SIDANG TUGAS AKHIR
PENGARUH PENGERJAAN DINGIN TERHADAP KETAHANAN KOROSI AISI 1020 HASIL ELEKTROPLATING Zn DI MEDIA NaCl Oleh : Shinta Risma Ingriany (2706100025) Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA Budi Agung K., ST., M.Sc JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
PENDAHULUAN
Latar Belakang Prinsip Kerja Elektroplating
Pemilihan Material Baja Karbon Rendah hasil cold rolled
Aplikasi Elektroplating
Produk Korosi yang Dihasilkan
Kualitas dari Elektroplating
Analisa Laju Korosi Fasa dan Microsturktur
PAPER REVIEW Z.I.Ortiz, P.Diaz Arista, R.Ortega Borges, G.Trejo (2009) dalam jurnal yang berjudul “Characterization of The Corrosion Products of Electrodeposited Zn, Zn-Co and Zn-Mn Alloys Coatings” mengatakan bahwa karakterisasi pada lapisan pasif melalui uji XRD menunjukkan adanya Zink oksida, zink hydroxide chloride, hydrozincite dan zinc carbonate hydrate.
Suriadi, IGA Kade dan Suarsana, IK, 2007, dalam jurnal yang berjudul “Prediksi laju korosi dengan perubahan besar derajat deformasi plastis dan media pengkorosi pada material baja Karbon” mengatakan bahwa laju korosi semakin meningkat seiring dengan semakin meningkatnya derajat deformasi.
Perumusan Masalah BAGAIMANA PENGARUH PENGERJAAN DINGIN TERHADAP KETAHANAN KOROSI YANG DIHASILKAN ELEKTROPLATING ZN PADA AISI 1020 DI MEDIA NaCl.
Batasan Masalah Adanya parameter yang sulit untuk dikendalikan dan pengaruhnya kecil terhadap hasil yang ingin dipelajari maka dalam penelitian ini digunakan batasan masalah sebagai berikut : •Hasil pelapisan elektroplating dianggap rata dan homogen. •Base material uji dianggap homogen. •Tidak terdapat impurities dalam larutan. •Larutan elektrolit dianggap homogen
Tujuan Penelitian • Pengaruh pengerjaan dingin terhadap laju korosi hasil elektroplating Zn. • Pengaruh larutan elektrolit terhadap kualitas lapisan elektroplating. • Jenis korosi yang terjadi pada material hasil elektroplating Zn
Manfaat Penelitian diketahui pengaruh pengerjaan dingin terhadap ketahanan korosi pada lapisan electroplating Zn pada AISI 1020 di media NaCl yang nantinya dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukan material yang digunakan di dunia industri
METODOLOGI PENELITIAN
Start
Preparasi peralatan dan spesimen
Uji Komposisi
Diagram Alir Penelitian
Cold Working 10%, 20%, 40%
Elektroplating Zn
Uji Polarisasi Potensiodinamik
Uji Imersi
Pengujian Mikroskop Optik
Data
Analisis Data dan Pembahasan
Kesimpulan
End
Pengujian X-RD
Bahan • Material katoda → AISI 1020 tebal awal 7,2 mm dan mengalami cold working 10%, 20% dan 40%.
• • • • •
Gambar 3.1 AISI 1020 dengan %CW = 0% Material anoda → seng (Zn) Special High Grade (SHG) berbentuk root/batang. NaOH 10% HCL 5 % Aceton Air PDAM & Aquades
Zn
Larutan elektrolit
Laritan Asam
Larutan 1 Perbandingan untuk tiap liter air : - Seng Sulfat (Zn SO4) : 370 gram/liter - Natrium Sulfat (Na2SO4) : 100 gram/liter Kondisi Operasi : - Temperatur : 20 – 30º C - Rapat arus : 3,15 – 3,17 A/dm2 Pada larutan 1 ini fungsi seng sulfat adalah sebagai sumber logam pelapis.
•
Larutan 2 : Perbandingan untuk tiap liter air : - Seng Sulfat (ZnSO4) : 370 gram/liter - Magnesium Sulfat (MgSO4) : 100 gram/liter Kondisi Operasi : - Temperatur : 20 – 30º C - Rapat arus : 3,07 – 3, 15 A/dm2
Larutan 3 : Perbandingan untuk tiap liter air : - Seng Sulfat (ZnSO4) : 227 gram/liter - Amonium Klorida (NH4Cl) : 30 gram/liter Kondisi Operasi : - Rapat arus : 3,12 – 3,17 A/dm2 - Temperatur : 20– 30 ºC
Peralatan & Pengujian • Preparasi spesimen. • Mesin Cold Roll untuk mendapatkan variasi % CW 0 %, 10 %, 20 % dan 40 %
Mesin press dengan pembebanan maksimal 100 tonA
• Pemotongan spesimen 20 x 20 mm2 untuk uji SEM dan X-RD serta π72 mm2 untuk uji polarisasi potensiodinamik dengan mesin gunting, gergaji dan gerinda.
Mesin Gunting max 12 mm
• Preparasi material sebelum di elektroplating 1) degreasing 2) pickling 3) fluxing 4) rinsing • Proses elektroplating baja AISI 1020 dengan anoda seng
• Pencucian material setelah dielektroplating • Mengukur ketebalan coating dengan alat elcometer Pengujian Metalografi
*Pengkorosian spesimen yang telah dielektroplating Pengujian XRD Pengujian Metalografi *Pengujian potensiodinamik Peralatan - Komputer - Reference Electrode - Counter elctrode - Working electrode *Perhitungan laju korosi *Analisa karakterisasi produk korosi *Pembahasan *Kesimpulan
Potensiostat model 273
HASIL DAN PEMBAHASAN
Laju Korosi AISI 1020 yang Dilapisi Zn pada 0,5 M NaCl
%CW
0
10
20
40
Larutan Elektroplatin g 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Ecorr (V)
Icorr (µA/cm2 )
CR (mpy)
-1,046 -1,067 -1,095 -1,022 -1,067 -1,073 -1,003 -1,015 -1,015 -0,988 -1,031 -1,033
31,19 30,76 62,75 39,09 34,99 154,01 11,35 8,9125 38,69 2,74 1,76 7,52
18,39 18,14 37,005 23,05 20,63 90,82 6,69 5,26 22,82 1,62 1,038 4,435
Hasil Pengujian Potensiodinamik
Larutan 1
Larutan 2
Larutan 3
Dari hasil potensiodinamik yang telah diplot berdasarkan jenis larutan elektrolit yang dipakai pada proses elektroplating terlihat tren % CW kurva bergeser ke atas (> +) Lapisan seng dengan bertambahnya % CW bersifat anodik Kenaikan harga Ecorr spesimen lebih katodik terhadap reference elektrode
Laju korosi = 0,026 mm/tahun s.d 2,306 mm/tahun. Hal ini menunjukkan bahwa pengaruh proses pengerolan dingin terhadap laju korosi dari AISI 1020 yang telah dilapisi seng dengan cara elektroplating dalam larutan NaCl cukup besar.
AISI 1020
Pengeroalan Dingin
Tegangan Sisa
Kekuatan & Kekerasan Material Meningkat
Dielektroplating Zn
Ikatan Mechanical Interlocking
Laju Korosi semakin rendah
Lapisan Coating semakin Tebal
Semakin Tinggi % CW semakin baik Ikatan yg terbentuk
Hasil Difraksi Sinar-X Setelah imersi 35 hari 0% CW Senyawa yang muncul didominasi oleh senyawa Fe Coating telah rusak 40% CW Senyawa yang muncul dodominasi oleh Zn dan senyawa Zn Coating terlindungi
Hasil Metalografi Surface Lapisan Zn Sebelum Imersi Pembesaran 32x 0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
0% CW Larutan 2
40% CW Larutan 2
0% CW Larutan 3
40% CW Larutan 3
Penampang Melintang Substrat dan Coating Sebelum Imersi Pembesaran 200x 0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
• 0% CW permukaan lapisan tidak rata • 40% CW permukaan lapisan rata Sebab pada reduksi area 0% hasil elektroplating terjadi perekatan yang lemah karena rendahnya energi permukaan
lapisan Zn yang dihasilkan oleh spesimen dengan 40% reduksi area memiliki lapisan Zn yang lebih tebal dari pada spesimen yang tidak mengalami reduksi area.
Surface Lapisan Zn Setelah Imersi 35 hari di Larutan NaCl 0,5 M Pembesaran 32x 0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
• 0% CW terdapat hasil korosi (senyawa Fe) berwarna coklat Cocok dengan hasil X-RD
• 40% CW tidak terdapat hasil korosi berupa senyawa Fe yang berwarna coklat kemerahan Cocok dengan hasil X-RD • 40% CW pada hasil elektroplting Zn lebih baik dari 0% CW bila berada di lingkungan 0,5 M NaCl.
Penampang Melintang Substrat dan Coating Setelah Imersi 35 hari di Larutan NaCl 0,5 M Pembesaran 200x 0% CW Larutan 1
40% CW Larutan 1
0% CW Larutan 2
40% CW Larutan 2
0% CW Larutan 3
40% CW Larutan 3
Setelah imersi 5 hari di larutan NaCl 0,5 M • 0% CW lapisan Zn telah terkorosi semua sehingga lapisan yang terlihat hanya lapisan Fe (substrat). • 40% CW masih terlihat adanya lapisan Zn. Fe masih terlindungi oleh lapisan Zn. Cocok dengan hasil X-RD Korosi yang terjadi
Korosi Galvanik
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan • Semakin besar derajat pengerjaan dingin maka semakin besar energi sisa yang tersimpan pada material sehingga ikatan yang dihasilkan antara besi dan seng pada saat proses elektroplating semakin baik dan laju korosi yang dihasilkan semakin rendah. Meningkatnya kekerasan permukaan substrat karena energi permukaan yang dimiliki yang berasal dari pengerjaan dingin akan meningkatkan ikatan perekatan. • Kualitas hasil elektroplating dipengaruhi oleh banyak sedikitnya komposisi zat pelapis pada larutan elektrolit. Bahan komposisi tambahan larutan elektrolit yang baik adalah dengan menggunakan MgSO4. • Jenis korosi yang terjadi pada AISI 1020 hasil elektroplating seng adalah korosi galvanik.
Saran • Perlu adanya variasi temperatur pada pengujian selanjutnya untuk melihat ketahanan hasil elektroplating seng pada temperatur tinggi. • Percobaan dilakukan pada derajat pengerjaan dingin yang lebih tinggi sehingga dapat mengetahui nilai derajat deformasi optimum pada AISI 1020 yang dilapising seng dengan cara elektroplating.
TERIMA KASIH
