ABSTRAK

PENGARUH WAKTU PEMANASAN PADA PROSES BLACKENING BAJA ST 41 BENTUK PLAT DAN SILINDER TERHADAP KETEBALAN DAN KEKILAPAN LAPISAN PERMUKAAN

Nama                               : Firsty Novemia Hany

NIM                                 : 15050524001

Program Studi               : S1 Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan                           : Teknik Mesin

Fakultas                          : Teknik

Nama Lembaga             : Universitas Negeri Surabaya

Dosen Pembimbing      : Arya Mahendra Sakti, S.T., M. T.

Biaya tahunan yang ditimbulkan oleh kerusakan akibat korosi adalah sekitar 2,2 triliun dolar amerika, yang mana setara dengan 3% dari total Produk Domestik Bruto (PDB) negara-negara secara global.  Baja ST 41 merupakan jenis baja karbon rendah dengan kandungan karbon sekitar 0,37 – 0,43% yang banyak digunakan untuk komponen mesin seperti gear, rantai, skrup dan poros yang mana merupakan komponen mesin yang memiliki dimensi dengan toleransi yang tinggi. Maka dari itu diperlukan suatu metode pelapisan yang tidak menambah dimensi benda secara signifikan untuk menghambat laju korosi. Blackening atau pelapisan black oxide adalah proses konversi kimia yang terbentuk dari reaksi antara besi pada logam ferro dengan garam pengoksidasi hingga membentuk lapisan magnetite (Fe₃O₄) tipis pada substrat logam.

Penelitian yang dilakukan merupakan penelitian eksperimen, yaitu meneliti pengaruh waktu dan temperatur pemanasan pada proses blackening baja ST 41 bentuk plat dan silinder terhadap ketebalan dan kekilapan lapisan permukaan. Metode yang digunakan adalah metode deskriptif kuantitatif, yaitu dengan mengumpulkan data yang dinyatakan dalam bentuk angka dan ditampilkan dalam bentuk grafik serta metode deskriptif kualitatif, yaitu dengan menggambarkan permukaan bahan uji berdasarkan fakta yang tampak dari pengujian dengan menggunakan mikroskop digital perbesaran 1000 kali. Bahan uji berupa baja ST 41 bentuk plat dan silinder akan dipanaskan dalam larutan garam yang terbuat dari campuran 30% Natrium Hidroksida (NaOH), 10% Natrium Nitrat (NaNO₃), 10% Natrium Nitrit (NaNO₂), dan 50% Aquades (H₂O) dalam variasi waktu 30 menit, 60 menit, dan 90 menit serta dengan variasi temperatur 150ºC dan 200ºC.

Dari hasil penelitian diperoleh nilai ketebalan lapisan permukaan tertinggi yang didapatkan dari pengukuran dengan menggunakan ultrasonic thickness gauge terjadi pada waktu pelapisan 90 menit dan temperatur pelapisan 200ºC dengan nilai ketebalan sebesar 20,2 μm untuk spesimen uji bentuk plat dan 20,53 μm untuk spesimen uji bentuk silinder. Kenaikan ketebalan paling sedikit terjadi pada spesimen uji dengan waktu pelapisan 30 menit dan temperatur 150ºC dengan nilai ketebalan sebesar 17,48 μm untuk spesimen uji bentuk plat dan 17,43 μm untuk spesimen uji bentuk silinder. Serta, pada pengujian kekilapan dengan menggunakan glossmeter nilai kekilapan tertinggi diperoleh pada waktu pelapisan 30 menit dan temperatur 150ºC dengan nilai kekilapan sebesar 67,16 GU untuk spesimen bentuk plat dan 66,96 GU untuk spesimen bentuk silinder. Nilai kekilapan terendah diperoleh pada waktu pelapisan 90 menit dan temperatur 200ºC dengan nilai kekilapan sebesar 59,12 GU untuk spesimen bentuk plat dan  58,87 GU untuk spesimen bentuk silinder.

Kata kunci: Blackening, baja ST 41, ketebalan lapisan, kekilapan.

ABSTRACT

EFFECT OF HEATING TIME ON PLATE AND CYLINDER SHAPED ST 41 STEEL BLACKENING PROCESSES ON THICKNESS AND GLOSSINESS OF SURFACE LAYERS

Name                      : Firsty Novemia Hany

ID Number            : 15050524001

Study Program      : Bachelor of Mechanical Engineering Education

Department           : Mechanical Engineering

Faculty                  : Engineering

Institution             : State University Of Surabaya

Advisor                  : Arya Mahendra Sakti, S.T., M. T.

The annual costs caused by corrosion damage are around 2.2 trillion USD, which is equivalent to 3% of the total Gross Domestic Product (GDP) of countries around the world. ST 41 steel is a type of low carbon steel with a carbon content of around 0.37 - 0.43% which is widely used for components such as engines, chains, couplers and shafts which are engine components with high tolerance dimensions. Therefore, coating method that does not significantly increase the dimensions of objects to inhibit corrosion is needed. Blackening or black oxide coating is a chemical conversion process formed from the reaction between metals in iron and oxidizing salts to form a thin layer of magnetite (Fe₃O₄) on the metal substrate.

The research was an experimental study, by examine the effect of heating time and temperature of plate and cylinder shaped steel blackening process against the thickness and the gloss of the surface layer. The method used is descriptive quantitative method, by collecting data determined in numerical form and approved in the form ofa graphs and qualitative descriptive methods, by describing the surface of the test material based on facts that appear from testing using a digital microscope with 1000 times magnification. The test material consists of ST 41 steel plate shape and the cylinder will be heated in a salt solution made of a mixture of 30% Sodium Hydroxide (NaOH),  10% of Sodium Nitrate (NaNO₃), 10% of Sodium Nitrite (NaNO₂) and 50% of Aquades (H₂O ) in coating time variations of 30 minutes, 60 minutes, and 90 minutes and coating temperature variations of 150ºC and 200ºC.

The result showed, the highest surface layer thickness value obtained by using ultrasonic thickness gauges occurred at 90 minutes coating and coating temperature of 200º C with a thickness value of 20.2 μm for plate shaped specimens and 20.53 μm for cylinder shaped specimens. The lowest thickness increase occurred at specimens with 30 minutes coating time and the coating temperature of 150ºC with a thickness value of 17.48 μm for plate shaped specimens and 17.43 μm for cylindrical shaped specimens. The highest surface gloss value obtained by using glossmeter occured at 30 minutes coating and coating temperature of 150ºC with a gloss value of 67.16 GU for plate shaped specimens and 66.96 GU for cylinder shaped specimens. The lowest gloss value occured at 90 minutes coating time and coating temperature of 200ºC with a gloss value of 59.12 GU for plate shaped specimens and 58.87 GU for cylinder shaped specimens.

Keywords: Blackening, ST 41 steel, layer thickness, gloss.