## PENGARUH  WAKTU TAHAN HOT DIP GALVANIZED TERHADAP SIFAT MEKANIK, TEBAL LAPISAN, DAN STRUKTUR MIKRO BAJA KARBON RENDAH
Sulis Yulianto,ST,MT 1 ,.Irvan Aryawidura 2
Lecture 1 ,College student 2 ,Departement of machine, Faculty of Engineering, University Muhammadiyah Jakarta, Jalan Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510, Tlp 021- 4244016,4256024, email : Sulis.Yulianto@yahoo.com

## ABSTRAK
Hot Dip Galvanis adalah suatu metode pelapisan (Coating) melalui proses pencelupan kedalam cairan atau lelehan seng (Zn) dengan tujuan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Komponen Baut yang digunakan berbahan baja karbon rendah (Low Carbon  Steel)  A325.  Temperatur  yang  digunakan  pada  proses  Hot  Dip  Galvanis adalah  450°C  dengan  waktu  pencelupan  yang  bervariasi  yaitu  30,45  dan  60  detik. Proses  hasil  galvanisasi  terbentuk  lapisan  fasa  intermetalik  Fe-Zn  yang  terbentuk pada permukaan ulir baut Fasa Eta ( η ), Zeta ( ξ ), Delta ( δ )dan Gamma ( Γ ) yang terbentuk.  pada  saat  waktu  galvanisasi  naik  semakin  lama  waktu  pencelupan  ,  maka lapisan semakin tebal . Pada uji kekerasan kekerasan yang optimal pada waktu celup 60  detik  yaitu  206.508  HVN.  Kekerasan  terendah  pada  waktu  celup  30  detik  yaitu 162.3 HVN.
Kata kunci: Galvanisasi, Baja karbon rendah, Fasa intermetalik Fe-Zn

## 1.PENDAHULUAN
Hot  dip  galvanizing adalah  proses  pelapisan  baja  menggunakan  pelapis  logam  yang memiliki titik lebur lebih rendah dari pada titik lebur baja. Proses galvanizing digunakan cara pencelupan baja ke dalam lelehan zinc pada temperatur 450 o C sehingga akan terbentuk ikatan metalurgi  antara  z inc cair  dengan  permukaan  baja  menghasilkan  lapisan  intermetalik  paduan Fe  –  Zn.Dalam  proses galvanizing ,  penambahan  sejumlah  kecil  kandungan  aluminium  pada zinc sangatlah  penting.  Aluminium  berfungsi  untuk  mengkilapkan  permukaan  lapisan, diusahakan pada komposisi 0,002 – 0,005 %. Jika kandungan aluminium kurang dari 0,002% akan menyebabkan warna permukaan material kusam, bahkan akan menjadi merah jika tidak ada  kandungan  aluminium.Penambahan  sejumlah  kecil  alumunium  pada zinc bath akan menghasilkan lapisan yang sangat tipis dan mengkilapkan tampilan warna dibanding zinc bath tanpa  diberi  kandungan  alumunium.  Alumunium  ini  adalah inhibitor yang  dapat memperlambat  laju  reaksi galvanizing ,  sehingga  lapisan zinc yang  terbentuk  sangat  tipis, memiliki  sifat  ulet,  serta  sifat  adhesi  yang  tinggi  [www.galvinfo.com].Pada  baut  yang  telah dilakukan proses galvanis sering sekali ditemukan lapisan zinc tidak rata dan terlalu tebal, hal ini  mengakibatkan  mur  sulit  masuk  ke  baut  pada  proses  perakitan  antara  baut  dengan  mur. Sehingga  lapisan zinc yang  tipis  sangat  diperlukan  dalam  aplikasi  produk  baut  tersebut.Oleh
sebab itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mencari komposisi paduan alumunium yang tepat beserta waktu tahan dalam proses galvanizing pada produk Hexbolt (baut).

## 2. METODA EKSPERIMEN DAN FASILITAS YANG DIGUNAKAN
Proses hot  dip  galvanizing baja  dilakukan  menggunakan  tungku hot  dip  galvanizer di PT.  Galvanis  Lazuardi  Rukun  Perkasa  yang  terletak  di  Kawasan  Jababeka  1.  Proses  ini menggunakan temperatur antara 450 – 470 0 C dengan berbagai variasi waktu pencelupan dan komposisi aluminium pada zinc bath sekitar 0.4 – 0.8 %. Sampel baut hasil pencelupan hot dip galvanis adalah sebagai berikut.

## Gambar 2.1 Sampel Hasil Pencelupan
Hot Dip Galvanis
Baut  baja  hasil  pelapisan  ini  kemudian  dilakukan  berbagai  pengamatan  dan  pengujian, seperti  pengamatan  visual,  pengujian  ketebalan  lapisan,  pengujian  kekerasan  mikro,  dan pengamatan struktur mikro hot dip galvanizing didapatkan hasil sebagai berikut.

## 2.1.Hasil Pengujian Ketebalan Lapisan Coating
Alat  yang  digunakan  untuk  melakukan  pengujjian  ketebalan  lapisan  coating menggunakan Elcometer Digital 456-England, didapatkan hasil sebagai berikut.
Tabel 2. 1. Data Hasil Pengujian Ketebalan
No. Waktu celup (sekon) Ketebalan Lapisan (µm) Rata-rata (µm) 1 30 63.6 52.7
53.4 57.9
63.2
58.16 2 45
70.3
81.4 74.9 86.4
90.9 80.78
Dari hasil uji ketebalan yang telah dilakukan sehingga didapatkan grafik untuk variasi waktu tahan hot dipping dengan ketebalan lapisan seperti pada Gambar 2.2sebagai berikut
Gambar 2.2 Grafik Antara Ketebalan lapisan Hotdip dengan variasi Waktu tahan

## 2.1.1   Analisa Variasi Waktu Tahan Hot Dip Terhadap Ketebalan Lapisan
Berdasarkan  Grafik  di  atas  dapat  diketahui  bahwa  dengan  variasi  waktu  tahan pencelupan  pada  proses  pelapisan hot  dipp  galvanize ,  yaitu:  30,  45  dan  60  detik  maka  di dapatkan  hasil  ketebalan  rata-rata  sebesar  58.16,  80.78  dan  104.24  µm.  Ketebalan  lapisan paling rendah didapat dengan menggunakan waktu tahan sebesar 30 detik yaitu 58.16 µm dan ketebalan  paling  tinggi  didapat  dengan  menggunakan  waktu  tahan  sebesar  60  detik  yaitu 104.24  µm.  Dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  lama  waktu  tahan  yang  digunakan  maka semakin  tebal  pula  lapisan  yang  dihasilkan,  hal  ini  dikarenakan  semakin  banyaknya pergerakan  dan  difusi  atom  Zn  untuk  membentuk  lapisan  layer  di  permukaan  benda  kerja, sehingga lapisan yang menempel bertambah tebal.
Tetapi perlu diperhatikan ketebalan lapisan optimum pada penggunaan baut yang telah di  galvanis,  artinya  ketebalan  lapisan  yang  tinggi  belum  tentu  bagus  pada  aplikasi  baut
3 60 92.2 98 107 105
119 104.24
dikarenakan  lapisan  yang  sangat  tebal  akan  menutupi  ulir  baut  sehingga  jika  baut  tidak  bisa dimasukkan  oleh  nut  (mur).  Setelah  di  coba  pada  tiap-tiap  baut  hasil  ganvanis  dengan ketebalan yang bervariasi maka baut yang rata-rata ketebalannya bisa dimasuki nut/mur adalah Sampel 2, dengan waktu tahan 45 menit.

## 2.2.HASIL PENGUJIAN KEKERASAN
Untuk  mengetahui  seberapa  keras  lapisan  yang  dihasilkan  proses hot  dipp maka dilakukan pengujian kekerasan menggunakan metode hardness mikro vikers, maka didapatkan hasil pengujian sebagai berikut.
Tabel 2.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan Micro Vickers Tabel 2.2 Kekerasan N o. U ji Jarak (µm) Kekerasan (HVN) Sample 1 Sample 2 Samlpe 3 1 50 47,09 57,95 60,96 2 50 46,82 57,95 60,96 3 50 44,79 57,95 60,96 4 200 210,2 200,6 256,8 5 275 210,2 200,6 270,9 6 350 210,2 231,0 270,9 7 425 231,0 231,0 270,9 8 525 231,0 231,0 270,9 9 625 231,0 231,0 270,9 10 725 231,0 231,0 270,9 Rata-rata 162.3 173.005 206.508
Gambar  2.3 Foto Hasil Jejakan Pengujian Hardness Sample 1
Gambar  2.4 Foto Hasil Jejakan Pengujian Hardness Sample 2
Gambar 2.5 Foto Hasil Jejakan Pengujian Hardness Sample 3
Dari  hasil  uji  kekerasan  yang  telah  dilakukan  sehingga  didapatkan  grafik  untuk  variasi waktu tahan hot dipping dengan kekerasan lapisan seperti pada Gambar 2.6 sebagai berikut.
Gambar 2.6 Grafik Antara Variasi Waktu Tahan Proses Hotdip Terhadap Kekerasan

## 2.2.1   Analisa Variasi Waktu Tahan Hot Dipp Terhadap Kekerasan
Berdasarkan  Grafik  di  atas  dapat  diketahui  bahwa  dengan  variasi  waktu  tahan pencelupan  pada  proses  pelapisan hot  dipp  galvanize ,  yaitu:  30,  45  dan  60  detik  maka  di dapatkan  hasil  kekerasanlapisan  rata-rata  sebesar  162.33,  170.005  dan  206.508  HVN. Kekerasan lapisan paling  rendah didapat  dengan menggunakan waktu  tahan sebesar 30 detik yaitu  162.33  HVN  dan  kekerasan  paling  tinggi  didapat  dengan  menggunakan  waktu  tahan sebesar  60  detik  yaitu  206.508  VHN.  Dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  lama  waktu  tahan yang  digunakan  maka  semakin  keras  pula  lapisan  yang  dihasilkan,  hal  ini  dikarenakan semakin  banyaknya  pergerakan  dan  difusi  atom  Zn  untuk  membentuk  lapisan  layer  di permukaan  benda  kerja,  sehingga  lapisan  yang  menempel  bertambah  tebal.  Semakin  tebal lapisan  berakibat  pada  semakin  banyak  fasa  Zeta  dan  Gamma  yang  terbentuk,  fasa  Zeta  dan Gamma  diketahui  memiliki  sifat  yang  keras  sehingga  semakin  tebal  lapisan  maka  semakin keras pula lapisan baut.

## 2.3 HASIL PENGUJIAN STRUKTUR MIKRO
Setelah  dilakukan  analisa  tampilan  permukaan  maka  perlu  dilakukan  analisa  struktur  mikro dari lapisan gavanis tersebut dengan menggunakan Teknik Metalograf dengan pembesaran 30 dan 50 µm sehingga dapat diketahui fasa-fasa yang terbentuk, dapat dilihat sebagai berikut. SAMPLE  1.  Berikut  ini  merupakan  foto  struktur  mikro  sampel  1  yaitu  menggunakan  waktu tahan 30 detik proses hotdip Galvanize.
Base metal Eta Delta Zeta Gamma
Gambar 2.7 Foto Struktur Mikro Lapisan Sampel 1
SAMPLE 2
Berikut ini merupakan foto struktur mikro sampel 2 yaitu menggunakan waktu tahan 45 detik proses Hotdip Galvanize.
Gambar 2.8 Foto Struktur Mikro Lapisan Sampel 2
SAMPLE 3
Berikut ini merupakan foto struktur mikro sampel 2 yaitu menggunakan waktu tahan 60 detik proses hotdip Galvanize .
Base metal Eta Delta Gamma Zeta Base metal Delta Gamma Eta Zeta

## Gambar 2.9 Foto Struktur Mikro Lapisan Sampel 3
Dari Hasil Pengujian Metalograf juga dapat mengetahui ketebalan lapisan Hotdip Galvanis . SAMPLE  1
Gambar 2.10 Foto Struktur Mikro Lapisan Sampel 1

## SAMPLE  2
Gambar 2.11 Foto Struktur Mikro Lapisan Sampel 2
SAMPEL  3

## Gambar 2.12 Foto Struktur Mikro Lapisan Sampel 3
Dalam pengujian untuk mengetahui ketebalan lapisan dari proses hot dipping dengan waktu tahan 30,45 dan 60 detik diambil tiga garis yang mewakili dengan nilai rata-rata persampel,
Sample 1: 8.55mm ; sample 2 : 15.20mm ; sample 3: 17.38mm dengan menggunakan garis skala pada gambar yaitu: 50µm = 7.60mm didapat tebal lapisan oksida sebesar :
Sample 1 : 8.55 /  7.60 x 50µm  =  56.25µm Sample 2 : 15.20 / 7.60 x 50µm  =  100µm Sample 3 : 17.38 / 7.60 x 50µm  =  114.38µm

## 2.2.1.Analisa Struktur mikro Lapisan Hot Dip Galvanis
Setelah diketahui foto strukturmikro lapisan galvanis maka dapat dilihat fasa-fasa apa saja  yang berkurang atau bertambah pada tiap-tiap variasi  waktu  tahan  yang digunakan pada proses. Dikarenakan masing-masing fasa mempunyai sifat yang spesifik maka dapat diketahui kekerasan, keuletan atau ketangguhan tiap-tiap lapisan.
Pada  foto  struktur  mikro  Sampel  1  dapat  dilihat,  fasa  eta  yang  bersifat  lunak  masih banyak menyebar di permukaan paling luar, fasa Zeta yang bersifat keras pun menyebar lebih banyak  dari  fasa  Eta,  fasa  Delta  yang  bersifat  ulet  masih  terlihat  ada  pada  foto  dan  fasa Gamma  yang  bersifat  keras  akan  selalu  ada  menempel  pada  material  dasar.  Sehingga kekerasan lapisan galvanis yang dihasilkan sebesar 162,33 HVN.
Pada  foto  struktur  mikro  Sampel  2  dapat  dilihat,  fasa  Eta  yang  bersifat  lunak  yang berada  di  permukaan  paling  luar  mulai  sedikit  tidak  sebanyak  Sampel  1  sehingga  sifat lunaknya  menurun  dan  kekearsan  meningkat,  fasa  Zeta  yang  bersifat  keras  pun  banyak menyebar  banyak  memenuhi  lapisan  fasa  sehingga  mengakibatkan  kekerasan  dari  lapisan Sampel  2  melebihi  kekerasan  dari  Sampel  1.  Kekerasan  lapisan  galvanis  yang  dihasilkan sebesar 170,005 HVN.
Pada  foto  struktur  mikro  Sampel  3  dapat  dilihat,  fasa  Eta  yang  bersifat  lunak  di bandingkan  fasa-fasa  yang  lain  yang  berada  di  permukaan  paling  luar  hampir  sama  sekali hilang  hanya  terlihat  sedikit  sehingga  sifat  lunaknya  menurun  dan  kekerasannya  meningkat, fasa Delta  yang bersifat  ulet pun telihat sedikit  sehingga sifat  keuletannya menurun dan fasa yang  mendominasi  lapisan  Sampel  3  adalah  fasa  zeta.  Fasa  Zeta  hampir  telihat  menutupi sebanyakan  lapisan  sehingga  dapat  disimpulkan  banwa  Sampel  3  mempunyai  kekerasan
lapisan  yang  paling  tinggi  daripada  Sampel  1  dan  2.  Kekerasan  lapisan  galvanis  yang dihasilkan sebesar 206,508 HVN.

## 3. SKEMA NUMERIK
Berikut adalah diagram alir penelitian yang akan dilakukan Mulai Pretreatment Hot Dip Galvanizing Waktu tahan: 30, 45, 60, Quenching Preparasi Benda Uji Pengujian kekerasan, uji ketebalan lapisan, dan uji metalografi Kesimpulan Literatur Pembahasan Data percobaan Selesai

## 4.1.KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan pada studbolt/baut dengan material  baja  karbon  rendah  yang  dilakukan  proses hot  hip  galvanize dengan  variasi  waktu tahan pencelupan yaitu 30, 45 dan 60 maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Semakin  lama  waktu  tahan  pencelupan  pada  proses  hot  dip  yaitu  60  detik mengakibatkan  semakin  tebal  lapisan zinc yang  dihasilkan.  Sampel  3  dengan  waktu tahan  60  detik  mempunyai    ketebalan  lapisan  sebesar  104.24  µm.  Tetapi  setelah dilakukan pengujian fungsi, yaitu baut pada Sampel 3 tidak dapat dilalui nut/mur yang telah  di oversize dikarenakan  tebal  lapisan  terlalu  berlebih.  Ketebalan  optimum  dan lulus  pengujian  fungsi  didapat  pada  Sampel  2  denganwaktu  tahan  dengan  ketebalan sebesar 80.78 µm.
2. Semakin  lama  waktu  tahan  pencelupan  pada  proses hot  dip yaitu  60  detik mengakibatkan semakin tebal lapisan zinc yang dihasilkan dan nilai kekerasannya akan semakin  tinggi  pula.  Didapat  pada  Sampel  3  dengan  nikai  kekerasan  tertinggi  yaitu sebesar 206,508 HVN.
3. Pada Sampel 3 memiliki nilai kekerasan yang paling tinggi dikarenakan Struktur mikro dengan fasa zeta relatif lebih banyak di banding sampel 1 dan 2 pada lapisannya.

## 4.2.SARAN
Saran  yang  dapat  diberikan  sehubungan  dengan  penelitian  tentang Hot  dip  galvanize ini adalah.
1. Perlu  diperhatikan  waktu  pada  saat  proses  pencelupan,  dikarenakan  waktu  yg digunakan  adalah  menggunakan  detik.  Apabila  waktu  yang  digunakan  kurang  atau lebih maka hasil yang dihasilkan menjadi kurang valid.
2. Perlu  dilakukan  pengujian  korosi  untuk  mengetahui  sejauh  mana  tingkat  korosi  pada lapisan Hot dip galvanis.
3. Perlu  dilakukan  penambahan  variasi  aluminium  dalam zinc  bath untuk  mengetahui keuletan lapisan dan membuat visual Hot dip Galvanis lebih bagus yang dimana pada penelitian kali ini tidak bervariasi dimana komposisi alumuniumnya 0,02-0,05% .

## REFERENSI
American  Galvanizer  Association.  2000. Zinc  Coating .  (On-line)  Available  at  http:// www.migas-indonesia.com.
ASM  International.  1992. ASM  Metals  Handbook  Vol.  03  :  Alloy  Phase  Diagrams .  United States : ASM International Handbook Committee.
ASM International. 1994. ASM Metal Handbook vol.05: Surface Engineering . United States : ASM International Handbook Committee.
ASTM  International.  2002. ASTM  Vol  01.06  Coated  Steel  Products :  A123, Standard Specification  for  Zinc  (Hot-Dip  Galvanized)  Coatings  on  Iron  and  Steel  Products . United States : ASTM International Committee.
Galvinfo  Center.  2009. Galvinfonote  vol.2.4  :  The  role  of  aluminum  in  continuous  hot  dip galvanizing. (On-line) Available at http:// www.galvinfo.com.
Galvinfo  Center.  2009. Galvinfonote  vol.3.1  :  How  zinc  protect  steel. (On-line)  Available  at http:// www.galvinfo.com.
International  Zinc  Association.  2010. Galvanizing .  (On-line)  Available  at            http:// www.zincworld.org.
Robert  M.  Woods  &  James  A.  Cole,  1996. Galvanizing  Hanbook .  Cleveland,  Ohio  :  Zaclon Incorporated.
Syahbuddin.  2000. Pengaruh  batas  butir  Fe-α.  pada  baja  bebas  cacat  intersisi  (baja  IF) terhadap  reaksi  antara  besi  dan  seng  selama  galvanisasi  pada  450°C. Depok  : Universitas Indonesia.
Thomas J., Dr. 2006. Corrosion Protection : Basic corrosion theory and protection methods. American Galvanizers Association.
Tri  Teguh.  2007. Pengaruh  Variasi  Temperatur  Proses  Pelapisan  Metode  Hot  Dip Galvanizing  Terhadap  Tebal  Lapisan,  Struktur  Mikro  Dan  Korosi  Pada  Baja  Karbon Rendah . Skripsi, tidak diterbitkan. Semarang : Universitas Negeri Semarang. Trianjaya  A.S.  &  Entol  Satrio.  2006. Pelapisan  baja  dengan  proses  galvanizing  di  PT. Karunia  Berca  Indonesia .  Laporan  kerja  praktek,  tidak  diterbitkan.  Cilegon:  Fakultas Teknik Untirta.