Analisis Ketahanan Korosi Logam Paduan Extra Super Duralumin

korosi_Al7075

Logam paduan aluminum AlMgZnCu dikenal sebagai Extra Super Duralumin merupakan perpaduan aluminium (Al) sebagai base alloy dengan beberapa unsur seperti Magnesium (Mg), Zinc (Zn) dan Tembaga (Cu). Extra Super Duralumin digunakan juga pada industri pesawat terbang karena ringan serta memiliki kekuatan tertinggi setara baja tegangan tinggi (high tensile steel). Kombinasi antara zinc dan magnesium membuat paduan tersebut dapat dikeraskan dengan perlakuan pemanasan (heat-treatable).

Paduan aluminum khususnya Extra Super Duralumin (ESD) merupakan logam ringan yang umum digunakan dalam bidang kontruksi dan transportasi. Sedangkan dalam industri nuklir, paduan aluminium digunakan sebagai bahan komponen struktur dan kelongsong. Penggunaan aluminium didasari pada sifat-sifat yang dimilikinya memenuhi persyaratan sebagai bahan kelongsong seperti sifat neutronik, sifat fisik, sifat termal dan sifat mekanik.

Kelongsong berfungsi sebagai pembungkus bahan bahan bakar nuklir yang harus memiliki kekuatan dan ketahanan yang memadai untuk mengungkung produk fisi. Penggunaan bahan bakar densitas yang relatif tinggi akan meningkatkan burn-up yang tinggi pula lalu akan menghasilkan peningkatan produk fisi. Ketika produk fisi meningkat, tekanan terhadap kelongsong bahan bakar juga meningkat. Berkenaan dengan kondisi ini maka perlu dilakukan desain material paduan aluminium dengan sifat mekanik yang tinggi terutama dalam hal kekuatan, kekerasan dan ketahanannya terhadap serangan korosi.

Umumnya problem korosi disebabkan oleh air tetapi ada beberapa faktor selain air yang mempengaruhi laju korosi diantaranya faktor gas terlarut, faktor pH dan faktor suhu. Oksigen yang terlarut akan menyebabkan korosi pada metal seperti laju korosi pada mild stell alloys akan bertambah dengan meningkatnya kandungan oksigen.

Kelarutan oksigen dalam air merupakan fungsi dari tekanan, temperatur dan kandungan klorida. Untuk tekanan 1 atm dan temperatur kamar, kelarutan oksigen adalah 10 ppm dan kelarutannya akan berkurang dengan bertambahnya temperatur dan konsentrasi garam. Sedangkan kandungan oksigen dalam kandungan minyak/air yang dapat mengahambat timbulnya korosi adalah < 0,05 ppm. Karbondioksida (CO2), jika kardondioksida dilarutkan dalam air maka akan terbentuk asam karbonat (H2CO2) yang dapat menurunkan pH air dan meningkatkan korosifitas. Penambahan suhu umumnya menambah laju korosi walaupun kenyataannya kelarutan oksigen berkurang dengan meningkatnya suhu. Apabila metal mengalami panas pada suhu yang tidak seragam maka akan mengalami korosi. pH < 7 bersifat asam dan korosif, sedangkan untuk pH > 7 bersifat basa juga korosif. Tetapi untuk besi, laju korosi rendah pada pH antara 7 sampai 13. Laju korosi akan meningkat pada pH < 7 dan pada pH > 13.

Paduan Extra super-duralumin atau yang dikenal sebagai AlMgZnCu dibuat dengan memadukan lebih dari 90%W Aluminium bersama Zink sebanyak 5,0-6,0 %W, Magnesium sebanyak 2,0-3,0 %W dan Tembaga sebanyak 1,0-2,0%W. Paduan AlMgZnCu dikenai perlakuan panas pada suhu bervariasi lalu direndam dalam larutan garam dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh pemanasan terhadap ketahanan korosi paduan tersebut.

Adanya sejumlah unsur paduan dan pengotor akan meningkatkan kekuatan tegang (tensile strength). Unsur paduan adalah bahan-bahan logam yang sengaja ditambahkan pada Aluminium murni seperti Magnesium (Mg); Seng (Zn) dan Tembaga (Cu) untuk mendapatkan karakteristik tertentu sedangkan unsur pengotor adalah bahan-bahan yang tanpa sengaja ikut terpadu didalamnya antara lain Chromium (Cr); Mangan (Mn); Besi (Fe); Titanium (Ti); Silikon (Si) dan lain lain dalam jumlah relative kecil. Setiap unsur paduan tersebut masing-masing memberikan pengaruh terhadap logam dasar (Aluminium), sehingga logam paduan AlMgZnCu menjadi tahan korosi. Ketahanan Al-Mg-Zn-Cu tergolong sangat baik jika pengikisan permukaan yang dialami relatif lebih kecil/ sedikit. Sebaliknya kualitas material adalah jelek jika mengalami korosi yang lebih besar/ banyak.

Logam AlMgZnCu dibuat dengan memadukan logam Al sebagai base alloy dengan unsur-unsur serbuk Zn, Cu dan Mg melalui metode peleburan. Pemaduan logam memberikan dampak peningkatan sifat paduan terutama sifat mekanik. Proses deformasi dilakukan dengan teknik pemanasan (annealing) untuk meningkatkan kerapatan dislokasi sehingga sifat mekanik AlMgZnCu cenderung meningkat.

Paduan AlMgZnCu dianalisis untuk mengetahui, densitas dan ketahanan korosi akibat perlakuan panas pada variasi suhu 100 C; 250 C; 400 C; dan 550 C. Ingot paduan AlMgZnCu terlebih dahulu ditimbang berat awal kemudian direndam dalam larutan garam Natrium Klorida 15%. Dilakukan penimbangan berikutnya setelah masa perendaman selama masing-masing 100 Jam, 150 Jam dan 200 Jam. Selisih berat awal dengan berat akhir (∆W) diidentifikasi sebagai ratio ketahanan terhadap korosi. Makin rendah ∆W menunjukkan bahwa material makin baik ketahanannya terhadap korosi. Selanjutnya dilakukan metalografi untuk mengamati tebal lapisan oksida pada AlMgZnCu.
Tofografi oksida layer sebagai efek korosi paduan AlMgZnCu yang dianil pada suhu 400 C dengan perbandingan masa perendaman dalam larutan NaCl 15% (Magnif.50x).

Secara umum AlMgZnCu makin lama berada dalam larutan garam akan semakin terkorosi, hal ini nampak pada grafik berdasarkan lama waktu perendaman.
Semua AlMgZnCu dengan masa perendaman 200 Jam lebih banyak terkorosi dibandingkan dengan AlMgZnCu yang terendam hanya selama 100 Jam. Ketahanan korosi paling baik adalah untuk paduan AlMgZnCu yang mengalami pemanasan pada suhu kurang dari 400 C.
Pemanasan logam pada suhu 250 C menyebabkan terbentuknya lapisan oksida (Al2O3) dipermukaan aluminium yang justru akan melindungi dirinya terhadap serangan korosi.

Ketika lapisan oksida menjadi semakin rapuh oleh pengaruh pemanasan suhu tinggi maka logam menjadi kurang tahanan terhadap serangan larutan garam dan logam akan terus terkikis sepanjang waktu kontak dengan larutan garam ataupun larutan elektrolit lainnya.
Peningkatan unsur-unsur pengotor yang ikut larut bersama logam cair akan menurunkan sifat mekanis material. Penambahan unsur-unsur pengotor Si dan Fe pada hasil tuang cukup dominan. Kemungkinan asal-mula pengotor Si tersebut adalah karena chamber yang digunakan terkontaminasi bahan lainnya. Sedangkan penambahan unsur pengotor Fe kemungkinan disebabkan oleh adanya difusi unsur-unsur Fe yang berasal dari alat-alat peleburannya, seperti cetakan logam, pengaduk dan plunger karena pelapisannya dengan isomol kurang sempurna.

AlMgZnCu yang mengalami perlakuan panas kurang dari suhu 400 C relatif lebih tahan korosi dibandingkan dengan AlMgZnCu yang mendapat perlakuan panas lebih tinggi.

Hadijaya, Kabid Pengembangan IT IKAUT Pusat

One Response to Analisis Ketahanan Korosi Logam Paduan Extra Super Duralumin

  1. Terimaksih articlenya ya pak, sangat informatif

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *