{"id":1189,"date":"2025-02-21T15:00:29","date_gmt":"2025-02-21T15:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/greenstone-tech.com\/?p=1189"},"modified":"2025-10-31T02:34:19","modified_gmt":"2025-10-31T02:34:19","slug":"efek-korosi-paparan-atmosfer-antartika-terhadap-korosi-dan-sifat-keausan-lapisan-pelapis-laser-cladding","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/effects-of-antarctic-atmospheric-exposure-corrosion-on-corrosion-and-wear-properties-of-laser-cladding-coatings\/","title":{"rendered":"Efek Korosi Paparan Atmosfer Antartika pada Sifat Korosi dan Keausan Lapisan Pelapis Laser-Cladding"},"content":{"rendered":"

Dengan perkembangan eksplorasi sumber daya kutub dan pelayaran kutub, perhatian yang signifikan telah diarahkan pada material untuk peralatan kutub dan teknologi pelindung terhadap kerusakan di lingkungan yang ekstrem. Untuk memenuhi kebutuhan perlindungan korosi pada baja teknik kelautan dan evaluasi kinerja baja tahan karat dalam kondisi suhu rendah, teknologi pelapisan laser digunakan untuk membuat pelapis baja tahan karat austenitik 316L dan baja tahan karat dupleks 2205 pada permukaan baja FH690. Pelapis ini menjalani uji paparan selama satu tahun di lingkungan atmosfer Stasiun Zhongshan di Antartika. Hasilnya menunjukkan bahwa lapisan baja tahan karat secara efektif mengurangi laju korosi pada substrat baja laut. Struktur mikro, kekerasan mikro, perilaku tribologi, perilaku korosi elektrokimia, dan stabilitas sampel dalam kondisi suhu rendah kutub dianalisis. Temuan menunjukkan bahwa lapisan 316L menunjukkan korosi sumuran kecil, sedangkan lapisan 2205 menunjukkan sedikit korosi selektif. Kedua lapisan mempertahankan tingkat kekerasan mikro dan ketahanan aus sebelum pemaparan, dengan sedikit penurunan ketahanan korosi. Lapisan baja tahan karat yang dilapisi laser menunjukkan stabilitas dalam struktur fasa dan kinerja di lingkungan paparan atmosfer Antartika, memberikan perlindungan yang efektif pada substrat baja bersuhu rendah. Hasil ini menawarkan dukungan yang berharga untuk menilai kemampuan beradaptasi lingkungan dari bahan yang digunakan dalam peralatan kutub dan memajukan teknologi pelapisan tahan korosi.<\/p>\n\n\n\n

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan adanya pemanasan global, kelangkaan sumber daya, dan perubahan lingkungan, eksplorasi sumber daya kutub, kemajuan pelayaran kutub, dan perlindungan kepentingan kutub telah menarik perhatian negara-negara di seluruh dunia. Penelitian telah membuktikan bahwa wilayah Arktik mengandung sekitar 30% gas alam yang belum dikembangkan di dunia dan 13% cadangan minyak yang belum dikembangkan, sementara Antartika memiliki ladang batu bara terbesar di dunia, yang terletak di bawah lapisan es Antartika Timur, dengan perkiraan cadangan sekitar 500 miliar ton. Dalam proses eksplorasi, pengembangan, dan pelestarian wilayah kutub, kinerja operasional peralatan kutub berkinerja tinggi seperti kapal pemecah es, anjungan lepas pantai, dan stasiun terestrial sangat penting. Namun, lingkungan kutub sangat kompleks dan keras, dengan suhu rata-rata tahunan sekitar -22,3\u00b0C di Kutub Utara dan antara -28,9\u00b0C dan -35\u00b0C di benua Antartika. Hanya 1 hingga 4 bulan dalam setahun yang mengalami suhu rata-rata bulanan antara 0\u00b0C dan 10\u00b0C, dengan kondisi cuaca ekstrem yang menurunkan suhu layanan hingga serendah -70\u00b0C. Ditambah dengan angin kencang, radiasi ultraviolet yang intens, siklus pembekuan dan pencairan, serta hujan salju badai, peralatan kutub mengalami kerusakan korosi yang berkepanjangan dan parah akibat paparan atmosfer suhu rendah. Untuk komponen yang bergerak di kapal pemecah es, rig pengeboran, dan sistem penyimpanan, kerusakan tambahan akibat stres dan beban keausan juga harus dipertimbangkan. Oleh karena itu, kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan dari material untuk peralatan kutub telah lama menjadi titik fokus penelitian ilmiah yang ekstensif.<\/p>\n\n\n\n

Saat ini, material logam untuk peralatan kutub terutama terdiri dari baja bersuhu rendah, yang merupakan baja berkinerja tinggi yang dirancang untuk menunjukkan ketangguhan dan kemampuan las yang sangat baik pada suhu rendah. Baja ini biasanya meliputi baja paduan rendah berbasis ferit dan baja tahan karat austenitik Fe-Cr-Ni. Baja paduan rendah suhu rendah banyak digunakan karena efektivitas biayanya dan umumnya diproduksi menggunakan proses kontrol termomekanis (TMCP), yang meningkatkan kekuatan, ketangguhan, kemampuan las, dan mengurangi kandungan karbon. Wang Chaoyi dkk. melakukan eksperimen pengelasan menggunakan las busur terendam pada baja suhu rendah kelas 460 MPa setebal 54 mm untuk kapal kutub yang diproduksi melalui TMCP. Mereka menemukan bahwa pada suhu rendah yang ekstrim yaitu -70\u00b0C, sampel dari zona yang terpengaruh panas dengan struktur mikro bainitik tunggal menunjukkan fraktur getas, sedangkan material dasar dengan struktur mikro ferit-bainit fasa ganda menunjukkan kekuatan fraktur yang lebih tinggi dan ketahanan yang lebih besar terhadap perambatan retak. Sun Shibin dkk. menyelidiki perilaku tribologi pelat baja laut TMCP FH36 dengan ketebalan yang bervariasi pada suhu 20\u00b0C, -5\u00b0C, dan -20\u00b0C. Temuan mereka mengungkapkan bahwa struktur mikro permukaan terutama terdiri dari ferit dan perlit, sedangkan daerah ketebalan menengah memiliki ferit, perlit, dan bainit granular. Struktur mikro secara langsung memengaruhi kekerasan dan ketahanan aus, dengan keausan abrasif sebagai mekanisme yang dominan, disertai dengan keausan fatik dan perekat. Saat suhu menurun, kekerasan permukaan lokal meningkat, tetapi pelepasan material akibat gesekan memperburuk keausan, menghasilkan jejak keausan yang lebih luas dan lebih dalam serta meningkatkan volume keausan. Li dkk. mempelajari perilaku korosi awal baja suhu rendah EH36 dalam lingkungan atmosfer laut kutub yang disimulasikan, mencatat bahwa korosi tetap berada dalam fase akselerasi pada suhu rendah, dengan laju 0,47 g-m-\u00b2-h-\u00b9. Baja suhu rendah FH690 berkekuatan tinggi menawarkan sifat mekanik suhu rendah yang sangat baik; namun, di lingkungan dengan kerusakan korosi keausan yang digabungkan, produk korosi yang longgar dan berpori gagal menahan gaya geser gesekan, dan korosi galvanik antara substrat yang terpapar dan produk aus semakin mempercepat degradasi. Struktur mikro baja paduan rendah suhu rendah rentan terhadap perubahan yang disebabkan oleh panas dan gaya mekanis, yang menyebabkan ketidakstabilan sifat mekanis dan keausan. Selain itu, tidak adanya elemen pasif mengakibatkan korosi yang cepat di lingkungan Cl- laut, yang secara signifikan mengurangi masa pakai dalam kondisi korosi keausan.<\/p>\n\n\n\n

Kerusakan material, seperti keausan dan korosi, biasanya dimulai dari permukaan. Dengan menggunakan teknologi pelapisan sinar berenergi tinggi untuk membuat pelapis berkinerja tinggi dengan ketahanan terintegrasi terhadap keausan dan korosi suhu rendah pada permukaan baja rekayasa kelautan yang tangguh dan bersuhu rendah, peningkatan yang signifikan dalam performa layanan peralatan rekayasa di lingkungan kutub yang ekstrem dapat dicapai. Pelapisan yang dibuat melalui pelapisan laser pada substrat baja kelautan EH32 menunjukkan kekerasan dan ketahanan aus yang unggul dibandingkan dengan substrat setelah pengujian korosi beku suhu rendah pada suhu -80\u00b0C. Pemilihan bahan pelapis berkinerja tinggi yang tepat sangat penting untuk meningkatkan masa pakai baja laut. Baja tahan karat, dengan ketahanan korosi yang sangat baik, mengatasi kurangnya elemen pasif pada baja laut bersuhu rendah dan, sebagai paduan berbasis besi, memastikan ikatan metalurgi yang kuat selama proses pelapisan. Baja tahan karat austenitik tidak memiliki transisi ulet-getas pada suhu rendah, menawarkan ketangguhan benturan yang luar biasa dan ketahanan terhadap korosi. Baja tahan karat dupleks memberikan kekuatan yang lebih tinggi dan ketahanan aus yang lebih baik, dengan pengendapan terkontrol dari fase sekunder yang menjaga ketangguhan yang baik. Variabilitas iklim kutub yang tidak teratur mempersulit simulasi uji korosi paparan atmosfer, sehingga paparan atmosfer lapangan jangka panjang di wilayah kutub menjadi metode evaluasi yang paling andal.<\/p>\n\n\n\n

Studi ini membahas persyaratan material untuk peralatan teknik kutub dan kebutuhan akan perlindungan terhadap kerusakan di lingkungan yang ekstrem. Teknologi pelapisan laser digunakan untuk membuat pelapis baja tahan karat austenitik 316L dan baja tahan karat dupleks 2205 pada permukaan baja FH690, yang diikuti dengan pengujian paparan di lingkungan atmosfer Stasiun Zhongshan di Antartika. Kekerasan mikro, perilaku tribologi, perilaku korosi elektrokimia, dan stabilitas sampel dalam kondisi suhu rendah kutub dianalisis untuk memberikan wawasan tentang kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan dan perlindungan korosi pada material peralatan kutub. Efektivitas perlindungan dari lapisan berlapis laser 316L dan 2205 pada baja FH690 di lingkungan paparan atmosfer Antartika diselidiki.<\/p>\n\n\n\n

Persiapan Eksperimental
1.1 Persiapan Pelapisan dan Kondisi Paparan Antartika
Bahan substrat yang digunakan dalam percobaan ini adalah baja FH690 dengan dimensi 100 mm \u00d7 25 mm \u00d7 10 mm. Permukaan pertama-tama dipoles dengan amplas 1500-grit untuk menghasilkan goresan yang seragam, diikuti dengan pembersihan ultrasonik dengan etanol anhidrat untuk menghilangkan kotoran permukaan dan minyak, kemudian dikeringkan untuk penggunaan selanjutnya. Serbuk paduan baja tahan karat 316L dan 2205, dengan ukuran partikel berkisar antara 48 hingga 74 \u03bcm, dipilih sebagai bahan pelapis dan dikeringkan dalam lingkungan vakum pada suhu 50 \u00b0 C selama 24 jam sebelum pelapisan.<\/p>\n\n\n\n

Serbuk paduan diaplikasikan secara seragam ke permukaan substrat menggunakan metode serbuk yang telah ditetapkan, dengan ketebalan lapisan sekitar 2 mm dan dimensi planar 50 mm \u00d7 25 mm. Laser semikonduktor berpasangan serat (RECI Laser, DAC4000) dengan daya output maksimum 4 kW digunakan untuk pelapisan. Parameter kelongsong adalah sebagai berikut: daya laser 1,6 kW, diameter titik 2 mm, kecepatan pemindaian 800 mm\/menit, laju tumpang tindih 25%, dan perlindungan atmosfer argon. Setelah pelapisan, lapisan dipoles dengan amplas 1500-grit agar sesuai dengan kondisi substrat, lubang dibor di lokasi tertentu untuk perakitan sampel, dan kondisi awal sampel difoto dan ditimbang.<\/p>\n\n\n\n

Fiksasi sampel untuk paparan atmosfer di Antartika mengikuti standar GB\/T 14165-2008, dengan permukaan sampel diposisikan pada sudut 45\u00b0 terhadap bidang horizontal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Sampel ditempatkan di Stasiun Zhongshan di Antartika untuk durasi pengujian selama 1 tahun (Desember 2022 hingga Desember 2023). Setelah diambil, sampel difoto, dan yang memiliki produk korosi direndam dalam larutan penghilang karat yang mengandung 100 mL HCl, 100 mL air deionisasi, dan 0,3 g hexamethylenetetramine untuk pembersihan ultrasonik. Sampel kemudian dibilas dengan alkohol, dikeringkan, difoto, dan ditimbang. Pemesinan pelepasan listrik kawat digunakan untuk memproses sampel menjadi spesimen yang lebih kecil dengan luas permukaan 10 mm \u00d7 10 mm untuk pengujian selanjutnya.<\/p>\n\n\n\n

1.2 Karakterisasi Sampel dan Pengujian Performa Sebelum dan Sesudah Paparan Antartika
Lapisan sebelum dan sesudah paparan atmosfer Antartika dikarakterisasi untuk morfologi, komposisi, dan struktur fasa menggunakan mikroskop elektron pemindaian (SEM, ZEISS Gemini300), spektrometer dispersif energi sinar-X (EDS, Oxford INCA 80), difraktometer sinar-X (XRD, Bruker D8 Advance), dan mikroskop pemindaian laser konfokal (CLSM, Keyence VK-X250).<\/p>\n\n\n\n

Kekerasan mikro diukur menggunakan penguji kekerasan mikro Vickers (Veiyee QHV-1000SPTA) pada 20 titik yang dipilih secara acak pada permukaan lapisan, dengan beban yang diterapkan sebesar 200 g dan waktu tunggu 15 detik. Rata-rata dari 20 pengukuran diambil sebagai kekerasan permukaan lapisan. Perilaku tribologi geser kering linier dari lapisan dievaluasi menggunakan mesin uji gesekan dan keausan multifungsi (Rtec MFT-5000) dengan gaya normal yang diterapkan sebesar 10 N, durasi keausan 1800 detik, jarak bolak-balik 3 mm, dan bola keramik SiN (diameter 6,35 mm) sebagai permukaan penghitung. Jejak keausan dianalisis menggunakan morfometer tiga dimensi (Bruker Contour GT-K). Perilaku korosi pada 10 \u00b1 0,1 \u00b0 C dinilai menggunakan stasiun kerja elektrokimia (Gamry Reference 3000) dalam larutan NaCl 3,5 wt.% dengan sistem tiga elektroda: kawat platina sebagai elektroda penghitung, elektroda Ag \/ AgCl sebagai elektroda referensi, dan lapisan sebagai elektroda kerja, yang dienkapsulasi dalam resin epoksi untuk mengekspos area kerja 10 mm x 10 mm. Pengujian potensi sirkuit terbuka (OCP) dilakukan selama 1800 detik pada frekuensi pengambilan sampel 0,5 s-\u00b9, diikuti dengan spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS) pada OCP dengan rentang frekuensi 100 kHz hingga 10 mHz. Polarisasi potensiodinamik dilakukan pada laju pemindaian 1 mV-s-\u00b9, dimulai dari potensial awal -0,3 V relatif terhadap OCP dan berakhir ketika kerapatan arus polarisasi anodik mencapai 1 mA-cm-\u00b2, menghasilkan kurva polarisasi Tafel. Setiap uji tribologi dan elektrokimia diulang setidaknya tiga kali untuk memastikan keakuratannya.<\/p>\n\n\n\n

2 Hasil dan Pembahasan
2.1 Analisis Morfologi dan Kehilangan Massa
Morfologi mikroskopis lapisan setelah persiapan ditunjukkan pada Gambar 2. Kedua pelapis mencapai ikatan metalurgi yang memuaskan dengan substrat, menunjukkan struktur yang seragam dan padat tanpa cacat seperti retakan, pori-pori, inklusi, atau kurangnya fusi pada antarmuka. Analisis komposisi elemen-elemen utama dalam pelapis disajikan pada Tabel 1. Cr dan Mo, elemen tahan lubang kritis pada baja tahan karat, membentuk lapisan pasif yang padat di lingkungan korosif, sedangkan Ni adalah elemen penstabil austenit utama. Pelapisan laser, sambil mencapai ikatan metalurgi antara lapisan dan substrat, memperkenalkan beberapa pengenceran, dengan elemen dari substrat bermigrasi ke dalam lapisan, menghasilkan kandungan Cr dan Ni yang sedikit lebih rendah dibandingkan dengan komposisi nominal kedua baja tahan karat.<\/p>\n\n\n\n

Gambar 3 mengilustrasikan morfologi makroskopis dari dua lapisan baja tahan karat pada kondisi awal, setelah 1 tahun terpapar di Stasiun Zhongshan di Antartika, dan setelah pembersihan karat. Pada kondisi awal, substrat baja FH690, lapisan 316L, dan lapisan 2205 menunjukkan kilau logam yang cerah (Gambar 3a, 3d) dengan karakteristik permukaan yang sangat baik. Setelah 1 tahun pemaparan di Stasiun Zhongshan, pelapis tetap terikat dengan baik ke substrat tanpa retak atau delaminasi. Substrat baja FH690 mengalami korosi, bereaksi dengan oksigen untuk membentuk lapisan oksida yang seragam dan longgar, bertransisi dari kilau logam menjadi warna kecoklatan (Gambar 3b, 3e). Produk korosi utama baja FH690 di lingkungan atmosfer laut meliputi \u03b1-FeOOH, \u03b2-FeOOH, dan Fe\u2083O\u2084. Diposisikan pada sudut 45 \u00b0 terhadap tanah, curah hujan dan salju di Antartika menyebabkan produk korosi dari substrat FH690 mengalir ke pelapis, mengubah beberapa area menjadi coklat keabu-abuan. Setelah penghilangan karat, produk korosi berwarna coklat keabu-abuan pada permukaan pelapis menghilang, dan morfologi permukaan pelapis 316L dan 2205 menunjukkan deviasi minimal dari kondisi awalnya (Gambar 3c, 3f), yang mengindikasikan perlindungan yang efektif terhadap substrat FH690.<\/p>\n\n\n\n

Fitur mikroskopis baja paduan rendah setelah korosi di lingkungan atmosfer Antartika telah dilaporkan, biasanya membentuk produk korosi berbentuk balok, pipih, atau seperti kelopak bunga yang disertai dengan retakan dan fitur lubang. Morfologi mikroskopis dari dua lapisan baja tahan karat setelah 1 tahun terpapar atmosfer di Stasiun Zhongshan ditunjukkan pada Gambar 4. Permukaan lapisan 316L menunjukkan banyak lubang lubang, dengan perbedaan yang dapat diabaikan dalam kandungan elemen logam di dalam dan di luar lubang, meskipun kandungan oksigen lebih tinggi pada dinding lubang. Baja tahan karat bergantung pada elemen pasif yang mudah dipasifkan seperti Cr dan Mo untuk membentuk lapisan oksida padat untuk menahan korosi Cl; kandungan oksigen yang lebih tinggi menunjukkan lapisan pasif yang lebih padat, dengan area dengan kandungan lapisan pasif yang lebih rendah lebih disukai terkorosi. Permukaan lapisan 2205 menunjukkan karakteristik korosi selektif, dengan daerah austenit (B2) dengan kandungan Cr yang lebih rendah terkorosi secara istimewa, sedangkan daerah ferit (B1) dengan kandungan Cr yang lebih tinggi menunjukkan tingkat oksigen yang lebih tinggi dan kualitas film pasif yang superior.<\/p>\n\n\n\n

\"Efek<\/figure>\n\n\n\n

Morfologi confocal laser dari dua lapisan baja tahan karat setelah 1 tahun paparan atmosfer di Stasiun Zhongshan di Antartika ditunjukkan pada Gambar 5. Lapisan 316L menunjukkan banyak lokasi korosi sumuran kecil, dengan beberapa sumuran kecil yang berkumpul dan menyatu menjadi sumuran yang lebih besar, yang paling dalam mencapai 12,89 \u03bcm. Sebaliknya, lapisan 2205 tidak menunjukkan fitur korosi sumuran, terutama mengalami sedikit korosi selektif, dengan morfologi mikroskopisnya yang mencerminkan karakteristik struktur fase ganda baja tahan karat dupleks.<\/p>\n\n\n\n

Analisis fasa dari dua lapisan baja tahan karat pada kondisi awal dan setelah 1 tahun paparan atmosfer di Stasiun Zhongshan (Gambar 6) mengungkapkan bahwa lapisan 316L dan 2205 mempertahankan struktur austenitik fase tunggal yang stabil dan struktur austenitik-feritik fase ganda, masing-masing, sebelum dan sesudah paparan. Permukaan pelapis hanya mengalami korosi kecil tanpa akumulasi produk korosi yang signifikan. Mengingat ketebalan film pasivasi biasanya tidak melebihi 10 nm, tidak ada puncak difraksi tambahan yang terdeteksi. Lapisan 316L dan 2205 yang dilapisi laser menunjukkan stabilitas fase dalam lingkungan paparan atmosfer Antartika.<\/p>\n\n\n\n

Berdasarkan hasil di atas, produk korosi yang diamati pada sampel berasal dari substrat, sedangkan pelapis itu sendiri tidak menunjukkan perubahan yang signifikan. Metode kehilangan massa digunakan untuk menyelidiki laju korosi sampel dan mengevaluasi efektivitas perlindungan dari lapisan baja tahan karat. Dalam studi korosi paparan atmosfer, kehilangan massa korosi dan laju korosi bahan logam dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: di mana \u03c9 mewakili kehilangan massa korosi per satuan luas (g \/ m\u00b2), \u03bd menunjukkan laju korosi (mm \/ a), m_t adalah massa sampel setelah penghilangan karat (g), m_0 adalah massa sampel sebelum pemaparan (g), S adalah luas permukaan sampel (cm\u00b2), \u03c1 adalah massa jenis baja paduan rendah (sekitar 7.86 g \/ cm\u00b3), dan t adalah waktu pemaparan (jam).<\/p>\n\n\n\n

Kehilangan massa yang dihitung dan laju korosi rata-rata baja FH690 di bawah perlindungan kedua lapisan disajikan pada Gambar 7. Di bawah lapisan 316L, kehilangan massa baja FH690 adalah 12,5 mg-cm-\u00b2, dengan laju korosi rata-rata 15,9 \u03bcm-a-\u00b9; di bawah lapisan 2205, kehilangan massa adalah 12,8 mg-cm-\u00b2, dengan laju korosi rata-rata 16,3 \u03bcm-a-\u00b9. Kedua lapisan menunjukkan korosi yang dapat diabaikan di lingkungan atmosfer Antartika, memberikan perlindungan yang efektif pada substrat baja FH690. Laju korosi rata-rata di bawah kedua lapisan hampir identik, dengan semua kehilangan massa dikaitkan dengan substrat yang terpapar. Dibandingkan dengan laju korosi baja laut kelas 690 MPa yang tidak terlindungi di atmosfer Antartika (18,7 \u03bcm-a-\u00b9), pengurangan yang signifikan telah dicapai.<\/p>\n\n\n\n

2.2 Kekerasan Mikro
Gambar 8 mengilustrasikan kekerasan mikro rata-rata dari dua permukaan lapisan baja tahan karat. Nilai kekerasan mikro awal dari pelapis 316L dan 2205 masing-masing adalah 279,19 HV\u2080.\u2082 dan 392,77 HV\u2080.\u2082. Biasanya, kekerasan mikro cast 316L tidak melebihi 200 HV\u2080.\u2082, sedangkan kekerasan mikro cast 2205 kira-kira 300 HV\u2080.\u2082. Kekerasan yang lebih tinggi dari pelapis yang dilapisi laser dapat dikaitkan dengan dua faktor: pertama, pendinginan yang cepat selama pelapisan laser menghasilkan struktur butiran dendritik dan ekuaksi yang halus, yang berkontribusi pada penguatan penghalusan butiran; kedua, ikatan metalurgi antara substrat dan pelapis memungkinkan elemen dari baja FH690 bercampur dengan pelapis baja tahan karat, sehingga meningkatkan kekerasan. Hal ini didukung oleh hasil EDS (Tabel 1), yang menunjukkan pengenceran Fe, mengurangi kandungan elemen lainnya. Setelah 1 tahun terpapar atmosfer di Stasiun Zhongshan, kekerasan mikro pelapis hampir tidak berubah, menunjukkan kemampuan beradaptasi lingkungan yang sangat baik.<\/p>\n\n\n\n

2.3 Perilaku Tribologi
Gambar 9 menyajikan perilaku tribologi dari dua lapisan baja tahan karat sebelum dan sesudah paparan atmosfer Antartika. Dalam kondisi gesekan geser kering, koefisien gesekan (COF) menjadi stabil setelah sekitar 300 detik, mencapai nilai stabil sekitar 0,7. Setelah 1 tahun paparan atmosfer di Stasiun Zhongshan, COF lapisan 316L sedikit menurun dibandingkan dengan kondisi awalnya, sedangkan COF lapisan 2205 tetap tidak berubah. Kehilangan volume keausan dari kedua lapisan tetap konsisten sebelum dan sesudah pemaparan, dengan lapisan 2205 menunjukkan volume keausan yang lebih rendah daripada lapisan 316L. Profil jejak keausan dari lapisan 2205 lebih dangkal dibandingkan dengan lapisan 316L, yang menunjukkan ketahanan aus yang superior. Lapisan 316L menunjukkan tonjolan yang jelas di tepi lintasan keausan, yang dihasilkan dari deformasi plastis di bawah tekanan bola geser. Laju keausan (\u03bc) lapisan dihitung menggunakan persamaan Archard: di mana V adalah kehilangan volume keausan yang terukur (mm\u00b3), N adalah beban normal (N), dan d adalah jarak geser total (m).<\/p>\n\n\n\n

Hasil perhitungan, yang ditunjukkan pada Gambar 9d, menunjukkan bahwa tingkat keausan pelapis 316L dan 2205 masing-masing sekitar 8,35 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9 dan 7,85 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9. Setelah paparan atmosfer Antartika, tingkat keausan kedua pelapis tetap pada tingkat sebelum paparan, yang menunjukkan ketahanan aus yang stabil.<\/p>\n\n\n\n

Gambar 10 menggambarkan morfologi jalur keausan dari dua lapisan baja tahan karat setelah 1 tahun pemaparan di Stasiun Zhongshan, dengan hasil pemindaian titik EDS yang disediakan pada Tabel 2. Lebar lintasan keausan lapisan 316L adalah 565,72 \u03bcm, sedangkan lapisan 2205 adalah 495,71 \u03bcm, konsisten dengan kehilangan massa yang lebih besar yang diamati untuk lapisan 316L. Secara morfologis, kedua lapisan menunjukkan alur pembajakan dan lapisan transfer di jalur keausan, yang menunjukkan terjadinya keausan abrasif dan perekat. Lapisan 316L menunjukkan prevalensi lapisan transfer yang lebih tinggi, dengan keausan adhesif yang lebih menonjol, sedangkan lapisan 2205 menunjukkan alur pembajakan yang lebih jelas, menunjukkan keausan abrasif sebagai mekanisme yang dominan. Lapisan transfer menunjukkan kandungan oksigen yang sangat tinggi, disebabkan oleh panas gesekan selama keausan bolak-balik yang mendorong oksidasi elemen pasif seperti Cr dan Mo.<\/p>\n\n\n\n

2.4 Perilaku Korosi Elektrokimia
Gambar 11 menunjukkan kurva polarisasi potensiodinamik dari dua lapisan baja tahan karat, dengan parameter korosi elektrokimia yang tercantum dalam Tabel 3. Setelah 1 tahun paparan atmosfer di Stasiun Zhongshan, kurva polarisasi potensiodinamik dari lapisan 316L menunjukkan perubahan tren yang minimal, meskipun potensi kerusakan lubang (E_b, awal 536,8 mV, pasca-paparan 503,7 mV) bergeser sedikit lebih awal, dan kerapatan arus pasif (i_p) menjadi dua kali lipat. Interval pasivasi (\u0394E) dari lapisan 2205 tetap sekitar 1.300 mV, tetapi i_p meningkat dari 2,455 \u03bcA-cm-\u00b2 menjadi 4,177 \u03bcA-cm-\u00b2 setelah pemaparan. Setelah pemaparan, ketahanan korosi lapisan 316L dan 2205 menurun hingga tingkat yang berbeda-beda, disebabkan oleh cacat permukaan yang disebabkan oleh atmosfer Antartika yang korosif.<\/p>\n\n\n\n

Gambar 12 menyajikan hasil spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS) untuk dua lapisan baja tahan karat. Setelah 1 tahun paparan atmosfer, plot Nyquist (Gambar 12a) dari pelapis 316L dan 2205 menunjukkan penurunan jari-jari busur kapasitif, yang menunjukkan penurunan resistensi transfer muatan dan stabilitas film pasif. Dalam plot Bode (Gambar 12b), modulus impedansi (|Z|) pada 0,1 Hz, yang biasanya mencerminkan ketahanan polarisasi material dalam larutan, menurun setelah pemaparan untuk kedua pelapis, yang menandakan berkurangnya ketahanan terhadap korosi. Selain itu, sudut fase yang lebih besar dan rentang yang lebih luas di wilayah frekuensi menengah menunjukkan stabilitas film pasif yang lebih besar. Setelah pemaparan, sudut fase frekuensi menengah dari lapisan 316L menyempit dan berkurang, sedangkan lapisan 2205 juga menurun, yang mencerminkan penurunan kualitas film pasivasi. Mengingat adanya dua konstanta waktu dalam proses korosi, model lapisan ganda (inset pada Gambar 12a) digunakan untuk menyesuaikan data, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4. Impedansi lapisan luar berpori (R_p) secara signifikan lebih rendah daripada lapisan dalam (R_c), yang menunjukkan bahwa resistansi reaksi elektroda pelapis terutama diatur oleh langkah transfer muatan. Setelah pemaparan, R_c dari kedua lapisan menurun. Meskipun ada sedikit penurunan ketahanan korosi setelah paparan atmosfer Antartika, pelapis yang dilapisi laser mempertahankan kondisi pasif yang stabil dan laju korosi yang rendah, terus memberikan perlindungan yang efektif pada baja laut bersuhu rendah.<\/p>\n\n\n\n

\"Efek<\/figure>\n\n\n\n

3 Kesimpulan<\/p>\n\n\n\n

Dalam makalah ini, baja tahan karat austenitik 316L dan pelapis baja tahan karat dupleks 2205 dibuat pada substrat baja laut FH690 bersuhu rendah dengan teknologi kelongsong laser. Pelapis tersebut terpapar ke atmosfer selama 1 tahun di Stasiun Zhongshan di Antartika. Efek perlindungan, struktur mikro, kekerasan, gesekan dan keausan, serta perilaku korosi elektrokimia dari kedua pelapis dianalisis. Hasilnya adalah sebagai berikut:<\/p>\n\n\n\n

(1) Sedikit lubang terjadi pada permukaan lapisan 316L, dan sedikit korosi selektif terjadi pada permukaan lapisan 2205. Kedua lapisan baja tahan karat dapat mempertahankan struktur fasa yang stabil, yang memainkan peran perlindungan yang baik pada substrat baja FH690 dan mengurangi laju korosi atmosferik pada substrat.<\/p>\n\n\n\n

(2) Kekerasan mikro dari kedua lapisan hampir tidak berubah; koefisien gesekan stabil sekitar 0,7, dan tingkat keausan lapisan 316L dan 2205 dipertahankan masing-masing sekitar 8,35 dan 7,85 \u00d7 10-6 mm3 -N-1-m-1; lapisan 316L terutama mengalami keausan adhesif, sedangkan lapisan 2205 terutama mengalami keausan abrasif. Kedua lapisan tersebut mampu mempertahankan ketahanan mekanis dan keausan yang stabil sebelum dan sesudah paparan Antartika.<\/p>\n\n\n\n

(3) Sejumlah kecil cacat korosi dihasilkan pada permukaan kedua lapisan, yang mengakibatkan peningkatan kerapatan arus pasif, potensi kerusakan awal lapisan 316L, dan penurunan impedansi film pasif dari kedua lapisan, tetapi masih mampu mempertahankan efek pasif yang baik dan laju korosi yang rendah.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

With the development of polar resource exploration and polar shipping, significant attention has been directed toward materials for polar equipment and protective technologies against damage in extreme environments. To address the corrosion protection needs of marine engineering steel and the evaluation of stainless steel performance under low-temperature conditions, laser cladding technology was employed to fabricate […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1185,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[5,3],"tags":[102],"table_tags":[],"class_list":["post-1189","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-professional-knowledge","category-blog","tag-sheldon-li"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1189"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5196,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions\/5196"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1185"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1189"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1189"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1189"},{"taxonomy":"table_tags","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/id\/wp-json\/wp\/v2\/table_tags?post=1189"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}