pengaruh studi kandungan silikon hasil hot dip galvanizing

8/19/2019 Pengaruh Studi Kandungan Silikon Hasil Hot Dip Galvanizing

1/8

STUDI PENGARUH KANDUNGAN SILIKON HASIL HOT DIP GALVANIZING

M. Kidam Hady1, Sitong Sitanggang, ST2 dan Soesaptri Oediyani, Ir., M.E.3

Teknik Metalurgi, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Jl. Jendral Sudirman KM.03 Cilegon, Banten, [email protected]

ABSTRAK

Proses pelapisan hot dip galvanizing merupakan proses pelapisan logam ke dalamlarutan seng cair dengan tujuan untuk pengendalian korosi yang paling bagus diantaraproses pelapisan lainnya. Namun pada prakteknya, timbul permasalahan yakni seringterjadi ketebalann lapisan yang berlebihan sehingga terjadi pemborosan dalam konsumsiseng (Zn), permukaan lapisan yang tidak rata dan warna lapisan yang tidak bagus. Tujuan

dari penelitian ini adalah untuk menganalisa pengaruh kandungan silicon terhadap lapisanhot dip galvanizing. Dalam penelitian ini menggunakan baja low karbo steel dengan jumlahdua puluh buah dengan kandungan silicon yang berbeda-beda. Kemudian dilakukanpengukuran ketebalan dan foto mikro untuk mengetahui lapisan-lapisan yang terjadi.Kandungan Si didalam baja pada batas antara 0,005-0,466% berpengaruh terhadap hasillapisan difusi dan ketebalannya. Kandungan Si dibawah komposisi eutektik pada binerZn-Si (0,005% dan 0,015%), selama proses galvanizing difusi Zn tidak berlangsung padasuhu pemanasan Zn cair relative rendah (450oC sampai dengan 550oC). pada kandungan0,203%Si hingga 0,466%Si didalam baja proses difusi berlangsung pada suhu pemanasanZn cair relative rendah 450oC (30,5 diatas titik lebur Zn). Kespontanan proses difusi Zndapat diamati dari struktur mikro lapisan. Dengan terbentuknya lapisan difusi berarti lapislindung Zn dipermukaan baja terikat kuat dengan logam dasarnya. Hasil pengamatan

ditunjukan bahwa lapis difusi terdiri dari empat jenis lapisan fasa intermetalik. Fasa τ yangmenempel dipermukaan baja mengandung Fe paling tinggi, fasa η yang terletak paling luarmerupakan Zn murni. Ketebalan lapisan difusi hingga diatas 100 μm diperoleh melaluipemanasan Zn cair pada suhu 600oC.

Katakunci : hot dip galvanizing, pelapisan logam, seng, silikon, difusi

PENDAHULUAN

Hot Dip Galvanizing adalah proses pelapisan logam dengan cara menyelupkan

kedalam cairan seng yang mempunyai temperature 450oC dan bertujuan untuk mencegah

terjadinya korosi pada logam tersebut. Pada proses pelapisan hot dip galvaning sering

timbul permasalahan yakni ketebalan pelapisan yang berlebihan sehingga biaya dan

konsumsi seng (Zn) sangat banyak. Hal ini tidak meningkatkan kekerasan dan ketahanan

material terhadap serangan korosi serta umur pakai material. Ditinaju dari segi

termodinamikanya syarat tahap pelapisan logam antara lain adalah titik leleh logam pelapis

harus jauh lebih elektronegatif dari pada logam yang akan dilapisi, agar logam pelapis

tersebut dapat melindungi logam secara elektrokimia, atau dengan kata lain dapat

bertindak sebagau anoda bagi logam yang dilapisi.

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]


2/8

Ada bebrapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses pelapisan baja, pada

umumnya adalah kandungan silikon (Si), jika semakin tinggi kandungan Si dalam suatu

material maka proses pelapisan akan semakin lama dan akan menghasilkan prosuk

dengan mutu yang kurang bagus, hal ini dikarenakan Si akan menghalangi seng berdifusi

dengan permukaan material yang akan dilapisi. Sering kali muncul permasalahan yang

dijumpai pada produk pelapisan hot dip galvaning seperti : permukaan material yang

dilapisi tidak rata, terdapat cacat pada permukaan, lapisan yang terbentuk akan semakin

tebal tetapi daya tahan terhadap serangan akan menurun dan harga jualnya akan menurun

pula. Hal ini akan menimbulkan kerugian yang sangat besar bagi industry pelapisan baja.

Untuk menanggulangi hal tersebut didalam proses hot dip galvaning, logam yang

umum diproteksi adalah baja dengan logam pelapis yang digunakan adalah seng. Seng

sebagai logam pelapis akan melindungi baja dari serangan korosi. Seng akan bertindak

sebagai penghalang antara baja dan lingkungan. Selain itu, seng lebih elektronegatif dari

pada baja, sehingga seng dapat berdifusi denagn material, dan seng berfungsi sebagai

anoda korban untuk baja yang dilindungi. Sedangkan silicon (Si) merupakan compound

carieer yang terdapat pada material yang akan di-galvanizing dan akan menghalangi

proses terjadinya difusi seng kedalam baja.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini terdiri dari tiga proses utama yaitu proses preparasi sampel, hot dip

galvanizing dan pengujian sampel. Bahan baku pada percobaan ini adalah low carbon steel

(Al-Si killed). Secara ringkas mengenai tahap-tahap prosedur penelitian ini, dapat diamati

pada blok diagram sekaligus penjabarannya sebagai berikut :


3/8

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Diagram alir diatas merupakan serangkaian ujuk proses dalam pengumpulan dan

analisa data. Proses pertama adalah preparasi sampel dengan tujuan mempersiapkan

sampel untuk proses selanjutnya. Preparasi sampel terdiri dari beberapa tahapan yaitu

degreasing yaitu dengan tujuan menghilangkan kotoran berupa minyak, pelumas, cat, dan

Bahan BakuLow Carbon Steel

Kil led Steel (Al-Si Kil led)

Preparasi Sampel1. Degreasing 5. Fluxing2. Water Rinsing 6.Drying3. Pickling 7.Quenching4. Water Rinsing 8.Finishing

Hot Dip galvanizing

1. Komposisi Si (%) : 0,005; 0,015; 0,203; 0,261; 0,4662. Temperatur (

oC) : 450; 500; 600

3. Waktu Pencelupan : 3 (menit)

Pengujian :1. Ketebalan : Mili Mikron2. Metalografi : Mikroskop Optik

Pembahasan

Kesimpulan

Literatur

Data


4/8

debu yang menempel pada material. Berikutnya proses water rinsing yang bertujuan untuk

menetralkan pH dari mineral yang telah melaluai proses degreasing. Lalu picling dengan

tujuan untuk menghilangkan karat dan oksida logam yang menempel disepanjang

permukaan logam. Lalu fluxing dengan tujuan mumbuat lapisan pelindung pada

permukaanmaterial agar terhindar dari oksida-oksida logam yang terjadu sebelum proses

pelapisan. Pada tahap berikutnya yaitu drying dengan tujuan menghindari terjadinya

embun atau titik-titik air dan menjaga suhu material. Selanjutnya prosese quenching

dengan tujuan untuk mendinginkan material agar mencapai suhu kamar. Dan tahap

sampling yang gterakhir adalah finishing yitu material yang sudah mengalami proses hot

dip galvanizing akan disimpan untuk keperluan berikutnya.

Proses kedua adalah hot dip galvanizing dengan beberapa variasi komposisi Si(%) :

0,005; 0,015; 0,203; 0,261; 0,466 denga temperature 450oC; 500oC; 550oC; 600oC serta

waktu pencelupan selama 3 menit.

Proses terakhir adalah proses pengujian, pertama adalah pengujian ketebalan sampel

yaitu dengan tujuan untuk mengetahui seberapa tebal seng melapisi baja tersebut dan

yang terakhir adalah pengujian metalografi dengan menggunakan mikroskop optik dimana

untuk mengetahuu struktur mikro pada sampel yang telah mengalami galvanizing.

Alat yang digunakan :

1. Muffle Furnace 2. Krusibel silicon karbida

3. Kawat pemanas listrik

4. Pengontrol suhu otomatis

5. Termokopel

6. Alat uji metalografi ( mikroskop optic)

7. Kaca pelindung

8. Sarung tangan

9. Tang

10. Alat potong

11. Sumber listrik12. Stop watch

13. Kertas ampelas

Bahan yang digunakan :

1. Logam Zn murni dengan kadar 99,9%

2. Benda uji denagn ukuran 10 cm x 10 cm

3. Air bersih

4. Larutan HCL

5. Larutan etanol

6. Larutan NaOH

7. Larutan garam ZnCl2

8. Larutan HNO3

9. Larutan Na2Cr 2O7.2H2O


5/8

PEMBAHASAN

Gambar 2. Spesimen hasil proses galvanizing

Dari hasil pengamatan pengerjaan galvanizing pada suhu 450-600oC dan waktu

pencelupan kedalam Zn cair selama 3 menit dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Pengerjaan galvanizing baja dengan kandungan 0,005% - 0,46% Si Pada suhu

pencelupan kedalam Zn cair pada suhu 450-600oC, seluruh permukaan specimen

terlapisi oleh Zn.

2. Dari hasil pengamatan ini menunjukan bahwa seolah-olah proses galvanizing

dengan variasi kandungan Si tidak ada masalah. Namun demikian perlu

pengamatan yang lebih detail, untuk mengetahui suatu bukti bahwa lapis lindung

Zn terikat kuat dengan logam dasarnya

Hasil pengamatan struktur mikro lapisan hot dip galvanizing terhadap pengaruh

kandungan Si,adalah sebagai berikut :

1. Pelat baja dengan kandungan 0,005%Si pengerjaanya hingga suhu pemanasan Zncair 550oC tidak ditunjukan adanya pembentukan fasa interistik Fe-Zn. Lapis Zn


6/8

tampak hanya menempel dipermukaan plat baja. Selanjutnya pada suhu

pemanasan paling tinggi 600oC pembentukan fasa intermetalik τ tepat di

permukaan logam dasarnya mulai tampak.

2. Peningkatan kandungan Si dua kali lipat lebih besar 0,015%Si, tipe struktur mikro

lapisan yang terbentuk sama dengan kandungan 0,005%Si. Fasa intermetalik τ

juga terbentuk pada suhu pemanasan Zn cair tinggi 600oC.

3. Kandungan Si 0,203%Si, pembentukan fasa intermetalik τ mulai terbentuk dan

tampak jelas, walaupun pada suhu pemanasan Zn cair rendah 450oC. Pada suhu

pemanasan Zn cair meningkat, fasa τ juga terbentuk, dan bahkan fasa intermetalik

lainya dengan kandungan Zn lebih rendah dari pada fasa τ muncul, seperti

intermetalik δ, ε, dan η.

4. Kandungan Si 0,266%Si, tipe struktur mikro yang terbentuk tidak jauh berbeda

dengan kandungan 0,203%Si. Fasa τ dan fasa lainya terbentuk pada suhu

pemanasan Zn cair dari yang rendah 450oC hingga yang tinggi 600oC.

5. Kandungan 0,466%Si, fasa τ didalam struktur mikro lapisan tampak jelas, demikian

juga diikuti pembentukan fasa intermetalik lainya

Tabel 1. Hasil pengukuran tebal lapisan (μm) Zn melalui pengerjaan galvanizing

Kandungan Si (%) Suhu pemanasan Zn cair

450oC 500oC 550oC 600oC

0,005 21,26 35,34 57,89 68,99

0,015 51,95 79,18 112,72 144,4

0,203 52,49 66,14 74,12 82,35

0,266 58,53 87,2 110,52 137,63

0,466 73,98 82,69 88,13 117,44

Tabel 2. Hasil pengukuran tebal lapisan fasa intermetalik (μm) τ, dari lapisan Zn galvanizing

Kandungan Si (%) Suhu pemanasan Zn cair450oC 500oC 550oC 600oC

0,005 - - - 3,19

0,015 - - - 3,19

0,203 12,5 12,6 10,25 12,11

0,266 8,98 16,4 15,9 15,77

0,466 11,54 19,23 17,6 23,25

Dari hasil pengamatan ditunjuka hasil pengerjaan galvanizing dengan waktu

pencelupan kedalam Zn cair tetap (3 menit) seluruh permukaan specimen pelat baja


7/8

dilapisi oleh lapisan Zn. Hal ini dapat ditentukan bahwa prosedur dan hasil pengerjaan

galvanizing berhasil bagus. Namun demikian pengerjaan ini belum dapat dikatakan

berhasil sempurna, sebelum diketahuinya struktur mikro lapisan yang terbentuk. Oleh

karena itu diperlukan analisa fasa-fasa lapisan yang terbentuk dipermukaan baja

galvanizing, dari hasil proses difusi.

Keberlangsungan proses difusi Zn cair menuju kepermukaan baha desertai dengan

pembentukan paduan Fe-Zn. Berdasarkan diagram fasa biner Fe-Zn terbentuk empat jenis

fasa yaitu τ, ᵹ, ε, dan η. Hadirnya fasa-fasa tersebut sesuain dengan referensi. Pada

awalnya Zn cair membasahi permukaan baja, kemudian berdifusi membentu fasa τ.

Paduan Fe-Zn dari hasil difusi pertama ini mengandung Fe paling tinggi daripada fasa

berikutnya yang akan terbentuk. Oleh karena itu difusi Zn berlangsung terus akibatnya

muncul fasa-fasa lain dengan kandungan Fe semakin rendah.

Semua lapisan fasa tersebut terlihat jelas dipengamatan struktur mikro.

Terbentuknya fasa intermetalik ini memberikan suatu pertanda lapisan Fe-Zn yang terikat

kuat dengan logam dasarnya. Oleh karena itu baja galvanizing, lapisan permukaan tidak

rusak atau pecah pada waktu dilakukan pengerjaan pembentukan. Lapisan lindung yang

terbentuk melebihi pengerjaan galvanizing mempunyai ketahanan korosi yang lebih bagus

dari pada lapis Zn melalui lapis listrik, karena merupakan lapisan difusi yang terikat kuat

dengan logam dasarnya.

KESIMPULAN

1. Dalam pngerjaan galvanizing agar seluruh permukaan benda kerja terlapisi, benda

kerja baja sebelum dilakukan pencelupan kedalam Zn cair, dilakukan pengerjaan

fluxing lebih dulu.

2. Lapisan dipermukaan baja yang terikat kuat dengan logam dasarnya adalah fasa

intermetalik (Fe-Zn) yang terbentuk dari keberlangsungan proses difusi Zn ke

permukaan baja.

3. Lapisan difusi terdiri atas empat lapisan yaitu lapisan fasa τ yang menempel dengan

logam dasar dengan kandungan Fe paling tinggi. Lapisan berikutnya adalah lapidan

dengan kandungan Fe makin rendah hingga lapisan paling luar yang merupakan Zn

murni.

4. Bahan baja sebagai benda kerja yang akan dilakukan pengerjaan galvanizing,

sebaiknya mengandung Si diatas 0,019%.

5. Baja dengan kandungan 0,203-4,66%Si, lapisan difusi diperoleh dalam pengerjaan

galvanizing pada pencelupan benda kerja suhu rendah 450oC (30,5oC diatas titik

leleh Zn)


8/8

6. Ketebalan lapisan difusi hingga diatas 100μm, diperoleh dengan peningkatan

pemanasan suhu pencelupan hingga 600oC.

DAFTAR PUSTAKA

[1] ASM handbook , volume 13, “Corrosion”, ASM international, The Material Information

Society , Print in USA, Fifth printing 1992

[2] Mars.Fontana, “Corrosion Engineering ”, international student edition, Mc Graw-Hill

Series in Material Sceinceand engineering copy right 1967

[3] William smith. “ principle of Material Science and Engineering”, McGraw-Hill, Inc. New

York, St Louis. Copy right 1996.

[4] Soesaptri Oediyani, Ir., M.E., “Teknik Pengendalian Korosi”, Edisi ke-3, Universitas

Sultan Ageng Tirtayasa, 2008.

[5] Jones, Deny A., “Principles and prevention of corrosion”, Maxwell Maxmillan

International Publishing Group, New York, 1992.

[6] Karunia Berca Indonesia, “Standar Oprasional Prosedur” galvanizing Process, July

2007.

pengaruh studi kandungan silikon hasil hot dip galvanizing

Documents