Pelapisan Terne: Perlindungan Permukaan Baja & Ketahanan Korosi

Definisi dan Konsep Dasar

Terne adalah teknik perlakuan permukaan dan pelapisan tradisional yang digunakan terutama dalam industri baja untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, terutama untuk lembaran baja dan komponen yang ditujukan untuk lingkungan luar atau yang keras. Ini melibatkan penerapan paduan berbasis timah, yang biasanya terdiri dari campuran timah (Sn) dan timbal (Pb), atau baru-baru ini, paduan alternatif seperti timah-zinc atau timah-perak, untuk membentuk pelapisan pelindung yang bersifat pengorbanan pada substrat baja.

Tujuan dasar dari pelapisan Terne adalah untuk memberikan permukaan yang tahan lama dan tahan korosi yang memperpanjang umur layanan produk baja. Ini mencapainya dengan menciptakan lapisan penghalang yang menahan oksidasi dan degradasi lingkungan, sambil juga menawarkan kemampuan penyolderan dan pembentukan yang baik.

Dalam spektrum yang lebih luas dari metode penyelesaian permukaan baja, Terne menempati ceruk sebagai pelapisan logam pengorbanan yang terutama ditujukan untuk perlindungan terhadap korosi. Berbeda dengan pelapisan organik seperti cat atau lapisan berbasis polimer, pelapisan Terne adalah logam dan bergantung pada sifat elektrokimianya untuk melindungi baja yang mendasarinya. Ini sering digunakan dalam aplikasi di mana ketahanan korosi tinggi diperlukan, seperti pada atap, komponen otomotif, dan beberapa komponen listrik.

Sifat Fisik dan Prinsip Proses

Mekanisme Modifikasi Permukaan

Selama proses pelapisan Terne, paduan cair atau semi-cair diterapkan pada permukaan baja melalui perendaman celup panas atau deposisi elektrokimia. Pelapisan membentuk ikatan metalurgi dengan substrat, menciptakan lapisan tipis yang melekat yang biasanya berkisar dari beberapa mikrometer hingga beberapa puluh mikrometer tebal.

Reaksi fisik utama melibatkan paduan yang meleleh dan mengalir di atas permukaan baja, mengisi ketidakteraturan permukaan dan menciptakan film yang seragam. Secara kimia, paduan berinteraksi dengan substrat baja, membentuk antarmuka metalurgi yang ditandai dengan difusi dan pembentukan senyawa intermetal. Antarmuka ini memastikan adhesi yang kuat dan stabilitas pelapisan.

Reaksi elektrokimia minimal selama aplikasi tetapi sangat penting dalam fungsi pelindung pelapisan. Paduan berbasis timah bertindak sebagai anoda pengorbanan, lebih memilih untuk terkorosi di lingkungan yang korosif, sehingga melindungi substrat baja di bawahnya. Perilaku pengorbanan ini didorong oleh perbedaan potensial elektrokimia antara pelapisan dan baja.

Pada skala mikro atau nano, pelapisan memodifikasi permukaan dengan menciptakan lapisan logam kontinu dengan mikrostruktur yang terdiri dari butiran halus atau struktur dendritik, tergantung pada laju pendinginan dan komposisi paduan. Antarmuka antara pelapisan dan substrat biasanya ditandai dengan zona transisi dengan difusi elemen, memastikan stabilitas mekanis dan ketahanan terhadap korosi.

Komposisi dan Struktur Pelapisan

Komposisi tipikal dari pelapisan Terne tradisional melibatkan campuran sekitar 50-70% timah dan 30-50% timbal berdasarkan berat. Varian modern dapat menggantikan timbal dengan paduan ramah lingkungan seperti timah-zinc atau timah-perak, mematuhi regulasi seperti RoHS.

Mikrostruktur pelapisan umumnya terdiri dari larutan padat timah dan timbal (atau paduan alternatif), dengan kemungkinan fase intermetal di antarmuka. Pelapisan biasanya homogen, dengan mikrostruktur butiran halus atau dendritik tergantung pada kondisi pendinginan.

Ketebalan pelapisan umumnya berkisar dari 10 hingga 50 mikrometer (μm), dengan variasi tergantung pada persyaratan aplikasi. Pelapisan yang lebih tebal memberikan ketahanan korosi yang lebih baik tetapi dapat mempengaruhi kemampuan pembentukan dan pertimbangan berat. Untuk aplikasi atap, ketebalan cenderung menuju batas yang lebih tinggi, sementara untuk tujuan listrik atau dekoratif, lapisan yang lebih tipis adalah umum.

Klasifikasi Proses

Pelapisan Terne diklasifikasikan sebagai pelapisan logam pengorbanan dalam kategori yang lebih luas dari proses galvanisasi celup panas dan elektroplating. Ini dibedakan oleh komposisi paduannya dan metode aplikasinya.

Jika dibandingkan dengan pelapisan zinc (galvanisasi), pelapisan Terne lebih lembut, lebih ulet, dan menawarkan kualitas estetika yang berbeda. Berbeda dengan pelapisan organik seperti cat atau lapisan polimer, Terne bergantung pada sifat logam dan sifat elektrokimianya untuk perlindungan terhadap korosi.

Varian Terne termasuk pelapisan berbasis timbal tradisional, paduan bebas timbal yang ramah lingkungan, dan formulasi khusus yang disesuaikan untuk aplikasi tertentu seperti atap, otomotif, atau komponen listrik. Beberapa varian melibatkan deposisi elektrokimia, sementara yang lain menggunakan perendaman celup panas.

Metode Aplikasi dan Peralatan

Peralatan Proses

Peralatan utama yang digunakan untuk menerapkan pelapisan Terne meliputi:

• Garis Pelapisan Celup Panas: Terdiri dari tangki mandi yang berisi paduan cair, sistem konveyor untuk melewatkan lembaran atau strip baja melalui mandi, dan zona pendinginan yang terkontrol. Suhu mandi biasanya berkisar dari 450°C hingga 550°C, tergantung pada komposisi paduan.

• Sel Pelapisan Elektrolitik: Memanfaatkan sel elektrokimia dengan katoda dan anoda yang terendam dalam elektrolit yang mengandung ion paduan. Substrat baja dihubungkan sebagai katoda, dan paduan disimpan melalui elektrolisis.

• Stasiun Pra-perlakuan: Termasuk tangki pembersihan, penghilangan minyak, dan pengasaman untuk mempersiapkan permukaan baja agar dapat melekat dengan baik.

Desain peralatan menekankan kontrol suhu, stabilitas komposisi mandi, dan ketebalan pelapisan yang seragam. Garis modern menggabungkan otomatisasi untuk kontrol proses, termasuk sensor untuk suhu, ketebalan pelapisan, dan kualitas permukaan.

Teknik Aplikasi

Metode aplikasi yang paling umum untuk Terne adalah perendaman celup panas, di mana lembaran atau strip baja dibersihkan, diberi fluks, dan kemudian dicelupkan ke dalam mandi paduan cair. Proses ini melibatkan:

• Pembersihan permukaan untuk menghilangkan oksida, minyak, dan kerak.
• Pemberian fluks untuk mempromosikan basah dan adhesi.
• Perendaman ke dalam paduan cair untuk durasi yang terkontrol.
• Penarikan pada kecepatan yang stabil untuk memastikan pelapisan yang seragam.
• Pendinginan dan perlakuan pasca, seperti pasivasi atau penyelesaian permukaan.

Parameter proses yang kritis termasuk suhu mandi (biasanya 500°C ± 10°C), waktu perendaman (biasanya 1-3 detik), kecepatan penarikan, dan kebersihan permukaan. Kontrol yang tepat memastikan ketebalan pelapisan dan adhesi yang konsisten.

Dalam aplikasi elektrokimia, parameter seperti densitas arus, komposisi elektrolit, dan waktu deposisi diatur dengan ketat.

Persyaratan Pra-perlakuan

Sebelum pelapisan, permukaan baja harus dibersihkan secara menyeluruh untuk menghilangkan minyak, kotoran, karat, dan oksida. Langkah pra-perlakuan yang umum meliputi:

• Penghilangan minyak dengan larutan berbasis alkali atau pelarut.
• Pengasaman dalam larutan asam (misalnya, asam klorida atau asam sulfat) untuk menghilangkan kerak pabrik dan oksida.
• Pencucian dan pengeringan untuk mencegah kontaminasi.

Kebersihan permukaan sangat penting untuk memastikan daya basah yang baik, adhesi, dan pembentukan pelapisan yang seragam. Kontaminan yang tersisa dapat menyebabkan cacat pelapisan seperti lubang jarum, ketebalan yang tidak merata, atau adhesi yang buruk.

Kembali ke blog

Tulis komentar

Nama *

Email *

Komentar *