LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING PENGARUH PERLAKUAN PANAS TERHADAP LAJU KOROSI PADA SIFAT MEKANIS ALUMINIUM AA2024 Disusun oleh: IRPIYANTO 06040028 Program Studi Sarjana Teknik Mesin Program Pascasarjana Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta Disetujui pada Tanggal ……………………..
Pembimbing I
Pembimbing II
Drs. Purwanto, ST., MT
Anang Setiawan, ST., MT
ii
LEMBAR PENGESAHAN PENGARUH VARIASI SUHU ARTIFICIAL AGING TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN LAJU KOROSI PADA ALUMINIUM AA2024 Yang dipersiapkan dan disusun oleh: IRPIYANTO NIM. 06040028 Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Skripsi pada tanggal 18 Februari 2011 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik Dewan Penguji: Ketua Penguji
Okto Dinaryanto., S.T., M.M. Penguji I
Penguji II
R. Nur Akhmad Triwibowo., S.T.
Teguh Wibowo., S.T., M.T.
Jurusan Teknik mesin Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Ketua Jurusan R. Nur Akhmad Triwibowo., S.T. NIP : 1323112061
iii
PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini saya : Nama
: IRPIYANTO
Nomor Mahasiswa
: 06040028
Jurusan
: Teknik Mesin Judul Skripsi
PENGARUH VARIASI SUHU ARTIFICIAL AGING TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN LAJU KOROSI PADA ALUMINIUM AA2024 Menyatakan bahwa skripsi ini belum pernah dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto, serta terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada Penulis dengan mengikuti aturan Tata Tulis yang berlaku di Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto. Referensi kepustakaan diperkenankan dicacat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seijin Penulis dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh skripsi haruslah seijin Ketua Program Pascasarjana Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto.
Yogyakarta,
Februari 2011
Yang Menyatakan
Irpiyanto 06040028
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto v Sesungguhnya tiap kesukaran pasti ada jalan keluarnya, maka apabila telah selesai suatu urusan kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain (QS. Al Insyiroh: 6). v Mulailah pekerjaan dengan ikhlas sehingga pada akhirnya akan menuai dan mendapat lebih dari sekedar imbalan. v Satu perahu berlayar ke timur dan satu lagi ke barat, padahal digerakkan oleh angin yang sama. Bentangan layar kitalah dan bukan arah angin yang menentukan kemana arah kita. Seperti angin laut itulah alur nasib kita, ketika kita mengarungi kehidupan, bentangan jiwa kitalah yang menentukan tujuannya dan bukan ketenangan atau hiruk pikuknya (Ella Wheeler Wilcox ). v Tinggalkan keragu-raguan dalam mengambil keputusan dan hindarilah sikap bimbang dalam menghadapi berbagai urusan penting. Teguhkan hati, kuatkan tekad dan terus maju pantang menyerah.
Persembahan Ø Allah SWT dan Nabi Muhammad SAW Ø All my family Ø My lovely who always give me the spirit’s Ø Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2006
v
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat serta hidayah-Nya yang telah dilimpahkan sehingga penulis berhasil menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pengaruh Variasi Suhu Artificial Aging Terhadap Nilai Kekerasan dan Laju Korosi pada Aluminium AA2024” dengan baik sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Strata Satu di Sekolh Tinggi Teknologi Adisutjipto. Penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bimbingan, pengarahan serta motivasi dari berbagai pihak sehingga segala kendala dan kesulitan yang ada dapat teratasi. Untuk itu pada kesempatan yang berbahagia ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat: 1. Bpk. Marsma TNI(Purn) Ir. Sutjianto Soekarno, M.T. selaku Ketua Sekolah Tinggi Tekologi Adisutjipto Yogyakarta. 2. Bpk. R. Nur Akhmad Triwibowo, S.T. selaku Kajur Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta. 3. Bpk. Drs. Purwanto, S.T., M.T selaku pembimbing I yang selalu memberikan waktunya untuk memberikan arahan dalam penyusunan laporan. 4. Bpk. Anang Setiawan, S.T., M.T selaku pembimbing II yang selalu memberikan waktunya untuk memberikan arahan dalam melaksanakan penelitian. 5. Bpk. Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T dan Bpk. Puji yang bersedia membantu serta memberikan arahan dalam melaksanakan penelitian. 6. Ibu. Lutiyatmi, S.T yang bersedia membantu serta memberikan arahan dalam melaksanakan penelitian. 7. Seluruh dosen yang dengan ketulusan hati telah memberikan ilmunya kepada penulis.
vi
8. Seluruh temen-temen Teknik Mesin 2006 yang dengan ketulusan hati telah memberikan dukungannya. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu atas segala bantuan dan sarannya selama Penulis menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat Penulis harapkan untuk perbaikan di masa yang akan datang. Akhirnya, Penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi semua pihak yang terkait, amin. Wassalamu’alaikum Wr.Wb.
Yogyakarta, Febuari 2011
Penulis
vii
PENGARUH VARIASI SUHU ARTIFICIAL AGING TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN LAJU KOROSI PADA ALUMINIUM AA2024 IRPIYANTO 06040028 ABTRAK Aluminium AA2024 merupakan aluminium yang mempunyai unsur paduan utama tembaga (Cu). Untuk memperbaiki sifat mekanik dan kimianya perlu diberikan perlakuan panas pengerasan pelarutan. Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh perlakuan panas terhadap laju korosi pada sifat mekanis aluminium AA2024 dalam larutan 0.05 M NaCl. Dari hasil pengambilan foto struktur mikro setelah perlakuan panas menunjukkan bahwa fasa intermetalik yang muncul pada AA2024 didominasi oleh fasa Al (Cu, Mn) dan Al (Cu, Mg) serta pada perlakuan panas artificial aging muncul fasa CuAl2. Hasil pengujian nilai kekerasan bahan aluminium AA2024 yang mengalami perlakuan panas karena pengkorosian mengalami penurunan. Nilai kekerasan tertinggi pada perlakuan panas aluminium AA2024 dengan perlakuaan artificial aging 200°C yaitu sebesar 36,67 HRA dan nilai kekerasan terendah pada perlakuan panas aluminium AA2024 dengan perlakuaan artificial aging 300°C sebesar 21,93 HRA. Laju korosi pada aluminium AA2024 dengan perlakuan panas menalami peningkatan setiap kenaikan suhu dalam perlakuaan. Laju korosi terendah pada perlakuan panas natural aging karena masih dalam fasa tunggal yaitu sebesar 0,0386 mm/tahun dan tertinggi pada perlakuan panas dengan perlakuaan artificial aging 300°C, karena telah mengalami perlakuan panas berlebih yaitu sebesar 0,0877 mm/tahun. Jenis korosi yang terjadi pada bahana Aluminium AA2024 dalam penelitian ini yang di lakukan pada perendaman larutan NaCl 0,05 M selama 6 hari termasuk dalam kategori korosi intergranuler, korosi batas butir dan Korosi sumuran (pitting corrosion). Kata kunci : Proses perlakuan panas, struktur mikro, kekerasan dan laju korosi.
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL………………………..…...……………………..……
i
LEMBAR PERSETUJUAN…...…………..………………………….…….
ii
LEMBAR PENGESAHAN………………….….……………………..…...
iii
PERNYATAAN…………………………………………………………….
iv
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN……..…………………….
v
KATA PENGANTAR………………………………………………...…….
vi
ABSTRAK…………………………………………………………………..
viii
DAFTAR ISI……………………………………………………….….…....
ix
DAFTAR GAMBAR……………………………………………..…….…..
xii
DAFTAR TABEL……………………………………………….……..……
xiv
DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………..….……..
xv
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang.....................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah…….……………………………………
2
1.3. Batasan Masalah……………………………………………
2
1.4. Tujuan Penelitian……….……………………………….....
2
1.5. Manfaat Penelitian.…………………………………………
3
1.6. Sistematika Penulisan………………………………………
3
TUJUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Korosi………………………………………….
5
2.2. Jenis-Jenis Korosi…………………………………………..
7
2.2.1. Korosi merata………………………………...........
7
2.2.2. Korosi sumuran…………………………………….
7
2.2.3. Korosi arus liar..…………………………………...
8
2.2.4. Korosi celah………………………………………..
8
2.2.5. Korosi logam tak sejenis…………………………...
9
2.2.6. Korosi erosi………………………………………...
9
ix
2.2.7. Korosi intergranuler……………………………….
9
2.2.8. Korosi tegangan (stress corrosion)………………...
9
2.2.9. Korosi batas butir…………………………………..
10
2.2.10. Korosi pelepasan atau bobolan (breakaway corrosion)…………………................................
10
2.2.11. Korosi panas (hot corrosion)...…………………...
10
2.3. Mekanisme Korosi pada Aluminium………….…………..
11
2.3.1. Pitting corrosion…………………………………..
11
2.3.2. Cathodic corrosion…………………………….......
12
2.4. Laju Korosi…………………………………………………
12
2.4.1. Metode kehilangan berat…….....……...………..…
13
2.4.2. Metode elektrokimia……………………………….
14
2.5. Alumunium…………………………………………………
15
2.5.1. Klasifikasi aluminium……………………………...
16
2.5.2. Paduan aluminium…………………………………
18
2.5.3. Pengaruh unsur paduan terhadap aluminium………
19
2.5.3.1. Al-Murni…………………………………..
19
2.5.3.2. Al-Cu-Mg…………………………………
20
2.5.3.3. Al-Mn……………………………………..
20
2.5.3.4. Al-Si……………………………………….
21
2.5.3.5. Al-Mg……………………………………..
21
2.5.3.6. Al-Mg-Si…………………………………..
22
2.6. Aluminium AA2024……………………………………….
22
2.7. Perlakuan Panas pada Aluminium……………………….....
23
2.7.1. Pengerasan presipitasi atau pengerasan penuaan…...
27
2.7.2. Perubahan struktur dalam yang diikuti presipitasi…
29
2.7.2.1. Larutan lewat jenuh………………………..
29
x
2.7.2.2. Formasi dan reverse dari zona GP………….
30
2.7.2.3. Presipitasi fasa antara θ”-Cu-Al2…………..
31
2.7.2.4. Presipitasi fasa keseimbangan θ-CuAl2……
32
2.7.2.5. Perubahan sifat-sifat mekanik yang disertai
BAB III
BAB IV
BAB V
oleh presipitasi…………………………….
33
2.7.3. Kode perlakuan pada paduan paduan aluminium…..
35
2.8. Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Laju Korosi……........
36
METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alur Penelitian …….…………….……………….
38
3.2. Bahan dan Peralatan…………………………......................
40
3.2.1. Bahan penelitian……………..…..………………..
40
3.2.2. Peralatan penelitian……………………………......
40
3.3. Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitin…….…………..
40
3.4. Mekanisme Cara Pengujian………...………………..…….
41
3.4.1. Pengujian komposisi kimia………………………
41
3.4.2. Pengujian struktur mikro…………………………
42
3.4.3. Pengujian kekerasan……………………………...
43
3.4.4. Pengujian laju korosi……………………………..
46
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Pengujian Uji Komposisi……………………..….….
47
4.2. Data Pengujian Foto Struktur Mikro…………….……….
48
4.3. Data Pengujian Kekerasan……………………..…..……...
50
4.4. Data Pengujian Laju Korosi………………………...…......
52
PENUTUP 5.1. Kesimpulan……………………………............................
54
5.2. Saran………………………………………………….….
55
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………..
56
LAMPIRAN-LAMPIRAN………………………………………………...
58
xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Percobaan Nernst (Trethewey dan Chamberlain, 1991)…………
6
Gambar 2.2. Korosi Sumuran (Trethewey dan Chamberlain, 1991)……..........
7
Gambar 2.3. Korosi Arus Liar (Trethewey dan Chamberlain, 1991)………….
8
Gambar 2.4. Korosi Celah (Trethewey dan Chamberlain, 1991)……………...
8
Gambar 2.5. Korosi Galvanik (Trethewey dan Chamberlain, 1991)…………..
9
Gambar 2.6. Korosi batas butir (Trethewey dan Chamberlain, 1991)………...
10
Gambar 2.7. Metode Elektrokimia (Irianpoo, 2010)…………………………..
15
Gambar 2.8. Diagram fase Al-Cu-Mg 1,5% wt (www.springerimages.com)....
20
Gambar 2.9. Diagram fasa Al-Si (Surdia, T. 2005)……………………………
21
Gambar 2.10. Diagram fasa perubahan mikrostruktur paduan Al-Cu (William K. Dalton : 259)............................................................
24
Gambar 2.11.a. Micrograph showing Cu rich GP zones in Al-4%Cu, aged for 6 hours at 180 °C (Rudy, 2010)……………………………….
25
Gambar 2.11.b. Micrograph showing θ’ precipitates in Al-4%Cu, aged for 2 hours at 200 °C(Rudy, 2010)…………………………..…….
25
Gambar 2.11.c. Micrograph showing θ precipitates in Al-4%Cu, aged for 45 mins at 450 °C(Rudy, 2010)………………………………….
26
Gambar 2.12. Skema Age- hardening (Wiliam F. Smith, 2004)……………....
27
Gambar 2.13. Diagram fasa Al –Cu (Surdia, T. 2005)………………………...
27
Gambar 2.14. Diagram kesetimbangan Al – Cu yang menunjukkan suhu pada proses heat treatment. (Aluminium, Properties and Physical Metallurgy, Edited By John E. Hacth, American Society For Metals) (Surdia, T. 2005)………………………………………
29
Gambar 2.15. Agregat GP I paduan Al-Cu (Gerold) (Surdia, T. 2005)……….
30
xii
Halaman Gambar 2.16. Mikroskopi electron dari zona Guinier – Preston (GP) dalam paduan Al – 4% Cu kristal tunggal, dengan perlakuan pelarutan 520°C (Surdia, T. 2005)……………………………..
31
Gambar 2.17. Mikroskopi electron fasa θ’ dari CuAl2 (Surdia, T. 2005)……..
32
Gambar 2.18. Pengerasaan penuaan dua tahap dari paduan Al-4% Cu (Surdia, T. 2005)………………………………………………...
33
Gambar 2.19. Fasa presipitasi selama penuaan pada 130°C (Surdia, T. 2005)..
34
Gambar 2.20. Perubahan pada tegangan-regangan disebabkan oleh presipitasi pada paduan Al – 2% Cu (Surdia, T. 2005)……………………
34
Gambar 2.21. Mikrosel dan korosi (Dikutip dari F. N Speller, corrosion: couses and preventation, McGraw Hill) (Vlack, Van
H
Lawrance, 1985)……………………………………………….
36
Gambar 2.22. Pengerasan penuaan dan korosi (skematik) (Vlack, Van H Lawrance, 1985)………………………………………………..
37
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian………………………………………….
39
Gambar 3.2. Alat penguji Kompsisi Kimia Nonferrous……………………….
41
Gambar 3.3. Bahan pengujian struktur mikro…………………………………
42
Gambar 3.4. Alat uji struktur mikro…………………………………………..
42
Gambar 3.5. Mesin uji rockwell………………………………………………
44
Gambar 4.1. Aluminium AA2024 Natural aging, Pembesaran 200 X……….
48
Gambar 4.2. Aluminium AA2024 Artificial aging 100°C, Pembesaran 200 X.
48
Gambar 4.3. Aluminium AA2024 Artificial aging 200°C, Pembesaran 200 X.
49
Gambar 4.4. Aluminium AA2024 Artificial aging 300°C, Pembesaran 200 X.
50
Gambar 4.5. Grafik Rata-rata Nilai Kekerasan………………………………..
51
Gambar 4.6. Grafik laju korosi………………………………………………..
53
xiii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Konstanta laju korosi (Desiana C, 2008)……………………....
13
Tabel 2.2. Penandaan paduan aluminium tempa (wrought aluminum)….
17
Tabel 2.3. Penandaan paduan aluminium tuang (cast aluminum)……….
18
Tabel 2.4. Sifat fisik aluminium (Surdia, T. 2005).....................................
19
Tabel 2.5. Sifat mekanik aluminium (Surdia, T. 2005)…………………..
19
Tabel 2.6. Fasa presipitasi penuaan paduan biner Al-Cu (Surdia, T. 2005).
32
Tabel 2.7. Klasifikasi penamaan perlakuaan aluminium (Surdia, T. 2005)
35
Tabel 3.1. Pelaksanaan penelitian…………………...…………………….
40
Tabel 3.2. Standar skala kekerasan rockwell……….……………………..
45
Tabel 4.1. Data pengujian kekerasan……………….……………………..
50
Tabel 4.2. Data pengujian laju korosi……………………………………...
53
xiv
