SIDANG TUGAS AKHIR PENGARUH VARIASI KONSENTRASI LARUTAN NaCl TERHADAP KETAHANAN KOROSI HASIL ELEKTROPLATING Zn PADA COLDROLLED STEEL AISI 1020 Oleh: Pathya Rupajati (2706 100 039) Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA Dr. Sungging Pintowantoro, ST, MT JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010
PAPER REVIEW Z.I.Ortiz, P.Diaz Arista, R.Ortega Borges, G.Trejo 2009, Characterization of The Corrosion Products of Electrodeposited Zn, Zn-Co and Zn-Mn Alloys Coatings. Mexico
karakterisasi terhadap hasil korosi pada elektroplating Zn dengan menggunakan larutan ektrolit asam dan basa dengan baja AISI 1018 sebagai katodanya. Lapisan Zn yang dihasilkan yang diuji SEM dan XRD menunjukkan bentuk yang padat, halus, mengkilap dan mengandung unsur Zn. Korosi yang terjadi yang diuji polarisasi menunjukkan bahwa CR Zn adalah 1.06mm/year. Karakterisasi pada lapisan pasif melalui uji XRD menunjukkan adanya Zink oksida, zink hydroxide chloride, hydrozincite dan zinc carbonate hydrate.
LATAR BELAKANG Pelapisan seng secara elektroplating pada baja untuk melindungi permukaan benda dari karat (mencegah terbentuknya karat) karena kontak langsung dengan udara, memberikan penampilan yang menarik. Aplikasi pelapisan dengan seng secara elektropolating: - Peralatan listrik - komponen otomotif - Kukomposen mesin kapal Pada penelitian ini, dilakukan analisis ketahanan produk korosi yang dihasilkan dari electroplating seng (Zn) dengan base metal yang telah mengalami proses coldrolled dengan variasi % cold working, yaitu 0% dan 40%, dan variasi konsentrasi larutan NaCl, yaitu 0.2M, 0.35M dan 0,5M. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakanpotensiostat, XRD (X-Ray Difraction), mikroskop optik dan mikroskop stereo.
PERUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan NaCl terhadap ketahanan korosi yang dihasilkan elektroplating Zn pada coldrolled steel AISI 1020
BATASAN MASALAH 1. Pelapisan hasil elektroplating dianggap homogen 2. Hasil elektroplating dianggap merata dan homogen. 3. Base material uji dianggap homogen. 4. Tidak terdapat impurities dalam larutan. 5. Larutan elektrolit dianggap homogen
TUJUAN Mempelajari pengaruh konsentrasi larutan NaCl terhadap ketahanan korosi hasil electroplating Zn pada coldrolled steel AISI 1020
Komposisi Baja AISI 1020 No. Komposisi Kadar No. Komposisi Kadar 1. Fe 98,2900 9. Al 0,0000 2. C 0,1700 10. V 0,0130 3. Si 0,1500 11. W 0,0530 4. Mn 0,8500 12. Ti 0,0000 5. Cr 0,1000 13. Nb 0,0000 6. Ni 0,0360 14. B 0,0000 7. Mo 0,0018 15. S 0,2000 8. Cu 0,3400 16. P 0,0280
Penentuan Derajat Deformasi Derajat deformasi dapat ditentukan melalui perubahan luasan (percent reduction of area) dari material yang mangalami penekanan, yaitu Di mana: %RA = Persentase pengurangan area Af = Luas area setelah penekanan Ao = Luas area sebelum penekanan
Tahapan-tahapan perlakuan spesimen sebelum elektroplating
Proses Elektroplating elektron arus Sumber Arus arus arus + Anoda arus - Katoda Elektrolit
Perhitungan laju korosi dengan metode polarisasi potensiodinamik
CR K1. I. EW corr Dimana: CR = Laju korosi (mm/yr) K1 = 3,27 x 10-3 g/µa cm yr Icorr = Rapat Arus saat Ecorr (µa/cm 2 ) ρ = density (g/cm3) Zn = 7,14 (g/cm3) EW = Equivalent Weight (Berat Ekivalen) Zn= 32,69
Start Preparasi peralatan dan spesimen Diagram Alir Penelitian Cold Working 0% dan 40% Elektroplating Zn Uji Polarisasi Potensiodinamik dengan konsentrasi larutan NaCl 0.2M, 0.35M dan 0.5M Uji Imersi Pengujian X-RD Produk korosi dari substrat? Tidak Ya Pengujian Mikroskop optik Data Analisis Data Kesimpulan End
1) Material Katoda Spesifikasi: - Baja AISI 1020 Bahan - Dimensi : t = 7.2mm, l = 25mm, p = 570mm 20mm 7,2mm 7,2mm 20mm 20mm 2) Material Anoda : Zn berbentuk rod/batang 3) Larutan NaOH 10% 4) Larutan HCl 5%
Bahan 5) Aceton 6) Air kran/air PDAM 7) Aquades 8) Larutan Elektrolit 9) Larutan Elektroplating
Larutan 1 : Perbandingan untuk tiap liter air : - Seng sulfat (ZnSO 4 ) : 370 gram/liter - Amonium klorida (Na2SO4) : 100 gram/liter Kondisi Operasi : - Rapat arus :3,15 3,1A/dm 2 - Temperatur : 20 30C Larutan 2 : Larutan elektroplating Perbandingan untuk tiap liter air : - Seng Sulfat (ZnSO 4 ) : 240 gram/liter -Ammonium Chlorida (MgSO4) : 15 gram/liter Kondisi Operasi : -Temperatur : 20 30 C - Rapat arus :3,07 3,17 A/dm 2
Larutan 3 : Larutan elektroplating Perbandingan untuk tiap liter air : - Seng sianida (Zn SO4) :227gram/liter -Monium Klorida (NH4Cl) : 30 gram/liter -Kondisi Operasi : - Temperatur : 20-30C -Rapat arus : 3,12 3,17 A/dm 2
Peralatan 1. Jangka sorong & Penggaris 2. Kertas gosok grid 200,400, 600, 800,dan 1000 3. Mesin Gerinda & Polshing 4. Dryer 5. Gergaji besi 6. Alat potong plat 7. Mesin cold roll 8. Gelas ukur & Pipet 9. Peralatan untuk elektroplating (bak untuk elektroplating, kabel, adaptor) 10. Timbangan digital & Stopwatch
Pengujian 1. Potensiostat 2. XRD (X-Ray 3. Mikroskop Optik 4. Diffraction)Mikroskop Stereo
Hasil uji polarisasi potensiodinamik -0,700-0,800-0,900-0,600-0,700-0,800 0,2M NaCl 0,35M NaCl 0,5M NaCl Potential (V) vs Eref -1,000-1,100-1,200-1,300 0,2M NaCl 0,35M NaCl 0,5M NaCl Potential (V) vs Eref -0,900-1,000-1,100-1,200-1,400-1,300-1,500-9,0-8,0-7,0-6,0-5,0-4,0-3,0-2,0-1,0-1,400 Log Current Density (A/cm2) -1,500-9,0-8,0-7,0-6,0-5,0-4,0-3,0-2,0-1,0 0,0 Log Current Density (A/cm2) (a) (b) a) 0%CW pada larutan elektroplating I dengan berbagai konsentrasi NaCl b) 0%CW pada larutan elektroplating II dengan berbagai konsentrasi NaCl
Hasil uji polarisasi potensiodinamik -0,600-0,700 Potential (V) vs Eref -0,700-0,800-0,900-1,000-1,100-1,200 0,2M NaCl 0,35M NaCl 0,5M NaCl Potential (V) vs Eref -0,800-0,900-1,000-1,100-1,200 0,2M NaCl 0,35M NaCl 0,5M NaCl -1,300-1,400-1,300-1,500-1,400-1,600-8,0-6,0-4,0-2,0 0,0 Log Current Density (A/cm2) -1,500-10,0-8,0-6,0-4,0-2,0 0,0 Log Current Density (A/cm2) (c) (d) c) 0%CW pada larutan elektroplating III dengan berbagai konsentrasi NaCl d) 40%CW pada larutan elektroplating I dengan berbagai konsentrasi NaCl
Hasil uji polarisasi potensiodinamik -0,700-0,700-0,800 0,2M NaCl -0,800 Potential (V) vs Eref -0,900-1,000-1,100-1,200-1,300 0,35M NaCl 0,5M NaCl Potential (V) vs Eref -0,900-1,000-1,100-1,200-1,300 0,2M NaCl 0,35M NaCl 0,5M NACl -1,400-1,400-1,500-1,500-1,600-9,0-8,0-7,0-6,0-5,0-4,0-3,0-2,0-1,0-1,600 Log Current Density (A/cm2) -9,0-8,0-7,0-6,0-5,0-4,0-3,0-2,0-1,0 0,0 Log Current Density (A/cm2) (e) (f) e) 40%CW pada larutan elektroplating III dengan berbagai konsentrasi NaCl f) 40%CW pada larutan elektroplating III dengan berbagai konsentrasi NaCl
Garfik hubungan laju korosi dan konsentrasi NaCl Laju Korosi (mpy) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Larutan 1 Larutan 2 Larutan 3 Laju Korosi (mpy) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 Larutan 1 Larutan 2 Larutan 3 10 2 0 0,2 0,35 0,5 0 0,2 0,35 0,5 Konsentrasi NaCl (M) Konsentrasi NaCl (M) (a) a) Pengerjaan dingin sebesar 0% b) Pengerjaan dingin sebesar 40% (b)
Hasil uji X-Ray Diffraction & uji metalografi Uji pada pesimen dengan %0 CW di larutan 1 (a) (b) (c) (d)
Hasil uji X-Ray Diffraction & uji metalografi Uji pada pesimen dengan %0 CW di larutan II (a) (b) (c) (d)
Hasil uji X-Ray Diffraction & uji metalografi Uji pada pesimen dengan %0 CW di larutan III (a) (b) (c) (d)
Hasil uji X-Ray Diffraction & uji metalografi Uji pada pesimen dengan %40 CW di larutan I (a) (b) (c) (d)
Hasil uji X-Ray Diffraction & uji metalografi Uji pada pesimen dengan %40 CW di larutan II (a) (b) (c) (d)
Hasil uji X-Ray Diffraction & uji metalografi Uji pada pesimen dengan %40 CW di larutan III (a) (b) (c) (d)
Kesimpulan Pada pengerjaan dingin sebesar 0% pada larutan elektroplating III, laju korosi tertinggi berada pada konsentrasi NaCl 0.35M, yaitu sebesar 73,77mpy, sedangkan laju korosi terkecil berada pada konsentrasi NaCl 0,2M pada larutan elektroplating II yaitu 0,7862mpy. Pada pengerjaan dingin sebesar 40%, laju korosi tertinggi berada pada konsentrsi 0,35M NaCl pada larutan elektroplating III, yaitu sebesar 13,5284mpy, sedangkan laju korosi terkecil berada pada konsentrasi NaCl 0,2M pada larutan elektroplating II yaitu 0,2972mpy. Pada konsentrasi 0,2M ke 0,35M, Icorr dari baja AISI 1020 mengalami kenaikan sehingga menyebabkan baja tersebut terkorosi. Tetapi pada konsentrasi 0,35M ke 0,5M Icorr mengalami penurunan,sehingga menyebabkan baja tersebut mengalami pasivasi (hilangnya reaksi korosi). Pada pengerjaan dingin 0% larutan elektroplating I,II dan III terbentuk karat berupa unsur dan senyawa Fe, sedangkan pada 40% tidak terbentuk karat. Unsur yangterbentuk pada spesimen ini adalah unsur dan senyawa Zn. Hal ini telah dibuktikan dengan hasil ujixrd
Saran Parameter variasi konsentrasi larutan NaCl sebaiknya diperbanyak agar mendapatkan data yang lebih akurat dan mendapatkan nilai laju korosi optimum. Parameter dari elektroplating sebaiknya diberikan pada penelitian selanjutnya. Perlu adanya persentase pengerjaan dingin dengan kadar yang lebih tingggi agar mendapatkan nilai optimum.
TERIMAKASIH