Proses Pelapisan Serbuk Fe-50at. % Al Pada Baja Karbon Dengan Penambahan Cr Melalui Metoda Pemanduan Makanik

ABSTRAK

Baja karbon memiliki ketahanan korosi yang rendah. Biasanya dilakukan pelapisan pada permukaan baja karbon tersebut untuk melindunginya terhadap serangan korosi,. Salah satu material pelapis yang dapat diaplikasikan adalah senyawa intermetalik Fe-Al. Metoda-metoda pelapisan senyawa intermetalik Fe-Al yang telah digunakan sebelumnya dilakukan pada temperatur tinggi dan memerlukan waktu yang sangat lama. Selain itu, senyawa intermetalik Fe-Al memiliki kekuatan yang rendah pada lingkungan bertemperatur rendah dan sulit untuk melakukan pengubahan bentuk pada lingkungan bertemperatur tinggi. Penelitian ini mempelajari pengaruh unsur Cr terhadap sifat fisik dan mekanik lapisan permukaan baja karbon yang terbentuk dari campuran serbuk Fe- 50at.%Al melalui metoda pemaduan mekanik. Variabel yang digunakan adalah komposisi unsur Cr (0at.%Cr, 1at.%Cr dan 3at.%Cr) dan waktu penggilingan (4 jam, 8 jam, 16 jam dan 32 jam). Proses karakterisasi dilakukan terhadap lapisan permukaan baja karbon dan campuran serbuk Fe-50at.%Al dengan pengujian XRD, SEM-EDX dan kekerasan vickers.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pelapisan terjadi diawali dengan penghalusan serbuk, deformasi permukaan substrate, penguncian mekanik antara serbuk dengan substrate dan penebalan lapisan. Penambahan Cr cenderung meningkatkan ketebalan lapisan dengan ketebalan di atas 20 mikrometer. Akan tetapi, kekerasan lapisan tidak meningkat secara signifikan. Evolusi serbuk yang terjadi adalah terjadinya penghancuran partikel serbuk pada awal proses penggilingan yang diikuti dengan penggumpalan partikel serbuk pada akhir proses penggilingan. Evolusi lapisan yang terjadi adalah penebalan lapisan seiring dengan berjalannya waktu penggilingan. Akan tetapi, tidak terbentuk senyawa intermetalik Fe-Al baik pada serbuk maupun lapisan.

Kata kunci: Pemaduan Mekanik, Serbuk Fe-50at.%Al, Kromium, Pelapisan, Baja Karbon

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Baja karbon merupakan material yang paling banyak digunakan dalam bidang rekayasa, khususnya rekayasa konstruksi. Penggunaan baja karbon menduduki peringkat pertama dibandingkan dengan jenis material baja lainnya. Jika dilihat dari total produksi baja dunia, persentase produksi baja karbon mencapai 85% per tahun [1]. Selain harga bahan baku yang murah, proses yang cepat dan sederhana mengakibatkan harga baja karbon relatif murah. Namun, ketahanan baja karbon terhadap korosi sangat rendah. Untuk mengatasi masalah tersebut, biasanya dilakukan rekayasa permukaan dengan melakukan pelapisan pada permukaan baja karbon tersebut. Salah satu material pelapis yang dapat diaplikasikan adalah senyawa intermetalik Fe-Al. Material ini umumnya memiliki kekuatan, ketahanan mulur, oksidasi dan korosi yang sangat baik pada lingkungan bertemperatur ruang maupun lingkungan bertemperatur tinggi [2]. Bahkan salah satu senyawa intermetalik Fe-Al, yaitu FeAl, pada temperatur 7000C memiliki kekuatan dan ketahanan mulur yang lebih baik dibandingkan baja tahan karat dan paduan super [3].

Beberapa metoda pelapisan senyawa intermetalik Fe-Al yang telah digunakan sebelumnya antara lain: chemical vapor deposition (CVD), high velocity oxy-fuel (HVOF) dan thermal spray [4-6]. Namun, metoda-metoda tersebut harus dilakukan pada lingkungan bertemperatur tinggi dan memerlukan waktu yang sangat lama. Senyawa intermetalik Fe-Al umumnya dapat diaplikasikan pada lingkungan bertemperatur 2000C. Namun, melalui metoda pemaduan mekanik (mechanical alloying), ternyata senyawa tersebut dapat diaplikasikan pada lingkungan bertemperatur hingga 5000C [7]. Selain kelebihan-kelebihan tersebut, kekurangan senyawa intermetalik Fe- Al adalah memiliki kekuatan yang rendah pada lingkungan bertemperatur rendah dan sulit untuk melakukan pengubahan bentuk pada lingkungan bertemperatur tinggi [2]. Pada proses pembentukan senyawa intermetalik Fe-Al secara konvensional, yaitu melalui metoda pengecoran, masalah ini dapat diatasi dengan menambahkan unsur-unsur paduan seperti: Cr, C, Nb, Ti, Li, Ce, Ni [8-10].

Namun, hal tersebut belum pernah dilakukan melalui metoda pemaduan mekanik. Penelitian terakhir yang dilakukan oleh M. Krasnowski dan T. Kulik (2006) berhubungan dengan masalah ini adalah pembentukan nanokristal intermetalik Fe-Al dari campuran serbuk Fe-50at.%Al melalui metoda pemaduan mekanik yang diikuti dengan proses penekanan dalam keadaan panas (hotpressing) [11]. Sedangkan penelitian yang akan dilakukan kali ini menyelidiki tentang pengaruh unsur Cr terhadap sifat mekanik lapisan permukaan substrate baja karbon yang terbentuk dari campuran serbuk Fe-50at.%Al melalui metoda pemaduan mekanik.