penentuan laju korosi paduan aimgsi hasil …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...
TRANSCRIPT
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dolam Pe/1,€litian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas
Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN
PENENTUAN LAJU KOROSI PADUAN AIMgSi HASIL REKOVERIELEMEN BAHAN NUKLIR DENGAN METODE POTENSIO
DINAMIK..) ....) .•.•..)
Wuryanto , S.A. Sarto no 'Na Peng Bo.•) Pusat PeneUtian Sains Materi - Badan Tenaga Atom Nasional
.•.•) Mahasiswa Fisika Terapan FMIPA-Universitas Indonesia.•.•.•)Dosen Fisika FMIPA Universitas Indonesia
ABSTRAKPENENTUAN LAJU KOROSIPADUANAlMgSiHASIL REKOVERI ELEMEN BAHAN
NUKLIR DENGAN METODE POTENSIODINAMIK. Kelakuan AlMgSi hasil rekoverielemen bahan nuklir di dalam air dipelajaridengan teknik potensiodinamik dan dibandingkandengan AlMgSi asli. Kurva potensiodinamik AlMgSi hasil rekoveri dan AlMgSi pada pH =5,38 menunjukkan gejala yang berbeda. Teramati gejala pasivasi pada potensial - 100 mVsampai + 500 mV dan daerah transpasivasi di atas potensial + 500 mV untuk AlMgSi asli.Gejala terse but tidak teramati pada AlMgSi hasil rekoveri. Pada pH = 7,00 kurvapotensiodinamik keduanya menunjukkan gejala sarna. Di atas potensial korosi - 438 mVperubahan potensial diikuti perubahan arus yang cenderung naik terus. Laju korosi dariAlMgSi hasil rekoveri lebih besar dibandingkan dengan AlMgSi asli yaitu (0,11 - 2,85) mpt(mill per tahun) terhadap (0,06 - 0,55) mpt.
ABSTRACTDETERMINATION OF CORROSION RATE OF AlMgSi ALLOYS RESULTED FROM
RECOVERY OF NUCLEAR FUEL ELEMENTS BY POTENTIODYNAMIC. The corrosionbehavior of AlMgSi Alloys resulted from recovery of nuclear fuel elements compared with theoriginal AlMgSi was investigated in water by potentiodynamic. In the pH = 5.38 the potentiodynamic curves are different. The original AlMgSi showed the region passivation betweenpotential - 100 mV until + 500 mV and above the potential + 500 mV showed the transpassivation region. This was not observed for the AlMgSi from recovery. For the pH = 7.00 thepotentiodynamic curves are similar. Above the E corr'= - 438 mV, the potential more positivegave the increasing current. The corrosion rate of AlMgSi from recovery more higher than theoriginal AlMgSi which is (0.11 - 2.85) mpy compared with (0.06 - 0.55) mpy.(mill per year)
PENDAHULUANKelakuan korosi paduan aluminium telah
diteliti oleh beberapa peneliti, antara lain W.H.AILOR dkk[l] melakukan studinya pada kondisi atmosfer di daerah urban dan marin. Kelakuan korosi aluminium dan baja yang dilapisialuminium silikon pada berbagai kondisi atmosfer dan di dalam air dipelajari oleh R.I.SCHMITT dkk [2]. Tentu saja penelitian tersebut berkaitan dengan penggunaan paduanaluminium yang luas di sektor industri, misal:industri kapal, industri mobil dan lain-lain.
Di industri nuklir salah satu pemakaiannya adalah sebagai bahan struktur elemen bahan nuklir [3].Pada proses pembuatannya, terdapat sisa AlMgSi. Telah dilakukan rekoverisisaAIMgSi dengan peleburan kembali dan mikrostrukturnya dianalisis dengan transmisi mikroskop elektron oleh SYAHBUDIN [4]. Mengingat AIMgSi hasil rekoveri ini kalau dipakaisebagai bahan struktur elemen bahan nuklir
akan bersinggungan dengan air, maka timbulsuatu gagasan bagaimana kelakuan korosinyadi dalam air dan dibandingkan dengan AlMgSiasU.Wuryanto [5], telah melakukan studi kelakuan korosi AI, AIMg2 dan AlMgSi pada berbagai pH dengan teknik potensiodinamik.
Berdasarkan informasi di atas, maka diharapkan teknik potensiodinamik dapat memberigambaran kelakuan korosi AlMgSi hasil rekoveri dan kemungkinan sifatnya sarna denganyang asU.Dipelajari pengaruh perlakuan penyediaan cuplikan dan kondisi pH yang berbeda.
TATAKERJADANPERCOBAAN
Alat
Peralatan yang dipakai dijelaskan secararinci sesuai dengan acuan pustaka [5,6].
476
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdnn Teknologi Menuju Era Tinggal Landas
Bahan
a. Pelat AIMgSi asli diperoleh dari Pusat Elemen Bakar Nuklir- BATAN. Komposisi kimianya acuan [5].
b. Pelat AIMgSi hasil rekoveri dari Syahbudin[4].
c. H20 bebas mineral dari RSG GASiwabessy.d. Asam klorida dan natrium hidroksida buat-
an Mercke. Kertas ampelas dan pemoles alumina.f. Etanol.
Prosedur kerja
a. Penyediaan cuplikan
Cuplikan terdiri dari dua jenis yaitu :AIMgSiasli dan AlMgSihasH rekoveri, cuplikandibuat lingkaran dengan diameter 1,2 cm < d <1,5 cm disesuaikan dengan pemegang cuplikanpelat K0105 (Gambar 1).
Gambar 1. Pemegang cuplikan pelat (~0105)
Kedua cuplikan diperlakukan sarna yaitupermukaannya dihaluskan dengan ampelas basah sampai kehalusan 1200 mesh. Selanjutnyadipoles dengan alumina sampai rata, mengkilaplalu dipanaskan dengan alkohol untuk menghilangkan lemak-Iemak, setelah kering disimpandi dalam desikator sebagian cuplikan tidak dilakukan pemolesan dengan alumina.
Banlumg, 8 - 10 Oktober 199}PPTN - BATAN
b. Pengukuran potensiodinamik
Cuplikan dipasang pada sel korosi K04'l(Gambar 2).
Gambar 2. Sel korosi K 047
Pengukuran potensiodinamik memakai perangkat lunak Sofcorr 342 DC CorrosionMeasurement setiap pengukuran dimulai dariEawal= - 250 mV lawan Ekor dan berakhir diEakhir= + 1600 mV lawan Ere!' Kecepatan pelarikan (scanning rate) potensial = 0,5 mV/det.Media H20 diaduk dengan pengaduk magnetikpada posisi 4. Pengaturan pH dengan asam klorida 5M atau dengan natrium hidroksida 5M,pH-nya dipantau dengan pH meter.
c. Pengolahan data
Kurva potensiodinamik yang diperoleh merupakan kurva E = potensial lawan I = arus,(Gambar 3-5).
Gambar 3. Kurva Potensiodinamik Pot 1a danPot 1b
477
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi MenuJu Era TinggaJ Landas
Bandung, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN
Dengan menggunakan perangkat lunakyang sama diperoleh data tertera pada Tabell.
Tabell. Hasil percobaan
.~.J~t;I. ,.) •
\
- \2: J ~:;"~~i;-"'~2 ~--~4JJ:.-.J--"~2~-·-'-·~i0 ':.~ ~o ~ :~ ~J 10 .~-
i; :;::./[~.••.2'
);:
60;J
; }
. / /,-1/ -/
/';/
./;//,////"..--.<~c:~:~~)
NamapHE1torIkorH.P.L.K.
mV
amD/cm2kohm/cm2mptPot 1a
5,38--3150,15142,240,066
Pot 1b
538--356° 25140920,110
Pot 2a
7,00--3820,20701,830,089
Pot 2b
7,00-4380,49171,420,210
Pot 3a
5,38-4011,3555390,550
Pot 3b
5,38- 5536,7517282850
KETERANGAN:H. P Hambatan PolarisasiL. K. Laju KorosiPot 1a AlMgSi asliPot 1b AlMgSi hasil rekoveriPot 2a AlMgSi asliPot 2b : AlMgSi hasil rekoveriPot 3a : AlMgSi asliPot 3b : AlMgSi hasil rekoveriPot 1a; Pot 1b; Pot 2a; Pot 2b: dipoles aluminaPot 3a; Pot 3b : tanpa dipoles alumina
Gambar 5. Kurva Potensiodinamik Pot 3a danPot 3b
Gambar 4. Kurva Potensiodinamik Pot 2a danPot 2b
)r
.~
I ( C~/CM ..••.2)
J....Ll~2
10
,~3
1:)
HASILDAN PEMBAHASAN
Dari Tabel 1, menunjukkan potensial korosi antara - 315 mV sampai - 553 mY. Padasetiap percobaan teIjadi penurunan pH yaituFat 1a : 5,06 ; pot 2a : 6,57 ; pot 3a : 4,04
Pot 1b : 4,87 ; pot 2b : 6,04 ; pot 3b : 3,64dan terjadi gelembung gas pada permukaancuplikan, disamping itu teramati 2 lapisanyang berwarna putih dan berwarna hit am pada akhir percobaan.
Kurva potensiodinamik pada pH = 5,38(Gambar 3) pot 1a (AlMgSi asli) dan pot 1b(AIMgSi hasil rekoveri) menunjukkan gejalaberbeda. Pada AIMgSi asli teramati gejala pasivasi dari E = - 100mV sampai E = + 500 mV.Di atas E = + 500mV menunjukkan gejala transpasivasi sedang pada AlMgSi hasil rekoveri menunjukkan perubahan potensial dari E = -100mV lepositip diikuti perubahan arus. Dari Tabel1 ditunjukkan rapat arus korosi = 0,15 amp/cm2dan hambatan polarisasi 142,24 kohm/cm2 untuk AlMgSi asli. Sedang AIMgSi hasil rekoverirapat arus korosinya = 0,25 amp/cm2. Tentu sajaAIMgSihasil rekoveri laju korosinya lebih besar0,11 mpt dibandingkan 0,06 mpt dari AlMgSiasli.
Dari Gambar 4,pada pH = 7,00 pot 2a danpot 2b menunjukkan gejala yang sama yaituperubahan potensial di atas potensial korosinyaE = - 382mV dan E = - 438mVdiikuti perubahanarus yang naik. Pada AIMgSi asH, rapat aruskorosinya 0,2Amp/cm2 dan hambatan polarisasi701,8 kohm/cm2, sedang AlMgSi hasil rekoveri
478
Proceedings Seminar Reakror Nuklir dalam Penelitian Sainsdon, Tekrwlogi MenuJu Era Tinggal Landas
rapat arus korosinya 0,49Amp/cm2 dan hambatan polarisasi 171,4 kohm/cm2.Dari hambatan polarisasi AIMgSi hasil rekoveri lebih kecildibandingkan dengan AlMgSi asli, maka lajukorosinya akan lebih besar dan ditunjukkan0,21 mpt dibandingkan 0,089mpt untukAlMgSiasli.
Pada Gambar 5,kurva potensiodinamik pada pH = 5,38 untuk cuplikan yang tidak dipolesdengan alumina yaitu Pot 3a dan Pot 3b, memberi informasi bahwa kelakuan korosinya tidakterlalu berbeda. Diperoleh rapat arus korosi =1,35 Amp/cm2 dan hambatan polarisasi 59,39kohm/cm2untukAIMgSi asli dan untukAlMgSihasil rekoveri rapat arus korosinya 6,75Amp/cm2 dam hambatan polarisasi 17,28kohm/cm2.Dan laju korosinya pada AIMgSihasil rekoveri lebih besar dibandingkan laju korosiAIMgSi asli yaitu 2,85 mpt dan 0,55 mpt.
Gejala pasivasi dan transpasivasi di atasdapat dijelaskan melalui program POURBAIX[7], dan hasil penelitian WURYANTO[5] dandidukung oleh penelitian Y. PAK LEE dkk [8].Magnesium akan teroksidasi terlebih dahulu,karena potensialnya lebih negatif (- 2,36 V) dibandingkan dengan aluminium (-1,66 V). Keduanya merupakan reduktor yang kuat terhadap H20 '..Hasil oksidasinya, Mg2+ dan Al3+dapat bereaksi dengan H20 membentuk oksidanya dan atau hidratnya MgO, Mg(OH)2'AI(OH)3'AI203). Lapisan hitam diduga oksidaMg dan lapisan putih adalah oksida aluminium,kemungkinan reaksi oksidasi yang teIjadi adalah:
2 Mg + 2 H20 , 2 MgO + 2 H22 Al + 6 H20 , 2 AI(OH)3+ 3H2
Pada akhir percobaan teramati lapisan hitamyang ditutupi lapisan putih, lapisan tersebut
DAFfAR PUSTAKA
Bandung, 8 -10 Okrober 1£'91PPTN - BATAN
yang menjadikan hambatan terhadap laju korosl.
Laju korosi AlMgSi hasil rekoveri lebih besar dibandingkan dengan AlMgSi asli menunjukkan strukturnya berbeda. Hal ini telahdibuktikan oleh SYAHBUDIN[4].
KESIMPULAN
Kelakuan korosi AlMgSi hasil rekoveri pada pH = 5,38 berbeda dengan AIMgSiasli. Gejalapasivasi teramati pada AIMgSi pada daerah potensial E = - 100 mV sampai E = + 500 mV diatas potensial + 500 mV teramati gejala transpasivasi. Sedang pada pH = 7,00 menunjukk;:lnkelakuan korosiyang sarna. Perlakuan cuplik"lnmempengaruhi kelakuan dan laju korosinya,tanpa pemolesan dengan alumina menunjukkan laju korosi lebih besar dibandingkan yangdipoles dengan alumina. Secara garis besar lajukorosi AIMgSi hasil rekoveri labih besardibandingkan dengan AIMgSi asli yaitu antara(0,11 - 2,85) mpt terhadap (0,06 - 0,55) mpt.Teknik poten- siodinamik dapat digunak"lnuntuk menentu- kan laju korosi AIMgSi hasilrekoveri.
UCAPANTERIMAKASIH
Kami mengucapkan terimakasih atas pengetikan naskah ini oleh Sdri. Tumiati dan Sdr.Sumaryo Staf MBI-PPSM. Kepada Sdr.Syahbudin atas pemberian cuplikanAIMgSi hasil rekoveri dan Sdr. Ir. Hadi Suwarno ataspemberian cuplikan AlMgSi asli. Kepada Sdr.Ir. Heru Suprapto beserta staf bengkel PPNR,at as pembuatan cuplikan sesuai yang kamiinginkan.
Kepada Bapak Prof. DR. Marsongkoha.diselaku kepala PPSM atas pemberian dukungandan ijin dalam kami membimbing tugas akhirS-l dari Sdr. S.A. Sartono FMIPA-UI.
1. W.H.AILOR ET.AL., Aluminium, Corrosion source book, ed. Seymour K. Coburn, P. 187,ASM,NACE (1984).
2. R.J. SCHMITT and J.H. RIGO, Corrosion and heat resitance of Aluminum-Coated Steel, Cor-rosion Source book, ed. Seymour K. Coburn, ASM., NACE (1984) 145.
3. Komunikasi pribadi dengan Ir. Hadi Suwarno, Pusat Elemen Bakar Nuklir, PPTA-BATAN.4. Komunikasi pribadi dengan Drs. Syahbudin BTK-PPSM, BATAN.
5. WURYANTO, Kelakuan korosi aluminium (AI)dan paduannya AIMg-2 ,AIMgSi di dalam air,Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir, Yogyakarta, 1416 Mei 1991.
479
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitiun 8ainsdun Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Lundas
Bundung, 8- 10Oktober 1991PPTN - BATAN
Ei. Wuryanto, Uji coba dan unjuk kerja "Software 342 C-DC Corrosion Measurment" dalamrangka penerimaan akhir proyek fasa III, BATAN-Sumitomo Agustus 1990.
7. M. POURBAIX, Atlas of Electrochemical equilibric in aquaeous solution, P. 97-105, P. 168176, NACE (1740) 97-105,139-145,168-176.
8. Y. PAK LEE et.al., Surface analysis of an AI-Mg-Si vacuum chamber for spring.8, Scientificpaper of the institute of physical and chemical research, Vol. 84, P. 3-8 (1990).
480