Proteksi Serangan Korosi Alumunium Matrik Komposit Berpenguat Hidroksiapatit Cangkang Bekicot Dengan Proses Metalurgi Serbuk

Zuliantoni, . and Prof. Dr.Ir. Wahyono Suprapto,, M.Met. and Dr. Ir. Putu Hadi Setyarini,, S.T., M.T. and Dr. Ir. Femiana Gapsari,, S.T., M.T. (2023) Proteksi Serangan Korosi Alumunium Matrik Komposit Berpenguat Hidroksiapatit Cangkang Bekicot Dengan Proses Metalurgi Serbuk. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Pemanfaatan limbah cangkang bekicot belum optimal, selama ini hanya dimanfaatkan sebagai campuran pakan ternak seperti pakan bebek dan ayam. Karena cangkang bekicot memiliki kandungan kalsium yang tinggi dengan rincian CaCO3 dan MgCO3. Hidroksiapatit terdiri dari kalsium dan fosfor, secara efektif mendorong regenerasi jaringan tulang. Prekursor fosfor yang dapat digunakan antara lain diammonium hidrogen fosfat. HAp diperoleh dengan cara menggiling cangkang bekicot menggunakan mesin heller menjadi bubuk dan mengayaknya dengan ayakan 200 mesh. Serbuk ini dilarutkan dalam air dan asam nitrat pada suhu 30oC. Setelah disaring, larutan diammonium hidrogen fosfat ditambahkan ke dalam larutan serbuk cangkang bekicot. Kemudian larutan dipanaskan pada suhu 40oC. Setelah dicuci dengan aquades, serbuk dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC. Terakhir, serbuk dikalsinasi pada 700oC. HAp cangkang bekicot dilakukan pengujian XRD, SEM, dan FTIR. HAp memiliki kelarutan yang rendah dalam lingkungan fisiologis. Semakin tinggi kandungan HAp, semakin meningkat ketahanan korosi komposit. Komposit Al-Zn-HAp difabrikasi dengan metode metalurgi serbuk dengan cold press dan hot press. Pada teknik cold press dilakukan kompaksi dan sintering secara terpisah. Pembuatan spesimen dengan teknik cold press menggunakan variasi fraksi HAp. AMC cold press dilakukan pengujian polarisasi potensiodinamik, kekerasan mikro, dan SEM-EDX. Sedangkan teknik hot press dilakukan kompaksi dan sintering secara bersamaan. Serbuk penyusun komposit diaduk sampai homogen. Setelah itu campuran serbuk dilakukan penekanan dan sintering dengan variasi waktu holding. Pengujian dilakukan polarisasi potensiodinamik, voltametri siklik, dan visual makro dengan 3D OM. Tujuan penelitian ini adalah melakukan ekstraksi HAp limbah cangkang bekicot dan menguji karakteristik yang terbentuk, pengujian laju korosi AMC Al-Zn dengan variasi fraksi HAp melalui teknik metalurgi serbuk cold press, dan pengujian laju korosi AMC Al-Zn-20HAp dengan variasi waktu holding menggunakan teknik metalurgi serbuk hot press. Pada penelitian ini diperoleh partikel HAp dari cangkang bekicot dengan sifat yang tidak berbeda jauh dengan HAp komersil. Pengukuran difraksi serbuk cangkang siput dipanasi pada 40oC menunjukkan puncak tertinggi pada 2θ = 33.15o, sedangkan sintering pada 105oC dan pemanasan pada 700oC, puncak tertinggi terjadi pada 29.44o dan 26.24o. Ukuran kristal sampel berturut-turut 57.11 nm, 73.55 nm, dan 46.90 nm. Pada gambar SEM terlihat struktur kristal rhombohedral dan orthorombic. Ukuran partikel HAp terkecil dan terbesar adalah 26.9 μm dan 322 μm. FTIR mengungkapkan adanya gugus fungsi fosfat dan hidroksil sebagai gugus penyusun hidroksiapatit. Penambahan penguat HAp limbah bekicot dengan konsentrasi 20 wt.% dengan matrik Al-10Zn merupakan AMC dengan ketahanan korosi optimum. Laju korosi Al-10Zn/20HAp yaitu 0.01 mmpy, sementara itu laju korosi Al-10Zn adalah 1.15 mmpy. Perilaku korosi AMC AlZn dan AlZnHA yang difabrikasi dengan metalurgi serbuk hot press dipelajari dengan metode elektrokimia PDP dan CV menunjukkan laju korosi AlZnHA3 lebih kecil (0.01 mmpy) dibandingkan AlZn3 (0.29 mmpy). Pada pengujian CV tidak ada puncak siklus yang mencolok. Puncak reaksi reduksi dan oksidasi pada AlZnHA terjadi pada -1.00 V dan 0.88 V vs Ag/AgCl. Pengamatan visual makro dengan 3D OM pada spesimen proses hot press dengan waktu holding 2 jam menunjukkan partikel HA tersebar lebih merata dipermukaan matrik Al-10Zn.

English Abstract

The utilization of snail shell waste has not been optimal, so far it has only been used as a mixture of animal feed such as duck and chicken feed. Because snail shells have a high calcium content with the breakdown of CaCO3 and MgCO3. Hydroxyapatite consists of calcium and phosphorus, effectively promoting bone tissue regeneration. Phosphorus precursors that can be used include diammonium hydrogen phosphate. HAp is obtained by grinding snail shells using a heller machine into powder and sifting it through a 200 mesh sieve. This powder is dissolved in water and nitric acid at 30oC. After being filtered, the diammonium hydrogen phosphate solution was added to the snail shell powder solution. Then the solution was heated at 40oC. After washing with distilled water, the powder is dried in an oven at 105oC. Finally, the powder is calcined at 700oC. HAp of snail shells was tested by XRD, SEM, and FTIR. HAp has a low solubility in physiological environments. The higher the HAp content, the higher the corrosion resistance of the composite. Al-Zn-HAp composite was fabricated by powder metallurgy method with cold press and hot press. In the cold press technique, compaction and sintering are carried out separately. Preparation of specimens by cold press technique using variations of the HAp fraction. AMC cold press tested potentiodynamic polarization, microhardness, and SEM-EDX. While the hot press technique is carried out compaction and sintering simultaneously. The composite constituent powder is stirred until homogeneous. After that, the powder mixture was pressed and sintered with various holding times. The tests were carried out by potentiodynamic polarization, cyclic voltammetry, and macro visual with 3D OM. The purpose of this study was to extract HAp from snail shell waste and test the characteristics formed, test the corrosion rate of AMC Al-Zn with various HAp fractions through cold press powder metallurgy technique, and test the corrosion rate of AMC Al-Zn-20HAp with variations in holding time using the technique hot press powder metallurgy. In this study HAp particles were obtained from snail shells with properties that were not much different from commercial HAp. Diffraction measurements of snail shell powder heated at 40oC showed the highest peak at 2θ = 33 15o, while sintering at 105oC and heating at 700oC, the highest peaks occurred at 29.44o and 26.24o. The crystal sizes of the samples were 57.11 nm, 73.55 nm and 46.90 nm respectively. The SEM image shows the rhombohedral and orthorhombic crystal structures. The smallest and largest HAp particle sizes are 26.9 μm and 322 μm. FTIR revealed the presence of phosphate and hydroxyl functional groups as hydroxyapatite constituent groups. The addition of HAp booster from snail waste with a concentration of 20 wt.% with an Al-10Zn matrix is an AMC with optimum corrosion resistance. The corrosion rate of Al-10Zn/20HAp was 0.01 mmpy, while the corrosion rate of Al-10Zn was 1.15 mmpy. Corrosion behavior of AMC AlZn and AlZnHA fabricated by hot press powder metallurgy was studied by PDP and CV electrochemical methods showing the corrosion rate of AlZnHA3 was lower (0.01 mmpy) than AlZn3 (0.29 mmpy). In the CV test there is no noticeable cycle peak. The peaks of the reduction and oxidation reactions on AlZnHA occurred at -1.00 V and 0.88 V vs. Ag/AgCl. Macro visual observations with 3D OM on hot pressed specimens with a holding time of 2 hours showed HA particles were more evenly distributed on the surface of the Al-10Zn matrix.

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	0602307
Uncontrolled Keywords:	hidroksiapatit, hidrotermal, AMC Al-Zn, metalurgi serbuk, laju korosi
Divisions:	S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	23 Jan 2024 04:13
Last Modified:	23 Jan 2024 04:13
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/213343

Text (DALAM MASA EMBARGO) Zuliantoni Zuliantoni.pdf Restricted to Registered users only Download (10MB)

Actions (login required)

View Item