ISSN 1410-1998Prosiding Presentasi I/miah Bahan Bakar NukJir VP2TBDU dan P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

PENINGKATAN KETAHANAN KOROSI AICuMg BERBENTUK SlUNDERDENGAN PLt~SMA NITROGEN

Yunanto, Sahat Simbolon, Trimardji AtmonoPusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Maju Batan Yogyakarta

ABSTRAK

PENINGKATAN KETAHANAN KOROSI AICuMg BERBENTUK SlUNDER DENGAN PLASMANITROGEN. Telah dilakukan peningkatan ketahanan korosi AICuMg (paduan 2017) berbentuksilinder dengan plasma lucutan pijar metode induktip. Penelitian ini bertujuan meningkatkanketahanan korosi AICuMg yang ada di pasaran dibandingkan dengan bahan AIMg2 yang biasadigunakan untuk kelongsong bahan bakar nuklir. Tabung reaktor plasma menggunakan elektrodaberupa kumparan induksi yang berbentuk silinder, sesuai dengan bentuk kelongsong bahan bakarnuklir. Dengan demikian lapisan tipis yang dihasilkan akan homogen pada setiap sisi AICuMgyang dideposisi dengan lapisan tipis. Dengan melakukan variasi tekanan gas, suhu substrat, dayaRF dan waktu deposisi akan diperoleh lapisan tipis nitrida yang dapat meningkatkan ketahananterhadap korosi pada aluminium silinder. Pengukuran laju korosi dilakukan menggunakanPotensiostat Galvanostat PGS 201T. Hasil pengukuran menunjukkan adanya peningkatanketahanan korosi AICuMg sebesar 666% dengan laju korosi dari 0,26 mpy menjadi 0,039 mpypada kondisi operasi tekanan 8.10.2 torr, suhu 1000 C, waktu deposisi 1 jam, daya RF 100 watt.Hasillaju korosii 0,039 mpy memberikan hasil yang jauh lebih baik dari ketahanan korosi AIMg2yang hanya 0,156 mpy, sedangkan homogenitas ketahanan korosinya yang dihasilkan 0,5.

ABSTRACT

THE IMPROVEMENT OF THE CORROSION RESISTANCE OF AN AICuMg CYLINDER USINGA NITROGEN PLASMA. The corrosion resistance improvement of an AICuMg cylinder(2017 compound) has been done using the glow discharge plasma of induction method. Aim ofthe experiment is to increase the corrosion resistance of aluminium which is available on themarket in oreder to compare it with AIMg2 material which is usually used as a nuclear fuelmaterial cladding. The reactor tube electrode of nitrogen plasma is a cylindrical induction coils, itresemble the fonn of a nuclear fuel material cladding. Therefore, the thin film resulted will behomogenous at each side of aluminium substrat. With varying the gas pressure, substrattemperature, RF power and deposition time, a nitride thin film develops which can increase thecorrosion resistance better in cylindrical AICuMg. The coffOsion rate is measured using apotensiostat and galvanostat PGS 210 T. The measurement shows the increasing of corrosionresistance up to 666 % and decreasing of corrosin rate from 0.26 mpy to 0.039 mpy, which isbetter than that of AIMg2 (0.156 mpy). The result also shows, that the homogeneity of thecorrosion resistance is 0.5. The operation conditions were 8.10-2 tOfT of pressure, 1000 C oftemperature and 1 hour of deposition time as well 100 watt RF power.

PENDAHULUAN bahan bakar nuklir ini terletak di terasreaktor, sehingga harus mempunyai tampanglintang serapan Netron yang rendah dantahan terhadap korosi. Bahan yang biasadigunakan untuk kelongsong bahan bakarnuklir adalah bahan AIMg2 yang sulit dicari dipasaran lokal(1).

Untuk mengurangai laju korosi padalingkungan berair yang korosif ada satu carayaitu dengan cara inhibitor, pada lingkunganyang berair dan korosif diberi zat misalnyakronat atau asam karbonat, maka akan dapatmenurunkan laju korosi. Inhibitor ada 3macam yaitu inhibitor anodik, inhibitor katodikdan inhibitor campuran. Cara inhibitor inimempunyai kekurangan yaitu harus memberiinhibitor lagi bila air pendingin diganti denganair pendingin yang baru. Selain itu ada carauntuk meningkatkan ketahanan korosi

aluminium yaitu dengan menggodog

Salah satu komponen yang palingpenting pada suatu reaktor nuklir adalahkelongsong bahan bakar nuklir. Fungsi utamadari kelongsong bahan bakar nuklir adalahuntuk mencegah keluarnya produk fisi daribahan bakar nuklir. Produk fisi ini berasal daripembelahan inti yang berupa gas ataupadatan. Produk fisi bersifat radioaktip yangberbahaya bagi ling kung an, sehingga harusselalu terkungkung dalam kelongsong bahanbakar nuklir.

Letak kelongsong bahan bakar nukliradalah di dalam teras reaktor yang selalubersinggungan dengan air bebas mineralyang mengalir untuk sirkulasi pendinginanteras reaktor. Kelongsong bahan bakar nuklirmempunyai resiko terkena dampak oksigendari air yaitu berupa korosi. Kelongsong

178

ISSN 1410-1998Prosiding Presentasi ffmiah Bahan Bakar Nukfir V

P2TBDU dan P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

nitrida pada permukaan substrat adalahtekanan gas, suhu substrat, daya RF danwaktu deposisi. Menurut Herz Knudsenperekatan ion pada substrat sebandingdengan suhu substrat dan berbandingterbalik dengan tekanan gas. Tekanan gasmempengaruhi tumbukan ion nitrogen pad apermukaan substrat, untuk semakin rendahmaka ion nitrogen semakin berkurangmenumbuk partikel udara, sehingga tenagaion nitrogen tidak banyak berkurangtenaganya untuk menumbuk permukaansubstrat. Suhu akan mempengaruhi getaranatom substrat, semakin tinggi suhu substratmaka getaran atom substrat juga semakintinggi. Hal ini akan mengakibatkan semakinrenggangnya jarak atom, sehingga akansemakin banyak ion nitrogen yang menyisippada susunan atom substrat. Selain itumenurut Kick suhu juga mempengaruhiproses difusi ion nitrogen masuk lebih dalamke susunan atom substrat Waktu deposisimempengaruhi banyaknya ion nitrogen yangmasuk ke susunan atom substrat, sedangkandaya RF mempengaruhi rapat ion, sehinggatenaga untuk merekat dan menyisipbertambah besar<5,6).

Proses perekatan ion nitrogen pad apermukaan substrat dapat diklasifikasikandalam 2 kelompok yaitu fisis dan kimia.Dalam perekatan secara fisis ion nitrogenhanya terikat pada permukaan substrat yangdisebabkan karena gaya Van Der Walls yangtimbul karena interaksi dipol-dipol. Tenagayang terikat secara fisis biasanya tidak begitukuat hanya beberapa J/mol. Sedangkanperekatan secara kimia berupa ikatan kimiayang lebih dalam dari permukaan, misalnyaterjadi senyawa antara aluminium dannitrogen yang menghasilkan fase keduanitrida aluminium (AIN). Tenaga terekatsecara kimia biasanya lebih kuat dari tenagasecara fisis yang mencapai ratusan KJ/mol(6)

Pembentukan lapisan tipis nitridapada permukaan substrat diawali denganpembentukan ion nitrogen akibat medanlistrik RF. Selain itu medan listrik RF jugamengakibatkan ion nitrogen menumbukpermukaan substrat, sehingga akanmenyebabkan bergeser atau terpentalnyaatom substrat dari posisi awal. Tempat yangditinggalkan tadi akan menjadi kosong secarasisipan. Pasangan atom sisipan dankekosongan bila terus berlangsung, makaatom tersebut akan masuk lebih dalamsecara difusi. Penumbukan ion nitrogen padasubstrat terjadi terus menerus, sehingga

aluminium tersebut dengan air bebasmineral, sehingga pad a permukaanaluminium akan terbentuk lapisan tipisOksida aluminium yang dapat menghambatlaju korosi. Kekurangan cara ini lapisan tipisoksida aluminium ini tidak dapat merekatdengan kuat, sehingga akan mudah terkikisoleh air yang mengalir dengan deras. Caralain peningkatan ketahanan korosi adalah

plasma nitrogen(2.3)..

Aluminium yang dijual di pasaran adabeberapa macam yang mempunyai sifatmekanik yang berbeda. Oalam pembuatanaluminium untuk meningkatkan ketahanankorosi diberi sedikit campuran mangaan,magnesium, silikon, zinc, titanium. Fungsidari masing-masing campuran tersebutadalah : Titanium untuk menghaluskan batasbutir, silikon untuk meningkatkan keuletan,mangaan untuk meningkatkan kekerasan,magnesium dan khrom untuk meningkatkanketahan korosi. Campuran bahan untukaluminium tersebut merata pada semuabagian dari aluminium. Bahan AIMg2 yangbiasa digunakan untuk kelongsong bahanbakar nuklir, termasuk aluminium yang palingtahan terhadap laju korosi. Bahan AIMg2mengandung silikon 0,13 %, magnesium 2,07%, khrom 0,01 %, titanium 0,05 %. Untukaluminium yang akan digunakan untuksubstrat yang dibeli di pasaran mengandungtembaga 4 %, magnesium 0,5 %, mangaan0,5 %. Pad a aluminium ini mengandungtembaga yang dapat meningkatkan kekuatantarik tetapi akan menurunkan ketahanankorosi. Kelebihan AIMg2 yaitu mengandungmagnesium yang lebih banyak dari padaaluminium yang lain, bahan magnesium inibila dipadukan dengan aluminium akanmenaikkan ketahanan korosi. Selain ituAIMg2 juga dipadu dengan khrom yangberfungsi menaikkan ketahanan korosi(4).

Bahan aluminium yang akanditingkatkan ketahanan korosinya yaituAICuMg yang dibeli di pasaran. Pemberianlapisan tipis nitrida dengan plasma nitrogenhanya pad a permukaan AICuMg saja denganketebalan hanya beberapa mikron saja.Plasma induksi mempunyai elektroda yangberupa kumparan induksi yang berbentuksilinder, sesuai dengan kelongsong bahanbakar nuklir, sehingga pelapisan nitrida akanhomogen pada setiap sisi kelongsong bahanbakar nuklir.

Oi dalam plasma nitrogen yang

menggunakan gas nitrogen parameter yangmenentukan pembentukan lapisan tipis

179

Prosiding Presentasi /lmiah Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU dan P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000 ISSN 1410-1998

dihaluskan lagi dengan kain yang diberi pastaintan 1 mm sampai tampak mengkilap.Substrat yang sudah mengkilap dicuci

dengan alkohol, dikeringkan dengan~Iemanas dan disimpan dalam plastik klip.

susunan atom substrat akan semakin rapatdan akhirnya ion nitrogen akan menumpuk

pada permukaan substrat membentuk

lapisan tipis nitrida.

Dengan terbentuknya lapisan tipisnitrida pada permukaan subtrat, diharapkanakan mencegah interaksi antara permukaansubstrat dengan oksigen yang larut dalam airbebas mineral pendingin reaktor. Dengandemikian diharapkan akan meningkatkanketahanan korosi AICuMg yang dibeli dipasaran sebaik atau melebihi AIMg2.

F'endeposisian lapisan tipis

TATA KERJA

Dalam penelitian ini dilakukanbeberapa tahapan, untuk mendapatkanlapisan tipis nitrida pada AICuMg yang dapatmeningkatkan ketahanan korosi yang palingbaik. Tahapan tersebut adalah : penyiapan

cuplikan, pendeposisian lapisan tipis,pengukuran laju korosi AIMg2, pengukuranlaju korosi AICuMg sebelum dan sesudahdideposisi dengan berbagai kondisiparameter, pengukuran homogenitasketahanan korosi.

Peralatan plasma nitrogen terdiri daritabung reaktor plasma dengan elektrodakumparan induksi yang ditempatkan di luartabung reaktor (untuk substrat yangberbentuk plat menggunakan elektroda jajar),pompa vakum rotari, penyedia daya RF, dayameter RF, vakum meter, sumber gas

nitrogen, pemanas substrat (gambar 1).

Sebuah substrat diletakkan di tempatsubstrat dengan posisi berdiri, sehingga akanmendapat tumbukan ion nitrogen secarategak lurus. Sedangkan untuk mengetahuihomogenitas lapisan tipis yang terdeposisipada kelongsong bahan bakar nuklir yangberbentuk silinder, maka empat substratdiletakkan dengan posisi satu dengan yanglain berbeda 90°. Udara di dalam tabungreaktor plasma divakumkan dengan pompavakum rotari sampai kevakuman 5.10-2 torr.Tempat substrat dipanaskan dengan kawatnikelin dengan suhu divariasi dari 100° C

sampai dengan 300° C. Tekanan tabungreaktor divariasi dari 7.10-2 torr sampaidengan 10-1 torr dengan mengatur kran 10putaran gas nitrogen. Kumparan induksidiberi tegangan RF frekuensi 13,56 MHz,maka gas di dalam tabung reaktor plasmaakan terionisasi. Ion nitrogen tersebut akan

menumbuk, merekat dan menyisip pad apermukaan substrat AICuMg. Daya RFdivariasi dari 60 watt sampai dengan 120watt.

Penyiapan cuplikan

Sebagai bahan penelitian atausebagai substrat adalah AIMg2 yangdigunakan sebagai pembanding denganAICuMg yang dibeli di pasaran. Substratdibuat dari plat AIMg2 dan plat aluminium,

dipotong dengan diameter 15 mm tebal 2mm, sesuai dengan tempat cuplikan pad aalat Potensiostat Galvanostat tipe PGS 201T. Substrat yang sudah berbentuk lingkarandipoles terlebih dahulu dengan mesin polesyang diberi kertas abrasip dari 800 meshsampai dengan 1.200 mesh. Setelah itu

Gambar I Diagram kotak sistem peralatan plasma nitrogen

180

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi //miah Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU dan P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

Pengujian korosi dengan potensiostat HASIL DAN PEMBAHASAN

Laju korosi diukur denganpotensiostat PGS 201 T Pada alat inisebagai elektroda standar adalah larutankalomel jenuh dan sebagai elektrodapembanding adalah batang karbon,sedangkan sebagai elektroda kerja adalahAIMg2 dan AICuMg yang belum dideposisidan yang sudah dideposisi. Alat ini dilengkapidengan tempat cuplikan dengan diameter 15mm dan bagian yang terkorosi diameternya10 mm. Waktu untuk mengkorosi suatubahan, tegangan anoda dan katoda dapatdiatur sesuai dengan yang dikehendaki.

Prinsip alat ini adalah teganganarioda dikontrol secara otomatis denganrentang potensial selama waktu tertentu,dengan laju yang tidak berubah. Kemudiandibuat plot antara potensial dengan arluspolarisasi. Untuk pengukuran potensiodinamik polarisasi anodik, setiap cuplikanyang ada di dalam gel korosi pada media airdigunakan perangkat lunak, pad a alat inidiperlukan media air sebanyak 200 mi. Untukpengukuran setiap cuplikan dimasukkandalam tempat cuplikan. Setiap pengukurandiamati pada E awal =-800 mV lawan EkoroSidan berakhir pada 600 mV lawan ErefKecepatan polarisasi yang dipakai 1 mV/dt

Dalam penelitian ini dilakukanpendeposisian lapisan tipis nitrida padasubstrat AICuMg dibandingkan denganAIMg2 yang tidak dideposisi dengan lapisantipis nitrida. AIMg2 yang tidak dideposisidiukur laju korosinya dengan kondisi yangsarna dengan pengujian laju korosi padaAICuMg. Hasil pengukuran laju korosi untukAIMg2 adalah 0,156 mpy. Untukmendapatkan lapisan tipis yang ketahanankorosinya paling baik, maka dilakukan variasitekanan gas, suhu substrat, waktu deposisi,daya RF.

Pengujian homogenitas katahanan koro!.i

Kelongsong bahan bakar nuklirberbentuk silinder, sehingga untukmengetahui apakah lapisan tipis nitrida yangterdeposisi pad a permukaan substrat benar-benar homogen harus dilakukan uji ketahankorosi pada semua sisi kelongsong ~ahanbakar nuklir. Uji ketahanan korosi substratyang diukur harus berbentuk bulatdiameternya 15 mm dengan permukaan rata,sedangkan permukaan bahan bakar nuklirpermukaanya melengkung. Dengan demikianpengujian homogenitas ketahanan korosi,dibuat empat buah substrat yang diletakkanpad a tempat substrat dengan posisi substratsatu dengan yang lain berbeda 90°. Keempatsubstrat tersebut dideposisi dengan ionnitrogen pad a kondisi tertentu, yang dapatmenghasilkan ketahanan korosi yang palingbaik bersama-sama. Setelah pendeposisianlapisan tipis baru diukur laju korosi keempatsubstrat tersebut..

Gas nitrogen yang ada di dalamtabung reaktor plasma yang vakum,diionisasikan dengan medan listrik RF,sehingga ion nitrogen mempunyai tenagayang cukup untuk menumbuk, merekat danmenyisip pada susunan atom substrat. Atompada susunan atom substrat ada yangtergeser dan menempati tempat kosong danmenyisip diantara atom substrat, sehinggasuatu ketika susunan atom substrat akanpenuh. Tumbukan ion nitrogen terusberlanjut, maka suatu ketika akan terjadipenumpukan ion nitrogen pad a permukaansubstrat dan membentuk lapisan tipis nitridaaluminium.

Grafik hubungan antara waktudeposisi dengan laju korosi disajikan padagambar 2, sedangkan kondisi parameteryang digunakan adalah tekanan gas 8.10-2torr suhu substrat 1000 C, daya RF 100 wattyang divariasi adalah waktu deposisi dari 0,5

jam sampai dengan 2,5jam.

Ketahanan korosi sudah mulai adapeningkatan sedikit untuk waktu deposisi 0,5jam yaitu laju korosinya turun dari 0,26 mpy(aluminium yang belum dideposisi) menjadi0,182 mpy .Hal ini disebabkan karena untukwaktu depsosisi 0,5 jam dengan suhu,tekanan, daya RF yang tetap, sudah mulaiada penumbukan dan perekatan ion nitrogenpada permukaan substrat dengan jumlahyang terbatas. Untuk waktu deposisi 1 jamterjadi peningkatan ketahanan korosi yaitudengan menurunnya laju korosi menjadi0,052 mpy. Pada kondisi ini terjadipenumbukan, perekatan dan penyisipan ionnitrogen pad a susunan atom substrat,sehingga susunan atom substrat dan atom

181

Prosiding Presentasi Ilmiah Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU dan P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

ISSN 1410-1998

, OJ OJ I

l

oz

~E."g~~~';0;

0

-o~

f.~ 0$

~~

~ 0-1

Waktu ~)

Gambar 2. Grafik hubungan antara waktudeposisi dengan laju korosi

sedangkan yang divariasi adalah daya RFdari 40 watt sampai dengan 120 watt

Ketahanan korosi pada daya RF 40watt dan 60 watt sudah mulai adapeningkatan ketahanan korosi walaupunhanya sedikit dengan laju korosi dari 0,26mpy menjadi 0,221 mpy. Hal ini disebabkankarena pad a daya ini kemungkinan hanyaterjadi tumbukan dan perekatan padapermukaan substrat, sehingga kerapatanatom substrat dan atom nitrogen belumbegitu rapat. Hal ini berakibat masihmudahnya terjadi aliran elektron oksigenmenuju substrat. yang menyebabkan lajukorosinya masih cukup besar. Tetapi padadaya RF 80 watt sampai 120 watt ketahanankorosi mulai meningkat dengan laju korosi0,13 mpy sampai dengan 0,048 mpy. hal inidisebabkan karena dengan ion nitrogenselain menumbuk, merekat juga menyisip,sehingga kerapatan atom substrat dan atomnitrogen semakin baik. Demikian juga ikatanatom nitrogen juga semakin kuat(5).

nitrogen bertambah rapat. Dengan demikianion nitrogen akan tidak mampu lagi mengisisecara sisipan dan kekosongan. Hal ini akanberakibat terjadi penumpukan ion nitrogenpada permukaan substrat yang akanmembentuk lapisan tipis nitrida yang akanmenahan laju korosi. Sedangkan untuk waktudeposisi 1,5 jam, ketahanan korosi menurundengan laju korosi 0,104 mpy Hal inidisebabkan dengan bertambahnya waktudeposisi dari 1 jam menjadi 1,5 jam jumlahion yang menumbuk, merekat dan menyisipbertambah banyak yang pada akhirnyasusunan atom substrat akan penuh.Penambahan ion nitrogen yang terusmenerus akan menyebabkan penumpukanion nitrogen pad a permukaan substrat yangmembentuk lapisan tipis nitrida yang semakintebal. Dengan bertambahnya ketebalanlapisan tip is, maka kerapatan atomnyameningkat, sehingga akan terbentukkekosongan dan pori-pori. Kekosongan danpori-pori ini dapat mengalirkan elektronoksigen dari air menuju ke substrat yang~!<.an menaikkan laju korosi.

Tetapi pad a waktu deposisi 2 jamketahanan korosinya mencapai maksimumdengan laju korosi 0,034 mpy, walaupunsetelah itu turun lagi Hal ini terjadi karenadengan bertambahnya waktu pori-pori yangterbentuk akan tertutup lagi oleh ion nitrogenyang menumbuk untuk waktu berikutnya.Peningkatan ketahanan korosi ini sudahcukup baik bila dibandingkan denganketahanan korosi AIMg2 yang hanya 0,156

mpy<7)

Grafik hubungan antara suhu denganlaju korosi disajikan pada gambar 4,sedangkan kondisi parameter yangdigunakan yaitu tekanan gas 8.10-2 torr,waktu deposisi 1 jam, daya RF 100 watt,sedangkan yang divariasi adalah suhu dari750 C sampai dengan 1750 C.

Ketahanan korosi mulai meningkatpada suhu 750 C, dan mencapai maksimumpada suhu 1250 C dengan laju korosi 0,039mpy, hal ini disebabkan pada kondisiparameter sudah terjadi penumbukan,perekatan dan penyisipan ion nitrogen pad apermukaan substrat. Peningkatan suhu jugamenambah kemungkinan perekatan ionnitrogen pada permukaan substrat. Dengandemikian pada permukaan substrat akan

Grafik hubungan antara daya RFdengan laju korosi disajikan pada gambar 3,sedangkan kondisi parameter yangdigunakan adalah tekanan gas 8.10-2 torr,suhu substrat 100°C, waktu deposisi 1 jam,

182

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi "miah Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU dan P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

terbentuk lapisan tipis nitrida yangmenghambat aliran elektron air ke substrat.

03

0:5

""

! 0:1

0;00 00;

~0"to 01oJ

\

~~'"--"

0 15 OJ C5 e

~ (dera~t ceisaJS)

Grafik hubungan antara suhudengan laju korosi

Bahan aluminium pada suhu 750 Csudah mulai terjadi proses rekristalisasi padaatom aluminium. Tetapi pada suhu 1500 Cketahanan korosi menu run lagi dengan lajudeposisi 0,104 mpy. Hal ini disebabkanproses rekristalisasi terus berlanjut, sehinggaatom aluminium menyusun kristal-kristal,sedangkan atom nitrogen karena massaatomnya berbeda maka akan terdesak kepinggir batas butir. Dengan demikian atomnitrogen tidak lagi memenuhi pada susunanatom aluminium, maka ketebalan lapisannitrida yang terbentuk pada permukaansubstrat akan menipis. Hal ini mengakibatkan

laju korosinya meningkat lagi(6).

Grafik hubungan antaria tekanan gasdengan laju korosi disajikan pada gambar 5,sedangkan kondisi parameter yangdigunakan adalah waktu deposisi 1 jam, suhusubstrat 1000 C, daya RF 100 watt dantekanan gas divariasi dari 7.1b-2 torr sampai

dengan 10-2 torr

115

Gambar 4

permukaan substrat akan semakin kecil.Dengan demikian mulai tekanan 7.10-2 torrkemungkinan perekatan ion nitrogen pad asubstrat aluminium paling besar, sehinggalapisan tipis nitridanya juga paling tebal. Halini berakibat peningkatan ketahanan korosimencapai maksimum dengan laju korosi0,052 mpy. Setelah itu ketahan korosimenurun lagi sampai tekanan 9.10-2 torr.Tetapi pada tekanan 10-1 torr ketahan korosimeningkat lagi dengan laju korosi 0,052 mpy.Hal ini kemungkinan dengan bertambahnyatekanan maka gas nitrogen yang terionisasibertambah banyak. Pad a kondisi ini ionnitrogen lebih banyak yang sampai pad apermukaan substrat, sehingga membentuklapisan tipis nitrida lagi yang menghambatlaju korosi. Tetapi untuk tekanan 0,11 torr ionnitrogen semakin banyak dan sebagianbertumbukan dengan partikel udara. Dengandemikian banyak ""ion nitrogen yang tidakmerekat pada permukaan substrat, yangmenyebabkan laju korosi naik lagi.

Grafik hubungan antara sudutsubstrat dengan laju korosi disajikan sepertipada gambar 6. Tujuan penelitian ini dititikberatkan pada peningkatan ketahanan korosidan homogenitas ketahanan korosi yangdihasilkan pada substrat yang berbentuksilinder. Dengan memberikan lapisan tipisdengan plasma induktip akan diperolehlapisan tipis pada semua sisi substrat

silinder.

OJ»

~§.'8(;oX"'...-J

\ Hasil pengamatan diperoleh lajukorosi antara 0,078 mpy sampai dengan0,039 mpy. Perbedaan yang laju korosiantara posisi sudut satu dengan yang lain,kemungkinan disebabkan letak substrat yangtidak sarna terhadap elektroda, sehinggamedan listrik RF yang dihasilkan juga tidaksarna. Karena medan listrik RF yang

'-'"'~

0117 O!JJ O!:IJ 01 011

Tekanan (torT)

Gambar 5. Grafik hubungan antara tekanan

gas dengan laju ~orosi

Dengan naiknya tekfnan gas makakemungkinan perekatan ion nitrogen pad a

183

om

01Jl t

ISSN 1410-1998Prosiding Presentasi IImiah Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU dan P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

dihasilkan tidak sarna rnaka ion yangterbentuk dan tenaga untuk rnenurnbuk danrnerekat juga tidak sarna. Hasil ini rnasihlebih baik, bila dibandingkan denganelektroda kapasitip. Hornogenitas yangdihasilkan pada rnetode induktip ini adalah1 -(0,039/0,078) = 0,5. Hasil hornogenitas inirnasih kurang baik, sedangkan hasilhornogenitas yang baik adalah sekitar 0,9(+.10 % dari nilai ketahanan korosi) .

TANYAJAWAB

KESIMPULAN

Masrukan.Sebagai peneliti dari BAT AN, mengapa

penyaji menyatakan bahwa AIMg2 lebihsulit dicari dibanding AICuMg?

.Mengapa AICuMg yang dilakukanplasma nitrogen? Apakah setelahketahanan korosi naik bahan tersebutakan dapat langsung dijadikankelongsong sesuai standar AIMg2?

.Mengapa yang dijadikan standar korosiAIMg2 bukan yang lain semisal AIMgSiatau AI murni yang memiliki ketahanankorosi lebih baik?

Yunanto.Dalam makalah penulis hanya

menyatakan AIMg2 tidak dapat dibeli dipasaran lokal.

.Penelitian yang dilakukan mengunakanAICuMg setelah ketahanan korosinyamelebihi ketahanan korosi AIMg2, Tidakakan digunakan untuk kelongsong bahanbakar nuklir. Penelitian ini hanya inginmenonjolkan kelebihan plasma nitrogenmetode induksi dibanding metode lainmisalnya implantasi ion, ion platting.

.Meskipun AIMgSi ketahan korosinyalebih baik, tetapi perbedaannya relatipkecil.

Dari percobaan, pengamatan dananalisa yang telah dilakukan, maka dapatdiambil beberapa kesimpulan antara lain:

1. AICuMg yang belum dideposisi denganlapisan tips nitrida mempunyai ketahanankorosi 0,26 mpy lebih rendah dari AIMg2yaitu 0,156 mpy

2. Plasma nitrogen metode induktip dapat

meningkatkan ketahanan korosi AICuMgdari 0,26 mpy menjadi 0,039 mpy jauhlebih baik dari ketahanan korosi AIMg2

yang hanya 0,156 mpy..3. Plasma nitrogen metode induktip dapat

meningkatkan ketahanan korosi pad asemua sisi substrat AICuMg yangberbentuk silinder dari 0,26 mpy menjadi0,078 sampai dengan 0,039 mpy, denganhomogenitas 0,5.

DAFTARPUSTAKA

[1]. BRIANRT FROST,"Nuclear FuelElement, Design, Fabrication &Performance", Pergamon Press, 1982

[2]. FONTANA MARS G,"CorrosionEngenering". Third Edtin, Mc Graw HillBook Company (282-283), 1986.

[3]. M. HUSNA AL HASA,"PemberianLapisan Anti korosi pad a Permukaanrelet Elemen Bakar Melalui ProsesPenggodokan", Laporan Teknis PEBNBATAN (148-153) Serpong, 1990

[4]. TATA SURDIA, SHINAKU SAITO,"Pengetahuan Bahan Teknik", PTPradnya Paramita, Jakarta, 1992.

[5]. J MORT, F JONSON,"Plasma DepositedThin Film", CRC Press Inc. Florida,1985.

[6]. KONUMA,"Film Deposition by PlasmaTechniques", Springer Verlag, 1992.

[7]. OHRING, M,"The Materials Science ofThin film", Academic Press, Inc, NewYork, 1992.

F athurrachman

.Mohon penjelasan bagaimana teknikmenggodok AI agar lebih tahan korosi?

.Apakah hal ini yang disebut

Bohmitazing?.Bagaimana reaksi kimia penggodokan

sehingga lapisan luar AI menjadi tahankorosi?

Yunanto.Sam pel dipotong sekitar 1 cm2 digodok

dengan variasi waktu dan suhu. Sam pelditimbang sebelum dan sesudahdigodok. Sam pel akan bertambahberatnya karena pad a permukaan AIakan terbentuk lapisan yang dapatmenghambat laju korosi..Va.

.Reaksi kimia penggodokan ini adalahterbentuk Alumunium Oksida.

Sigit.Salah satu sarat untuk kelongsong

adalah tampang serapan netron rendah.Bagaimana dengan Cu?

.Dalam penelitian disebutkan bahwabahan substrat mengandung Cu 4%,

184

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi //miah Bahan Bakar Nuk/ir VP2TBDU dan P2BGN -BATAN Jakarta, 22 Pebroari 2000

Mg 0,5 %, dan Mn 0,5 %. Jumlah Milsarna dengan Mg yaitu 0,5 %, tetapimengapa paduannya tidak disebut

AICuMgMn?

Yunanto..Cu hanya 4 % dan tidak memiliki

tampang serapan netron yang tinggi, jadiCu tidak mempengaruhi serapan netron.

.Paduan tidak disebut AICuMgMn karenaMn tidak begitu berpengaruh dibandingCu. Selain itu menurut literatur paduanseperti di atas disebut AICuMg.

.Bagaimana pengaruh pengampelasanterhadap ketahanan korosi. (teknikelektro kimia)

Yunanto.Pembentukan lapisan tipis nitrida adalah

ion nitrogen dipercepat dengan medanlistrik RF menumbuk permukaan sample,sehingga sebagian ion nitrogen akanmenyisip dan menggeser atom sampel.Suatu ketika susunan atom AI dannitrogen akan penuh (rapat) sehinggaakan terjadi penumpukan ion nitrogenyang akhirnya terbentuk lapisan tipisnitrida.

.Ketahanan korosi dalam lingkungan airbebas mineral (netral)

.Pemolesan sam pel dilakukan sebelumsam pel dideposisi dengan ion nitrogen.

Sumijanto.Bagaimana pembentukan lapisan tipis

nitrida, bagaimana menempelnya pad aAI.

.Ketahanan ini dalam lingkungan apa?(asam, netral, atau basa).

185