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