deposisi lapisan tipis aizn untuk pelindung fe...

6
Prosiding Pertemuan llmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213 DEPOSISI LAPISAN TIPIS AIZn UNTUK PELINDUNG Fe BENTUK AS TERHADAP KOROSI CAIRAN GARAM Yunanto, BA Tjipto Sujitno daDSuprapto Puslitbang Teknologi Maju (P3TM) -BATAN JI. Babarsari, Kotak Pas : 8 Yogyakarta 5500 ABSTRAK DEPOSISI LAPISAN TIPIS AIZn UNTUK PELINDUNG Fe BENTUK AS TERHADAP KOROSI CAIRAN GARAM. Telah dilakukan deposisi tipis AlZn pada substrat Fe bentuk as dengan teknik sputtering silinder. Tujuan penelitian ini memberikan perlindungan Fe bentuk as terhadap korosi air yang mengandung garam dengan lapisan tipis AlZn. Tempat substrat bertungsi juga sebagai anoda, sedangkantarget daTiAlZn sebagai katoda. Ion argon daTi anoda menembaki target utama AI dan target pinhole Zn dengan energi yang cukup kuat untuk melepaskanatom AIZn. Atom AlZn akan terhambur ke segala arah dan sebagian ditarik oleh anoda membentuk lapisan tipis AlZn pada permukaanFe. Untuk mengetahui unsur AlZn telah merekat pada substrat Fe dilakukan pengamatanunsur dengan APNC dan laju korosi dengan potensiostat. Kondisi optimum proses sputtering pada parameter tegangan 1.000 volt, waktu deposisi 30 menit. tekanan 8x1O.2 torr. Dari hasil pengukuran yang dilakukan diperoleh penurunan laju korosi daTi 1,72 mpy menjadi 0,42 mpy pada prosentase kandungan Al 47 % dan Zn 8,3 % Kala kunci ,apisan tipis AlZn, korosi, teknik sputtering. ABSTRACT DEPOSITION OF AIZn THIN FILM FOR PROTECTING LAYER OF Fe CYLINDRYCAL SHAPE UNDER SALT LIQUm CORROSION ATTACK. Deposition of AIZn thin film on Fe using sputtering technique has been carried out.The purpose of this researchis to make AlZn protection layer of Fe under salt liquid corrosion attack. In this experiments substrat as an anode while AlZn target as a cathode.Energetic argon ion bambarded the main targets AI and Zn pinhole, henceforth the AI and Zn atoms will release from the surface. AI or Zn atoms scatters in random direction and some of these atom will be withdrawn by anode to form a thin layer on the surface of Fe. Chemical composition of thin layer was analysed using FNAA while corrosion rate was analysed using potensiostat. It was found that the optimum conditions was achieved at 1,000 Volt voltage, 8x10.2 torr pressure,30 minutes time deposition. At this condition the corrosion rate decreased from 1.72 mpy to 0.42 mpy. From FNAA analysis, it was found that at the optimum conditions, the content of AI and Zn was 47 % wt and 8.3 % wt respevtively. Key word\' : Alln thin film, corrosion, sputtering technique. PENDAHULUAN Lambung kapal, anjungan pengeboran lepas pantai, pipa minyak bawah laut dan komponen yang berbentuk as hams yang selalu bersinggungan dengan air laut hams dilindungi terhadap serangan korosi air yang mengandung gararn (cairan agresit). Demikian juga knalpot kendaraan bermotor yang terkena suhu tinggi dan gas daTi reaksi pembakaran mesin motor bakar, bagian-bagian tersebut perin dilindungai dengan suatu lapisan tipis pencegah korosi. Selama ini untuk meningkatkanketahanan korosi bagian tersebut menggunakan bahan Cd atau Zn sebagaipelindung dan sebagai anodatumbal (~acrificial anode)menggunakan teknik cair yaitu elektro plating (penyepuhan) Pada teknik ini bahan Cd akan mengeluarkan polusi beracun yang berbahayabagi lingkungan. Atau bisa juga bahan Zn hanya dilapiskan dengan penyemprotan panas. Untuk lebih meningkatkan ketahanan korosi terhadap cairan garam maupun suhu tinggi akhir-akhir ini dikembangkan paduan dua bahan AlZn[ 1,2] . Untuk teknik elektro plating bahan Fe dan bahan AlZn direndam padacairan elektrolit yang mengandung garam-garam penyuiut. Bahan Zn diberi potensial positif (anoda), sedangkanbahan Fe diberi potensial negatif (katoda) makapada elektrolit akan timbul arus yang akan melarutkan bahan AlZn pada bahan Fe. Dengan mengatur kekentalan elektrolit daD bentuk daTi anoda dan katoda dapat dikendalikan ketebalan pelapisan bahan AlZn pada bahan Fe[ 1 ]. Lapisan tipis Zn akan memberikan perlindungan yang luar biasa seandainya logam itu dapat dilarutkan dengan laju yang konstan. Bahan Zn terkorosi pada air laut membentuk selapis kulit kedap air yang membatasi keluaranarus.Diantara bahan tidak murni besi,tembaga, timbal yang paling menimbulkan efek merusak terhadap 114

Upload: vancong

Post on 25-Apr-2019

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Prosiding Pertemuan llmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

DEPOSISI LAPISAN TIPIS AIZn UNTUK PELINDUNG FeBENTUK AS TERHADAP KOROSI CAIRAN GARAM

Yunanto, BA Tjipto Sujitno daD SupraptoPuslitbang Teknologi Maju (P3TM) -BATANJI. Babarsari, Kotak Pas : 8 Yogyakarta 5500

ABSTRAK

DEPOSISI LAPISAN TIPIS AIZn UNTUK PELINDUNG Fe BENTUK AS TERHADAP KOROSI CAIRANGARAM. Telah dilakukan deposisi tipis AlZn pada substrat Fe bentuk as dengan teknik sputtering silinder. Tujuan penelitian inimemberikan perlindungan Fe bentuk as terhadap korosi air yang mengandung garam dengan lapisan tipis AlZn. Tempat substratbertungsi juga sebagai anoda, sedangkan target daTi AlZn sebagai katoda. Ion argon daTi anoda menembaki target utama AI dantarget pinhole Zn dengan energi yang cukup kuat untuk melepaskan atom AIZn. Atom AlZn akan terhambur ke segala arah dansebagian ditarik oleh anoda membentuk lapisan tipis AlZn pada permukaan Fe. Untuk mengetahui unsur AlZn telah merekat padasubstrat Fe dilakukan pengamatan unsur dengan APNC dan laju korosi dengan potensiostat. Kondisi optimum proses sputteringpada parameter tegangan 1.000 volt, waktu deposisi 30 menit. tekanan 8x1O.2 torr. Dari hasil pengukuran yang dilakukandiperoleh penurunan laju korosi daTi 1,72 mpy menjadi 0,42 mpy pada prosentase kandungan Al 47 % dan Zn 8,3 %

Kala kunci ,apisan tipis AlZn, korosi, teknik sputtering.

ABSTRACT

DEPOSITION OF AIZn THIN FILM FOR PROTECTING LAYER OF Fe CYLINDRYCAL SHAPE UNDERSALT LIQUm CORROSION ATTACK. Deposition of AIZn thin film on Fe using sputtering technique has been carriedout. The purpose of this research is to make AlZn protection layer of Fe under salt liquid corrosion attack. In this experimentssubstrat as an anode while AlZn target as a cathode. Energetic argon ion bambarded the main targets AI and Zn pinhole, henceforththe AI and Zn atoms will release from the surface. AI or Zn atoms scatters in random direction and some of these atom will bewithdrawn by anode to form a thin layer on the surface of Fe. Chemical composition of thin layer was analysed using FNAAwhile corrosion rate was analysed using potensiostat. It was found that the optimum conditions was achieved at 1,000 Voltvoltage, 8x10.2 torr pressure, 30 minutes time deposition. At this condition the corrosion rate decreased from 1.72 mpy to 0.42mpy. From FNAA analysis, it was found that at the optimum conditions, the content of AI and Zn was 47 % wt and 8.3 % wt

respevtively.

Key word\' : Alln thin film, corrosion, sputtering technique.

PENDAHULUAN

Lambung kapal, anjungan pengeboran lepaspantai, pipa minyak bawah laut dan komponen yangberbentuk as hams yang selalu bersinggungan denganair laut hams dilindungi terhadap serangan korosi airyang mengandung gararn (cairan agresit). Demikian jugaknalpot kendaraan bermotor yang terkena suhu tinggidan gas daTi reaksi pembakaran mesin motor bakar,bagian-bagian tersebut perin dilindungai dengan suatulapisan tipis pencegah korosi. Selama ini untukmeningkatkanketahanan korosi bagian tersebutmenggunakan bahan Cd atau Zn sebagai pelindung dansebagai anoda tumbal (~acrificial anode) menggunakanteknik cair yaitu elektro plating (penyepuhan) Padateknik ini bahan Cd akan mengeluarkan polusi beracunyang berbahaya bagi lingkungan. Atau bisa juga bahanZn hanya dilapiskan dengan penyemprotan panas.Untuk lebih meningkatkan ketahanan korosi terhadap

cairan garam maupun suhu tinggi akhir-akhir inidikembangkan paduan dua bahan AlZn[ 1,2] .

Untuk teknik elektro plating bahan Fe dan bahanAlZn direndam pada cairan elektrolit yang mengandunggaram-garam penyuiut. Bahan Zn diberi potensial positif(anoda), sedangkan bahan Fe diberi potensial negatif(katoda) maka pada elektrolit akan timbul arus yang akanmelarutkan bahan AlZn pada bahan Fe. Denganmengatur kekentalan elektrolit daD bentuk daTi anodadan katoda dapat dikendalikan ketebalan pelapisanbahan AlZn pada bahan Fe [ 1 ] .

Lapisan tipis Zn akan memberikan perlindunganyang luar biasa seandainya logam itu dapat dilarutkandengan laju yang konstan. Bahan Zn terkorosi pada airlaut membentuk selapis kulit kedap air yang membatasikeluaran arus. Diantara bahan tidak murni besi, tembaga,timbal yang paling menimbulkan efek merusak terhadap

114

Deposisi Lapisan Tipis AlZn untuk Pelindung Fe Bentuk AS Terhadap Korosi Cairan Garam (Yilnanto)

anoda adalah besi, karena kelarotannya sangat rendah.Hal ini dapat menimbulkan pembentukan sel galvaniklokal yang menghasilkan suatu lapisan seng hidroksidaatau seng karbonat yang tidak bisa larut danmenghantarkan listrik yang menyebabkan anoda tidakefektif. Dengan menambahkan Al pacta Zn akanmenyebabkan terbentuk antar logam aluminium besiyang lebih tidak mulia yang akan mengurangi efek selkorosi lokal.

sputtering. Pada penelitian ini digunakan metode

sputtering yang mempunyai keunggulan yaitu lapisantipis yang terdeposisi dapat merekat dengan kuat. Untukmendeposisikan bahan AlZn pada substrat Fe, bahantarget utama Ai dan target pin hole Zn diturnbuki denganion argon dari tempat substrat (anoda)[3]..

Sebagian atom pada target akan tetpentalkeluarmelalui transfer momentum. Atom yang terhambur iniakan bergerak ke segala arah, diantaranya ditarik menujuanoda. (substrat) daD membentuk lapisan tipis merekatdengan kuat pacta .~ubstrat.Percikan atom target pacta.~ubstrat sebanding dengan tegangan elektroda daDwaktu deposisi. Berbanding terbalik dengan jarakelektroda daD tekanan gas. Dengan melakukan variasiparameter sputteringyaitu tegangan elektroda, waktudeposisi daD prosentase Zn diharapkan akan didapatlapisan tipis A1Zn yang paling tahan terhadap cairan

yang mengandung garam[4,5].

HIPOTESIS

Setiap logam akan terkena korosi bilabersinggungan dengan udara, suatu cairan atau cairanyang mengandung garam (cairan agresif). Untukmenghambat laju korosi dilakukan dengan memberilapisan pelindung yang dapat mengurangi arus elektron,mengubah pH atau penghantaran ion melalui elektrolit.Untuk logam yang digunakan pacta lingkungan air tautjalan yang dapat dilakukan adalah dengan memberikancairan inhibitor (kurang praktis) atau melindungi logamtersebut dengan memberikan lapisan tipis yang tahanterhadap garam. Lapisan tipis AlZn merupakan salahsatu paduan yang tahan terhadap cairan mengandung

garam

TATAKERJA

Bahan

Dalam penelitian ini menggunakan target AIbentuk silinder diameter 16 mm teball mm, sedangkantarget Zn berbentuk empat persegi panjang denganpanjang 20 cm lebar I cm tebal 1 mill. Bahan untuksubstrat digunakan bahan Fe dipotong dengan diameter14 mill, teball mill. Peralatan sistem sputtering bentuksilinder yang digunakan terdiri daTi : tabung sputteringdengan dua target utama Al daD target pin hole Zn,pompa vakum rotan, vakum meter, sumber tegangantinggi DC 2.000 volt daD sumber gas argon.

Pendeposisian Lapisan TipisPembuatan lapisan tipis A1Zn pada substrat Fe

dimana target utama AI dan target pin hole Zn diletakkanpada bagian silinder luar yang berfungsi juga sebagaikatoda, dimana luasan target Al yang lebih besar daTitarget pin hole Zn. Substrat Fe diletakkan pada tempatsubstrat berbentuk slinder yang berfungsi juga sebagaianoda yang terletak di dalam silinder luar. Tabungsputtering divakumkan sampai 4xl 0-2 torr dengan pompavakum rotari, kemudian gas argon dialirkan ke dalamtabung sputtering melalui kran yang digunakan untukmengatur tekanan gas. Tekanan gas naik menjadi7x10-2 torr.

Somber tegangan tinggi DC dihidupkan, gasargon terionisasi, ion argon akan menumbuki targetutama Al dan target pin hole Zn. Atom Al dan Zn akanterlepas menuju substrat Fe dengan tenaga yang cukupbesar, sehingga sebagian ion Al dan Zn sebelum daDsesudah sampai pada substrat membentuk senyawaA1Zn pada permukaan substrat Fe. Untuk mendapatkansenyawa A1Zn paling baik, maka dilakukan variasiprosentase kandungan Zn (dengan melakukan variasijumlah pin hole Zn), waktu deposisi, tegangan anoda.

Penggunaan bahan Al disebabkan karena bahanini termasuk bahan yang aktjf. hila pada lingkungan yangmengandung oksigen maka pada permukaan Al akanterbentuk lapisan tipis yang dapat memisahkan antarapermukaan Al dengan lingkungannya, sehingga akanmeningkatkan ketahanan korosi bahan tersebut.Demikian juga pada bahan Zn hila berada padalingkungan oksigen, hidroksida, karbonat basa makaakan membentuk lapisan tipis zinc oksida, zinc hidroksidadan zinc karbonat basa yang juga meningkatkanketahanan korosi. Dengan menumbuki target AI dan Zndengan ion Ar pada tabung sputtering, maka akanterbentuk lapisan tipis AlZn pada substrat Fe. Lapisantipis ini dapat memisahkan antara cairan garam denganpermukaan substrat Fe, sehingga akan mengurangiinteraksi antara permukaan lapisan tipis dengan cairan

yang mengandung garam yang pada akhirnyamemperkecil arus korosi.

Bahan AI hila terkena air yang mengandunggaram akan terkena korosi sumuran. Korosi inidisebabkan karena lapisan oksida bersifat katodik yangmelapisi sewaktu bahan Al di udara bebas. Bahan Altidak baik untuk lapisan anoda tumbal. Untuk itu perluditambahkan unsur lain misalnya Zn yang dapatmencegah terbentuknya selaput oksida yang merata,merekat kuat dan protektif sehingga proses galvanikakan terns berlangsung.

Untuk membuat lapisan tipis AIZn pada bahanFe dapat dilakukan menggunakan metode konvensionalelektro plating, pencelupan panas, penyemprotan dandifusi. Selain itu dapat juga dilakukan dengan teknikmodern yaitu ion beam assisted deposition maupun

11..

Prosiding Pertemuan llmiah llmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN1411-2213

Gambar 1. Diagram kotak sistem sputtering bentuk silinder

Pengukuran Laju Korosi MenggunakanPotensiostat

peningkatan nomor massa inti atom, sehingga substratbersifat radioaktif.

Aktivitas ini berlangsung terns tetapi pada suatusaat terjadi aktivitas jenuh. Pada kondisi ini tidak akanterjadi peningkatan nomor massa inti atom meskipunradiasi berlangsung terns. Setelah berakhirnya prosesaktivasi .,"ubstrat yang telah bersifat radioaktif akan

mengalami pelurnhan dengan memancarkan sinargamma. Tenaga sinar gamma yang dipancarkanmenunjukkan nomor massa unsur substrat. Sinar gammaini dianalisis menggunakan spektrometer gamma.

BASIL DAN PEMBAHASAN

Hasillaju korosi Fe tanpa deposisi lapisan tipisAIZn laju korosinya lebih tinggi, sedangkan Fe yangdideposisi dengan lapisan tipis AIZn menunjukanpenurunan laju korosi. Gambar 2 sampai denganGambar 5 menyajikan grafIk hubungan antara teganganelektroda, waktu deposisi, prosentase kandungan ZndaD sudut substrat terhadap laju korosi.

1c8

~.§.

'g:¥

~~

~$

t4

1:2

Laju korosi substrat Fe sebelum daD sesudahdideposisi dengan lapisan tipis AlZn diukur denganpotensiostat galvanostat merk Tacussel tipe PGS 20 I TPada alat ini sebagai elektroda pembantu dari platinadaD sebagai elektroda pembanding adalah dari kalomel,sedangkan sebagai elektroda kerja adalah Fe yang belumdideposisi daD yang sudah dideposisi dengan lapisantipis AIZn. Alat ini dilengkapi dengan tempat cuplikandiameter 15 mm daD bagian yang terkorosi diameternya10 rom. Waktu untukmengkorosi suatu bahan, tegangan

'anoda daD katoda dapat diatur sesuai dengan yangdikehendaki.

Untuk pengukuran arus korosi denganmenaikkan tegangan anoda dari tegangan negatipmenuju Dol daD Dol menuju tegangan positip secaraotomatis dengan rentang potensial selama waktutertentu, dengan laju yang tidal berubah. Kemudiandibuat plot antara potensial dengan arus polarisasi.Untuk pengukuran potensiostat dinamik polarisasianodik, setiap cuplikan yang acta di dalam set korosipada media air yang mengandung NaCI dengankonsentrasiO,OI Mdilakukanolehkomputer. Padasistempengukuran ini diperlukan media air sebanyak 200 mI.Pada setiap pengukuran diamati pacta E .waI =-1.600 m Vterhadap Ekorosi daD berakhir pada 1.600 m V Kecepatanpolarisasi yang dipakai adalah 20 mV/dt

Pengamatan Unsur AlZn pada FeMenggunakan APNC () ~ 7"-.:1 ~ ~ f;OO., "

t9Qang~ !3lektroMc (vQ~)

Gombar 2. Grafik hubungan antara tegangan elektrodadengan !aju korosi

Untuk mengetahui atom AIZn sudahterdeposisi dan seberapa banyak kandungan unsur AlZnpada .\'ubc\'trat Fe, perlu dilakukan pengamatan unsur.Pengamatan unsur AlZn yang terdeposisi pada .S'ubstratFe menggunakan Analisa Pengaktifan Neutron Cepat.Cara pengukuran ini sangat sensitifterhadap atom tidakmumian (atom aging yang terdeposisi pada suatu bahanyang diamati). Selain itu alai ill dapat mengamati unsurringan seperti nitrogen. Dalam pengamatan ill atom takmumian yang terdeposisi pada seluruh permukaan3'Ub.~'lrat (tidak hanya pada satu titik seperti pada ED AX)diiradiasi dengan neutron cepat 14 Me V daTi generatorneutron dengan waktu tertentu Selama mengalamiradiasi neutron, substrat mengalami aktivitas

Gambar 2 menyajikan grafik hubungan antarategangan elektroda dengan laju korosi. Teganganelektroda berfungsi untuk mengionisasi gas argon danmempercepat ion argon menuju ke target AI dan Zn. Ionargon mempunyai massa yang bernt, sehingga tumbukanpada target mampu melepaskan atom Al dan Zn. AtomAI dan ZI1 yang lepas akan menuju ke .~ub.S'trat Femembentuk lapisan tipis AlZn merata di permukaan Fe.

,-,,>ubstrat tanpa lapisan tipis AIZn laju korosinyaadalah 1,72 mpy dan setelah dideposisi dengan lapisan

111\

Deposisi Lapisan Tzpis AlZn untuk Pelindung Fe Bentuk AS Terhadap Korosi Cairan Garam (Yunanto)

tipis laju korosinya turun. Semakin tinggi teganganelektroda ada kecenderungan laju korosi menurnn sedikitmenjadi 1,69 mpy, hal ini kerena tenaga ion argonmenumbuki target Al dan Zn belum begitu kuat,sehingga percikan atom A1Zn hanya sedikit. Dengandemikian lapisan tipis yang terdeposisi pada permukaansub,\'trat Fe belum begitu tebal, sehingga reaksi cairan

pengkorosi (air yang mengandung NaCl) masih cukupbesar. Tetapi pada tegangan 1250 volt laju korosi turnndengan drastis menjadi 1,07 mpy. hill ini disebabkankarena ion argon untuk menumbuki target AlZn cukupbesar, sehingga percikan yang dihasilkan cukup banyak.Lapisan tipis AlZn yang dihasilkan juga meningkatketebalannya.. Dengan demikian interaksi antara cairandengan permukaan lapisan tipis AlZn tidak begtu besar.Pada tegangan 1.500 volt tenaga ion argon semakin besar,sehingga percikan yang dihasilkan yang menumbuksubstrat juga semakin besar. Dengan demikian sebagianatom AlZn sebagian tidak merekat pada ,\'Ub,\'trat Fe dantidak membentuk lapisan tipis AlZn yang cukup tebal.

~!..~i:I:i"

Gombar 4. Grafik hubungan. antara prosentase Zn denganlaju korosi

dengan laju korosi. Cara menentukan prosentase Znpada senyawa A1Zn dengan mengatur perbandinganluas target Zn terhadap luasan target AI. Jadi padapenelitian ini luasan Zn dibuat lebih kecil dari luasan AI.Untuk prosentase Zn hanya 5 % laju korosi hanyaberkurang sedikit menjadi 1,65 mpy, hal ini disebabkanpembentukan antar logam aluminium besi yang lebihtidak mulia yang akan mengurangi efek sel korosi lokalbelum sempuma. Tetapi pada prosentase kandunganZn 10 % laju korosinya turun drastis menjadi 0,42 mpy,karena pembentukan antar logam aluminium/besi yangtidak mulia sudah sempurna. Laju korosi untukprosentase kandungan Zn di atas 10 % naik lagi, hal inidisebabkan karena dengan naiknya kandungan Zn makalapisan tipis zinc oksida lebih lemah dari lapisan tipisaluminium oksida[2].

\$51"; .; ~V.~~C!:J$"'" I;j+~1 1~1+~1 ---'I

Gambar 3. Grafik hubungan antara waktu deposisi denganlaju korosi

/~ ~---'! ~I

1::1$ t I!!0 ~ mo m

$Ud~ {d~2ja1}

~S""i.P:

j:J:i"

Gambar 5. Grafik hubungan antara posisi sudut substratdengan laju korosi

Tujuan penelitian ini adalah untuk memberilapisan tipis AIZn pada su."btrat bentuk as, sehinggadalam pembuatan lapisan tipis AIZn menggunakanelektroda berbentuk silinder dimana katodanya daTibahan Al yang ditutupi (sebagian kecil) dengan bahanZn. Dengan demikian percikan atom AlZn basil tumbukandengan ion argon yang terdeposisi pada substrat Fetidak dapat homogen. Ketidak homogenan ini(Gambar 5) kemungkinan disebabkan dari jarak elektroda(antara target dan substrat) tidak persis semua, sehinggahasil percikannyajuga tidak sarna. Selain itu terjadinyasenyawa antara ion AI daD Zn sebelum sampai ."ubstrat

Pada Gambar 3 disajikan grafik hubungan antarawaktu deposisi dengan laju korosi. Laju korosicendemng menumn dengan bertambahnya waktu, halini disebabkan karena dengan bertambahnya waktu

deposisi, dengan menggunakan tegangan elektroda,prosentase Zn, tekanan gas yang sarna maka lapisantipis yang terbentuk semakin tebal. Denganbertambahnya teballapisan tipis AlZn, maka interaksicairan pengkorosi dengan lapisan tipis Al Zn semakinkecil. Selain itu penggrerogotan lapisan tipis AIZnmemerlukan waktu yang lebih lama. Dengan demikianams korosinya tumn menjadi 1,22 mpy walaupun naiklagi menjadi 1,38 setelah waktu deposisi 90 meDii. Hal illdisebabkan semakin panjang waktu deposisi, maka akanmelewati kondisi jenuh. Pertumbuhan lapisan tipis akandisertai dengan pembentukan kekosongan daD pori-porimikro. Adanya kekosongan daD pori-pori mikro akanmenyebabkan penumnan kerapatan daD keteraturanatom-atom dalam lapisan tipis yang terbentuk. Dengandemikian elektron akan lebih mudah mengalir dari cairanmenuju substrat Fe[6].

Pacta Gambar 4 menyajikan gambar grafikhubungan antara prosentase Zn pada senyawa AIZn

117

1.55

145

IJS

Prosiding Pertemuan llmiah l/mu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN1411-2213

Cacah

Ca

a

h

Tenaga (keV) Tenaga. (keV)

Gambar 6. Spektrum puncak unsur Zn dan AI yangmenghasilkan laju korosi terkecil menggunakan APNC.

Gambar 7. Spektrum unsur Zn clan Al yangmenghasilkan laju korosi terbesar.

tenaga daTi unsur Zn pacta tenaga 487,94 Ke V dengancacah 17 dan Al padatenaga 846,28 KeV dengancacah337. Dengan demikian dapat ditentukan kandungan Zn3,3 % dan AI 66 %. Sedangkan spektnun pacta Gambar 7menunjukkan puncak Zn pacta tenaga 518,51 Ke V dengancacah 46 dan Al pada tenaga 873,06 Ke V dengan cacah243. Prosentase kandungan pacta substrat yangmenghasilkan laju korosi yang terkecil adalah Zn 8,3 %dan AI4 7 %. Kedua spektrum yang ditampilkan unsurFe tidak tampak, hal ini kemungkinan lapisan tipis yangterbentuk tebal sehingga menutupi permukaan_\'Ubstrat Fe.

KESIMPULAN

Dari basil percobaan dan pengamatan yang telahdilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan bahwadengan menggunakan target AlZn bentuk silinder, makadapat dilakukan deposisi lapisan tipis AIZn padasubstrat Fe dengan bentuk as. Untuk tujuanpeningkatan ketahanan korosi bahan Fe yang sering

digunakan pada peralatan yang bersinggungan denganair taut. Dalam hal ini parameter yang penting padaproses deposisi lapisan tipis adalah waktu deposisi,tegangan elektroda dan prosentase Zn. Denganmenggunakan sistem sputtering bentuk silinderdiperoleh penurunan laju korosi terbesar pada kondisiparameterwaktu deposisi 30 menit, tekanan 8x10-2 torr,tegangan elektroda 1.000 volt dan kandungan Zn 8,3 %.Penurunan laju korosi daTi 1,72 mpy menjadi 0,42 mpy.

UCAPAN TERIMAKASm

Pacta kesempatan ini Penulis menyampaikanucapan terima kasih kepada Sdr.Agus dan Sdr.Sumaryadi yang telah membantu membuat lapisan tipisAIZn. Demikian juga pacta Sdr. Sunardi ST yang telahmengamati analisis unsur dengan APNC, serta Sdri.Ratmi Herlani Amd yang telah mengukur laju korosidengan Potensiostat.

juga tidak persis sarna. Oleh karena itu laju korosi antarake empat substrat tidak sarna. PeIbedaan terbesar antarasudut 900 dengan sudut 1800 adalah 0,3 mpy, sehinggahomogenitas basil deposisi lapisan tipis AlZn adalah

1-0,3/1,72=0,87.Untuk mengetahui unsur yang terdeposisi pada

subc..trat Fe maka lapisan tipis yang yang terdeposisipacta substrat Fe diamati dengan Analisa PengatipanNeutron Cepat. Pengarnatan dilakukan pacta c..ubstrat Feyang telah dideposisi dengan lapisan tipis AlZn yangmenghasilkan laju korosi teIkecil dan teIbesar (ketahanankorosi yang paling baik dan paling jelek). PactaGambar 6. disajikan spektrom tenaga daTi kandungan AIdan Zn pada substrat Fe yang menghasilkan laju korosipaling kecil, sedangkan Gambar 7 spektrum tenaga darikandungan AlZn yang menghasilkan laju korosi palingbesar (tidak baik).

Prosentase lapisan tipis AlZn yang terdeposisipacta substrat Fe dapat diketahui dengan rnembuat,..ubstrat standar dari bahan murni daTi AI dan Zn. Keduabahan ini dicampur dan diarnati cacahnya untuk masing-masing unsur. Dengan membandingkan cacah dari bahanstandar dan lapisan tipis AIZn rnaka dapat diketahuiprosentase kandungan AIZn.

Penentuan prosentase unsur Zn pacta Gambar 4dilakukan dengan menghitung perbandingan luasantarget utarna AI dan targetpin hole Zn. Dengan demikianpacta kenyataannya prosentase unsur Al dan Zn yangterdeposisi pacta substrat Fe, selain ditentukan olehluasan target utama dan target pin hole juga ditentukanoleh perolehan sputter (sputter yield). Perolehan basilsputter ini tergantung daTi daya ikat bahan target yangdigunakan. Untuk unsur Al basil perolehan ..,putter daTitumbukan ion argon tenaga 100 eVadalah 0,11,sedangkan basil perolehan ,..putter Zn adalah 0,09. Jadidengan tenaga penumbuk dan waktu penurnbukan yangsarna perolehan basil sputter Zn lebih kecil dari unsurAI. Selain ditentukan oleh luasan target dan ikatan bahanmasih tergantung dari letak ,..ub~.tratterhadap letak targetutarna dan target pin hole.

Pacta spektrum Gambar 6 rnenunjukkan puncak

118

Deposisi Lapisan Tipis AlZn un/uk Pelindung Fe Bentuk AS Terhadap Korosi Cairan Garam (IUnanto)

DAFTARPUSTAKA

[1]. CHAMBERLAIN J, TRE11ffiWEY KR, Koro.~i,PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, (1991)

[2]. BING WANG, ZU WU LA!, CONG BING nANG,Study of the corrosion protection properties ofAIZn films synthesized by IBAD, Journal ofMaterials Proce.~.~ing Technology. (1998).

[3]. J MORT, F JONSON, Plasma Deposited ThinFilm, CRC Press Inc. Florida, (1985).

[4]. M. SUNTHANKAR, SD JOSHI, Zero Waste DryPlating, Society of Vacuum Coaters, (1997).

[5]. KIYOTAKA W, SHIGER H, Handbook SputterDeposition Tecnology, Noyes Publication, NewYersey, (1991).

[6]. LAWRENCE, VAN VLACK, !/mu dan TeknologiBahan, PeneIbitErlangga, Jakarta, (1991)

TANYA JAWAB

Mujamilah, P3ffi -BATAN

Pertanyaan1. Bagaimana metode ini diterapkan untuk pelapisan

pada sistem komposit dengan bentuk kurva

Jawaban1. Metode ini dapat digunakan pada komposit dengan

bentuk kurva yaitu dengan membentuk targetberbentuk kurva juga dengan ukuran yang lebihbesar. Target berbentuk kurva ditumbuki dengan ionargon dalam ruang vakum. Atom target memercik kesubstrat bentuk kurva dengan lapisan tipis yanghomogen dan merekat dengan kuat karena sebagianatom target dapat menyisip pacta pennukaan substrat.

Toifur, Universitas Ahmad Dahlan -YogyakartaPertanyaan1. Mengapa Peningkatan daya RF menurunkan

transmitan

Jawaban1. Peningkatan daya RF menyebabkan tenaga ion

argon meningkat sehingga atom silikon semakinbanyak, dengan demikian ketebalan lapisan tipis SiNmeningkat clan pada akhirnya transmitannyamenumn.

119