PT. Akebono Brake Astra Indonesia Pegangsaan 2 Km 1.6 Jakarta Utara 14250
E-mail: [email protected]
Abstrak
Analisa kegagalan korosi umumnya dirunut dari investigasi lingkungan tempat komponen tersebut mengalami kegagalan korosi. Tetapi, beda halnya dalam kasus apabila keterbatasan dimensi dan wilayah mengharuskan kita menganalisa komponen kegaggalan korosi secara cepat dengan menggunakan metode yang tepat demi memenuhi tanggung jawab sebagai pembuat komponen kepada pihak customer yang telah membeli komponen tersebut. Analisa praduga kegagalan korosi komponen otomotif support mounting dilakukan dengan metode semi kuantitatif XRF (X-Ray Fluourescence), SEM (Scanning Electron Microscope), dan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) guna mendapatkan penyebab kegagalan korosi pada komponen otomotif support mounting. Hasil investigasi dengan metode XRF, SEM, dan EDS menunjukkan komponen otomotif yang telah terlapisi Zinc plating mengalami korosi yang disebabkan oleh Sulfur dan Chlor. Hasil pengujian dengan XRF diperoleh konten Sulfur yang signifikan lebih tinggi 3,0% pada komponen yang mengalami karat merah (red rust) dan sebesar 1,18% pada komponen yang mengalami karat hitam (black rust) dibandingkan dari komponen normal yang tidak mengalami korosi sebesar 0,17%. Hasil pengamatan dengan SEM dan EDS juga mendeteksi kehadiran unsur Chlor yang berpotensi menyebabkan akselarasi korosi pada komponen.
Kata kunci: Analisa korosi, Analisa korosi XRF-SEM-EDS, Korosi Zinc plating, Black rust, Red rust
PENDAHULUAN
Korosi pada komponen otomotif sering terjadi dikarenakan sebagian besar komponen komponen otomotif bermaterial ferrous. Material ferrous sangat rentan bereaksi reduksi-oksidasi (redoks) apabila terdapat elektrolit yang berkontakan secara langsung dengan permukaan sehingga membentuk karat (rust). Untuk mengatasi hal tersebut, tak banyak komponen otomotif tersebut diproteksi secara lapisan permukaan dengan metode plating baik dengan cara spraying, dipping, ataupun electro deposition (ED).
Meskipun telah terproteksi secara lapisan, tidak sedikit komponen otomotif yang bermaterial ferrous mengalami korosi. Hal ini dikategorikan sebagai hal yang di luar batas kewajaran kondisi normal. Kondisi ini bisa terjadi akibat proses yang salah, ataupun kondisi lingkungan pemakaian yang tidak tepat (ekstrim). Pada proses yang salah, terdapat kemungkinan abnormality proses sehingga proses tidak berjalan dengan normal sehingga menghasilkan komponen yang bermutu tidak baik (NG). Kemudian pada kondisi pemakaian yang tidak tepat, terdapat kemungkinan pemakaian komponen dalam kondisi yang ekstrim, hal ini mengakibatkan umur pakai komponen menjadi lebih pendek. Kegagalan komponen pada kondisi ini tidak bisa diprediksi.
Kejadian korosi pada komponen support mounting PT. Akebono Brake Astra Indonesia diawali dari customer claim yang melaporkan kejadian korosi pada komponen
support mounting lot prdoduksi baru. Pada komponen tersebut ditemukan bahwa komponen
mengalami korosi sebagian. Pada komponen tersebut terdapat bagian yang tidak mengalami korosi, kemudian sebagian lainnya terdapat korosi merah (red rust), dan korosi hitam (black
rust). Hasil temuan ini segera ditindaklanjuti dengan melacak ulang data mutu (quality) lot
produksi yang sama dengan lot produksi komponen yang mengalami kegagalan korosi. Disisi lain pengujian laboratorium pada komponen yang mengalami kegagalan korosi dilakukan secara paralel untuk mengetahui praduga penyebab kegagalan korosi. Dari hasil lacak ulang data mutu (quality) lot produksi yang sama didapat data produksi yang OK. Ini menunjukkan bahwa tidak ada abnormality proses produksi Zinc plating komponen support mounting.
Kemudian analisa dilanjutkan berdasar hasil pengujian laboratorium pada komponen yang mengalami kegagalan korosi. Hasil yang ditemukan dari pengujian laboratorium XRF, SEM, dan EDS yang akan menjadi bahasan pada makalah ini.
METODE PERCOBAAN
Makalah ini membahas hasil pengujian laboratorium komponen support mounting berlot produksi baru yang mengalami kegagalan korosi dengan metode observasi XRF, SEM, dan EDS. Pengujian dilakukan dengan membandingkan komponen OK dan komponen yang mengalami kegagalan korosi. Hasil yang didapat dari komparasi pengujian (bench test) ini yang akan menjadi bukti analisa praduga kegagalan komponen support mounting.
Metode Observasi XRF (X-Ray Fluourescence)
Pada metode ini komponen normal OK dan komponen yang mengalami kegagalan korosi diletakkan pada chamber XRF. Kedua komponen tersebut disinari pada bagian yang sama untuk identifikasi hasil yang sebanding (Gambar 1b dan c). Untuk komponen yang mengalami korosi, penyinaran XRF dilakukan pada warna karat yang berbeda secara visual yaitu karat hitam (black rust) dan karat merah (red rust) untuk mendapatkan identifikasi lebih rinci pada komponen yang mengalami kegagalan korosi tersebut.
Gambar 1. (a) Gambar alat XRF, (b) Sampel normal OK, (c) Sampel korosi. (Sumber. PT
Akebono Brake Astra Indonesia, 2015)
Metode Observasi SEM (Scanning Electron Microscope), dan EDS (Energy Dispersive
Spectroscopy)
Pada metode ini, komponen yang mengalami korosi diekstrak deposit korosinya untuk diinvestigasi dengan SEM dan EDS. Bagian ekstraksi yang akan diamati pada bagian korosi hitam (black rust) dan korosi merah (red rust). Metode pengecekan SEM dan EDS dideskripsikan pada gambar di bawah ini:
Gambar 2. (a) Gambar alat SEM dan EDS, (b) hasil ekstraksi korosi hitam (black rust), (c)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Observasi XRF (X-Ray Fluourescence)
Berdasarkan pengujian komparasi (bench test) antara komponen plating normal OK dan komponen yang mengalami kegagalan korosi, hasil observasi XRF pada titik pengamatan yang sama ditunjukan pada tabel berikut:
Tabel 1. Hasil observasi XRF (X-Ray Fluorescence) komponen normal plating OK dan
komponen korosi. (Sumber, PT Akebono Brake Astra Indonesia 2015)
Sample Category Element Detection Result Sample Normal Plating OK (a) Sample Area Black Rust (b) Sample Area Red Rust (c) Zn 79,40% 78,01% 40,58% Cr 0,10% None None S 0,17% 1,18% 3,00% Ti 0,16% 1,32% 19,52% Fe 16,39% 9,62% 28,15% Si None None 8,42%
Gambar 3. Hasil spectrum XRF (a) komponen plating normal OK, (b) komponen korosi
hitam (black rust), (c) komponen korosi merah (red rust). (Sumber. PT Akebono Brake Astra Indonesia, 2015)
Dari hasil observasi XRF, terlihat ada perubahan yang signifikan antara sampel normal plating OK (a), sampel korosi hitam (black rust) (b), dan sampel korosi merah (red
rust) (c). Perbedaan pertama pada unsur Zn yang menjadi pelindung lapisan korosi material
komponen support mounting, terlihat sekali bahwa sampel area black rust (b) mengalami penipisan lapisan Zn pada permukaan sekitar 1,39% dan lebih jauh lagi penipisan yang terjadi pada sampel area red rust (c) mengalami penipisan sekitar 38,82%. Kemudian pada unsur Cr yang berfungsi sebagai passivation film, lapisan Zinc plating mengalami segregasi lapisan film Cr3+ yang ditunjukan dengan tidak terdeteksinya Cr pada sampel area black rust (b) dan
red rust (c). Selanjutnya unsur S signinfikan naik dari komponen normal plating OK dari
0,17% menjadi 1,18% pada sampel area black rust dan menjadi 3,00% pada sampel area red
rust. Unsur Fe dan Si terdeteksi sebagai unsur penyusun lapisan Zinc plating pada sampel
normal plating OK dan sampel area black rust sedangkan menjadi komponen penyusun material FCD pada sample area red rust karena lapisan permukaan Zinc plating sudah rusak sehingga XRF mengidentifikasi material dasar pada komponen support mounting yaitu FCD.
Hasil Observasi SEM (Scanning Electron Microscope) dan EDS (Energy Dispersive
Spectroscopy)
Hasil observasi SEM dan EDS dari hasil ekstraksi sampel area black rust dan red rust menunjukkan hasil lain yang mengindikasikan penyebab fenomena akselarasi korosi pada komponen support mounting. Hasil observasi SEM dan EDS dari ekstraksi korosi sampel area
black rust dan red rust didapat bahwa unsur S dan Cl juga terdapat pada hasil ekstraksi korosi
sampel area black rust dan red rust. Pada ekstraksi korosi sampel area black rust, EDS mendeteksi unsur Zn sebesar 9,87%, unsur S sebesar 0,70% dan Cl sebesar 0,92%. Pada sampel area red rust, EDS juga mendeteksi unsur Zn sebesar 32,42%, unsur S sebesar 0,10%, dan unsur Cl sebesar 0,17%. Fenomena perbedaan komposisi Zn yang besar ini menunjukkan bahwa pada ekstraksi sampel area red rust, deposit karat telah terbentuk dalam jumlah besar dibandingkan pada sampel area black rust.
Tabel 2. Hasil observasi SEM (Scanning Electron Microscope) dan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) hasil ekstraksi deposit black rust (b) dan red rust (c). (Sumber, PT Akebono
Brake Astra Indonesia 2015)
Sample Category Component
Detection Result Series Black Rust (b) Sample Area Sample Area Red Rust (c)
Zn K-series 9,87% 32,42%
S K-series 0,70% 0,10%
Cl K-series 0,92% 0,17%
KESIMPULAN
Dari hasil penemuan observasi menggunakan metode XRF (X-Ray Fluorescence), SEM (Scanning Electron Microscope) dan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) dapat disimpulkan bahwa yang menjadi penyebab korosi dari komponen support mounting adalah Sulfur (S) dan Chlor (Cl). Peningkatan unsur S dan Cl yang terjadi secara signifikan pada komponen yang mengalami korosi menguatkan kedua unsur ini menjadi agen pengkorosi melalui reaksi reduksi-oksidasi (redoks) sehingga membentuk deposit karat black rust dan red
rust pada permukaan komponen. Fenomena pembentukan korosi oleh Sulfur ini dapat
diilustrasikan pada Gambar 3. Sulfur yang umumnya ditemukan dalam bentuk polutan atmosfir H2S melalui hujan asam, emisi kendaran yang tidak ramah lingkungan, serta komponen partikulat debu abrasi ban kendaraan dapat menjadi agen pengkorosi apabila diakselarasi pada lingkungan berkadar garam tinggi (Cl). Sulfur menyerang lapisan pelindung Zn plating dalam 2 tahapan. Tahapan pertama menyerang lapisan Zn dan Cr, pada tahapan ini lapisan Zn mengalami penipisan sedangkan lapisan pasif Cr3+ mengalami segregrasi yang kemudian Sulfur merusak lapisan pelindung komponen hingga sampai pada tahapan kedua, Sulfur melakukan penetrasi korosi sampai ke dalam material dasar support mounting, FCD.
Dengan kejadian ini sangat penting bahwa kebersihan komponen otomotif harus selalu diperhatikan untuk menghindari percepatan masa pakai suatu komponen. Kotoran polutan yang menempel pada komponen otomotif dapat menjadi pemicu kegagalan korosi apabila diperparah dengan kehadiran faktor lain seperti lingkungan berkadar garam tinggi (Cl) atau temperatur lingkungan yang ekstrim yang dapat mengkaselarasi reaksi pembentukan korosi.
Gambar 4. Ilustrasi fenomena pembentukan korosi oleh Sulfur. (Sumber. PT Akebono Brake
Astra Indonesia, 2015)
DAFTAR PUSTAKA
1. Salas, Benjamin. dkk. 2012. H2S Pollution and Its Effect on Corrosion of Electronic Components. Lisence InTech Report. Mexico: University of Baja California
2. Hanada, Yoichiro. dkk. 2009. Research and Development of Technology for Use of Trivalent Chromating as Substitution Aimed at Abolition of Hexavalent Chromium. Komatsu Technical Report. Japan: Komatsu, Co, Ltd.
3. ISO 3497:2000. Metallic coatings-Measurement of coating thickness-X-ray spectrometric methods.