Zulaina S. Rahmawati dan Bondan T. Sofyan, Analisis Pengaruh Sr ...

Please refer as:

Zulaina S. Rahmawati dan Bondan T. Sofyan, AnalisisPengaruh Sr dan Ti Terhadap Ketahanan Korosi Paduan AC4B,Prosiding Seminar Material dan Metalurgi, Serpong, 3 November 2011, pp.501-512

Scanned by CamScanner

|501

ANALISIS PENGARUH Sr DAN Ti TERHADAP KETAHANAN KOROSI PADUAN AC4B

Zulaina S. Rahmawati dan Bondan T. SofyanDepartemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas Indonesia,

Kampus UI Depok 16424. Telp. 021-786 3510, Fax. 021-787 2350 Email: [email protected]

Abstrak

Penambahan modifier 0.02 % berat Sr dan 0.0644, 0.0855, 0.1030 % berat Ti sebagai penghalus butir merupakan salah satu cara untuk meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan korosi paduan AC4B. Penelitian ini mempelajari pengaruh konsentrasi 0.02 % berat Sr dan 0.064, 0.0855, 0.103 % berat Ti terhadap laju dan fenomena korosi paduan AC4B di dalam larutan H2SO4 4% dan NaCl 5 %. Pengukuran laju korosi melalui polarisasi, menunjukkan AC4B tanpa modifikasi Sr dan Ti memiliki laju korosi tertinggi, dan pada AC4B yang dimodifikasi terjadi kenaikan laju korosi dengan naiknya kandungan Ti. Dari uji kehilangan berat dengan metode uji celup di dalam H2SO4 4 % 0.75 M aerated pada suhu 25oC ± 2 dalam rentang waktu 120, 360, dan 600 jam menunjukkan kondisi optimum ketahanan korosi diperoleh AC4B pada kombinasi komposisi 0.02 % berat Sr dan 0.0644 % berat Ti. Selain itu korosi sumuran terjadi pada waktu ekspos 120 jam dan setelahnya berkembang menjadi korosi uniform di seluruh permukaan paduan AC4B. Hasil uji salt spray selama 108 jam dengan larutan NaCl 5 % pada suhu 38oC ± 2, menunjukkan terjadinya korosi sumuran dengan kedalaman yang berbeda untuk setiap komposisi. Kedalaman korosi setelah terekspos dalam media klorida lebih besar dibandingkan dengan media asam sulfat untuk waktu ekspos 120 jam.Berdasarkan analisa SEM dan EDS menunjukkan dugaan adanya fasa-fasa intermetalik, seperti: Al2Cu, -Al5FeSi, dan Al12(Fe,Mn)3Si yang memiliki perbedaan potensial cukup besar dengan matriks -Al,

sehingga diduga dapat memicu terjadinya korosi mikro galvanik saat AC4B terekspos dalam media korosif.

Kata kunci: Penghalusan butir, modification, Ti, Sr, AC4B, korosi sumuran, korosi uniform.

A. PENDAHULUAN

Aluminium tuang memiliki kombinasi sifat yang menarik, seperti: kerapatan/density rendah (2.689 gr/cm), ringan, kuat, mudah difabrikasi, temperatur lebur yang relatif rendah (650-750oC), dan ketahanan terhadap korosi yang cukup tinggi1. Salah satu paduan aluminium tuang yang sering digunakan sebagai bahan baku pembuatan komponen pada industri otomotif adalah paduan 333.0 as-cast, standar AA (Aluminium Association) atau AC4B (Al-Si-Cu) menurut standar JIS (Japan Industrian Standard). Ditinjau dari ketahanan terhadap korosi, paduan aluminium umumnya memiliki ketahanan korosi yang baik dikarenakan formasi lapisan oksida pada permukaannya. Korosi pada paduan aluminium biasanya merupakan korosi uniform dan lokal2. Keberadaan titik yang lemah dalam permukaan lapisan oksida akan menyebabkan peningkatan sel-sel korosi lokal, sel aktif-pasif. Cacat seperti ini bisa disebabkan oleh ketidakhomogenan komposisi, inklusi slag, endapan dari fasa kedua (secondary phases) atau cacat peleburan pada paduan aluminium2. Korosi lokal pada paduan aluminium ditemui dalam bentuk korosi sumuran (pitting), korosi inter-kristalin, korosi eksfoliasi, dan stress corrosion cracking. Korosi sumuran sangat umum terjadi pada permukaan aluminium dalam air keran, udara basah, larutan asam lemah atau larutan garam. Penelitian yang dilakukan sebelumnya oleh Hengcheng Liao et al3 mengenai pengaruh modifikasi stronsium pada Al - 11.7 % Si terhadap ketahanan korosi menunjukkan terjadinya penurunan ketahanan korosi pada paduan Al - 11.7 % Si dengan adanya modifikasi Sr. Oleh karena itu studi ini mempelajari pengaruh penambahan unsur Ti dan Sr terhadap ketahanan korosi pada paduan aluminium AC4B dengan kombinasi komposisi 0.02 % berat Sr dan 0.064 % berat Ti, 0.0855 %berat Ti, dan 0.103 % berat Ti.

502|Prosiding SMM 2011/501-512

B. METODE PENELITIAN Sampel adalah paduan AC4B dengan variasi Sr dan Ti, dengan komposisi seperti

terdapat pada Tabel 1. Pengukuran laju korosi dengan polarisasi menggunakan 500 ml larutan H2SO4 4 % dalam suhu ruang, dengan sampel berdiameter rata-rata 10 mm dan tebal 2 mm. Sementara pengujian ketahanan korosi dengan metode sembur garam (salt spray) menggunakan larutan NaCl 5%, pH= 6.8, pada 38 ± 2oC selama 108 jam, dengan sampel berukuran rata-rata 45 mm x 23 mm x 4 mm. Pengujian korosi dengan metode uji celup (immersion) menggunakan larutan H2SO4 4%, t = 600 jam, T = 25 ± 2oC dengan interval pengukuran pada: 120, 360, 600 jam. Sampel untuk uji celup berdiameter rata-rata 20 mm dan tebal 3 mm. Seluruh sampel uji korosi dihaluskan permukaannya dengan mesin bubut, diamplas hingga #600 mesh, dibersihkan menggunakan aseton dalam ultrasonicbath. Pengamatan mikostruktur dilakukan dengan mikroskop optik dan SEM/EDS dengan proses persiapan sampel sesuai standar dengan etsa Keller (3 ml HCl + 5 ml HNO3 + 2 ml HF (48%) + 190 ml H2O)4.

Tabel 1 Komposisi Sampel Komposisi AC4B (wt.%)

Unsur Paduan aluminium

0% Sr , 0% Ti (Sampel A)

+ 0.02 % Sr, 0.0644 % Ti (Sampel B)

+ 0.02 % Sr, 0.0855 % Ti (Sampel C)

+ 0.02 % Sr, 0.108 % Ti (Sampel D)

Si 8.3900 9.4500 9.4300 8.8500 Cu 2.6900 2.6300 2.6800 2.1000 Mg 0.9650 0.5280 0.4120 0.2100 Zn 0.5550 0.5000 0.4980 0.5500 Fe 0.7290 0.6460 0.7010 0.7600 Mn 0.4510 0.3300 0.3280 0.2500 Ni 0.0353 0.0050 0.0078 0.0900 Ti 0.0256 0.06444 0.0855 0.1030 Pb 0.0481 0.0260 0.0293 0.0500 Sn 0.0299 < 0.0100 0.0100 0.0200 Cr 0.0275 0.0318 0.0304 0.0300 Sr < 0.0001 0.0268 0.0153 0.0250 Al Sisa Sisa Sisa Sisa

C. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Kekerasan

Gambar 1 menunjukkan pengaruh penambahan Sr dan variasi Ti terhadap kekerasan paduan aluminium AC4B. Kekerasan sampel A lebih rendah dibandingkan sampel B, C, dan D yang merupakan paduan aluminium AC4B dengan penambahan Sr dan Ti. Peningkatan kekerasan pada paduan aluminium AC4B akibat penambahan Sr dan Ti disebabkan terjadinya penghalusan ukuran lengan dendrit dan perubahan morfologi fasa kedua, dimana kristal silikon mengalami perubahan dari acicular kasar menjadi fibrousyang halus6,7. Dalam penelitiannya, K.G. Basavakumar et al8 melaporkan dengan penambahan Al-1Ti-3B dan Sr di dalam paduan aluminium Al-7Si-2.5Cu akan mengubah mikrostruktur paduan aluminium, yaitu butir -Al dari columnar yang kasar menjadi -Alequiaxed halus, kristal silikon dari bentuk pelat kasar menjadi halus, dan fasa intermetalik Al2Cu dari ukuran besar menjadi lebih halus dan terbentuk di sepanjang daerah interdendrit dan tersebar merata. Fenomena yang berbeda terlihat pada sampel C, dimana terjadi penurunan kekerasan dengan peningkatan kandungan Ti dan kandungan Sr yang sama. Hal ini kemungkinan besar karena jumlah porositas yang meningkat dan tidak terdispersi merata menjadi porositas mikro di dalam sampel C. Hal ini akan dikonfirmasi lebih lanjut pada bagian analisis mikrostruktur.

k

AnalG

dengtersepenamikrdengsebarmem

Gamdandan

Gambar 1kandungan

lisis MikroGambar 2

gan penambbut tampak

ambahan Sr ro pada samgan 0.0855 ran yang m

miliki porosi

mbar 2. Mikn dengan penn 0.0855 %

s

a

c

200μ

1. Pengaruh0.02 % ber

strukturmenampilk

bahan Sr dk porositas dan Ti, por

mpel B yang% berat T

merata. Semtas dengan

krostruktur pnambahan berat Ti, (debaran poro

h penambaharat Sr dan p

kan mikrosdan Ti yang

yang terdarositas terlihg mengandTi, terjadi mentara ituukuran kasa

pada padua(b) 0.02 %

d) 0.02 % beositas. Prepa

Analisis Pe

an Ti terhaderbandingan

standar.

struktur darg memperlapat pada shat menyebadung 0.0644

peningkatau sampel Dar.

an aluminiumberat Sr da

erat Sr dan arasi mengg

d

b

ngaruh Sr....

dap kekerasnnya denga.

ri paduan lihatkan sebsampel A bar merata da4 % berat Tn volume

D dengan k

m AC4B (aan 0.0644 %0.103 % begunakan ets

/ Zulaina S.

san paduan Aan kekerasan

aluminium baran poroberkumpul.an terdisperTi. Sedangkdan ukuran

kandungan

) tanpa pena% berat Ti, (

erat Ti, yansa reagen Ke

Rahmawati,

AC4B dengn paduan AC

AC4B tansitas. Dari Setelah di

rsi sebagai pkan pada san porositas Ti 0.103 %

ambahan Src) 0.02 % b

ng memperlieller.

dkk |503

ganC4B

npa dan gambar

ilakukanporositasampel C

dengan% berat

r dan Ti, berat Sr ihatkan


Dalam penelitiannya, Haizi Ye9 melaporkan kenaikan kelarutan hidrogen dalam Al-Si cair dengan meningkatnya temperatur. Jika pembekuan paduan lebih cepat daripada keluarnya gas hidrogen dari Al-Si cair, porositas gas akan terbentuk di dalam paduan aluminium padat. Penambahan Sr dan Ti selain menaikkan sifat mekanik Al-Si, juga akan meningkatkan porositas9. Namun jika dibandingkan dengan pengaruh kelarutan hidrogen dalam cairan, pembentukan porositas akibat penambahan Sr dan Ti jauh lebih sedikit. Berdasarkan hal ini diduga sampel C dengan kandungan Ti yang lebih banyak memiliki kekerasan yang lebih rendah daripada sampel B yang memiliki kandungan Ti lebih sedikit. Fenomena ini adalah terjadi akibat inklusi hidrogen yang lebih besar pada sampel C karena tidak terkontrolnya laju pendinginan pada saat pengecoran. Namun demikian hal ini belum dapat dikonfirmasi. Kondisi sampel C dengan porositasnya dianggap sebagai bagian dari kondisi awal sampel.

Gambar 3. Perubahan mikrostruktur pada paduan aluminium AC4B sebelum dan setelah penambahan Sr dan Ti, (a) tanpa penambahan, (b) 0.02 % berat Sr dan 0.0644 % berat Ti, (c) 0.02 % berat Sr dan 0.0855 % berat Ti, (d) 0.02 % berat Sr dan 0.1030 % berat Ti yang

memperlihatkan perubahan morfologi silikon.

Gambar 3 menjelaskan tentang mikrostruktur paduan aluminium AC4B tanpa dan dengan penambahan Sr dan Ti yang memperlihatkan perubahan ukuran DAS dan morfologi silikon. Dari gambar tersebut terlihat DAS pada sampel A lebih besar dibandingkan dengan sampel B, C, dan D yang mengandung Sr dan Ti. Pada Gambar 3a, sampel A yang merupakan paduan aluminium AC4B tanpa penambahan Sr dan Ti, memiliki matriks kaya aluminium ( -Al) berwarna putih kusam dan kristal Si berbentuk acicular seperti jarum kasar, serta fasa-fasa intermetalik yang terbentuk selama proses casting, yaitu pre-eutektik -Al5FeSi seperti jarum tebal dan lebar, Al2Cu dalam bentuk blok berwarna coklat tua, eutektik Al-Al2Cu, dan fasa -Fe seperti chinese script. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya10. Dari Gambar 3b, 3c, dan 3d penambahan Sr dan Ti menyebabkan perubahan mikrostruktur, yaitu: kristal silikon berubah dari acicular dan kasar menjadi bentuk fibrous yang lebih halus, -Al secara signifikan berubah dari bentuk columnar menjadi equiaxed, dan fasa intermetalik seperti Al2Cu dari blocky menjadi halus

a b

dc

20 μm

di walummelapadu

PengG

koroaerakoroturunsamp

Gp

siliko-Al

permpenedilak(EIS)dibanpengakansilikomenitermopenamenjhipoenaiknsampberpeartinydi baterekkomp0.02alum

wilayah interminium Al-7aporkan peruan Al-Si.

garuh Sr daGambar 4 msi hasil polted. Berdassi sebesar 1n sebesar 80pel C dan D

Gambar 4.polarisasi pa

Tingginyon yang berl. Konsentr

mukaan samplitian yang

kukan peng), ketahananndingkan d

garuh mikron -Al dan on berubahingkat11. Peodifikasi le

ambahan pejadi lebih beutektik. Nnya kandunpel B, C, deran sebagaya terjadi patas butir mkspos H2SOposisi paduwt % Sr da

minium AC4

rtendrit. Ha7Si-2.5Cu drubahan mik

an Ti Terhmenunjukkalarisasi padarkan hasil 113.68 mpy0.8 % menj

D naik menja

Pengaruh kada paduan

ya laju korrada dalam rasi tegangapel A terekdilakukan

ujian ketahn korosi paddengan setestruktur padSi berada

h menjadi eningkatanbih cenderuenghalus bubaik terhad

Namun dengngan Ti daladan D. Fenoai penghaluengumpulan

menjadi lebihO4. Hal inuan aluminian 0.0644 %4B.

al yang samdengan penakrostruktur

adap Lajuan pengaruha paduan apolarisasi,

y. Dibandinadi 21.83 madi 46.89 da

kandungan Taluminium

rosi pada sabentuk pela

an ini dapakspos dengan

oleh Wislehanan korosduan Al-Si elah penamduan Al-Si.

dalam benserat halubatas perm

ung terseranutir Ti berdap paduangan kandunam paduan Aomena ini k

us butir, sehn fasa intermh lemah dan

ni didukungium AC4B

% berat Ti m

Analisis Pe

ma dilaporkaambahan Alinilah yang

Korosi Padh kandunga

aluminium Asampel A ta

ngkan dengmpy. Dengaan 62.67 mp

Ti dan 0.02AC4B dala

ampel A diat tajam yanat menyeban media kor

ei R. Osoriosi dengan ehipoeutekti

mbahan moKetika tida

ntuk pelat. us sehingg

mukaan fasang korosi. Srsama-saman aluminiumngan Sr yanAC4B menykemungkin

hingga daerametalik di bn lapisan okg juga ole

pada Gammerupakan k

ngaruh Sr....

an KG. Bal-1Ti-3B dag dapat me

duan AC4Ban Ti dan 0AC4B dalamanpa penaman sampel

an penambahpy.

2 % berat Sam media H

iduga karenng menjadiabkan lemahrosif seperto et al11 yaelectrochemik tanpa penodifier. Fenak dimodifik

Sedangkana batas pea -Al dan Sementara da dengan Sm AC4B yng sama, yayebabkan tuan besar diah antar debatas butir.ksida di titieh analisis

mbar 3. Semkondisi opti

/ Zulaina S.

savakumaran Sr. Sedaeningkatkan

B pada Pen0.02 % beram media H

mbahan Sr dA, laju korhan Ti lebih

r terhadap lH2SO4 4 % 0

na pengaruhkonsentrasihnya ketahti H2SO4 4 %ang melapormical impednambahan mnomena inkasi, fasa pan setelah dermukaan

Si menyebdalam penelSr, ternyatayang tergolaitu 0.02 %urunnya ketisebabkan ondrit menjaKeadaan in

ik ini lebih mikrostruk

mentara ini imum ketah

Rahmawati,

et al8 padaangkan L.Lin kekuatan m

ngujian Polat Sr terhad

H2SO4 4 %, dan Ti memrosi pada sah tinggi, laj

laju korosi h0.75 M aera

h morfologi tegangan d

hanan koros%. Berbedarkan bahwadance specmodifier lebni disebabkaduan terseb

dimodifikasifasa -Albabkan Al-litian ini, dia ketahananlong sebaga

% berat Sr,tahanan koroleh unsur adi lebih luni membuat

mudah laruktur dari diduga kan

hanan korosi

dkk |505

a paduan iu et al10

mekanik

larisasidap laju

0.75 M miliki laju

ampel B ju korosi

hasil ated.

gi kristal di dalam si ketika a dengan a setelah troscopyih tinggi

kan oleh but kaya i, kristal

dan Si -Si yang ilakukann korosi ai Al-Si , dengan rosi pada Ti yang

uas, yang wilayah

ut ketika keempat ndungani paduan

506|P

PengG

aera360,memsamp

Gam

Srendaacicukorodan pmenydanSedafasamasi

SkandkandSr daChenbedakelarmelamenymikrfasamenupenaperm

K0.75padu

Prosiding SM

garuh KandGambar 5 ted untuk mdan 600 j

miliki persenpel D denga

mbar 5. Penaluminiu

Sampel A ah. Unsur ular flakessi. Selain itpertumbuhayebabkan pberkumpul

angkan tanpintermetalikh rendah8. HSecara kese

dungan 0.06dungan Ti yab 0.1030 n Tijun et aa potensial yrutan -440 aporkan fasayebabkan terostruktur. M

intermetalurunnya ke

ambahan Timukaan, hal Ketika terekM aerated

uan aluminiu

MM 2011/50

dungan Sr menunjukk

masing-masiam. Dari dntase kehilaan kandunga

ngaruh kandum AC4B p

tanpa penaSr sebagaimenjadi fi

tu ketiadaanannya mengporositas yanl pada ba

pa adanya Tk seperti AHal ini sepeeluruhan da644 % berayang lebih ti

% berat Tial12 melaporyang sangamV ECS

a intermetalerjadinya koMeningkatnlik Al2Cu etahanan koi porositas ini dapat dikspos pada d, korosi ceum. Lapisa

01-512

dan Ti Terkan hasil ujing kombin

data tersebuangan beratan 0.1030 %

dungan Ti pada uji celu

ambahan Tii modifier

fibrous sehin Sr menyebgikuti permung memang

agian-bagiani matriks -

Al2Cu masiherti tampak pari durasi 1at Ti meminggi lagi, yi, ketahananrkan bahwa at besar anta

dan matriklik Al2Cu leorosi galvannya jumlah

semakin morosi denga

mikro di ilihat dari folingkungan

enderung akan pasif yan

rhadap Kehji celup pa

nasi komposut, dapat dit paling be

% berat Ti m

dan 0.02 %up dalam m

i dan Sr mmengubah

ingga mengbabkan morukaan sel eg sudah adan tertentu -Al masih bh dalam benpada foto m120 – 600

miliki ketahayaitu pada sn korosi seTi dapat m

ara -Al daks -Al -75ebih noble dnik mikroseTi dalam pmerata. Dian meningkdalam paduoto mikro pan yang korokan menyerng melindun

hilangan Baduan AC4sisi Sr dan iketahui padsar. Namun

mengalami k

% wt. Sr terhmedia H2SO4

emiliki ketmorfologi

ghilangkanrfologi poroutektik dana akibat pro

dalam padberada dalantuk blocky

mikrostruktujam waktu

anan korosisampel D demakin mem

menurunkanan fasa Al250 mV13. Sdibandingkael ketika kepaduan AC4iduga hal katnya kanduan AC4B ada Gambarosif, yaitu Hrang lapisanngi permuk

Berat PaduaB dalam laTi dengan da durasi 1n pada durakehilangan b

adap kehila4 4 % 0.75

ahanan korsilikon eukonsentras

ositas mikron bercabangoses castingduan alum

am bentuk cy besar, danur Gambar 2u uji celup,i paling ba

dengan kommburuk. Daketahanan

2Cu. Al2CuSementara an dengan fdua fasa ini4B mengakini yang

dungan Ti. semakin t

r 2.H2SO4 dengn pasif di t

kaan paduan

an AC4B arutan H2Sinterval wa

120 jam, saasi 360 - 6berat paling

angan berat M aerated

rosi menjadutektik darii tegangan

onya tidak b. Ketiadaan

g jadi tidak minium ACcolumnar dan kehomog2., sampel Baik. Namun

mposisi 0.02 alam penelikorosi dan memiliki pSibel Zoer

fasa -Al di berada dakibatkan pe

merupakanSelain itu

tersebar ke

gan konsentrtitik-titik tn aluminium

O4 4 % aktu 120, ampel A 600 jam, g besar.

paduan d.

di paling i bentuk

pemicu beraturan n Sr juga

tersebar C4B ini. an kasar,

genannya

dengan n dengan

% berat itiannya,terdapat

potensialr et al14

an dapat lam satu rsebaran n faktor

denganseluruh

rasi 4 % terlemah m AC4B

Analisis Pengaruh Sr..../ Zulaina S. Rahmawati, dkk |507

yang memiliki porositas akan lebih cepat larut karena terjadi inisiasi sumuran (pit initiation) di titik ini. Fasa -Al lebih anodik dibandingkan dengan fasa intermetalik, sehingga korosi akan terjadi pada fasa -Al yang mengelilingi fasa intermetalik14. Korosi sumuran terjadi ketika lingkungan cairan mengandung ion pelarut seperti klorida, sulfat, atau nitrat. Mekanisme ini dibagi ke dalam 2 tahap13. Pertama, lapisan oksida pasif dilarutkan melalui interaksi dengan ion pelarut. Reaksi ini biasanya terjadi pada sisi aktif (inklusi Al2Cu atau Al3Fe). Kedua, bahan alumunium bagian dalam bereaksi kuat dengan ion pelarut dan membentuk suatu pit (lubang).

Pengaruh Waktu Uji Celup Terhadap Kedalaman Korosi Gambar 6 menampilkan foto mikro kedalaman korosi pada paduan AC4B dengan

kombinasi komposisi 0.02 % berat Sr dan 0.0644 % berat Ti setelah melewati uji celup pada rentang waktu 120 sampai 600 jam. Dari gambar tersebut terlihat bahwa semakin lama paduan aluminium AC4B terekspos di dalam larutan H2SO4, maka kerusakan akibat serangan korosi pada permukaan logam semakin tinggi. Dari pengamatan menggunakan mikroskop, kedalaman korosi pada sampel B yang dapat diukur pada waktu ekspos 120, 360, dan 600 jam adalah sebesar 34 – 92 µm, 82 – 198 µm , dan 209 – 523 µm.

Gambar 6. Foto makro kedalaman korosi paduan aluminium AC4B hasil uji celup dalam H2SO4 4 % 0.75 M aerated selama (a) 120 jam, (b) 360 jam, dan (c) 600 jam.

Gambar 6 menunjukkan bahwa korosi sumuran mengawali rusaknya lapisan oksida yang melindungi paduan aluminium pada waktu uji 120 jam. Semakin lama terekspos dalam larutan H2SO4 lapisan oksida yang melindungi permukaan logam makin menipis dan serangan korosi di seluruh permukaan logam semakin gencar. Sehingga pada waktu ekspos 360 jam, serangan korosi yang terjadi adalah uniform, dimana lapisan oksida pelindung larut secara keseluruhan yang ditandai oleh kerusakan secara merata di permukaan logam. Kerusakan semakin parah setelah 600 jam dan ditandai dengan semakin tingginya persentase kehilangan berat dari paduan aluminium AC4B tersebut.

Pengamatan Mikrostruktur Produk Korosi Hasil Uji Celup dengan SEM/EDSGambar 7 menampilkan morfologi permukaan sampel A, B, C, dan D yang tertutup

produk korosi setelah melalui proses uji celup selama 120 jam. Gambar 7a yang merupakan hasil SEM untuk sampel A tanpa penambahan Sr dan Ti, morfologi produk korosinya memanjang dan padat, serta tampak lubang-lubang hitam (black holes) yang ditunjukkan dengan tanda panah. Lubang hitam tersebut diduga merupakan korosi sumuran yang terjadi dalam fasa -Al yang mengelilingi -fasa Al2Cu. Fasa -Al lebih anodik daripada fasa - Al2Cu, sehingga korosi terjadi pada fasa -Al14.

Pada Gambar 7b, c, dan d yang merupakan hasil SEM sampel B, C, dan D dengan kandungan 0.02 % berat Sr dan variasi 0.0644, 0.0855, dan 0.1030 % berat Ti, tampak perbedaan morfologi produk korosi yang cukup jelas. Pada sampel B tampak fasa - Al2Cu

200 μm

aa b c


berwarna abu-abu terang tersebar merata, dengan ukuran lebih kecil dibandingkan fasa pada sampel A. Ini merupakan efek dari penambahan Ti pada paduan aluminium AC4B. Diduga awal korosi sumuran terjadi pada fasa -Al yang mengelilingi -fasa Al2Cu. Dari gambar ini tampak lubang hitam yang terbentuk berukuran lebih kecil dan tersebar merata yang ditunjukkan dengan tanda panah. Berdasarkan literatur bentuk karang-karang halus berwarna abu-abu muda berpori diduga merupakan fasa Al-Si eutektik yang tertutup produk korosi, dimana bentuk kristal silikonnya telah berubah dari acicular flakes yang kasar menjadi fibrous halus yang merupakan efek penambahan Sr15. Pada Gambar 7c dan d yang merupakan hasil SEM untuk sampel B dan C terlihat bahwa lubang hitam lebih besar dibandingkan dengan sampel B. Ekspos hingga 600 jam menyebabkan korosi yang terjadi semakin gencar yang ditandai dengan semakin banyaknya lubang-lubang hitam (blackholes) yang terbentuk sebagai efek korosi dan secara merata terjadi di permukaan sampel, sehingga dapat digolongkan sebagai korosi uniform.

Gambar 7. Mikrostruktur (SEM) pada paduan aluminium AC4B setelah melalui uji celup selama 120 jam, (a) sebelum ditambahkan Sr dan Ti, (b) 0.02 % berat Sr dan 0.0644 % berat Ti, (c) 0.02 %

berat Sr dan 0.0855 % berat Ti, (d) 0.02 % berat Sr dan 0.1030 % berat Ti.

Pengujian Ketahanan Korosi dengan Metode Sembur Garam (Salt Spray)Gambar 8 menunjukkan morfologi permukaan paduan aluminium AC4B sebelum dan sesudah terekspos selama 108 jam dalam lingkungan garam NaCl 5% dengan suhu operasi 38 ± 2oC dan pH larutan 6.7. Ketika permukaan aluminium dan paduannya terekspos dalam lingkungan yang mengandung klorida, korosi yang terbentuk pada permukaan logam merupakan korosi sumuran. Pada pH antara 4 – 9 dalam suhu kamar sampai 80oC, sumuran dapat terjadi pada permukaan alumunium dan paduannya dengan kehadiran ion Cl- 13, kemudian menurun sejalan dengan waktu.

a b

c d


4. Data EDS paduan alu

Gambar 8. Morfologi permukaan paduan aluminium AC4B sebelum dan sesudah uji saltspray dengan larutan NaCl 5 % selama 108 jam pada T = 38oc± 2 dan pH 7.1, (a) dan (d) tanpa penambahan Sr dan Ti, dan dengan kombinasi komposisi: (b) dan (e) 0.02 % berat

Sr + 0.0644 % berat Ti, (c) dan (f) 0.02 % berat Sr + 0.0855 % berat Ti.

Berbeda dengan logam lainnya, korosi pada aluminium dan paduannya lebih mudah dikenali karena korosi sumuran tertutupi oleh lepuhan gelatin putih dan tebal dari gel alumina Al(OH)3. Lepuhan ini lebih besar dari rongga dibawahnya. Mekanisme sumuran terjadi dalam dua tahap, yaitu tahap inisiasi dan propagasi13. Pada paduan aluminium AC4B inisiasi sumuran diawali ketika ion-ion klorida teradsorb pada lapisan oksida yang diikuti dengan rusaknya lapisan pelindung pada titik titik terlemah, yaitu pada daerah intermetalik (Al2Cu, Al3Fe, FeAlMn6)13. Rusaknya lapisan oksida menyebabkan terbentuknya micro crack yang lebarnya hanya beberapa nanometer. Dalam penelitiannya, Faiza M. Al-Kharafi et al16 melaporkan ketebalan lapisan oksida akan meningkat pada saat pertama kali terekspos dalam media korosif, kemudian menurun sejalan dengan waktu. Perilaku ini disebabkan oleh adsorpsi anion-anion yang reaktif seperti NO3

- dan Cl- pada permukaan yang dilapisi oksida. Lapisan oksida pada permukaan logam berangsur-angsur terurai sebagai reaksi kimia antara ion-ion yang teradsorpsi dengan ion-ion aluminium pada lapisan oksida. Proses ini mengawali menipisnya lapisan oksida, dengan reaksi16:

Cl- (dalam sejumlah besar larutan) Cl- (teradsorp dalam Al2O3.nH2O) ...............(1)A13+ (dalam Al2O3.nH2O) + 4Cl- …...............................................(2) Pengamatan secara visual, setelah proses pencucian dengan air demineral, lepuhan

putih yang menempel pada permukaan paduan aluminium AC4B ini tidak seluruhnya larut, masih ada lapisan tipis putih yang menutupi sebagian permukaan logam. Namun korosi sumuran sudah dapat dilihat secara visual dengan bantuan cahaya yang cukup.

Gambar 9. Foto Makro Kedalaman Korosi Paduan Aluminium AC4B Hasil Uji Salt Spray (a) Sebelum Penambahan Sr dan Ti, dan dengan enambahan (b) 0.02 % berat Sr

dan 0.0644 % berat Ti, (c) 0.02 % berat Sr dan 0.0855 % berat Ti.

a b c

d e f

b ca

200µm


Pengaruh Waktu Uji Salt Spray Terhadap Kedalaman Korosi Paduan aluminium AC4B yang telah dibersihkan dari produk karatnya, dipotong

dengan arah melintang (cross section) tepat di bagian permukaan yang terbentuk sumuran. Pemotongan dilakukan dengan low speed diamond agar tidak merusak struktur sumurannya. Pengukuran kedalaman korosi dilakukan menggunakan mikroskop pengukur. Gambar 9 menampilkan bentuk korosi pada sampel A, B, dan C setelah dilakukan uji saltspray selama 108 jam. Dari hasil pengukuran diperoleh data kedalaman korosi pada sampel A, B dan C masing-masing adalah 35 – 305 µm, 35 – 449 µm, dan 32 – 400 µm.

C. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan

bahwa:1) Kekerasan tertinggi dicapai oleh paduan aluminium AC4B dengan kombinasi

komposisi 0.02 % berat Sr dan 0.1030 % berat Ti, yaitu sebesar 56.86 HRB. 2) Pengukuran laju korosi melalui polarisasi dalam larutan H2SO4 4% 0.75 M aerated

menunjukkan penambahan Sr dan Ti pada paduan aluminium AC4B menurunkan laju korosi. Laju korosi terendah, yaitu 21.83 mpy dimiliki oleh paduan AC4B dengan kombinasi komposisi 0.02 % berat Sr dan 0.0644 % berat Ti.

3) Dari hasil uji celup selama 120-600 jam dalam larutan H2SO4 4% 0.75 M aerated,paduan aluminium AC4B normal tanpa penambahan Sr dan Ti memiliki ketahanan korosi yang lebih rendah dibandingkan dengan paduan aluminium AC4B yang memiliki kombinasi komposisi 0.02 % berat Sr dengan 0.0644 dan 0.0855 % berat Ti. Namun pada rentang waktu 360 – 600 jam paduan aluminium AC4B dengan kombinasi komposisi 0.02 % berat Sr dan 0.1030 % berat Ti memiliki ketahanan korosi yang lebih rendah daripada paduan aluminium AC4B normal. Ketahanan korosi menurun dengan meningkatnya kandungan Ti dalam paduan aluminium AC4B.

4) Korosi yang terjadi pada permukaan paduan aluminium AC4B yang terekspos larutan NaCl 5% adalah korosi sumuran yang merupakan korosi lokal. Sedangkan korosi yang terjadi pada permukaan paduan aluminium AC4B yang terekspos larutan H2SO4 4%0.75 M aerated adalah korosi uniform yang merupakan korosi merata.

5) Penambahan Sr dan Ti pada paduan aluminium AC4B dapat memperbaiki sifat ketahanan terhadap korosi dengan kombinasi komposisi 0.02 % berat Sr dan 0.064 %berat Ti.

Ucapan Terima Kasih

Penelitian ini dibiayai melalui skema Hibah Kompetitif Strategis Nasional Universitas Indonesia 2009.

Daftar Pustaka

[1] ASM International. 1993. ASM Specialty Handbook: Aluminium and Aluminium Alloys. Ohio: American Society for Metals.

[2] ASM International. 1992. ASM Handbook Volume 13: Corrosion. Metal Park Ohio: ASM International.

[3] Hengcheng Liao, Guangming Dong, & Guoxiong Sun. (2007). Investigation on Influence of Sodium or Stronsium Modification on Corrosion Resistance of Al-11.7%Si Alloy (vol. 42, pp: 5175-5181). J Mater Sci.

[4] ASM International. 1994. ASM Handbook Volume 9: Metallography and Microstructures. Metal Park Ohio: ASM International.


[5] ASTM International. Designation: G1. 2003. Standard Practice for Laboratory Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens. West Conshohocken, PA 19428-2959, United State: American Society Testing and Materials.

[6] Argo, D., & Gruzleski, J.E. 1988. Porosity in Modified Aluminium Alloy Castings(vol. 16, pp. 65–74). McGill University, Montreal, Canada. AFS Transactions.

[7] Metallurgy of Aluminum. 1998. Grain Refinement of Al-Si Foundry Alloys. London and Scandinavian Metallurgical.

[8] Basavakumar, K.G., Mukunda, P.G., & Chakraborty, M. 2007. Effect of Melt Treatment on Microstructure and Impact Properties of Al–7Si and Al–7Si–2.5Cu Cast Alloys. Bull Mater Sci. Indian Academy of Sciences, vol. 30, no. 5, pp. 439–445.

[9] Haizhi Ye. (2003) An Overview of The Development of Al-Si-Alloy Based Material for Engine Applications. Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 10. pp. 288-297.

[10] Metallurgy of Aluminum. 1998. Grain Refinement of Al-Si Foundry Alloys. London and Scandinavian Metallurgical.

[11] Osorio, Wislei R., Noe Cheung. et al. 2007. The Effects of a Eutectic Modifier on Microstructure and Surface Corrosion Behavior of Al-Si Hypoeutectic Alloys. Journal Solid State Electrochem, vol. 11, pp. 1421-1427.

[12] Chen Tijun, LI Jian, & HAO Yuan. (2010). Microstructures and Corrosion Properties of Casting in Situ Al3Ti-Al Composites (vol. 27, pp. 78 – 85). Rare Metals.

[13] Christian, Vargel. 2004. Corrosion of Aluminium. Elsevier Ltd. [14] Zor, Sibel, Zeren, Muzafer, et al. 2010. Effect of Cu Content on The Corrosion of Al-

Si Eutectic Alloys in Acidic Solutions. Anti-Corrosion Methods and Materials, vol. 57, pp. 185–191.

[15] de Oliveira Santos, Hamilta., dos Reis, Fernando Morais, et al. 2005. CorrosionPerformance of Al-Si-Cu Hypereutectic Alloys in a Synthetic Condensed Automotive Solution. Materials Research, vol. 8, no. 2, pp. 155-159.

[16] Al-Kharafi, Faiza M., & Badawy, Waheed A. 1995. Corrosion and Passivation of Al and Al-Si in Nitric Acid Solution II-Effect of Chloride Ion. Pergamon. Electrochemica Acta. vol. 40, no. 12, pp. 1811-1817.

[17] Guillaumin, Valerie., & Mankowski, Georges. 2000. Localized Corrosion of 6056 T6 Aluminium Alloy in Chloride Media. Pergamon. Corrosion Science, vol. 42, pp.105-125.

[18] Zaolin Thang, Zuhui Wang, & Weitao Wu. 1999. Hot-Corrosion Behavior of TiAl-Base Intermetallics in Molten Salts Oxidation of Metal, vol. 51, pp. 235 – 250.

[19] L. Liu, Samuel, A.M., & Samuel, F.H. 2003. Influence of Oksides on Porosity Formation in Sr-Treated Al-Si Casting Alloys. Journal of Material Science, vol. 38, pp. 1255-1267.

Zulaina S. Rahmawati dan Bondan T. Sofyan, Analisis Pengaruh Sr ...

Documents

Transcript of Zulaina S. Rahmawati dan Bondan T. Sofyan, Analisis Pengaruh Sr ...