja karbon terbagi menjadi tiga macam, yaitu baja karbon rendah ( kurang dari 0.30% C), baja karbon sedang ((0,30% < C < 0,70%), dan baja karbon tinggi ((0,70% < C < 1,40%). Sedangkan baja paduan terdiri dari baja paduan rendah dan baja paduan tinggi. Tembaga adalah salah satu logam yang mudah di bentuk, lunak, dan merupakan konduktor yang bagus untuk aliran electron. Industri elektrik merupakan konsumen terbesar unsur ini. Campuran logam besi yang memakai tembaga seperti brass dan perunggu sangat penting. Semua koin-koin di Amerika dan logam-logam senjata mengandung tembaga. Tembaga memiliki kegunaan yang luas sebagai racun pertanian dan sebagai algisida dalam pemurnian air. Senyawa-senyawa tembaga seperti solusi Fehling banyak digunakan di bidang kimia analitik untuk tes gula.

Pengujian mikroskopi Untuk mengkaji sifat fisis dari suatu bahan dengan mengkaitkan struktur unsure dan cacat kristal diperlukan suatu pengujian. Secara umum pengujian bisa dilakukan secara makroskopik dan mikroskopik. Pengamatan secara makroskopik bisa dilakukan langsung dengan mata. Sedangkan pengamatan secara mikroskopik dapat dilakukan menggunakan mikroskop optic.

Gambar 1 : struktur optic Pada mikroskop optic, cahaya mikroskop dipergunakan untuk mempelajari struktur mikro dengan menggun system optic dan system iluminasi. Untuk bahan-bahan opaque (tidak tembus cahaya) seperti besi, tembaga, aluminium hanya bagian permukaan yang menjadi objek observasi dan cahaya mikroskopi mengalami mode pemantulan (reflecting). Perbedaan gambar akan dihasilkan dari perbedaan hasil pemantulan yang dilakukan berbagai daerah struktur mikro yang berbeda. Untuk bahan paduan, tahap pengetsaan merupakan sangat penting agar diperoleh tekstur yang berbeda untuk masingmasing fasa paduan tersebut.

2

METODOLOGI PERCOBAAN Bahan Sample yang digunakan dalam percobaan ini adalah besi alloy dan tembaga. Beberapa bahan pendukung yang dibutuhkan adalah kertas amplas dengan mess 300, 500, 600, 800, dan 1000. Selain itu juga dibutuhkan tissue, double tape, HCl 37%, suspensi dan aquades. Alat Peralatan yang dipakai untuk memotong besi dan tembaga adalah gergaji. Pada proses penghalusan bahan dipakai grinder dan kertas amplas. Alat yang digunakan pada polizing adalah polizer. Untuk pengamatan a sample digunakan mikroskop optic dan kamera digital untuk dokumentasiny. Pada proses pengetsaan, alat-alat yang digunakan adalah gelas ukur, pipet, dan beker glass Cara Kerja Besi alloy di potong menggunakan gergaji dengan panjang 1,5 cm dan tembaga di potong 1,2 cm. kemudian kedua sample tersebut di haluskan/di grinding menggunakan alat grinder yang atasnya di tempel kertas amplas menggunakan double tape. Kertas amplas yang digunakan adalah dari mess 300, 500, 600, 800, dan 1000. Setelah itu dilakukan polizing menggunakan alat polizer yang permukaannya telah di beri cairan. Setelah polizing, masing-masing bahan di amati dalam mikroskop optic, setelah terlihat struktur dari masing-masing bahan, maka di dokumentasikan menggunakan kamera digital. Setelah itu dilakukan proses etsa kimia. Pada tembaga, di etsa menggunakan HCl 37% yang dilarutkan dengan aquades sebanyak 1 ml. kemudian permukaan tembaga yang halus

di celupkan pada larutan HCl tersebut selama 10 s. kemudia tembaga di siram dengan aquades dan dilap menggunakan tissue dan diamati kembali pada mikroskop optic. Begitu juga dengan pengetsaan besi alloy, HCl 37% dilarutkan ke dalam 2 3 ml. besi tersebut dicelupkan dalam larutan tersebut selama 8 s. kemudian besi alloy di siram dengan aquades dan di lap menggunakan tissue. Kemudian diamati kembali dengan mikroskop optic dan hasilnya di dokumentasi menggunakan kamera digital. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Hasil Percobaan Setelah dilakukan percobaan, maka dihasilkan data berupa gambar sebagai berikut:

Gambar (1): struktur besi. (1.a) struktur besi sebelum di etsa. (1.b) struktur besi sesudah di etsa

Gambar (2): struktur tembaga. (2.a) struktur tembaga sebelum di etsa. (2.b) struktur tembaga sesudah di etsa Pembahasan Pada percobaan ini, sample yang digunakan adalah besi alloy dan tembaga. Pada tahap pertama praktikum, besi alloy dan

3

tembaga di potong meggunakan gergaji. Tentunya, pada pemotongan ini permukaan besi alloy dan tembaga masih sangat kasar dan tidak rata. Untuk meratakannya maka digunakan grinder. Pada grinder di temple kertas amplas dengan tingkat kekerasan yang berbeda. Pada saat pertama kali proses grinding, maka digunakan kertas dengan nilai mess nya kecil (dengan tekstur permukaan paling kasar) yaitu 500. Kemudian setelah dirasa agak halus maka diganti dengan nilai mess yang lebih besar (tekstur permukaannya lebih halus). Pada proses ini, harus didapatkan permukaan yang rata dan halus supaya lebih mudah dalam pengamatan dengan mikroskop optic. Karena apabila objek permukaan yang diamati adalah kasar, maka cahaya dari lampu pada mikroskop akan dipantulkan dengan arah yang tak beraturan atau tidak focus. Sehingga permukaan objek yang teramati dapat terlihat jelas. Setelah di grinding sample di polizing menggunakan polizer. Proses ini dilakukan untuk mengkilapkan permukaan besi alloy dan tembaga yang di grinding. Pada saat mempolizing, di permukaan polizer di beri cairan suspense. Suspense adalah campuran yang terdiri dari fluida dan pertikel padat. Proses ini dilakukan untuk mendapatkan permukaan besi dan tembaga yang mengkilap. Pada proses ini dilakukan, tembaga dan besi harus di poliz sendiri-sendiri, tidak boleh di barengkan. Karena apabila polizing tembaga dan besi alloy di poliz secara bersamaan maka zat-zat yang terdapat pada permukaan besi alloy dan tembaga dapat tercampur pada suspense. Sehingga dapat berpengaruh saat pengamatan pada mikroskop. Untuk mengamati struktur tembaga dan besi digunakan mikroskop optic. Pada

percobaan ini pengamatan menggunakan lensa dengan perbesaran 40 kali. Sampel di letakkan di bawah lensa denagan permukaan tembaga dan lensa bagian bawah di tancapkan pada plastisin. Hal ini dilakukan supaya permukaan sampel yang di amati datar dan tidak miring. Selain itu, juga dilakukan juga proses etsa kimia. Etsa kimia ini dilakukan dengan larutan HCl dengan konsentrasi 37%. Akantetapi, komposisi air untuk mengetsa besi dan tembaga berbeda. Pada besi, air ditambahkan pada Hcl sebanyak 2 3 mili. Sedangkan pada tembaga hanya kurang lebih 1 mili. Karena HCl merupakan asam pekat, maka penuangan HCl harus dilakukan dengan sangat hati-hati, yaitu dengan menggunakan sarung tangan dan masker karena baunya sangat menyengat. Lama perendaman besi dan tembaga adalah 10 detik, setelah itu sample di angkat dan di masukkan dalam air/aquades dan di lap dengan tissue. Sample di masukkan dalam air supaya reaksi yang terjadi pada HCl dan besi alloy dan HCl dan tembaga tidak terjadi terus menerus. Proses etsa ini dilakukan untuk mempermudah pengamatan besi alloy dan tembaga yang belum terkorosi dan sudah terkorosi. Setelah dilakukan pengamatan, maka di dapatkan gambar seperti pada gambar 1a, gambar 1b, gambar 2a, dan gambar 2b. Gambar 1a menunjukkan gambar struktur besi yang belum di etsa. Sedangkan gambar 1b merupakan gambar struktur besi yang sudah di etsa. Dari gambar 1a dan 1b dapat terlihat jelas bahwa struktur besi sebelum di etsa dan setelah di etsa sangat berbade. Struktur besi sebelum di etsa adalah tampak garis-garis melintang dan lebih halus, sedangkan struktur besi setelah di etsa tampak seperti lingkaran-lingkarang tak

4

beraturan dan lebih kasar dan tidak terlihat garis-garis tipis lagi. Sedangkan gambar 2a adalah tembaga sebelum di etsa. Pada gambar terlihat bahwa struktur tembaga adalah garis-garis lurus dan sedikit garis melengkung. Sedangkan gambar 2b adalah gambar struktur tembaga setelah di etsa. Dari gambar 2b terlihat bahwa terdapat lingkaran-lingkaran kecil tak beraturan yang menggerombol di permukaan yang membentuk seperti diagonal. Akan tetapi pada gambar 2b ini masih terlihat garis-garis tipis walaupun tidak sejelas seperti gambar 2a. sehingga dapat juga dikatakan berdasarkan gambar 1b dan gambar 2b bahwa besi alloy lebih mudah terkorosi dibandingkan tembaga. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa struktur besi alloy sebelum di etsa dan setelah di etsa sangat berbeda. Pada saat sebelum di etsa struktur besi alloy yang teramati adalah berupa garis-garis pendek yang halus. Sedangkan gambar yang teramati pada saat sudah di etsa adalah bulatan-bulatan tak beraturan di seluruh permukaan. Sedangkan struktur tembaga sebelum di etsa adalah garisgaris panjang, dan yang sudah di etsa berbentuk lingkaran-lingkaran kecil tak beraturan yang menggerombol di permukaan yang membentuk seperti diagonal dan masih terlihat samar garisgaris kecil. DAFTAR PUSTAKA Djaprie, Sriatie. 1990. Teknologi Mekanik. Jakarta: Erlangga Mashuri. 2002. Modul Ajar Ilmu Bahan I, Surabaya: _____

Rohman, Ngabdur. 2011. Metalografi. //www.masbugie.com [di akses: 27 September 2011] Surdia, Tata. 1984. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita

5

6