KOROSI

  KOROSI

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Surface treatment menjadi sangat penting karena dalam aktifitas permesinan saat ini mengingat fungsi dan tujuan dari adanya hal ini sangat mendukung dari alur perkembangan logam dalam upaya meningkatkan fungsi dari masing-masing logam. Proyek pengerjaan logam tentunya memerlukan nilai kekerasan tiap-tiap logam yang akan digunakan untuk memudahkan dan meningkatkan nilai efisiensi pabrik itu sendiri. Dengan adanya surface treatment pengerjaan logam untuk pelaksanaan proses permesinan selanjutnya akan lebih mudah, dapat juga meningkatkan kekuatan dari logam yang menjadi spesimen, karena dalam proses surface treatment ini terjadi yang namanya penghilangan tegangan dalam dan meningkatkan tingkat keuletan logam yang menjadi specimen.

Aplikasi coating untuk ketahanan aus dan ketahanan korosi adalah salah satu cara untuk mengatasi permasalahan wear and corrosion di industri minyak, gas, pembangkit, dan industri besar lainnya. Thermal spray coating adalah salah satu teknologi pelapisan yang baru dikenal di Indonesia pada pertengahan tahun 90-an. Kendala yang ada saat ini adalah thermal spray coating masih terbatas dalam aplikasinya yaitu pada aplikasi metalic coating untuk restorasi dimensi seperti arc spraying. Hal ini menyebabkan output yang tidak optimum apabila digunakan pada aplikasi untuk ketahan aus dan korosi. HVOF coating adalah jenis proses thermal spray yang memanfaatkan tekanan tinggi dari pembakaran bahan oksigen di ruang pembakaran sehingga menghasilkan kecepatan gas supersonic diatas 800 m/s dan temperatur sekitar 2800⁰ Celcius. Hasil yang diharapkan adalah ketahanan aus dan korosi dengan karakteristik densitas, kekerasan, dan daya rekat yang tinggi dibandingkan dengan proses thermal spray lainnya. Energi kinetik yang tinggi pada saat tumbukan dari serbuk yang dipanaskan dan temperatur yang relatif rendah menghasilkan coating dengan densitas dan kekerasan yang tinggi. 

1.2  Rumusan Masalah

a.       Bagaimana Proses HVOF Thermal Spray

b.      Keunggulan dan Kelemahan HVOF Thermal Spray

c.       Aplikasi di Bidang Industri

1.3  Tujuan dan Manfaat

Adapun tujuan dan manfaat dari pembuatan makalah ini adalah Mahasiswa diharapkan memahami proses HVOF thermal spray dan aspek-aspek lain dari penggunaan teknologi HVOF thermal spray ini.

                                                                     BAB 2. PEMBAHASAN

2.1 Proses Thermal Spray

Thermal spray coating adalah suatu proses dimana bahan dalam bentuk serbuk atau kawat logam dan non logam dideposisikan dalam kondisi cair pada suatu permukaan yang telah disiapkan sebelumnya untuk membentuk lapisan spray. Teknik ini merupakan salah satu teknik yang banyak digunakan untuk rekayasa permukaan dan pengembangan bahan tingkat lanjut.

Gambar 1. Tipe surface treatment

Proses thermal spray secara umum melindungi logam dasar pada kondisi lingkungan dengan tingkat yang merusak yang tinggi. Kategori dalam Proses HVOF: - Detonation-Gun Spraying (pada proses ini akan menghasilkan ketebalan lapisan > 0.5 mm. Kekerasan, berat jenis, dan kekuatan lekat bernilai tinggi jika dibandingkan dengan pelapisan Plasma Sprayed, tingkat kebisingannya 150 desibel), dan Diamond Jet HVOF yang kemudian dikenal dengan HVOF thermal spray. Setiap jenis coating yang dipilih diharapkan dapat memiliki satu atau beberapa fungsi yang diharapkan seperti ketahanan aus, tahan korosi, tahan terhadap konduktivitas elektrik dan restorasi dimensi.

Teknik thermal spray merupakan proses dimana material pelapis (feedstock material) dipanaskan dan didorong sebagai partikel individu atau droplets ke suatu permukaan (base material / substrat). Energi termal yang digunakan untuk melelehkan material pelapis yaitu electrical dan flame heating.

Gambar 2. Metode dan ilustrasi penembakan

Pemilihan proses thermal spray didasarkan kepada aplikasi yang akan digunakan. Sebagai contoh untuk aplikasi anti korosi, proses yang paling tepat adalah dengan menggunakan arc spraying sebab material yang akan di deposisi adalah metallic coating yang memiliki melting temperature rendah. Pertimbangan lain adalah kemudahan dalam pengoperasiannya.

Material feedstock dapat berupa apa saja yang dapat dilelehkan termasuk logam, senyawa logam, semen, oksida, gelas atau polimer. Dan juga dapat dalam bentuk powder, wire, atau rod. Pengikat antara substrat dan pelapis dapat berupa ikatan mekanik, kimia, metalurgi atau kombinasi dari ketiganya.

Sifat-sifat dari pelapis bergantung pada jenis material, proses thermal spray dan parameter-parameter yang diterapkan, dan perlakuan setelah proses thermal spray pada pelapis.

 Saat ini teknologi thermal spray coating di Indonesia sudah cukup dikenal di kalangan industri. Untuk aplikasi ketahanan aus dibutuhkan proses coating dengan karakteristik densitas yang tinggi serta kekerasan yang tinggi dengan bahan ceramic metal (cermet) dan karbida. Kesalahan dalam penentuan proses coating dapat menyebabkan akibat yang fatal dimana umur coating yang pendek menyebabkan biaya perawatan yang semakin meningkat dan kerugian waktu akibat dari plant shutdown yang akhirnya berakibat pada biaya produksi.

Pembakaran, dinamika gas, dan kecepatan nyala pembakaran adalah karakteristik penting untuk menghasilkan lapisan berkekuatan lekat tinggi, porositas rendah, dan padat. Sebelum memasuki ruang bakar, oksigen dan bahan bakar dicampur dibawah tekanan dalam bagian mixer, kemudian saat pembakaran, reaksi kimia mengambil alih dan melepaskan energi panas. Tekanan meningkat seiring dengan peningkatan temperatur yang menghasilkan kecepatan gas.

Setelah pembakaran, propan dan oksigen membentuk air dan gas karbondioksida. Karena temperatur deposisi yang tinggi, air menguap. Energi dari reaksi kimia dikonversikan menjadi panas dan tekanan, yang digunakan untuk melelehkan dan mempercepat partikel powder bersama gas pembawa. Temperatur, tekanan, komposisi gas, massa jenis gas, dan luas dimana gas berlalu merupakan variabel yang mempengaruhi kecepatan gas. Gelombang suara di udara adalah gelombang longitudinal dimana dorongan disampaikan dari molekul ke molekul. Restoring force untuk gelombang ini disuplai oleh tekanan dari udara. Ketika sebuah obyek bergerak melaju dalam fluida, gelombang tekanan melebar dari obyek menjadi spherical sheels. Gelombang tekanan ini merupakan sebuah urutan rarefraction yang bergerak keluar dari obyek. Karena tekanan meningkat, molekul gas bergetar, laju getaran molekul disebut frekuensi. Semakin besar frekuensi maka semakin besar pitch suara.

Ketika kecepatan gas mencapai tingkat kecepatan suara (sonic), ini dikatakan berada pada critical state. Di atas critical state berada pada supersonic atau hypersonic velocity, yang bisa didapatkan dengan menggunakan nosel divergen. Kecepatan gas dapat didefinisikan dalam bilangan mach yang merupakan perbandingan kecepatan gas sebenarnya terhadap kecepatan sonic.

Gambar 3. Perbandingan hasil ketahanan aus antara thermal spray dengan hard chrome plating

2.2  Keunggulan dan Kelemahan Thermal Spray HVOF

Keunggulan dari proses ini dibandingkan dengan proses lainnya seperti PVD (Physycal Vapour Deposition), CVD (Chemical Vapour Deposition), brazing, cladding dan electroplating adalah :

  Proses pelapisan dengan thermal spray memiliki ketebalan diatas 50    micrometer.

  Laju deposisi tinggi.

  Dapat dilakukan pada kondisi atmosfer.

  Beragam jenis bahan seperti logam, keramik, paduan logam keramik, polymer, karbida, dapat dideposisikan dengan mudah sesuai dengan aplikasi yang diinginkan.

  Lebih ramah lingkungan karena tidak memiliki limbah buang yang berbahaya pada lingkungan seperti pada hard chrome.

Kelemahan :

Investasi yang sangat tinggi merupakan salah satu kendala penggunaan HVOF thermal spray. Komponen biaya paling besar terdapat pada gun system dan ini berkaitan dengan paten serta beberapa komponen seperti nozzles yang memiliki tuntutan proses permesinan dengan kepresisian yang tinggi.

2.3  Aplikasi

Aplikasi umum dari pelapisan HVOF :

  Industri manufaktur umum : extrusion Dies, Thread guides, Forging Tool, Wire Drawing Capstans, Casm followers, Roller Bearing, Hot Forming Dies.

  Industri Turbin gas : Turbine Nozzles, Jet Engine Manifold Rings, Gas Turbine Fan Seals, Aircraft Flap Tracks, Expansion Joints, Mid Span Supports (Fan Blades)

  Industri Perminyakan : Pump Plungers, Liners, Sleeves, compressor Rods.

  Industri proses kimia : Gate Valves, Pump components.

  Industri kertas/Bubur kertas : Printing Rolls, Digestors, liquor tanks

  Industri otomotif : Piston Rings, cylinder liners

BAB 3. PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari beberapa tinjauan pustaka, maka HVOF thermal spray secara umum dapat diambil kesimpulan, diantaranya :

1.         Kekerasan, berat jenis, dan porositas

Pelapisan thermal spray sering digunakan karena derajat kekerasannya yang relatif lebih tinggi daripada pelapisan cat (paint coatings). Kekerasan dan ketahanan korosinya membuat pelapisan thermal spray sangat bernilai pada pemakaian dengan tingkat keausan tinggi. Kekerasan dan berat jenis thermal spray pada umumnya lebih rendah daripada material feedstock itu sendiri sebelum dilapiskan. Pada pelapisan logam thermal spray, kekerasan, berat jenis bergantung pada material yang digunakan. Secara umum semakin tinggi kecepatan partikel, semakin tinggi tingkat kekerasan dan berat jenisnya. Kekerasan dan berat jenis juga bergantung pada temperatur partikel dan jenis gas atomisasi yang digunakan. Porositas yang terbentuk bergantung pada proses pelapisan thermal spray, parameter yang digunakan, dan material thermal spray.

2.      Ketahanan korosi

Lapisan logam thermal spray dapat di anodic atau katodic terhadap sustrat logam dibawahnya. Karena korosi muncul pada anoda, lapisan anodic akan terkorosi pada lingkungan korosif, sedangkan katoda tidak. Sistem pelapisan anti korosi umumnya dirancang sehingga material pelapis anodic terhdap logam substrat. Pelapis anodic akan terkorosi atau dikorbankan untuk melindungi substrat. Pada beberapa kasus, ketahanan korosi dari material pelapis itu sendiri sangat penting. Pada penggunaan temperatur tinggi dan untuk penggunaan dengan bahan kimia, lapisan thermal spray harus sangat tahan korosi.

3.      Perekatan (adhesi)

Pelapisan thermal spray mempunyai adhesi yang sangat tinggi. Pelapisan khusus, untuk ketahanan aus, yang dilakukan dengan proses thermal spray dengan kecepatan partikel sangat tinggi dapat memiliki adhesi regang (tensile adhesion) lebih besar daripada 34.000kPa (5000 psi) sebagaimana diukur oleh ASTM C633‚ ‘‘Standart Test Method for Adhesion or Cohesive Strength of Flame-Sprayed Coatings’’

3.2 Saran

Dalam pembuatan makalah ini masih sangat jauh dari kata sempurna karena referensi dari berbegai sumber masih sangat minim. Semoga penyajian selanjutnya dapat lebih baik dari ini dan penulis akan lebih senang hati apabila menerima masukan dari pembaca.