KAJIAN PELAPISAN YSZ, CSZ, ALUMINO SILIKAT PADA BAJA S45C DENGAN FLAME SPRAY COATING Penulis: Budiana 111 10 100 018 Pembimbing: Prof. Dr. Suasmoro, DEA Departemen Fisika FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Suarabaya
Sistem penunjuk Sistem pembebanan Sistem propulasi Sayap atau fin
PENDAHULUAN Baja S45C Konvergen DIPERLUKAN MATERIAL PENGIKAT DAN MATERIAL PENGISOLASI PANAS Grafit dilapisi TiC Divergen CSZ Pasta ZO Paint Sistem Thermal Coating
Thermal Barrier Coating Thermal barrier Coating digunakan dengan tujuan untuk mengurangi perubahan panas yang terus menerus antar permukaan dan komponen substrat
Bond Coat NiCrAlY Top Coat Bahan Alam Al/Si Beli Jadi CSZ Sintesis Sendiri YSZ Dicari material yang menempel
Material Thermal Barrier Coating ZrO2
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 -1 4. Kapasitas panas 0,64 Jg -1 K -1 5. 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
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
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)
Flame Temperatures 3000 C- 3350 C Flame velocities 80-100 m/s Working gases Laju rata-rata dan tekanan bergantung pada tipe Torch Powder Morphology Partikel Ukuran Partikel Spherical 5-100 um Distribusinya sempit Menurunkan spraying spot Kecepatan Partikel 50-100 g/min
Metodologi Percobaan
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
Diagram Phassa YSZ 1350 7
POLA XRD YSZ PADA BEBERAPA KALSINASI
Persentase Berat Persentase (wt%) Perlakuan ZrO 2 ZrO 2 (Kubik) Yttria No (Monoklinik) (Kubik) 1. Tanpa Kalsinasi 88.0 0 12.0 Kalsinasi 2. 1000 0 C, 1 Jam 88.0 0 12.0 3. 1200 0 C, 1 Jam 75.3 14.0 10.7 4. 1350 0 C, 1 Jam 64.2 29.9 5.9 5. 1350 0 C, 10 Jam 52.7 45.0 2.3 6. 1350 0 C, 16 Jam 54.1 42.2 3.8 Defect YSZ Y 2 O 3 ZrO 2 2 Y Zr + 3O O + V O..
Grafik hubungan antara persentase berat dengan Kalsinasi fungsi temperatur
Grafik hubungan antara persentase berat dengan kalsinasi fungsi waktu
Hasil Search Match
Persiapan Serbuk CSZ Pola XRD CSZ
Hasil Searc Match
Persentase Berat (wt%) No Penyusun Komposisi berat (wt%) 1. ZrO 2 (Monoklinik) 35.7 2. ZrO 2 (Kubik) 64 Reaksi Defect CSZ ZrO 2 CaO Ca Zr + O O + V.. O
Pola XRD Alumino Silika
Hasil Search Match
Pola XRD NiCrAlY
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
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
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) 130-180 Tekanan udara (PA) 3,45 X 10 7 Tekanan oksigen (PA) 2,94 X 10 6 Tekanan asetilen (PA) 2,94 X 10 6
Hasil Dan Diskusi Baja yang dilapisi YSZ Baja yang dilapisi CSZ Baja yang dilapisi NiCrAlY Baja yang dilapisi Al/Si
Top Coat Bond Coat Top Coat Pola XRD Top coat dan Bond coat
Bond coat Substrat Substrat Bond coat Top coat Serbuk YSZ Serbuk CSZ Serbuk CSZ
Analisis CSZ berdasarkan SEM < 3000 C Leleh berbentuk liquid 3000 C Belum leleh berbentuk serbuk Terbentuk Poros
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
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) =1,421625 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
Hasil Pengujian Pull Of Test No Nama P ( Nm -2 ) 1 Baja tanpa Coating dengan baja tanpa coating 0,97 x 10 5 2 Baja coating dengan baja coating 1,12 x 10 5 3 Baja coating dengan grafit coating 0,13 x 10 5 4 Baja coating dengan grafit dengan Baja coating 0,84 x 10 5
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 )
Terima Kasih