Jumat, 23 November 2012

Hot Dipping


                    PELAPISAN DENGAN CARA DIPPING UNTUK KOROSI GALVANIK

I.        Penjelasan Singkat Mengenai Galvanic Corrosion
       Korosi galvanik atau bimental corrosion adalah suatu bentuk korosi yang terjadi bila 2 (dua) logam yang tidak sama berhubungan secara elektrik dan berada dalam lingkungan yang korosif. Pada keadaan demikian terbentuk beda potensial yang menyebabkan mengalirnya elektron atau timbul arus listrik, sehingga logam mudah terkorosi menjadi anodik dan logam yang lebih tahan korosi menjadi katodik.
       Dengan kata lain, laju pelarutan logam yang mudah korosi makin tinggi dan laju pelarutan logam tahan kororsi makin rendah dibandingkan dengan laju pelarutan masing-masing logam dalam keadaan terpisah. Suatu proses kimia yang alami terjadi pada logam salah satunya adalah korosi. Dimana pengertian korosi itu sendiri adalah suatu proses yang terjadi dimana suatu logam dari keadaan bersih menjadi berkarat karena terjadinya proses oksidasi dan reduksi. Setiap logam pasti mengalami korosi yang tidak dapat dihindarkan tetapi dapat kita hambat prosesnya. Keragaman dan kompleksitas proses korosi membuat kita perlu untuk mengetahui gejala, penyebab, pencegahan dan penanggulangannya. Proteksi untuk melawan korosi bukan hanya masalah pabrik dan kontraktor tetapi juga masalah tim kerja desainer dan operator.
II.       Cara Pelapisan (coating)
       Ada beberapa usaha yang dapat ditempuh dalam upaya mencegah terjadinya korosi, yaitu cara pelapisan (coating), cara proteksi katodik (katode pelindung), atau dengan inhibitor  korosi. Pelapisan akan mengisolasi logam dari media korosifnya, sehingga mencegah terjadinya korosi logam oleh lingkungannya. Ada 2 (dua) macam cara pelapisan, yaitu:
1.  pelapisan dengan bahan logam
2.  pelapisan dengan bahan non logam
            Pada pelapisan dengan bahan logam, dapat digunakan bahan-bahan logam yang lebih inert maupun yang kurang inert sebagai bahan pelapis. Pemakaian kedua macam bahan tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Pemakaian logam yang lebih inert sebagai pelapis, memiliki keuntungan bahwa logam yang dilapisi akan terlindungi dari ekspos terhadap media korosif. Karena media korosif tidak/kurang “memangsa” logam pelapis, maka logam yang dilapisi jadi ikut berumur panjang karena terlindungi oleh logam pelapis. Keburukan memakai pelapis inert adalah : jika ada cacat sedikit saja pada pelapisan, sehingga ada bagian yang tidak tertutupi oleh pelapis, maka bagian itu akan bebas terekspos dengan lingkungan korosif dan akan terkorosi dengan lebih hebat dari pada jika tidak ada pelapisan, akibat terbentuknya sel galvanik. Tipe korosi akan berbentuk seperti rumah rayap, dengan bagian luar mulus, sementara bagian dalam sudah habis terkorosi/keropos. Contoh pelapisan tipe ini adalah pelapisan dengan logam-logam mulia seperti emas, perak, platina dan titanium.
       Pemakaian logam kurang inert sebagai pelapis punya keuntungan ganda. Selain pelapis merupakan pelindung secara fisik, ia juga pelindung secara elektrokimia bagi logam yang dilapisi. Kontak langsung antara kedua logam, membuat logam pelindung dan yang dilindungi membentuk sebuah sel galvanik, dengan anodanya adalah  logam pelindung dan katodanya adalah logam yang dilindungi. Akibatnya, boleh dikatakan bahwa logam yang dilindungi baru akan terkorosi jika semua logam pelindung sudah habis terkorosi. Adanya cacat pada pelapisan tidak mempengaruhi kemampuan proteksi pelindung. Contoh sistem seperti ini adalah besi galvanisasi, yaitu besi yang dilapisi dengan aluminium. Metode pelapisan dengan bahan logam dapat berupa :
1)        dipping
2)        cladding
3)        spraying
4)        electrodeposition
5)        vapour deposition
6)        diffusion
Dipping dilakukan dengan memanaskan logam pelapis sampai meleleh/lebur, kemudian mencelupkan bahan/alat yang akan  dilapisi ke dalam leburan tersebut dan merendamnya sebentar. Setelah itu, alat yang akan dilapisi diangkat dan dibiarkan mendingin di udara. Alat akan terlapisi oleh logam pelapis yang membeku di permukaannya. Cara ini sangat bergantung kepada kebersihan alat yang dilapisi dan kebersihan logam yang melebur. Jika yang dilapisi kotor/berdebu, maka pelapis tidak dapat menempel dengan baik.
Demikian juga jika ada kotoran-kotoran yang ikut dalam leburan, sekalipun berupa gas, maka pelapisan tidak bisa sempurna. Daya pembasahan serta daya lekat/adhesi logam pelapis juga mempengaruhi kekuatan lekatnya pada alat yang dilapisi. Dimensi alat juga berpengaruh pada hasil celupan. Jika alatnya berbentuk rumit dan banyak lekak-lekuknya, maka hasilnya akan berbeda dengan jika alatnya tidak banyak lekukannya. 


III.              Hot Dipping
Sejarah tercatat galvanizing kembali ke 1742 ketika seorang ahli kimia Perancis bernama PJ Malouin, dalam  presentasi ke Prancis Royal Academy, dijelaskan metode pelapisan besi dengan mencelupkan dalam seng cair.  Pada 1836, Stanilaus Tranquille Modeste Sorel, kimiawan Perancis, memperoleh paten untuk alat besi pelapisan dengan seng, setelah pertama membersihkannya dengan asam sulfat 9% dan fluks dengan amonium klorida. Sebuah  paten Inggris untuk proses yang sama diberikan pada tahun 1837. Pada 1850, industri galvanizing Inggris menggunakan
10.000 ton seng per tahun untuk perlindungan baja.  Galvanizing ditemukan dalam aplikasi besar dan hampir setiap industri di mana besi baja atau ringan digunakan. 
Para  utilitas, proses kimia, pulp dan kertas, otomotif, dan industri transportasi, untuk nama hanya beberapa,  historis telah membuat ekstensif menggunakan galvanizing untuk pengendalian korosi. Mereka terus melakukannya hari ini. Untuk  lebih dari 150 tahun, hot-dip galvanizing telah memiliki sejarah terbukti secara komersial sebagai metode korosi  perlindungan dalam berbagai aplikasi di seluruh dunia. Perlindungan Barrier mungkin adalah metode tertua dan paling banyak digunakan perlindungan korosi. Karena berfungsi dengan mengisolasi logam dari elektrolit di lingkungan. Dua sifat penting dari perlindungan penghalang adalah adhesi pada logam dasar dan ketahanan abrasi. Perlindungan katodik merupakan metode yang sama pentingnya untuk mencegah korosi. Perlindungan katodik membutuhkan perubahan elemen dari rangkaian korosi, memperkenalkan elemen baru korosi, dan memastikan bahwa logam dasar menjadi unsur katodik rangkaian. Hot dip galvanizing menyediakan penghalang yang sangat baik dan proteksi katodik. Metode anoda korban, di mana suatu logam atau paduan yang anodik pada logam harus dilindungi ditempatkan di sirkuit dan menjadi anoda. Logam dilindungi menjadi katoda dan tidak menimbulkan korosi. Anoda corrodes, sehingga memberikan perlindungan korban yang diinginkan. Dalam hampir semua elektrolit yang dihadapi dalam penggunaan sehari-hari, seng anoda dengan besi dan baja. Dengan demikian, lapisan galvanis memberikan perlindungan korosi katodik serta perlindungan penghalang. 
Ada banyak jenis pelapis yang ditetapkan sebagai hot dip galvanis. Proses ini melibatkan baja merendam dalam seng cair. Seng bereaksi dengan baja untuk membentuk lapisan galvanis. Waktu baja direndam dalam seng bersama dengan pasca-galvanizing pengobatan mengontrol ketebalan lapisan, penampilan dan karakteristik lain
Hot dip galvanis coating yang diterapkan pada baja untuk meningkatkan kinerja anti korosi baja untuk memastikan bahwa itu berlangsung selama mungkin dengan minimal pemeliharaan. Standar saat ini sedang dikembangkan untuk industri perumahan telah menetapkan patokan minimal 50 tahun sebagai kehidupan diterima produk bangunan struktural. 
Hanya hot dip produk baja galvanis dengan lapisan galvanis terberat mampu memenuhi persyaratan ini. Standard Australia AS 4680 – 1999, Hot Coating Galvanized mencelupkan pada Artikel Ferrous, mencakup standar coating galvanis pada artikel lembaran, kawat, tabung dan umum. Banyak kebingungan ada melalui pencantuman coating galvanis dengan karakteristik pelapisan secara signifikan berbeda dalam Standar Australia yang sama. Ada 4 perbedaan utama yang berdampak pada kinerja anti korosi baja galvanis batch dibandingkan dengan baja galvanis terus-menerus, antara lain :
1)        Ketebalan lapisan – batch item galvanis ketebalan bagian yang sama biasanya minimal 3 kali lebih tebal dari lapisan galvanis yang sama terus menerus pada lembaran dan tabung.
2)        Kekerasan Coating – batch item galvanis memiliki seng lebih tebal / lapisan besi paduan dalam lapisan yang memberikan batch item galvanis 5 kali ketahanan abrasi lapisan galvanis terus menerus.
3)        Integritas Coating – batch coating galvanis menerapkan lapisan berat yang seragam untuk semua permukaan internal dan eksternal, tepi dan gigi berlubang. Terus lapisan galvanis selalu akan terkena baja telanjang di potongan pinggirnya. Terus bagian berongga galvanis sepenuhnya galvanis pada permukaan luar saja.
4)        Massa Coating – Perlindungan katodik baja terpapar oleh seng tergantung dari massa seng dalam kaitannya dengan bidang baja terbuka. Karena karakteristik drainase pelapis batch galvanis,massa lapisan pada produk batch galvanis secara signifikan lebih tinggi (biasanya 3-5 kali) secara proporsional dengan ketebalan dari lapisan galvanis terus menerus. Canai panas bagian struktural menengah umum mencapai tingkat massa lapisan melebihi 1000 g/m2.
Hot Dipping merupakan proses pelapisan dengan cara mencelupkan substrat ke dalam larutan cair. Larutan ini berfungsi sebagai bahan pelapis terhadap substrat setelah substrat dikeluarkan dari larutan. Proses pelapisan galvanizing dapat ditemukan hampir di setiap aplikasi dan industri penting dimana bahan besi atau baja digunakan.
 Beberapa yang dapat kita sebutkan, misalnya pada industri peralatan listrik dan air, pemrosesan kimia, bahan baku kertas, otomotif, dan trasportasi, pada awalnya kegunaan galvanizing yang utama adalah untuk mengontrol karat pada besi atau baja. Yang mana saat ini tetap terus digunakan. Lebih dari 150 tahun, Hot Dip Galvanizing telah terbukti secara komersial sebagai metode perlindungan besi atau baja terhadap karat dalam banyak aplikasi di seluruh dunia. 


IV.              Proses Hot Dipping
Galvanizing adalah metode coating dengan komponen zinc. Komponen dicelupkan ke dalam molten zinc bath pada suhu sekitar 450-470 deg C. Sederhananya proses galvanising meliputi cleaning - pickling (acid) - fluxing - and dipping. Selain itu metode lain misal calorising (aluminum), Sheradizing (zinc), electro plating, metal spray, dll bisa dijadikan referensi untul metal coating dengan bahan selain zinc.
Proses pelapisan dengan metode Hot Dip Galvanizing dapat dibagi menjadi tiga tahap proses, yaitu:
4.1 Tahap persiapan (pre treatment)
Tahap persiapan berfungsi untuk menghilangkan asam atau basa yang merupakan bahan pengotor yang menempel pada spesimen, hal ini dimaksudkan agar diperoleh kondisi permukaan yang bersih dan diperoleh hasil lapisan yang baik. Proses pembersihan permukaan yang akan dilapisi dapat dilakukan sesuai dengan jenis pengotor yang menempel pada permukaan spesimen, namun proses pembersihan ini dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu:
4.1.1        Proses pembersihan secara fisik (mekanik)
Pembersihan secara fisik dapat berupa pengamplasan dengan menggunakan mesin gerinda, yang meliputi menghaluskan permukaan yang tidak rata dan penghilangan goresan-goresan serta beram-beram yang menempel pada permukaan spesimen.
4.1.2 Proses pembersihan secara kimiawi
Proses pembersihan secara kimiawi merupakan proses pembersihan pengotor yang menempel pada permukaan spesimen dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Proses pembersihan ini meliputi:
1.        Degreasing
Proses degreasing merupakan proses yang bertujuan untuk menghilangkan kotoran, minyak, lemak, cat dan kotoran padat lainnya yang menempel pada permukaan spesimen. Proses pembersihan dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH (soda kaustik) dengan konsentrasi 5% – 10% pada suhu 70oC – 90oC selama kurang lebih 10 menit.
2.        Rinsing I
Proses rinsing I bertujuan untuk membersihkan soda kaustik pada proses degreasing yang masih menempel pada permukaan spesimen dalam dengan menggunakan air bersih pada temperatur kamar.
3.        Pickling
Proses pickling bertujuan untuk menghilangkan karat yang melekat pada permukaan spesimen dengan cara dicelupkan ke dalam larutan HCl (asam klorida) atau larutan H 2 SO 4 (asam sulfat) dengan konsentrasi 10% – 15% selama 15 – 20 menit.
4.        Rinsing II
Proses rinsing II bertujuan untuk membersihkan larutan HCl atau H2SO4 yang menempel pada spesimen saat proses pickling dengan menggunakan air bersih pada temperatur kamar.
5.        Fluxing
Proses fluxing merupakan proses pelapisan awal dengan menggunakan Zinc Amonium Cloride (ZAC) dengan konsentrasi 20% – 30% selama 5 – 8 menit. Proses fluxing dilakukan dengan tujuan:
1.        Sebagai lapisan dasar untuk memperkuat lapisan seng pada saat dilakukan proses pelapisan.
2.        Sebagai katalisator reaksi terjadinya pelapisan Fe-Zn.
3.        Untuk menghindari terjadinya proses oksidasi sebelum proses galvanizing
6.        Drying
Proses drying merupakan proses pengeringan dan pemanasan awal dengan menggunakan gas panas yang suhunya kurang lebih 150oC, tujuan dari dilakukannya hal tersebut adalah untuk menghilangkan cairan yang mungkin terdapat pada permukaan spesimen yang dapat menyebabkan terjadinya ledakan uap saat proses galvanizing berlangsung.
4.2    Tahap pencelupan (galvanizing)
Spesimen yang telah mengalami tahap persiapan (pre treatment) dan telah bersih dari segala pengotor kemudian langkah berikutnya yaitu dilakukan proses pencelupan (galvanizing). Selama proses galvanizing berlangsung, cairan seng akan melapisi baja dengan membentuk lapisan baja seng kemudian barulah terbentuk lapisan yang sepenuhnya berupa unsur seng pada permukaan terluar baja, larutan yang digunakan minimal adalah 98 % murni unsur seng. Tahap pencelupan dilakukan selama kurang lebih 1,5 menit pada suhu 440oC – 460oC. Ketebalan lapisan seng pada pelapisan dengan metode Hot Dip Galvanizing dipengaruhi oleh kondisi permukaan, lamanya pencelupan dan temperatur pencelupan.
4.3    Tahap pendinginan dan tahap akhir
a)        Tahap pendinginan (quenching)
Tahap pendinginan dilakukan dengan mencelupkan spesimen ke dalam larutan sodium cromate dengan konsentrasi 0,015% pada suhu kamar ataupun dengan menggunakan air. Proses ini bertujuan untuk mencegah terjadinya white rust.
b)        Tahap akhir (finishing)
Bagian akhir dari proses pelapisan berupa menghaluskan permukaan yang runcing yang disebabkan oleh cairan seng yang hendak menetes namun telah mengering terlebih dahulu.
V.      Galvanisasi
Galvanisasi adalah proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih mudah terkorosi, hal tersebut dimaksudkan untuk melindungi logam bagian dalam dari korosi, baik terlindungi secara posisi juga secara kimia. Galvanisasi juga bermaksud untuk membentuk logam yang mudah terkorosi tersebut menjadi ‘anoda korban’, yaitu anoda yang sengaja dikorbankan terkorosi.
Pada umumnya, pelapisan besi atau baja menggunakan zinc atau seng. Hal tersebut dikarenakan zinc lebih cepat terkorosi dibandingkan dengan besi atau baja, zinc juga lebih murah dan mudah ditemukan. Bahan lain yang biasa digunakan sebagai pelapis adalah alumunium.
                                         

Gambar 5.1 Proses pencelupan logam
 

VI.         Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualitas Galvanized & dan keawetan
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi sifat-sifat baja pencelupan galvanis dalam menghasilkan produk kualitas dan kehandalan, yaitu:
1.        Kondisi permukaan benda kerja (baja): Painted, karat galvanis atau memiliki sebelumnya.
Baja yang sangat berkarat, lama waktu untuk acar dan karat pada permukaan baja akan tetap membekas di permukaan sehingga akan menyebabkan cacat galvanizing. Baja galvanis harus dalam pengupasan sebelum galvanis. Hal ini dapat dilakukan secara efektif, tetapi membutuhkan biaya tambahan untuk penggunaan asam lebih banyak dan juga penanganan khusus. Oleh karena itu penggunaan komponen yang telah galvanis untuk fabrikasi harus dihindari.
2.        Metalurgi Baja
Pelapisan galvanis dibentuk oleh reaksi antara baja dengan seng galvanis suhu. Metalurgi kondisi permukaan baja dan baja juga akan mempengaruhi ketebalan dan tampilan galvanis.
3.        komposisi Baja
Silikon atau fosfor yang terkandung dalam baja dapat baik secara signifikan mempengaruhi struktur, penampilan dan sifat dari lapisan galvanis. Dalam kasus ekstrim lapisan bisa sangat tebal, rapuh dan mudah rusak.
a)        Silikon
Tingkat silikon tertentu akan menghasilkan lapisan yang sangat tebal. Sebuah lapisan yang sangat tebal adalah hasil dari reaktivitas peningkatan baja degan seng cair, dan pembentukan seng-besi pelapisan permukaan baja dengan cepat. Pelapisan inilah yang bertindak sebagai pelindung baja dari korosi.
b)        Phospor
Kehadiran fosfor di atas ambang batas pada 0,05% menyebabkan peningkatan reaktivitas dari baja dengan lapisan seng cair dan pembentukan puasa. Ketika dikombinasikan dengan silikon, fosfor dapat menyebabkan efek yang tidak sebanding dengan ketebalan yang meningkat berlebihan di lapisan galvanis. Kelayakan baja silikon / fosfor untuk galvanis. Untuk panduan kelayakan baja silikon / fosfor untuk kriteria galvanis adalah sebagai berikut: Tingkat silikon (Si) <0,04% dan Tingkat silikon (Si) + (2,5 x% P) <0,09%. Coating galvanis pada baja silikon biasanya kusam abu-abu atau pucat dengan permukaan agak kasar dan mungkin rapuh. Hambatan dari lapisan sebanding dengan ketebalan lapisan galvanis dan tidak terpengaruh oleh penampilan. Secara umum, ketebalan, adhesi dan penampilan dari lapisan galvanis pada baja silikon dan fosfor berada di luar kendali dari pihak pencelupan galvanis.
4.        Kualitas Welding
Welding kualitas desain dan pengerjaan yang berkaitan dengan efek langsung pada kualitas galvanizing. Kawat las umumnya tingkat tinggi silikon dan ini dapat menyebabkan bagian logam yang dilas dengan seng bereaksi lebih kuat daripada bagian lain, menghasilkan lapisan galvanis tebal pada bagian logam yang dilas. Jika pengelasan estetika diabaikan di sini di mana pengelasan mantan harus difinisi dasarnya rata dengan permukaan setelah logam galvanis, harus menggunakan kawat las tingkat rendah silikon dan memiliki komposisi metalurgi yang sama dari logam dasar.
Desain pengelasan adalah fungsi dari lokasi pengelasan dan ekspansi. Welding kurang padat cair proses kimia dapat memungkinkan penetrasi ke dalam sendi. Cairan terperangkap akan mendidih menjadi uap di permukaan menyebabkan kerukan di hot dip. Sisa-sisa kristal fluks yang tersisa pada sendi udara akan menyerap kelembaban dan menyebabkan karat dan korosi galvanis setelah terinstal di lapangan. Tegangan permukaan (tegangan permukaan) dari dalah seng cair sedemikian rupa sehingga ia tidak bisa menembus ke celah kurang dari 1 mm. beberapa materi dilas di fluks las busur rendam mungkin berisi partikel kecil yang umumnya kurang dari 1 mm dengan diameter yang mencair bersama-sama ke permukaan las alur. Partikel-partikel ini keramik dan tidak dikonsumsi oleh pengawetan dan akan menyebabkan lubang kecil di lapisan galvanis di las alur.
 Karena diameter kecil, lubang kecil yang tidak mempengaruhi daya tahan dari lapisan galvanis. Jika keberadaan lubang kecil tidak diinginkan untuk alasan estetika harus dilakukan pada peledakan las abrasif untuk menghilangkan partikel ini. Dalam pengelasan MIG akan meninggalkan lapisan tipis pada terak las-lasannya. Lapisan ini harus dilepaskan sebelum karena akan menyebabkan kerusakan pada lapisan galvanis pada bagian-bagian dilas galvanis. Welding bunga api yang melekat pada bahan yang akan dihapus pula karena akan menimbulkan masalah estetika setelah galvanis. Kualitas pengelasan akan mempengaruhi kualitas dari lapisan galvanis. Pengelasan yang buruk akan menyebabkan penetrasi cairan kimia ke dalam sendi dan kemudian mengalir keluar setelah objek terpasang sehingga dapat merusak bagian.
Las terak tertinggal dalam pembersihan cairan pengawetan akan mencegah bagian itu dan juga akan mencegah aksi seng cair dengan bagian itu. Lapisan galvanis tidak akan menempel pada bagian ini dan kerusakan adalah di luar kendali Galvanizers.


Gambar 6.1 skema proses Hot Dipping Coation

 sumber :
ronnyprastya.blogspot.com/2012/01/hot-dipping-1.html.


Tidak ada komentar: