KAJIAN PELAPISAN YSZ, CSZ, ALUMINO SILIKAT PADA BAJA S45C DENGAN FLAME SPRAY COATING

Transkripsi

1 KAJIAN PELAPISAN YSZ, CSZ, ALUMINO SILIKAT PADA BAJA S45C DENGAN FLAME SPRAY COATING Penulis: Budiana Pembimbing: Prof. Dr. Suasmoro, DEA Departemen Fisika FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Suarabaya

2 Sistem penunjuk Sistem pembebanan Sistem propulasi Sayap atau fin

3 PENDAHULUAN Baja S45C Konvergen DIPERLUKAN MATERIAL PENGIKAT DAN MATERIAL PENGISOLASI PANAS Grafit dilapisi TiC Divergen CSZ Pasta ZO Paint Sistem Thermal Coating

4 Thermal Barrier Coating Thermal barrier Coating digunakan dengan tujuan untuk mengurangi perubahan panas yang terus menerus antar permukaan dan komponen substrat

5 Bond Coat NiCrAlY Top Coat Bahan Alam Al/Si Beli Jadi CSZ Sintesis Sendiri YSZ Dicari material yang menempel

6 Material Thermal Barrier Coating ZrO2

7 ZrO2 yang distabilisasi YSZ 1. Thermal konduktivitas 1,1-2,2 W/m K 2. Melting Point 2973 o K 3. Thermal difusitivitas 0,58 x 10-6 m 2 s Kapasitas panas 0,64 Jg -1 K Thermal expansi 10,7-11,5 K -1 x 10-6 CSZ 1. Thermal Konduktivitas 0,9-1,4 W/m K 2. Melting Point 2558 o K 3. Thermal expansi 9,91 K -1 x 10

8 Material TOP COAT Material Perekat ALUMINO SILIKAT ZO PAINT 1. Thermal Konduktivitas 1,8-3,3 W/m K 2. Melting Point 2123 K 3. Koefisien Thermal Expanison 5,3 K -1 x 10-6 ZO paint adalah calcia stabilized zirconia dengan komposisi 4 % calcium dan 96 % zirconium. ZO paint biasanya digunakan untuk melindungi platinum dari cairan kimia

9 Thermal Spray 1. Working gases 2. Injection powder 3. Torch body 4. Sprayed coatings 5. Stream of partikel 6. Combustion Flame Flame spray adalah bagian dari thermal spray coating. Flame spray merupakan tehnik yang dikembangkan oleh Schoop dari Swiss pada akhir abad 20 (Schoop, 1917)

10 Flame Temperatures 3000 C C Flame velocities m/s Working gases Laju rata-rata dan tekanan bergantung pada tipe Torch Powder Morphology Partikel Ukuran Partikel Spherical um Distribusinya sempit Menurunkan spraying spot Kecepatan Partikel g/min

11 Metodologi Percobaan

12

13 Persiapan Yttria dan Zirkonia Yttria dan Zirkonia ditimbang Yttria dan zirkonia dimasukan kedalam planetary milling Persiapan YSZ Yttria danzirkonia dimilling selama 4 jam dengan putaran 150 rpm Tahap evaporator rotatif Dikeringkan pada temperature 60 C Kalsinasi 1350 selama 10 jam XRD End

14 Diagram Phassa YSZ

15 POLA XRD YSZ PADA BEBERAPA KALSINASI

16 Persentase Berat Persentase (wt%) Perlakuan ZrO 2 ZrO 2 (Kubik) Yttria No (Monoklinik) (Kubik) 1. Tanpa Kalsinasi Kalsinasi C, 1 Jam C, 1 Jam C, 1 Jam C, 10 Jam C, 16 Jam Defect YSZ Y 2 O 3 ZrO 2 2 Y Zr + 3O O + V O..

17 Grafik hubungan antara persentase berat dengan Kalsinasi fungsi temperatur

18 Grafik hubungan antara persentase berat dengan kalsinasi fungsi waktu

19

20 Hasil Search Match

21 Persiapan Serbuk CSZ Pola XRD CSZ

22 Hasil Searc Match

23 Persentase Berat (wt%) No Penyusun Komposisi berat (wt%) 1. ZrO 2 (Monoklinik) ZrO 2 (Kubik) 64 Reaksi Defect CSZ ZrO 2 CaO Ca Zr + O O + V.. O

24 Pola XRD Alumino Silika

25 Hasil Search Match

26 Pola XRD NiCrAlY

27 Tahap persiapan Baja S45C Baja S45C dipotong menggunakan wire cut dengan ukuran 100 mm x 30mm x 6mm. Distribusi Ukuran Grit Jumlah (%) Komposisi Jumlah (%) Coarser <=20 Al 2 O 3 60,39 Basic <=45 SiO 2 9,45 Mixed <=70 Fe 2 O 3 4,97 Finner <=3 TiO 2 11,18

28 Proses Flame Spray Baja dipanaskan pada temperature 500 C Sebelum dilapisi dengan serbuk Dipanaskan Dilapisi NiCrAlY 2 sapuan Didinginkan pada temperature ruang Dilapisi Serbuk keramik 2 sapuan

29 Paameter Prosess Spray Coating Parameter Nilai Laju aliran gas oksigen (m 3 /jam) 0,1 Feed rate powder (kg m 2 /jam) 0,79/0,1 Jarak semprotan (mm) Tekanan udara (PA) 3,45 X 10 7 Tekanan oksigen (PA) 2,94 X 10 6 Tekanan asetilen (PA) 2,94 X 10 6

30 Hasil Dan Diskusi Baja yang dilapisi YSZ Baja yang dilapisi CSZ Baja yang dilapisi NiCrAlY Baja yang dilapisi Al/Si

31 Top Coat Bond Coat Top Coat Pola XRD Top coat dan Bond coat

32 Bond coat Substrat Substrat Bond coat Top coat Serbuk YSZ Serbuk CSZ Serbuk CSZ

33 Analisis CSZ berdasarkan SEM < 3000 C Leleh berbentuk liquid 3000 C Belum leleh berbentuk serbuk Terbentuk Poros

34 Diketahui kecepatan flame 90 m/s Diketahui jarak flame ke substrat 30 cm Waktu tiba di permukaan = 0,3/90 = 0,3 ms Sangat singkat Analisis Temperature kurang panas Bila dianggap linier, YSZ dan Alumino silikat pada saat jatuh di permukaan belum meleleh

35 Pull Of Test Massa putus Luasan F P =198,65 g =0,19865 Kg =0,2 Kg = P X L =(1,275 cm)( 1,115 cm) =1, cm 2 =1,42 x 10-4 m -2 = mg =(0,2 Kg)(9,8 m/s 2 ) = 1,96 N =F/A = 0,13 x 10 5 Nm -2

36 Hasil Pengujian Pull Of Test No Nama P ( Nm -2 ) 1 Baja tanpa Coating dengan baja tanpa coating 0,97 x Baja coating dengan baja coating 1,12 x Baja coating dengan grafit coating 0,13 x Baja coating dengan grafit dengan Baja coating 0,84 x 10 5

37 Kesimpulan a. Dengan menggunakan metode flame spray coating, serbuk yang menempel pada permukaan baja adalah serbuk CSZ. b. Nilai kuat lekat dari baja coating dengan zo paint dan baja coating adalah 1,12 x 10 5 ( Nm -2 )

38 Terima Kasih