III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Desember 2012 di Laboratorium Material Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung. Karakaterisasi hasil celup panas dilakukan di lab Metalurgi ITB, Lab Biomasa UNILA dan UIN Syarif Hidayatullah.
3.2. Alat dan Bahan Penelitian Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 3.2.1. Baja AISI 1020, AISI 1045 dan AISI 1090.
Gambar 3.1. Baja AISI 1020, AISI 1045 dan AISI 1090.
16
3.2.2. Aluminium 99%. Berikut adalah aluminium 99% yang digunakan sebagai pelapis baja AISI 1020, AISI 1045 dan AISI 1090.
Gambar 3.2. Aluminium 99%. 3.2.3. Larutan pembersih.
Gambar 3.3. Larutan Pembersih. 3.2.4. Larutan fluks.
Gambar 3.4. Larutan Fluks.
17
3.2.5. Furnace. Untuk peleburan aluminium dan proses hot-dipping.
Gambar 3.5. Furnace. 3.2.6. X-RD. X-RD untuk mengetahui fasa yang terbentuk pada lapisan Al setelah hasil hot-dipping.
Gambar 3.6. Alat Uji X-RD.
18
3.2.7. SEM Alat dipergunakan untuk uji SEM.
Gambar 3.7. Alat Uji SEM. 3.2.8. Foto mikro. Alat ini dipergunakan untuk melakukan uji OM untuk melihat perubahan fasa intermetalik. 3.2.9. Jangka sorong digital Jangka sorong dipergunakan untuk mengukur ketebalan spesimen.
Gambar 3.8. Jangka Sorong. 3.2.10. Alat Uji Impact Alat ini digunakan untuk menguji ketangguhan sifat baja tersebut.
19
Gambar 3.9. Alat Uji Impact. 3.3. Prosedur Penelitian Adapun prosedur kerja penelitian dilakukan sebagai berikut: 3.3.1. Penentuan faktor penelitian Faktor-faktor yang dipilih dalam penelitian yaitu variasi waktu pencelupan, variasi waktu pencelupan fluksing setelah proses celup panas dan variasi persentase fluksing, dapat dilihat sebagai berikut: 𝑌 = Larutan 𝑋1 = KF (Potassium Fluoride). 𝑋2 = NaF (Sodium Fluoride). 𝑋3 = Borax (𝑁𝑎2 𝐵4 𝑂7 . 10𝐻2 𝑂). X4 = Asam asetat (𝐶2 𝐻4 𝑂2).
20
Tabel. 3.1. Variasi komposisi bahan kimia fluks dalam 100 mL larutan. Jumlah Fluks
Komposisi Kimia (gr)
(Y) 100 mL
X1
X2
X3
X4
Y1
1.5
1.5
8.5
2.5
Y2
2.0
2.0
9.5
3.0
Y3
2.5
2.5
10.0
3.5
Tabel. 3.2.Waktu pencelupan spesimen dalam larutan fluks (detik). waktu pencelupan fluks (detik) 𝑌
𝑇1
𝑇2
𝑇3
Y1
20
20
20
Y2
20
20
20
Y3
20
20
20
Tabel. 3.3. Variasi waktu proses celup panas menggunakan aluminium (detik). Jenis Baja 𝑇1 𝑇2 𝑇3 AISI 1020
4
9
16
AISI 1045
16
4
9
AISI 1090
9
16
4
21
3.3.2. Persiapan benda uji Material yang akan diuji pada penelitian ini adalah baja karbon AISI 1020, AISI 1045 dan AISI 1090. Sedangkan banyaknya benda uji adalah 54 buah dan 12 buah untuk uji impact. Berikut adalah tahap proses persiapan benda uji: 3.3.2.1. Pemotongan spesimen uji Pemotongan spesimen uji ini dilakukan dengan menggunakan gergaji besi. Dengan ukuran spesimen panjang 10 mm, lebar 10 mm dan tebal 10 mm dan untuk uji impact panjang 55 mm lebar 10 mm dan tebal 10 mm. 3.3.2.2. Cleaning Yang dimaksud dengan cleaning yaitu pembersihan permukaan logam yang dimaksudkan untuk menghilangkan kontaminasi, kotoran dan membentuk struktur permukaan spesimen yang baik. Dalam hal ini ada beberapa proses yang dilakukan antara lain : - Proses polishing Proses pengamplasan pada spesimen yang menggunakan amplas ukuran 500 dan 1200. - Proses pencucian lemak Pencucian lemak dengan menggunakan etanol dan Hcl pada temperatur 400c dengan waktu 4 menit dengan menggunakan ultrasonic cleaner dimaksudkan agar benda kerja bebas dari lemak atau minyak yang dapat mengganggu daya rekat hasil pelapisan.
22
- Proses pembilasan Proses pembilasan dengan menggunakan air yang berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa etanol yang masih ada pada permukaan benda kerja. Digunakannya aquades karena mempunyai daya hantar listrik yang kecil daripada air biasa dan mengandung anion dan kation rendah. - Pickling Proses pickling adalah proses pembersihan material setelah proses cleaning dengan menggunakan bahan kimia yang mengandung asam. Dalam hal ini ada beberapa proses yang dilakukan antara lain pencucian dengan
KF
(Potassium
Fluoride),
NaF
(Sodium
Fluoride),
Borax (𝑁𝑎2 𝐵4 𝑂7 . 10𝐻2 𝑂) dan Asam Asetat ( 𝐶2 𝐻4 𝑂2 ). Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon AISI 1020, AISI 1045 dan AISI 1090. Spesimen dibuat dengan ukuran 10 mm x 10 mm x 1 mm dan 55 mm x 10 0m x 10 mm. Spesimen dilobangi dengan mesin bor diameter 1 mm untuk menggantungnya pada saat proses pelapisan. Semua permukaan spesimen di amplas dengan kertas amplas mulai 500 sampai 1200. Kemudian dicuci dengan aceton dan ethanol, lalu dikeringkan dengan pengering udara selanjutnya dicuci dalam air hangat pada temperatur 350C selama 1 menit. Sebelum proses pelapisan celup panas, semua spesimen direndam dan dipanaskan dalam larutan fluks pada temperatur 500c dengan waktu 20 detik dengan menggunakan hotplate. Setelah spesimen dikeluarkan dalam larutan fluks kemudian dikeringkan dengan menggunakan hair dryer selama 20 detik dan
23
selanjutnya dicelupkan dalam bak cair Al pada temperatur 700 C selama 4 dtik, 9 detik dan 16 detik. Setelah proses pelapisan, oksida yang menempel pada permukaan spesimen kemudian dibersihkan dengan menggunakan campuran larutan kimia HNO3 + H3PO4 + air (1:1:1 dalam volume). 3.3.2.3. Dipping Proses dipping adalah proses akhir dilaksanakan dengan mencelup baja dalam Al cair. Untuk waktu pencelupan yang akan dilakukan dalam proses pelapisan ini adalah dengan 3 variasi waktu yang berbeda yaitu 4 detik, 9 detik dan 16 detik dengan suhu yang digunakan 700 °C. 3.3.2.4. Proses pendinginan (cooling) Proses ini adalah proses pendinginan material yang telah melalui proses dipping dengan cara digantung menggunakan kawat diudara terbuka hingga dingin dengan temperatur kamar.
24
3.4. Diagram alir Mulai
Persiapan Spesimen
Larutan Kimia KF, NaF, Borax dan Asam Asetat
Proses Celup Panas Al
Karakterisasi
Pengambilan data
Uji Impact
OM
XRD
SEM
Hasil dan Analisis Data
Pembahasan
Kesimpulan dan saran
Selesai
Gambar 4.0. Diagram alir metode penelitian
