Meningkatkan Daya Tahan Baja: Panduan Ahli tentang Coating Logam

Coating Logam pada Baja

Baja yang dilapisi logam didefinisikan sebagai substrat baja yang dilapisi dengan lapisan seng, leger Zn/Al (seng/alumunium), leger Zn/Si (seng/silikon), atau alumunium murni, dll. Susunan skematis struktur coating logam dengan dan tanpa passivasi ditunjukkan dalam Gambar 1.

Gambar 1 Struktur coating logam dengan dan tanpa passivasi

Coating logam pada baja meningkatkan umur dan kinerja baja. Ini memberikan cara paling efektif dan ekonomis untuk melindungi baja dari korosi. Baja yang dilapisi logam menawarkan kombinasi unik properti yang mencakup kekuatan tinggi, formabilitas, berat ringan, resistensi korosi, estetika, daur ulang, dan biaya rendah.

Ada beberapa proses untuk coating logam pada baja sebagai berikut.

• Proses coating celup panas, di mana strip baja direndam dalam bak logam cair. Komposisi logam cair (Zn, Zn/Al, Al/Si, atau alumunium murni, dll.) menentukan sifat coating logam.
• Proses elektro-galvanisasi, di mana logam ditapkan secara elektrolitik pada strip baja dingin.
• Coating di bawah vakum, seperti PVD (physical vapour deposition), CVD (chemical vapour deposition), dll.

Proses coating celup panas adalah proses paling populer untuk coating logam pada strip baja. Biasanya garis coating kontinu digunakan untuk produksi produk baja yang dilapisi logam.

Baja yang dilapisi logam yang diproduksi di garis coating kontinu telah mengalami pertumbuhan yang luar biasa dan terus digunakan dalam bidang-bidang baru yang semakin bervariasi. Ini karena keuntungan ekonomi, teknologi, dan lingkungan yang luar biasa mereka miliki.

Rentang luas produk baja yang dilapisi logam yang tersedia saat ini memenuhi persyaratan semua sektor. Berikut adalah parameter yang mengatur pilihan bahan baja yang dilapisi logam.

Kualitas atau grade substrat baja

• Jenis coating logam
• Massa atau tebal coating logam
• Aspek permukaan
• Kualitas permukaan
• Perawatan permukaan
• Toleransi dimensi dan bentuk

Coating logam meningkatkan resistensi korosi baja dan memperpanjang umur produk. Coating logam yang sesuai memungkinkan peningkatan properti pembentukan dan las tirti resistansi baja serta kemampuan catnya.

Jenis Produk yang Dilapisi

Berikut adalah jenis utama produk yang dilapisi logam.

• Lembar baja galvanis celup panas – Standar ASTM untuk lembar baja ini adalah A653M dan A1063M. Coating galvanis pada dasarnya adalah lapisan Zn pada lembar baja. Kata galvanis berasal dari perlindungan galvanis yang diberikan Zn pada baja ketika terekspos ke lingkungan yang mengkorosi. Ini adalah produk celup panas yang paling umum dengan berbagai macam aplikasi. Zn memberikan perlindungan galvanis dan penghalang. Perlindungan galvanis lebih besar daripada jenis coating celup panas lainnya pada baja. Coating mengandung Al yang biasanya dalam kisaran 0,20 persen hingga 0,30 persen. Al ditambahkan ke bak Zn cair untuk mengontrol laju pertumbuhan lapisan leger (zona ikatan antara baja dan coating Zn). Ini secara dramatis meningkatkan perekat coating untuk memungkinkan pembentukan yang parah pada lembar yang dilapisi. Coating mungkin mengandung jumlah kecil timah (Pb) dan/atau antimoni (Sb) untuk pengembangan spangle. Hampir semua baja yang dilapisi galvanis tidak mengandung Pb, dan jika ada, Pb kurang dari 0,03 persen. Berat coating (massa) biasanya dalam kisaran 90 hingga 1200 gm/Sq m untuk A653M dan 90 hingga 600 gm /Sq m untuk A1063M total pada kedua sisi.
• Lembar baja galvannealed celup panas – Spesifikasi ASTM untuk lembar baja ini adalah A653M. Dalam produksi lembar baja galvannealed, coating galvanis celup panas difusi leger dengan baja dengan pemanasan tambahan di menara di atas bak coating. Coating logam typis mengandung 8 persen hingga 11 persen besi. Lembar ini biasanya dimaksudkan untuk dicat untuk sebagian besar aplikasi. Lembar ini ditandai oleh kekerasan tinggi dan perilaku rapuh selama pembentukan. Lembar galvannealed lebih mudah untuk las titik dan cat daripada lembar galvanis. Kinerja dengan cat meningkat secara sinergis karena ikatan yang baik yang terbentuk antara cat dan permukaan coating. Dibandingkan baja galvanis, lembar baja galvannealed biasanya menunjukkan korosi undercutting yang lebih sedikit di bawah cat di tepi yang terpapar, goresan, atau cacat lain dalam cat. Lembar baja ini digunakan untuk panel body mobil. Berat coating (massa) biasanya dalam kisaran 90 hingga 180 gm/Sq m total pada kedua sisi.
• Lembar baja yang dilapisi leger 55 % Al – Zn alloy celup panas – Lembar yang dilapisi ini juga dikenal sebagai lembar Galvalume. Standar ASTM untuk lembar ini adalah A792M. Coating adalah lapisan leger Al – Zn yang mengandung sekitar 55 persen Al, 43,5 persen Zn, dan 1,5 persen Si. Coating ini menawarkan perlindungan penghalang yang sangat baik dikombinasikan dengan beberapa perlindungan galvanis. Retensi perlindungan galvanis adalah fitur penting untuk coating ini. Kombinasi Al dan Zn ini mempengaruhi pembentukan mikrostruktur coating yang sangat penting untuk kinerja yang baik. Coating ini memberikan keseimbangan yang sangat baik antara perlindungan galvanis dan penghalang. Si ditambahkan untuk mengontrol laju pertumbuhan lapisan leger. Coating meningkatkan perekat selama pembentukan. Coating memiliki resistensi korosi yang jauh lebih tinggi daripada coating galvanis di sebagian besar lingkungan. Daya tahan jangka panjangnya telah terbukti. Berat coating (massa) biasanya dalam kisaran 100 – 210 gm/Sq m total kedua sisi.
• Lembar baja yang dilapisi leger Zn -5 % Al alloy celup panas – Lembar yang dilapisi ini juga dikenal sebagai lembar Galfan. Standar ASTM untuk lembar ini adalah A875M. Coating galvanis mengandung sekitar 95 persen Zn dan 5 persen Al. Coating ini memberikan perlindungan galvanis yang sama persis dengan galvanis dan resistensi korosi yang ditingkatkan di sebagian besar lingkungan. Coating ini biasanya digunakan sebagian besar untuk aplikasi yang memerlukan ductilitas coating yang baik (seperti bagian yang ditarik dalam dan lembar yang dicat sebelumnya) dan resistensi korosi yang superior. Berat coating (massa) biasanya dalam kisaran 90 – 700 gm/Sq m total kedua sisi.
• Lembar baja yang dilapisi leger Zn – Al – Mg (magnesium) alloy celup panas – Standar ASTM untuk lembar ini adalah A1046M. Coating adalah coating galvanis yang mengandung Zn, Al (5 persen hingga 11 persen), dan Mg (2 persen hingga 4 persen). Coating ini memberikan resistensi korosi yang superior di banyak lingkungan agresif. Coating digunakan dalam aplikasi seperti transportasi, infrastruktur, konstruksi, pertanian, daya listrik, dan otomotif. Berat coating (massa) biasanya dalam kisaran 60 – 600 gm/Sq m total kedua sisi.
• Lembar baja aluminized celup panas – Spesifikasi ASTM untuk lembar ini adalah A463M. Ada dua jenis coating aluminized yaitu (i) Type 1 – Al bersama dengan 5 persen hingga 11 persen Si, dan (ii) Type 2 – coating Al murni. Bentuk paling umum adalah coating Type 1; digunakan untuk aplikasi yang memerlukan resistensi panas-okidasi seperti bagian tungku, alat rumah tangga kecil, dan sistem exhaust, dll. Coating aluminized adalah coating terbaik pada lembar baja untuk resistensi panas-okidasi. Ini dapat diterapkan pada baja tahan karat untuk menawarkan performa suhu tinggi yang lebih baik. Coating Type 2 Al murni digunakan untuk aplikasi eksterior. Performa korosi coating ini didasarkan pada perlindungan penghalang tanpa perlindungan galvanis di sebagian besar lingkungan. Perlindungan korosi penghalang sangat baik dalam hal ini karena Al dari coating membentuk lapisan oksida alumunium yang stabil pada permukaan coating. Berat coating (massa) biasanya dalam kisaran 75 – 300 gm/Sq m total kedua sisi untuk Type 1 dan untuk Type 2 dalam kisaran 200 – 300 gm/Sq m total kedua sisi.
• Lembar baja Terne yang dilapisi – Standar ASTM untuk lembar ini adalah A308M. Coating ini adalah coating leger Pb yang mengandung 3 persen hingga 15 persen Sn (tin). Sn ditambahkan untuk mengembangkan ikatan antara coating dan baja. Coating sangat mudah dibentuk dan meningkatkan perilaku tarik dalam. Juga, lembar yang dilapisi dapat dengan mudah di las. Lembar yang dilapisi memiliki resistensi yang sangat baik terhadap bensin, meski penggunaan untuk tangki bahan bakar semakin menurun (berkaitan dengan isu lingkungan yang terkait Pb dan tidak terkait dengan performa lembar yang dilapisi). Berat coating (massa) biasanya dalam kisaran 75 – 335 gm/Sq m total kedua sisi.

Garis Coating Logam

Garis coating logam adalah tempat substrat baja dilapisi dengan kombinasi logam yang teruji dan terlindungi yang memberikan resistensi korosi yang efektif. Garis ini memiliki dua akumulator strip satu di setiap masuk dan keluar garis yang memungkinkan strip baja dikumpulkan untuk waktu singkat. Kemampuan ini memungkinkan garis untuk beralih ke coil baru atau untuk menghapus coil selesai sementara bagian lain dari garis terus berjalan dengan kecepatan yang konsisten. Presisi dapat dipertahankan di setiap bagian proses, menghasilkan permukaan yang konsisten dan coating yang merata. Berikut adalah komponen dasar dari garis coating logam.

• Coil datang dari pabrik giling dingin (CRM) ke garis coating melalui salah satu dari dua gulungan payoff. Ujung akhir coil sebelumnya dan ujung awal coil baru dipotong. Ujung baru di las bersama oleh las seam listrik atau diikat secara mekanis untuk menciptakan strip baja yang kontinu di bagian proses garis.
• Baja masuk ke akumulator strip pertama biasanya dalam bentuk menara.
• Setelah reduksi dingin di CRM, film minyak pelumas sisa harus dihilangkan dari baja sebelum annealing untuk memastikan coating logam menempel dengan sempurna pada substrat baja. Film minyak dihilangkan dalam tangki pelumas alkaline. Setelah dibersihkan, strip baja dibilas dan dikeringkan.
• Pita baja dingin memasuki tungku. Tujuan tungku adalah untuk melakukan pembersihan akhir permukaan dengan membakar film minyak sisa pada permukaan baja dengan pembakar nyala terbuka di zona pemanasan awal bagian annealing. Tujuan kedua tungku adalah untuk memanaskan baja untuk mengembangkan properti mekanik yang tepat.
• Karena penggulungan dingin baja, substrat baja menunjukkan work hardening ekstrim dan biasanya disebut sebagai baja full hard. Bagian annealing memberikan perawatan panas pada baja untuk memulihkan properti mekaniknya dan membuat baja cocok untuk penggunaan yang dimaksudkan. Selama perawatan panas, mikrostruktur yang sangat direduksi dingin direkristalkan.
• Bagian annealing dibagi menjadi tiga zona yaitu (i) pemanasan awal, (ii) penahanan, dan (iii) pendinginan terkontrol. Di dalam zona annealing, baja dicegah dari oksidasi dengan menggunakan campuran gas hidrogen nitrogen. Semua pembakar biasanya tipe radiansi, untuk menghindari kontak langsung antara nyala api dan permukaan baja. Siklus annealing diatur sesuai dengan properti mekanik akhir yang diperlukan.
• Di akhir zona pendingin, suhu strip diturunkan ke tingkat yang sesuai dengan suhu logam cair yang akan dilapisi.
• Setelah strip baja mencapai suhu yang diperlukan, direndam dalam bak logam cair. Ketika strip keluar dari bak, dilapisi dengan lapisan tebal logam cair. Sekumpulan knives udara (atau nitrogen), yang terletak di atas bak, menyesuaikan berat coating ke tingkat yang diperlukan. Berat coating biasanya dikontrol dan dipantau secara permanen oleh alat ukur otomatis.
• Strip baja yang dilapisi berjalan melalui menara pendingin, membawa strip yang dilapisi hampir kembali ke suhu ruangan.
• Jika diperlukan, baja dapat dijalankan melalui mesin kondisi permukaan untuk menciptakan permukaan halus untuk coating warna.
• Tension leveler menarik strip baja yang dilapisi logam sambil melewati serangkaian roller untuk memberikan ketrampilan datar yang superior.
• Strip baja yang dilapisi logam yang tidak ditujukan untuk garis coating warna menerima perawatan kimia yang memberikan perlindungan sementara terhadap kerusakan coating. Perawatan permukaan ini dilakukan dengan penyemprotan konvensional atau merendam dan kemudian diperas atau dengan aplikasi langsung dengan roll coater. Perawatan pasca adalah passivasi permukaan atau coating organik tipis. Mereka dapat diterapkan di bagian keluar dalam beberapa kasus.
• Strip baja yang dilapisi memasuki akumulator keluar, menunggu untuk digulung kembali.
• Strip baja yang dilapisi digulung kembali pada gulungan tension dan dikirim untuk coating warna atau kemasan.

Diagram skematis typis garis coating logam yang menunjukkan peralatan utama ada di Gambar 2.

Gambar 2 Diagram skematis typis garis coating logam yang menunjukkan peralatan utama

Aplikasi

Penggunaan berbagai baja yang dilapisi logam telah menjadi bagian tidak terpisahkan dari kehidupan sehari-hari orang. Baja ini digunakan untuk melindungi, menyediakan tempat berlindung, kemasan, dan transportasi serta pada saat yang sama memenuhi permintaan akan bahan yang kokoh, tahan lama, dan estetis.

Dalam bangunan dan konstruksi, baja yang dilapisi logam telah digunakan selama bertahun-tahun untuk profiling, cladding, dan atap, tetapi juga digunakan untuk aplikasi seperti pintu, tangga, dan langit-langit, dll.

Produk baja yang dilapisi logam memiliki rentang aplikasi yang sangat luas di industri umum. Contohnya adalah furnitur, pendingin udara, saluran udara, tangki, dan thermal shields, dll.

Sektor alat rumah tangga juga merupakan pengguna besar baja yang dilapisi logam. Bahkan ada tren saat ini menuju pembuatan alat rumah tangga sepenuhnya dari baja yang dilapisi logam, baik white goods (kulkas, mesin cuci, dan oven, dll) maupun brown goods (elektronik, video, dan hi-fi, dll).