Pengembangan proses deposisi elektroporesis untuk pembuatan lapisan topcoat komposit alumina/zirconia pada substrat paduan logam untuk aplikasi pada lingkungan bertemperatur tinggi

Material logam memiliki banyak keterbatasan dalam penggunaannya di lingkungan bertemperatur tinggi yang menyebabkan logam akan mengalami korosi, erosi, dan degradasi. Perbaikan performa logam agar dapat digunakan di lingkungan ekstrim tersebut dapat dilakukan dengan cara melapisi logam dengan paduan logam lain sebagai pelindung. Lapisan pelindung tersebut dapat dibuat lebih dari satu lapis dan membentuk sistem lapisan yang dikenal dengan nama thermal barrier coating (TBC) system atau sistem lapisan perintang thermal. Penelitian untuk mengetahui kemampuan teknologi pembuatan lapisan komposit dengan metode deposisi elektroporesis komposit zirconia/alumina sebagai topcoat pada sistem TBC. Penelitian difokuskan pada: 1) Pengembangan metode electrophoteric deposition (EPD) sebagai suatu teknik membuat lapisan komposit keramik di atas substrat logam; 2) Studi dan investigasi atas pengaruh metode pelapisan komposit terhadap kesetimbangan interdifusi elemen Al yang memegang peranan penting dalam memperpanjang life time dari sistem TBC; 3) Pembuatan prorotipe TBC yang diaplikasikan pada komponen turbin blade berikut karakterisasi lapisan keramik. Metode yang dilakukan meliputi: 1) Percobaan pembuatan bulk keramik ZrO2-Al2O3; 2) Karakterisasi AlOOH Beohmite Powder; 3) Konstruksi lapisan komposit keramik dengan EPD dan proses sintering lapisan keramik ZrO2-AlO3; 4) Karakterisasi struktur mikro lapisan; 5) Implementasi pelapisan keramik komposit Al2O3/YSZ pada pipa dan komponen mesin noozle turbin gas mikro; 6) Uji korosi, oksidasi dan pengukuran tingkat kekerasan dan kekuatan. Selama dua tahun (2009-2010) kegiatan penelitian ini telah berhasil: 1) Diperoleh komposisi optimum larutan suspensi untuk mendapatkan hasil deposisi luminasi partikel terbaik, yaitu perbandingan serbuk partikel keramik Al2O3/YSZ, pelarut H2O dan ethanol, dispersant Dolapix CE 64, binder Darvan C (D-305); 2) Diperoleh besaran elektroporesis optimum, yaitu tegangan listrik dan arus listrik proses EPD, jenis elektroda, jarak antarelektroda, dan waktu proses EPD untuk mendapatkan hasil terbaik; 3) Dikuasai teknik pelapisan EPD untuk dua jenis lapisan keramik komposit Al2O3/YSZ, yaitu komposit partikel dan laminar pada substrat alloy berbasis Ni dan Fe (stainless steel); 4) Dikembangkan teknik sintering lapisan EPD dengan menghindari kegagalan akibat proses oksidasi substrat dengan menggunakan tungku udara biasa tanpa sistem vakum dan gas inert; 5) Implementasi teknik pelapisan pada prototipe komponen mesin berupa sistem pipa dan noozle turbin gas mikro; 6) Pelapisan dengan metode EDP telah meningkatkan performa bahan logam sehingga dapat digunakan pada temperature tinggi dan estimasi tunda kerusakan mencapai 30 kali lebih lambat. Disimpulkan bahwa telah dikuasai teknik dan know-how tentang pelapisan yang sederhana, murah, namun handal dan mempunyai prospek untuk diimplementasikan ke industri. Untuk itu, masih ada beberapa hal yang harus dilakukan agar metode ini bisa diterima di industri, antara lain uji daya rekat, uji gesek, dan kajian tekno-ekonomi. (RNR)