Anodizing titanium membuat titanium berwarna biru, ungu, emas, atau hijau tanpa cat dan tanpa pewarna sama sekali. Warnanya berasal dari lapisan oksida tipis yang tumbuh di permukaan logam, dan tebal lapisan itu diatur oleh tegangan listrik. Karena itu satu batang titanium bisa diberi warna berbeda hanya dengan mengubah voltase.
Artikel ini menjelaskan bedanya dengan anodizing aluminium, cara warna terbentuk, tabel tegangan dan warna, tahapan proses, anodizing titanium skala kecil, Type 2 menurut AMS 2488, pengaruh jenis paduan, ketahanan warnanya, serta beda anodizing dengan lapisan warna pada cincin titanium. Kalau Anda belum mengenal anodizing secara umum, baca dulu ulasan kami tentang anodizing aluminium.
Apa Itu Anodizing Titanium?
Anodizing titanium (anodisasi titanium) adalah proses elektrokimia yang menumbuhkan lapisan titanium oksida (TiO₂) di permukaan titanium. Benda titanium dipasang sebagai anoda (kutub positif) di dalam larutan elektrolit, lalu dialiri arus searah. Oksigen dari elektrolit bereaksi dengan permukaan titanium dan membentuk lapisan oksida yang menyatu dengan logamnya.
Titanium sebenarnya sudah punya lapisan oksida alami yang sangat tipis. Lapisan inilah yang membuatnya tahan korosi. Anodizing hanya membuat lapisan itu lebih tebal secara terkendali. Ini berbeda dari pasivasi stainless steel, yang tidak menumbuhkan lapisan baru dan tidak memakai listrik, melainkan membuang besi bebas dari permukaan dengan asam.
Bedanya dengan anodizing aluminium
Namanya sama, tetapi hasilnya sangat berbeda:
| Aspek | Anodizing aluminium | Anodizing titanium (warna) |
|---|---|---|
| Tebal lapisan | Sekitar 2,5–25 µm (Type II), sampai 100 µm (hard anodizing) | Puluhan sampai beberapa ratus nanometer |
| Struktur | Berpori, lalu disegel | Rapat, tidak perlu disegel |
| Sumber warna | Pewarna yang masuk ke pori | Interferensi cahaya di lapisan oksida |
| Pengendali warna | Jenis dan konsentrasi pewarna | Tegangan listrik |
| Warna hitam | Bisa | Tidak bisa |
Pada aluminium, anodizing terutama dipakai untuk melindungi logam dari korosi aluminium dan keausan. Pada titanium, yang sudah sangat tahan korosi, anodizing lebih sering dipakai untuk warna dan identifikasi.
Lapisan oksida pada titanium berwarna seribu kali lebih tipis daripada lapisan anodizing aluminium biasa. Karena itu anodizing titanium hampir tidak menambah dimensi benda, tetapi juga lebih mudah tergores.
Cara Warna Terbentuk: Interferensi Cahaya
Lapisan TiO₂ hasil anodizing bening. Warnanya muncul dengan cara yang sama seperti warna pelangi pada gelembung sabun atau lapisan minyak di atas air.
Sebagian cahaya memantul dari permukaan luar lapisan oksida, dan sebagian lagi menembus lapisan lalu memantul dari permukaan logam di bawahnya. Kedua pantulan itu bertemu lagi. Untuk panjang gelombang tertentu, keduanya saling menguatkan; untuk panjang gelombang lain, saling melemahkan. Warna yang kita lihat adalah warna yang dikuatkan.
Panjang gelombang yang dikuatkan bergantung pada tebal lapisan. Makin tinggi tegangan, makin tebal lapisan oksida yang tumbuh, sehingga warnanya bergeser. Menurut Xometry, tebal lapisan oksida pada anodizing warna berkisar sekitar 10–300 nm.
Ada dua akibat penting dari mekanisme ini:
- Tidak ada pewarna yang bisa pudar oleh sinar matahari. Warna anodizing titanium tahan sinar UV.
- Warnanya bisa berubah bila ada lapisan lain di atasnya. Minyak dari sidik jari, misalnya, ikut mengubah jalur cahaya sehingga warna tampak sedikit bergeser sampai dibersihkan.
Tabel Tegangan dan Warna Anodizing Titanium
Tidak ada tabel tegangan-warna yang berlaku persis untuk semua kondisi. Hasilnya bergeser menurut jenis paduan, kehalusan permukaan, elektrolit, suhu, bentuk benda, dan bahkan pencahayaan saat dilihat. Sumber yang berbeda bisa memberi angka berbeda untuk warna yang sama, dan selisih 2–3 V saja sudah membuat warna terlihat berbeda.
Tabel berikut adalah perkiraan urutan warna, disusun dari tabel penjual baut titanium Monster Bolts. Pakai sebagai titik awal, lalu uji pada potongan kecil dari bahan yang sama.
| Tegangan (DC, perkiraan) | Warna |
|---|---|
| 10–15 V | Perunggu sampai cokelat |
| 17,5–27,5 V | Ungu tua sampai biru muda |
| 30–47,5 V | Biru pucat sampai keperakan |
| 50–60 V | Kuning keemasan sampai rose gold |
| Sekitar 62,5 V | Merah muda |
| 65–75 V | Ungu |
| 77,5–85 V | Biru dan biru kehijauan (teal) |
| 87,5–100 V | Hijau sampai hijau kekuningan |
Beberapa hal yang perlu diketahui:
- Urutannya berulang. Ungu dan biru muncul dua kali, di tegangan rendah dan tinggi. Warna di putaran kedua biasanya lebih lembut dan lebih “pastel”.
- Tidak ada warna hitam, putih, atau merah terang. Interferensi lapisan oksida tidak bisa menghasilkan warna-warna itu. Kalau ada titanium berwarna hitam pekat, hampir pasti warnanya berasal dari lapisan lain, bukan anodizing.
- Warna hanya bisa dinaikkan. Benda yang sudah berwarna emas bisa diubah ke warna dengan tegangan lebih tinggi, tetapi tidak bisa diturunkan kembali ke warna tegangan rendah tanpa membuang lapisan oksidanya dulu.
Proses Anodizing Titanium, Tahap demi Tahap
Prinsip prosesnya sederhana. Hasil yang rata dan konsisten ditentukan oleh persiapan permukaan dan kontrol tegangan.
- Persiapan permukaan. Warna anodizing sangat jujur terhadap kondisi permukaan: goresan, bekas mesin, dan tekstur tetap terlihat. Xometry menyarankan kekasaran sekitar Ra 0,8 µm atau lebih halus untuk warna yang rata. Untuk tampilan doff, permukaan bisa di-blasting dulu dengan media halus, mirip prinsip shot blasting.
- Pembersihan minyak. Cuci dengan sabun atau deterjen, lalu bilas dengan pelarut seperti aseton atau isopropil alkohol, dan bilas lagi dengan air suling. Setelah itu jangan sentuh permukaan dengan tangan kosong.
- Etsa (di industri). Bengkel anodizing biasanya mengetsa titanium dengan campuran asam nitrat dan asam fluorida untuk membuang lapisan oksida lama dan kotoran. Asam fluorida sangat berbahaya, bahkan dalam jumlah kecil, jadi tahap ini tidak untuk dikerjakan di rumah.
- Elektrolit. Elektrolit untuk anodizing warna bermacam-macam, antara lain larutan asam sulfat encer, larutan fosfat, atau trisodium fosfat (TSP). Untuk skala kecil, Xometry menyebut sekitar 1–2 sendok teh TSP per liter air suling, dengan boraks sebagai alternatif yang lebih lunak.
- Rangkaian listrik. Benda titanium dihubungkan ke kutub positif (anoda). Kutub negatif (katoda) berupa pelat stainless steel, titanium, atau grafit. Anoda dan katoda tidak boleh bersentuhan.
- Atur tegangan. Tegangan dinaikkan ke target. Arus akan tinggi sesaat, lalu turun cepat karena lapisan oksida yang tumbuh bersifat isolator. Begitu arus turun, lapisan berhenti menebal pada tegangan itu, sehingga warnanya ditentukan oleh tegangan, bukan lamanya pencelupan.
- Bilas dan keringkan. Bilas dengan air suling dan keringkan. Lapisan oksida titanium tidak berpori, jadi tidak perlu disegel seperti anodizing aluminium.
Anodizing dengan kuas atau spons
Selain dicelup, titanium bisa diwarnai sebagian dengan alat seperti kuas atau spons yang dibasahi elektrolit dan dihubungkan ke katoda. Teknik ini dipakai untuk logo, tulisan, gradasi warna, atau perbaikan kecil. Bagian yang tidak ingin diwarnai ditutup dengan selotip atau masker khusus.
Anodizing Titanium Skala Kecil dan Keselamatan
Anodizing titanium cukup populer di kalangan penghobi pisau, senter, perlengkapan EDC, dan perhiasan, karena peralatannya relatif sederhana: catu daya DC yang bisa diatur sampai sekitar 100 V, wadah nonlogam, elektrolit, dan katoda.
Yang harus diperhatikan:
- Tegangan sampai 100 V DC berbahaya. Pakai catu daya yang memang dirancang untuk keperluan ini, kabel dan penjepit berisolasi, dan jangan menyentuh benda atau elektrolit saat listrik menyala. Jangan merakit catu daya sendiri dari listrik rumah.
- Pakai sarung tangan dan kacamata pelindung. TSP bersifat basa dan bisa mengiritasi kulit dan mata.
- Jangan memakai asam fluorida di rumah. Bersihkan secara mekanis dan dengan pelarut saja.
- Kerjakan di ruang berventilasi. Elektrolisis menghasilkan gas hidrogen di katoda.
Type 2 Titanium Anodizing (AMS 2488)
Di dunia dirgantara, anodizing titanium diatur oleh spesifikasi SAE AMS 2488. Dua jenis yang paling sering disebut:
- Type 2. Anodizing fungsional, bukan dekoratif. Prosesnya memakai elektrolit basa kuat (pH sekitar 13 atau lebih), dan hasilnya lapisan berwarna abu-abu kusam. Tujuannya mengurangi galling (logam saling menempel dan sobek saat bergesekan, masalah klasik pada ulir baut titanium) dan menjadi dasar pelumas film kering. Menurut keterangan di finishing.com, spesifikasinya mensyaratkan tidak ada perubahan dimensi yang terukur pada ketelitian 0,0001 inci (sekitar 2,5 µm).
- Type 3. Anodizing warna seperti yang dijelaskan di atas. Fungsinya terutama identifikasi (misalnya kode warna ukuran) dan tampilan.
Untuk permukaan titanium yang benar-benar harus keras dan tahan aus, anodizing bukan satu-satunya pilihan. Titanium juga bisa di-nitriding pada suhu tinggi, sekitar 700–900 °C, untuk membentuk lapisan titanium nitrida yang jauh lebih keras.
Detail bak Type 2 (konsentrasi, suhu, tegangan) jarang dipublikasikan karena dianggap rahasia proses masing-masing bengkel. Kalau gambar teknik meminta “anodize per AMS 2488 Type 2”, pastikan yang dimaksud memang lapisan abu-abu anti-galling, bukan anodizing warna.
Pengaruh Jenis Paduan dan Permukaan
- Titanium murni komersial (misalnya Grade 2) umumnya memberi warna paling cerah dan rata.
- Ti-6Al-4V (Grade 5), paduan titanium yang paling banyak dipakai, juga bisa di-anodizing, tetapi warnanya cenderung sedikit lebih kusam dan bisa kurang rata dibanding titanium murni.
- Bekas las dan daerah yang dipanaskan memiliki oksida bawaan yang berbeda, sehingga warnanya bisa berbeda dari bagian lain. Titanium yang dilas sebaiknya dibersihkan dan diratakan dulu.
- Permukaan dipoles memberi warna mengilap dan pekat; permukaan blasting memberi warna doff yang lebih lembut.
Seberapa Tahan Warna Anodizing Titanium?
- Tahan UV dan tahan korosi. Tidak ada pewarna yang bisa pudar, dan lapisan oksida titanium sangat stabil. Ketahanan korosi titanium sendiri sudah sangat baik; perbandingannya dengan cara perlindungan logam lain dibahas di artikel cara mencegah korosi pada logam.
- Mudah tergores. Lapisan setipis ratusan nanometer akan menunjukkan warna logam asli bila tergores atau terkikis, misalnya pada ulir baut yang sering dibuka-pasang atau gesper jam tangan.
- Bisa tampak berubah karena minyak atau kotoran. Sidik jari dan lapisan minyak menggeser warna. Bersihkan dengan sabun lembut dan air; hindari pembersih basa kuat dan abrasif.
- Bisa di-anodizing ulang. Benda yang warnanya rusak bisa diwarnai lagi dengan tegangan yang sama atau lebih tinggi, atau dikembalikan ke logam polos lebih dulu bila ingin warna dengan tegangan lebih rendah.
Kegunaan Anodizing Titanium
- Implan dan instrumen medis. Warna dipakai sebagai kode ukuran, misalnya pada sekrup dan pelat tulang, sehingga dokter bisa membedakan ukuran dengan cepat.
- Dirgantara. Pengencang dan komponen titanium, baik Type 2 untuk anti-galling maupun warna untuk identifikasi.
- Sepeda, motor, dan otomotif. Baut titanium warna untuk mengurangi berat sekaligus tampilan.
- Perhiasan dan aksesori. Anting, tindik, dan cincin, karena titanium ringan dan jarang menimbulkan alergi.
- Perlengkapan EDC, pisau, dan senter. Klip, gagang, dan bodi titanium yang diwarnai.
“Warna Titanium” pada Cincin: Anodizing atau Lapisan Lain?
Banyak cincin dan perhiasan titanium dijual dalam warna emas, hitam, rose gold, atau pelangi. Tidak semuanya hasil anodizing.
- Warna pelangi, biru, ungu, atau hijau kebiruan hampir pasti hasil anodizing.
- Warna emas bisa berasal dari anodizing (sekitar 50–60 V), tetapi pada perhiasan sering berasal dari lapisan PVD (physical vapor deposition), misalnya titanium nitrida, yang juga dikenal sebagai IP (ion plating).
- Warna hitam pekat tidak bisa dibuat dengan anodizing. Cincin titanium hitam biasanya dilapisi PVD atau lapisan keras sejenis, atau dibuat dari bahan lain seperti keramik atau tungsten karbida.
Inilah sebabnya cincin titanium bisa berubah warna: lapisan warna, entah hasil anodizing atau PVD, aus lebih dulu di bagian yang paling sering bergesekan, sehingga warna perak titanium di bawahnya mulai terlihat. Warna emas atau hitam yang pudar pada cincin tidak bisa dikembalikan dengan menggosok; cincin perlu dilapisi ulang oleh penjualnya.
Titanium sendiri berwarna abu-abu keperakan, sedikit lebih gelap daripada perak dan emas putih. Untuk membedakan cincin titanium dari perak, perhatikan beratnya: titanium jauh lebih ringan dan lebih keras.
Kesalahan yang Sering Terjadi
| Kesalahan | Akibat | Yang benar |
|---|---|---|
| Menyentuh permukaan dengan tangan setelah dibersihkan | Bercak warna tidak rata | Pegang dengan sarung tangan atau penjepit |
| Menganggap tabel tegangan berlaku persis | Warna meleset dari target | Uji pada potongan bahan yang sama |
| Ingin menurunkan warna dengan tegangan lebih rendah | Warna tidak berubah | Buang lapisan oksida dulu, lalu ulangi |
| Memakai asam fluorida tanpa fasilitas yang layak | Risiko luka bakar kimia serius | Bersihkan secara mekanis dan dengan pelarut |
| Mengharapkan warna hitam dari anodizing | Tidak bisa tercapai | Pakai PVD atau lapisan lain |
| Memakai anodizing warna untuk ulir yang menahan beban dan sering dibuka | Warna cepat aus, ulir bisa galling | Pakai Type 2 atau pelumas anti-galling |
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah anodizing titanium memakai cat atau pewarna? Tidak. Warnanya berasal dari interferensi cahaya di lapisan oksida bening yang tebalnya diatur oleh tegangan. Karena itu warnanya tahan sinar matahari.
Berapa tegangan untuk warna biru atau emas? Sebagai perkiraan, biru tua sampai biru muda muncul sekitar 20–30 V, dan emas sekitar 50–60 V. Angka pastinya bergeser menurut paduan, permukaan, dan elektrolit, jadi selalu uji dulu pada potongan kecil.
Apakah warna anodizing titanium bisa hilang? Warnanya tidak pudar oleh cahaya, tetapi bisa aus oleh gesekan dan goresan karena lapisannya sangat tipis. Bagian yang aus bisa di-anodizing ulang.
Apa itu Type 2 titanium anodizing? Anodizing fungsional menurut AMS 2488 yang memakai elektrolit basa kuat dan menghasilkan lapisan abu-abu. Tujuannya mengurangi galling pada ulir dan menjadi dasar pelumas film kering, bukan memberi warna.
Kenapa cincin titanium bisa berubah warna? Karena lapisan warnanya, baik hasil anodizing maupun PVD, aus di bagian yang sering bergesekan sehingga titanium berwarna perak di bawahnya terlihat. Warna hitam pada cincin titanium hampir selalu berasal dari lapisan PVD, bukan anodizing.
Kesimpulan
Anodizing titanium memberi warna tanpa pewarna: lapisan oksida bening setebal puluhan sampai ratusan nanometer membuat cahaya berinterferensi, dan tegangan menentukan warnanya. Warnanya tahan UV dan tidak perlu disegel, tetapi mudah aus oleh gesekan. Untuk hasil yang konsisten, siapkan permukaan dengan baik, uji tegangan pada potongan bahan yang sama, dan bedakan anodizing warna (Type 3) dari anodizing fungsional abu-abu (Type 2) untuk ulir dan bagian yang bergesekan.
Baca Juga
- Anodizing Aluminium: Pengertian, Proses, Jenis, Warna, dan Kekurangannya
- Korosi Aluminium: Penyebab, Jenis, dan Cara Mencegahnya
- Nitriding (Nitridasi): Pengertian, Tahapan Proses, Jenis, dan Baja yang Cocok
- Pasivasi Stainless Steel: Pengertian, Bedanya dengan Pickling, Asam Nitrat vs Sitrat, ASTM A967, dan Cara Mengujinya
- Cara Mencegah Korosi pada Logam
Dagus R. Djuanda adalah insinyur metalurgi dengan pengalaman lebih dari 20 tahun di bidang rekayasa material, dengan keahlian khusus pada material magnetik. Magister rekayasa material magnetik, kandidat doktor teknik industri, dan insinyur di Kementerian Perindustrian Republik Indonesia. Pendiri METALURGIKA.COM.
