Pertanyaan Dan Jawaban Kimia Material

PERTANYAAN DAN JAWABAN KIMIA MATERIAL 1. Dari gambar berikut, jelaskan proses pengujian specimen atau contoh sehingga diperoleh kesimpulan bahwa specimen atau contoh tersebut mengalami korosi pada tingkat tertentu?

Jawab : Garam : Garam LiCl-Li2O cair dimasukkan ke dalam wadah MgO dengan kerapatan tinggi dan kemudian dipanaskan pada suhu 573 K selama 3 jam di bawah suasana argon untuk menghilangkan kelembaban yang mungkin tersisa. Setelah kondisi yang diinginkan itu tercapai,  benda uji dan tabung alumina direndam dalam garam cair, dan gas campuran (Ar-10% O2) itu dipasok melalui tabung alumina. Uji korosi dilakukan pada 948 K selama 216 jam. Setelah uji korosi, cuplikan ditarik dari garam cair LiCl-Li2O dan disimpan di bawah kondisi gas argon sementara tungku itu didinginkan sampai suhu kamar. Setelah dilakukan uji kemudian ditimbang, selisih berat awal dan berat akhir merupakan bagian yang mengalami korosi. 2. Jelaskan perbedaan antara gambar a dan b, berikut !

Jawab : Gambar : Gambar di atas menunjukkan atas menunjukkan penampang dari lapisan ikatan teraluminasi, sistem ikatan teraluminasi dan lapisan atas yang diperoleh dengan penyemprotan plasma. Sistem NiCoCrAlY teraluminasi dan NiCoCrAlY / MgO-ZrO2 teraluminasi keduanya berhasil diendapkan oleh  penyemprotan plasma. Gambar Gamba r (a) menunjukkan menun jukkan dua lapisan substrat dan lapisan pengikat pen gikat yang mengandung alumuniumdi bagian atas. Dari dua lapisan masih tampak pori-pori yang terbuka dan guratan oksida dan partikel yang tidak melebur. Gambar (b) menunjukkan tiga lapisan yaitu substrat yang terdiri Inconel 713LC, lapisan pengikat teraluminasi NiCoCrAlY dan lapisan atas MgO-ZrO2 sebagai penstabil ikatan. Pada gambar (b) lubang pori-pori dan guratan oksida sudah tidak tampak hanya tinggal patahan yang bersifat mikro dan peran lapisan pengikat sangat

tampak sebagai perekat antara substrat dan lapisan atas sehingga gambar (b) lebih rapat dari gambar (a). 3. Jelaskan gambar di bawah ini !

Jawab : Gambar di atas menunjukkan penampang SEM, distribusi unsur, dan pola XRD dari Inconel l713LC yang dilapisi NiCoCrAlY

teraluminasi.Gambar kiri atas menunjukkan

 penampang SEM dari lapisan substrat Inconel 713LC dibagian bawah dan lapisan ikatan di atasnya kemudian bagian paling atas adalah lapisan yang mengandung aluminium. Lapisan aluminide NiAl berisi sejumlah besar Co,oleh karena itu komposisi lapisan atas terdiri dari  Ni(Co)Al seperti tampak pada pola XRD. 4. Bagaimana komposisi unsur-unsur yang terdapat pada lapisan antara substrat Inconel 713LC dengan lapisan ikatan NiCoCrAlY teraluminasi pada gambar berikut ?

Jawab : Gambar di atas adalah Inconel l713LC yang dilapisi NiCoCrAlY teraluminasi. Unsurunsur yang terdapat pada penampang SEM dari substrat bagian bawah S7,S6 kemudian lapisan ikatan di bagian tengah S5,S4,S3 dan sampai lapisan yang mengandung aluminide di bagian atas ( di atas S2,S1 ). Dari keterangan tersebut dapat diketahui bahwa terdapat tiga lapisan yaitu Layer aluminide ( lapisan atas ), bond coat layer ( lapisan tengah ) dan substrat lapisan bawah. Pada lapisan S1terdapat komposisi berat unsur-unsur Cr ≈ 0,25 %, Co ≈ 15 %, Al ≈ 37,5 % dan Ni ≈ 47,5 %. Pada lapisan S2 ( lapisan antar muka ) terjadi perubahan komposisi yaitu Cr ≈ 25 %, Co

≈ 25 %, Al ≈ 25 % dan Ni ≈ 25 %,pada lapisan ini tampaknya terjadi keseimbangan komposisi unsur-unsur yang semuanya mencapai 25 % berat. Pada lapisan ikatan ( bagian tengah ) terjadi komposisi unsur Ni meningkat tajam sampai pada kisaran 50 % berat, sedang unsur-unsur lain kenaikan dan penurunannya relatif seimbang. Kenaikan Ni terjadi sampai pada lapisan substrat mencapai kurang lebih 75 % berat dan penurunan paling signifikan terjadi pada unsur Al sampai  pada nilai 0. 5. Jelaskan peranan masing-masing lapisan pada gambar berikut dari hasil pengamatan SEM dan XRD !

Jawab : Berdasarkan SEM, lapisan dasar atau substrat merupakan bahan dasar material, lapisan di atasnya merupakan lapisan pengikat atau perekat untuk menyatukan lapisan atas dan lapisan  bawah sedang lapisan atas merupakan lapisan yang menstabilkan struktur sehingga menjadi  bentuk kristal yang sangat kuat dan kokoh. Jika dilihat berdasarkan XRD tampak bahwa pada lapisan atas terbentuk kristal ZrO2 yang sangat stabil,hal ini dapat dilihat dari timbulnya puncak puncak yang jelas. 6. Berdasarkan gambar di bawah jelaskan komposisi unsur yang terdapat pada lapisan atas atau top coat  !

Jawab : Pada lapisan atas ( top coat ) yang disimbolkan dengan S1komposisi unsur-unsur yang ada yaitu ; Zr ≈ 72 % berat, Mg ≈ 8 %, O ≈ 20 % dan Ni ≈ 0. Dengan demikian dapat dikatakan  bahwa MgO distabilkan oleh ZrO2, karena MgO larut dalam ZrO2.

7.

Jelaskan gambar hasil pengujian korosi dari tiga jenis sampel, Inconel 713LC,Inconel 713LC yang dilapisi NiCoCrAlY yang teraluminasi dan Inconel 713LC yang dilapisi  NiCoCrAlY teraluminasi dan dilapisi lapisan atas !

Jawab : Grafik di atas menunjukkan hubungan antara berat yang hilang akibat korosi dengan  bahan yang tidak dilapisi dan bahan yang dipalisi. Bahan yang hanya terdiri dari Inconel 713LC (gambar bawah) mengalami kehilangan berat akibat korosi sekitar 4,6 %, dan bahan yang dilapisi dengan lapisan ikatan (bond coat) jumlah berat yang hilang akibat korosi sebesar kira-kira 2,2 % sedang bahan yang dilapisi dengan bond coat  dan top coat   hanya kehilangan berat akibat korosi sekitar 0,6 %. Dari diagram tersebut dapat disimpulkan bahwa tingkat korosi dari ketiga jenis sampel tersebut adalah : Inconel 713LC > bond coat  > bond coat  dan top coat . 8. Sebutkan senyawa-senyawa yang terbentuk sebagai produk korosi dari gambar berikut !

Jawab : Dari analisa XRD tampak bahwa terdapat puncak-puncak yang menunjukkan sifat kristal suatu senyawa yang pada awalnya sebelum diuji sifat korosinya tidak ada senyawa-senyawa tersebut. Dari keadaan itulah maka dapat dikatakan bahwa senyawa hasil korosi secara urut dari yang terbesar adalah NiO,Cr 2O3,NiCr 2O4, dan (Al,Tb,Ti)O2.

9. Dari gambar XRD di bawah ini, jelaskan timbulnya senyawa LiAlO2 dan Ni(Co)O !

Jawab :  Pembentukan LiAlO2  dapat dijelaskan dengan reaksi oksidasi antara garam LiCl yang mengandung Li2O dan Al2O3. Hal ini diyakini bahwa oksida aluminium dihasilkan dari reaksi:  Ni (Co) Al (4Ni (Co) + 3O2 → Al2O3 + 4Ni (Co). 10.

Jelaskan apa yang menyebabkan bahan yang dilapisi bond coat   dan top coat   tahan

terhadap korosi panas ! Jawab : Pada bahan yang dilapisi bond coat   dan top coat  membentuk satu keasatuan yang saling mendukung,misalnya bond coat berfungsi sebagai perekat antara substrat dan lapisan atas, sedang top coat membentuk suatu lapisan padat,keras ,rapat,struktur teratur dan stabil sehingga tahan terhadap panas tinggi dan korosi. 11. Jelaskan simbol S4 dan S5 yang terdapat pada gambar di bawah ini !

Jawab :  S4 dan S5 merupakan lapisan bond coat   yang bertindak sebagai perekat antara dua lapisan lainnya. Komposisi unsur-unsur yang terdapat dalam lapisan tersebut antara lain Al≈55%, Cr antara 75 sampai 80%,O≈ 35%, Ni antara 20 sampai 25%, dan Co tidak tampak pada lapisan itu. 12. Pada gambar soal no.12 tunjukkan lapisan antarmuka yang disimbolkan dengan S ! Jawab :  Lapisan antarmuka terdapat pada daerah S3 dan S4 yaitu antara lapisan aluminide dan lapisan bond coat , lapisan antarmuka lainnya adalah antara S6 dan S7,yaitu lapisan yang terletak antara lapisan ikatan dan lapisan substrat. 13. Jelaskan karakteristik yang digunakan untuk menganalisa sampel akibat korosi panas ! Jawab :  Karakteristik yang digunakan adalah : a) SEM ( Scanning Electron Microscope )

digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik

lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi. SEM juga bisa digunakan untuk mengukur ketebalan sample, b) Sedangkan Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) digunakan untuk mengetahui komposisi unsur dari material. Alat Fine Coater merupakan alat untuk melapisi material yang bersifat non konduktor dengan lapisan metal. Komposisi unsur-unsur yang terkandung dalam sample ditampilkan dalam diagram gelombang dengan puncak-puncak tertentu.