ABSTRACT - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1998-1-170.pdfPada paduan Aluminium Die Casting (ADC) 12B paling sensitifterhadap serangan korosi sumur

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi IIISerpong, 20 -21 Oktober 1998 ISSN1410-2897

KARAKTERISASI PADUAN AI-Si DALAM LARUTAN NaCI DENGAN

r ~ I METODE POLARISASI POTENSIAL

~6b

Ika Kartika, To'at Nor Salam daD SodarjatPUSLITBANG METALURGI -LIPI

Kawasan PUSPIPTEK Serpong

ABSTRAKKARAKTERISASI PADUAN Al-Si DALAM LARUTAN NBC) DENGAN METODA POLARISASI POTENSIAL.

Paduan Al-Si yang dicelup dalam larutao NaCl mudah terserang korosi sumur. Untuk meneliti karakterisasi paduan Al-Si yangdicelup dalam tarutao NaCI, dipakai metode polarisasi potensial daD potensial korosi alami dengan alat potensiostat. Dari hasilpenelitian daD pembahasan, disimpulkan bahwa paduan Al-Si dalam larutan NaCI membentuk lapisan pasif dengan senyawaAlIO] atau Al(OH)]. Pada paduan Aluminium Die Casting (ADC) 12B paling sensitifterhadap serangan korosi sumur sedangkanADC l2A paling tahan. Unsur Mg cenderung menghambat peningkatan harga potensial korosi alami.

ABSTRACT

CHARACTERIZATION OF AI-Si ALLOYS IN NaCI SOLUTION WITH POTENTIAL POLARIZATIONMETHOD. AI-Si alloys immersed in NaCI solution is easy to attacked by pitting corrosion. For investigation the characteriza-tion of AI-Si alloys in NaCI solution were used polarization potential and natural corrosion potential method. From theinvestigation and research concluded that AI-Si alloys in NaCI solution are form passive layer with AIP3 or AI(OH)] compound.On Aluminium Die Casting (AOC) 12B alloys are more sensitve to attact by pitting corrosion, but AOC 12A alloys are veryresistant. Mg element is inclined to hampered the increasing natural corrosion potential value.

PENDAHULUAN Al-Si terhadap potensial korosi alami dan sifat polarisasipotensial daTi sistem tersebut.

Variabel penelitian yang diperlukan, meliputipemakaian tigajenis benda uji dari Al-Si dan pemakaianlarutao uji dari 0,03% berat ; 0,3% berat dan 3% beratNaCI. Percobaan berlangsung di atmosfir terbuka daDtemperatur percobaan adalah temperatur ruangan(28:t2)"C.

PERCOBAAN

Benda Uji daD Preparasi

Material benda uji yang dipergunakan dalarnpenelitian ini, terbuat dari paduan aluminium silikon cor.Komposisi kimia dari benda uji dapat dilihat padatabell.

Tabel I. Komposisi kimia paduan AI-Si dalam % berat

Benda uji dibentuk dengan tara memotongbahan yang selalu memakai pendingin air. Ukurnn bendauji adalah 30 rom x 5 rom x 2 rom. Salah satu uj1U1g beidauji dioor dengan diameter 1,6 rom ~ 10 rom, untuktempat penyambungan kabellistrik .Benda uji dipolesdengan mesin yang memakai kertas amplas SiC dari

Pada umumnya komponen mesin automotifmenggunakan bahan baku daTi paduan aluminium,misalnya Aluminium Die Casting (ADC) yangmeropakan paduan AI-Si [1]. Sistem pendingin mesinautomotif yang menggunakan media air disirkulasi olehpompa air yang terletak didalam blok mesin, dimanamedia air tersebut selalu bersentuhan dengan paduanAI-Si ini, tidak tertutup pemakaiannya untuk konstroksi-konstroksi rekayasa lain yang kontak dengan media air.

Paduan aluminium, ADC dalam konstruksirekayasa yang terekspos media berair, sangat rentansekali terhadap serangan korosi lokal yang diantaranyakorosi sumur dan korosi ceiah [2,3]. Apabila konstroksitersebut berbentuk permukaan bebas daD tereksposmedia korosif berair maka akan timbul korosi sumuran.Hal ini disebabkan karena logam Al mampu membentukperlindungan mandiri yang bel1>entuk lapis lindung pasifdari senyawa AI2O) atau AI(OH)) [5,6,7]. Terbentuknyakorosi sumuran ini, disebabkan karena ketidaksempurnaan dari lapis lindung pasif. Ketidak sempurnaantersebut disebabkan karena adanya impuritis atau unsur-unsur pemadu dalam logam AI maupun adanya gayamekanis yang mampu merobek tahanan lapis lindungpasif. Sebagai akibat terbukanya lapis lindung tersebut,menjadikan daerah yang terbuka mengalami korosi ataubertindak sebagai anoda dan bagian yang tertutup lapislindung bertindak sebagai katoda.

Tujuan utama dari penelitian ini adalah mengamatipengaroh penambahan unsur pemadu dalam paduan

Prosiding Perlemuan Ilmiah Sains Materi IIISerpong, 20 -21 Oktober1998 ISSN 1410-2897

pembantu dari logam murni platina, elektrOOa pemtxmdingdari Ag/ AgCl jenuh dan elektroda kerja atau benda uji.Langkah awal penelitian karakteristlk polarisasi potensialadalah memasukkan benda uji dalam larutan uji sekitar 1

jam yang dilanjutkan dengan penggeseran hargapotensial dari potensial korosi alami ke arab anodikdengan kecepatan 20 m V Imenit. Percobaan dihentikan,apabila potensial sistem telah mencapai keadaan

transpasif

HASH.. DAN PEMBAHASAN

tingkat kekasaran 100 hingga 800. Pemasangan kabellistrik dilakukan terhadap benda uji yang telahdipreparasi dan dipoles dengan cara memasukkan ujungkabel listrik kedalam lubang bOT, kemudian ditutupdengan perekat dari pasta karet silikon. Setelah karetsilikon kering, benda uji dicuci dengan sabun, dibilasair destilasi daD dicuci ulang dengan aseton.Pembersihan lebih lanjut dengan mencelup benda ujikedalam larutao 0, I N NaOH selama I meRit, dibilasdengan air destilasi, dikeringkan daD siap untuk

percobaan.

Lamtan UjipH Lanrtan

Hasi1 pengukuran pH lamtao uji pada temperaturkamar (28:!:2)OC baik sebelum percobaan maupunsesudah percobaan dapat dilihat pada tabel 2 di bawahini. Dari tabel 2 terlihat bahwa ada peningkatao hargapH larutan uji sebelum dipakai percobaan dengankisaran 6,10 hingga 6,30 menjadi 7,0 hingga 7,15.Adanya peningkatan pH ini disebabkan karena adanyaproduk korosi dari logam aluminium yang terlarut daIawlarutao uji.

Lamtan uji dibuat dengan cara melarutkan garamNaCI proanalitis kedalam air deionisasi, sehinggadiperoleh konsentrasi 0,03% berat; 0,3% berat dan 3%berat NaCI. Pada percobaan dipergunakan 250 ml

larutan uji dan penelitian berlangsung pada temperaturkamar {28:!:2)OC, sistem terouka di atmosfir dan tidak ada

pengadukan.Pada Gambar 1 ditunjukkan rangkaian alat

percobaan yang menggunakan alat potensiostat yangdilengkapi elektroda pembantu dari logam platina,elektroda pembanding dari Ag/ AgCI.

Tabel 2. Hasil pengukuran pH larutan uji

pH larutan

(sesudahl

~

7'OS 7,IS

7.10

-~ tl P_iog '" ~ ~ ~J"'_Gor...

.~I<..,Ulkon

,Potensial korosi alami, Ekor. 818ml

Hasil pengukuran Ekor ~ paduan logam AI-Siatau ADC 10, ADC 12A maupun ADC 12B dalam me-dia korosif yang mengandung 0,03%; 0,3% daD 3%bemt NaCl, dapat dilihat pada Gambar 2a, 2b dan 2c.Dari gambar 2 telihat bahwa benda uji ADC 10 dan ADC12A relatiflebih mulia dari pada ADC 12B. Hal ini dapai.ditunjukkan pada gambar 2a, dimana harga Ekor ~ADC 10 dan ADC 12A berkisar antara -630 hingga -560(m \I; Ag/ AgCi) dan ADC 12B berkisar antara -675 hingga-620 (mV, Ag/AgCl). Secara keseluruhan baikkonsentrasi larutan uji 0,03%; 0,3% maupun 3% bemtNaCl, menunjukkan gejala yang hampir sama.Rendahnya harga Ekor~ paduan AI-Si tipe ADC 12Bini dimungkinkan karena kadar kandungan logam Mgyang relatiftinggi yaitu 0,1725 % sementara ADC 10sebesarO,1120 %dan ADC 12A sebesarO,1210 %.

Menurut diagram Pourbaix atau deret teganganlogam, harga potensial standar logam Mg daIam larutandengan pH = 7 adalah sangat rendah, sekitar -1,9119

(volt, SHE). Pada kondisi yang sarna harga potensialstandar AI = -1,500 (mY; SHE); Si = -Q,9070 (mY;SHE);Zn = -Q,439 (mV,SHE); Fe = -Q,0969 (mV,SHE); Mn =-Q,7769 (mY;SHE); Cu = 0,5200 (m\l;SHE) dan Ni = 0,~1

A : Elektroda p_banm darl PI

B : Elektroda kerja (benda oj!)C: Elektroda pembandlng AgiAgCl

Garnbar 1. Rangkaian alat percobaan

Cara Percobaan

Pengukuran pH larutan, dilakukan dengan alatdigital pH meter merek TO A dengan mengunakanelektroda gelas. Pengukuran dilakukan pada temperaturkamar (28j:2)OC daD terbuka terhadap udarn bebas.Pengukuran potensial korosi alami, dilakukan denganbantuan elektroda pembanding dari Ag/ AgCI yangdihubungkan oleh voltmeter tipe digital dengan elektrodakerja yaitu benda uji. Pengukuran yang diiakukan untukmeneliti karakteristik polarisasi potensial suatu bendauji Al-Si dalam media korosif, dipergunakan potensiostatmerek HD HA -305 dengan referensi standar ASTM No.

G 69-81. Pada pemakaian potensiostat tersebut,dilengkapi dengan tiga jenis elektroda yaitu elektroda

171lka Kartika dkk.

Prosiding Pertemuan Ilmiah Saw Materi 1/1Serpong, 20 -21 Oktober 1998 ISSN 1410-2897

O~O30/0 NaCl# As! AgCI-0- ADC 10-ADC 12A.--ADC 126

" -" _.~~~~:~:.::::~:~:~~~:;~~~:::

peningkatan harga aktifitas ion klorida yang terlibatdalam reaksi korosi[6].

Ekstrapolasi basil pengukuran pB dan E kor.olomipada diagram Pourbaix.

Untuk mengetahui dengan pasti kondisi bendauji yang dicelup dalam media korosif. dapat diplot hargapH dan Ekor. Alami pada diagram Pourbaix sepertiGamOOr 3.

Basil pengukuran polarisasi potensial anodik

Hasil pengukuran polarisasi potensial anodikbenda uji ADC 10, ADC 12A daD ADC 12B dalamlarutan uji 0,03% ; 0,3% dan 3% berat NaCI padatemperatur kamar (28:!:2)OC ditunjukkan pada gambar 4.Dari Gambar 4., terlihat bahwa basil polarisasi anodikbendauji ADC 10,ADC 12AdanADC 12Byangdicelupdalam media korosif yang mengandung garam NaCl darikonsentrasi 0,03%; 0,3% dan 3% berat. Dari pengamatan

UbO-< -400~-<

~ -450>13'- -500

i1-< -550-'-<'i;} -6000~0 -650~

~ -7000p.,

-750

.800 I I I J I

0 20 40 60 80 100 120

W AKTU ( ja... )

0,3% NaCl, Temp_Kamar---Pol.ADO 10---Pol.ADC 12A---Pol.ADC 128

u

~>s.

-400

U~ .450"Ob-< 4500

>'.! -550

~-< -600~~

-650~0= -7000~~ -7500a..

-800 I I I II

0 20 40 60 80 100 120

WAKTU (JAM)

-400

3DjltNaCl, Temp.Kamar-.-Pol. ADC10-e-POI.ADC12A-POI,ADC12B

pHU.0 -450..:~..: -500>~

~ -550

;..: -600...I..:--650(/10~ -700 jj.~..~~~ ,M ~-v--l' ~

...; -7500a..

Gambar 3. Ekstrapolasi harga pH dan Ekor. alamipada diagram Pourbaix

visual selarna proses polarisasi anodik dan juga basilpengeplotan data seperti pada garnbar diatas, daerahyang teramati adalah daerah pasif dan transpasif. Daerahpasif, terletak pada harga Ekor alarni dan pada harga yanglebih tinggi dari Ekor alarni merupakan daerah transpasif.Daerah aktif, sarna sekali tidak terbentuk pada sistempaduan Al-Si dalarn larutan garam NaCl hingga 3% berat.Harga-harga potensial kritis pada pembentukan rapatarus 10 mAlcm\ 100 mAlcm2 dan Ekoralarni dapatdilihatpada label 3. Dari tabel 3 dapat dipelajari bahwa paduanAl-Si dalarn larutan garam NaCl sangat sensitifterhadapserangan korosi sumur. Hal ini ditunjukkan olehperbedaan antara E kor alarni dengan V'C 1 00 yang sangatdekat. Derajat sensitifitas yang paling tinggi adalah padalarutan 3% NaCl, dengan kisaran antara 25 m V -40 m V .Pada larutan 0,3% NaCl antara 30 mV -50 mV dan padalarutan 0,03% NaCl, antara90mV -115m V

-800 I I I '1-

0 20 40 60 AO 100 120

WAKTU (JAM)

Hubungan Antara E kaT. Alarni dan WaktuCelup daTi ADC 10, ADC 12A dan ADC12B dalam Larutan NaCI

Gambar 2.

(m v,SHE). Pada penambahan konsenb'asi garam dalamlarutao uji mempunyai kecenderungan menumnkanharga Ekor aIami Hal ini dimungkinkan karena ada

172

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1/1Serpong, 20 -21 Oktober1998 ISSN 1410-2897

10'

Tabel 3. Potensial kritis pada proses polarisasi potensialO,O3%NaCI, 20 mV/menit

105}Ii) Lar

~i&muji

Pmam

VC

10

V'C

100

(mY)

lriismml

,E &

V' C'OO :

liSI~.{!!!:y}-s~-Ws-5&)~

--

0'03% 1 AOC 10 1 -645 AOC l1A .«XJ

AOCl2B -645

-530

-510-520

Ne..~.!.U\~.<""-<

J2 10,3% AOC 10 1 -620 AOCI2A -645

AOCI2B -645

.«XJ-&>5-625-680-680-&J

-5~-5~-610.«:l}

.«:l}

-655

305535404025

100 3 3% AOCIO I -~ AOC 12A -700

AOC 12B -680lO-1

\f

KESIMPULAN106

10,3% NaCl, 20 mV/menitI .--ADC 10

-+-AOC 12A !-ADC 128 ~

,(HE..<-.:.\I)

;;)~<~<Do<~

Dari basil penelitian tersebut diaw, dapat ditarikbeberapa kesimpulan yang tersebut dJoawah ini :I. Paduan Al-Si mampu meningkatkan harga pH lanrtan

korosif2. Unsur Mg daJam paduan Al-Si, cendenmg menghambat

peningkatao harga E ko, aIami3. Secaraalami, paduan Al-Si dalam larutao garam NaCI

mengalami pemasifan, yaitu membentuk senyawaAl2O) atau AI(OH))

4. Peningkatao kadar garam NaCI dalam larutao akanmeningkatkan serangan korosi sumuran

5. Paduan ADC 128, sangat sensitif terbadap serangankorosi sumur daripada ADC 10 atau ADC 12A

104

1.03

102

101

1011

10.1 DAFTAR PUSTAKAI I I I I I

-800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100

POTENSIAL (mV, Ag/AgCI)

1063% NaCl,20 mV/menit

~..~. -8-4DC 10:~~~ ..4DC 124/' --4DC 128"

105

");u~;!.It}

:J~-<~

10'

103

102

<Do 101<~

100

10.1

[1] Metals Handbook., ASMInternational, ged, Vol. 13,1987

[2] BOHN!, H; Ulll.IG, H.H., "Enviromental FactorsAffecting The Critical Pitting Potential of Aluminium", J. Electrochem. Soc. , Electro Chern; calScience. 1969,906-910.

[3] CHAWLA, S.L ; GUPTA, RK. , "Materials Selectionfor Corrosion Control", ASMInternationall993.

[4] FONTANA, M.G ; GRUNE, N.D. ," CorrosionEngineering", 2ed, Tokyo 1978.

[5] KOVACS, E.I. ," Effect of Iron and Silicon inAluminium and Its Alloys", Trans. Tech. Publication.Switzerland 1990.

[6] POURBAIX, M. ," Lectures on ElectrochemicalCorrosion", Plenium Press New York 1%0.

[7] POURBAIX, M. ," AtJas of Electrochemical Equilibriain Aqueous Solutions", Corrosion -NACE. Texas,USA 1974.

[8] SILVERMAN, D.C. ," Application ofEMH -pHDiagrnm to Cont}Sion Prediction", Corrosion -NACE,\bl. 38 (10), 1982.

-I I I I I I

.800 -100 -600 -500 -400 -300 -200 -IOU

POTENSIAl (mY ,Ag/ AgCl)

Gambar 4. Polarisasi Potensial Anodik Paduan Al-Sidalam Larotan Garam NaCI

lka Kartika dkk. 173

'--AOC to..-, ADC t2A

-ADC t2Slot

103

102

101

IVI I 1 I I I

-aoo .700 -600 .500 .400 -300 -200 .100

POTENSIAL ( mV, Ag/ ASCI)

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi IIISerpong, 10 -11 Oktober 1998 ISSN1410-2897

[9] HARSISTO, FlRDIONO F. dan TOAT NURSALAM," Korosi Lokal Paduan AI-Si padaKomponen Automotif', Prosiding Material 1996P3M-LlPI.