kajian pelapisan ysz, csz, alumino silikat pada baja … · 2015-04-17 · thermal barrier coating...

KAJIAN PELAPISAN YSZ, CSZ, ALUMINO SILIKAT PADA BAJA S45C DENGAN FLAME SPRAY COATING

Penulis: Budiana

111 10 100 018

Pembimbing: Prof. Dr. Suasmoro, DEA

Departemen Fisika FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Suarabaya

Sistem penunjuk

Sistem pembebanan

Sistem propulasi

Sayap atau fin

PENDAHULUAN

Konvergen

Divergen

Grafit dilapisiTiC

Baja S45C

DIPERLUKAN MATERIAL

PENGIKAT DAN MATERIAL

PENGISOLASI PANAS

ZO Paint

Sistem Thermal Coating

CSZ Pasta

Thermal barrier Coating digunakan

dengan tujuan untukmengurangi

perubahan panasyang terus menerus

antar permukaan dankomponen substrat

Thermal Barrier Coating

Top Coat

Bond Coat NiCrAlY

Bahan Alam

Beli Jadi

Sintesis Sendiri

Al/Si

CSZ

YSZ

Dicari material yang menempel

Material Thermal Barrier Coating ZrO2

1. Thermal konduktivitas 1,1-2,2 W/m K

2. Melting Point 2973 o K3. Thermal difusitivitas 0,58 x 10-6

m2s-1

4. Kapasitas panas 0,64 Jg-1K-1

5. Thermal expansi 10,7-11,5 K-1 x 10-6

1. Thermal Konduktivitas 0,9-1,4 W/m K

2. Melting Point 2558 o K3. Thermal expansi 9,91 K-1 x 10

YSZ CSZ

ZrO2 yang distabilisasi

1. Thermal Konduktivitas 1,8-3,3 W/m K

2. Melting Point 2123 K3. Koefisien Thermal Expanison 5,3 K-1 x 10-6

ALUMINO SILIKAT

ZO paint adalah calciastabilized zirconia dengankomposisi 4 % calcium dan96 % zirconium. ZO paint biasanya digunakan untukmelindungi platinum dari

cairan kimia

ZO PAINT

Material TOP COAT Material Perekat

Thermal Spray

Flame spray adalah bagian dari thermal spray coating. Flame spraymerupakan tehnik yang dikembangkan oleh Schoop dari Swiss padaakhir abad 20 (Schoop, 1917)

1. Working gases 2. Injection powder

3. Torch body4. Sprayed coatings5. Stream of partikel

6. Combustion Flame

Flame Temperatures

Flame velocities

Working gases

3000 C- 3350 C

80-100 m/s

Laju rata-rata dan tekananbergantung pada tipe Torch

Powder

Morphology Partikel Spherical

Ukuran Partikel 5-100 um

Kecepatan Partikel50-100 g/min

Distribusinyasempit

Menurunkanspraying spot

Metodologi Percobaan

Persiapan YSZ

End

Persiapan Yttria dan Zirkonia

Yttria dan Zirkonia ditimbang

Yttria dan zirkonia dimasukankedalam planetary milling

Tahap evaporator rotatif

Dikeringkan pada temperature 60 C

Yttria danzirkonia dimilling selama 4 jam dengan putaran 150 rpm

XRD

Kalsinasi 1350 selama 10 jam

Diagram Phassa YSZ

1350

7

POLA XRD YSZ PADA BEBERAPA KALSINASI

Persentase Berat

No

Perlakuan

Persentase (wt%)

ZrO2

(Monoklinik)

ZrO2 (Kubik) Yttria

(Kubik)

1. Tanpa Kalsinasi 88.0 0 12.0

Kalsinasi

2. 10000 C, 1 Jam 88.0 0 12.0

3. 12000 C, 1 Jam 75.3 14.0 10.7

4. 13500 C, 1 Jam 64.2 29.9 5.9

5. 13500 C, 10 Jam 52.7 45.0 2.3

6. 13500 C, 16 Jam 54.1 42.2 3.8

Defect YSZ

Y2O3 ZrO2 2 Y ’ Zr + 3OO + VO ..

Grafik hubungan antara persentase berat dengan Kalsinasi fungsitemperatur

Grafik hubungan antara persentase berat dengan kalsinasi fungsiwaktu

Hasil Search Match

Pola XRD CSZ

Persiapan Serbuk CSZ

Hasil Searc Match

Persentase Berat (wt%)

No Penyusun Komposisi berat (wt%)

1. ZrO2 (Monoklinik) 35.7

2. ZrO2 (Kubik) 64

Reaksi Defect CSZ

CaO Ca’’Zr + OO + VO

..ZrO2

Pola XRD Alumino Silika

Hasil Search Match

Pola XRD NiCrAlY

Tahap persiapan Baja S45C

Baja S45C dipotong menggunakan wire cutdengan ukuran 100 mm x 30mm x 6mm.

Distribusi Ukuran GritJumlah (%)

Coarser <=20

Basic <=45

Mixed <=70

Finner <=3

Komposisi Jumlah (%)

Al2O3 60,39

SiO2 9,45

Fe2O3 4,97

TiO2 11,18

Proses Flame Spray

Baja dipanaskan padatemperature 500 C

Sebelum dilapisi denganserbuk

Dipanaskan Dilapisi NiCrAlY 2 sapuan

Dilapisi Serbuk keramik 2 sapuanDidinginkan padatemperature ruang

Parameter Nilai

Laju aliran gas oksigen (m3/jam) 0,1

Feed rate powder (kg m2/jam) 0,79/0,1

Jarak semprotan (mm) 130-180

Tekanan udara (PA) 3,45 X 107

Tekanan oksigen (PA) 2,94 X 106

Tekanan asetilen (PA) 2,94 X 106

Paameter Prosess Spray Coating

Baja yang dilapisiNiCrAlY

Baja yang dilapisi

CSZ

Baja yang dilapisi

Al/Si

Baja yang dilapisi

YSZ

Hasil Dan Diskusi

Pola XRD Top coat dan Bond coat

Top Coat Bond Coat Top Coat

Serbuk YSZ Serbuk CSZ

Substrat Bond coat Top coatSubstratBond coat

Serbuk CSZ

Analisis CSZ berdasarkan SEM

Leleh berbentukliquid

Belum lelehberbentuk serbuk

Terbentuk Poros

3000 C

< 3000 C

Diketahuikecepatan flame

90 m/s Diketahui jarakflame ke substrat

30 cm

Waktu tiba di permukaan= 0,3/90 = 0,3 ms

Sangatsingkat

AnalisisTemperature kurang panas

Bila dianggap linier, YSZ dan Alumino silikat padasaat jatuh di permukaan belum meleleh

Pull Of Test

Massa putus =198,65 g =0,19865 Kg=0,2 Kg

Luasan = P X L=(1,275 cm)( 1,115 cm)=1,421625 cm2

=1,42 x 10-4 m-2

F = mg=(0,2 Kg)(9,8 m/s2)= 1,96 N

P =F/A= 0,13 x 105 Nm-2

No Nama P ( Nm-2)

1 Baja tanpa Coating dengan baja tanpa coating 0,97 x 105

2 Baja coating dengan baja coating 1,12 x 105

3 Baja coating dengan grafit coating 0,13 x 105

4 Baja coating dengan grafit dengan Baja coating 0,84 x 105

Hasil Pengujian Pull Of Test

Kesimpulan

a. Dengan menggunakan metode flame spray coating, serbuk yang menempel pada permukaan baja adalah serbuk CSZ.

b. Nilai kuat lekat dari baja coating dengan zo paint dan baja coating adalah 1,12 x 105 ( Nm-2)

Terima Kasih