Perawatan Permukaan dan Pemanasan Katup
Pelapis permukaan untuk katup dan logam ringan alternatif
Dalam hal pemilihan logam paduan ringan, sebagian besar insinyur tidak akan jauh-jauh dari logam paduan Al, Mg, dan Ti. Namun, artikel ini membahas penggunaan dan manfaat beberapa logam paduan ringan yang jarang digunakan, seperti Zirkonium, Tantalum, dan Hafnium.
Perkembangan ilmu material dan penelitian pelapisan permukaan telah menyebabkan logam paduan ringan menjadi salah satu logam yang paling banyak digunakan dalam lingkungan operasi yang keras. Dari tekanan yang kuat dalam industri minyak dan gas, hingga komponen pesawat terbang yang ringan namun kuat, logam paduan ringan sangat umum digunakan. Industri medis dan pertahanan juga tidak menolak penggunaan logam paduan ringan.
Sebagian besar insinyur dan ilmuwan material beralih ke logam ringan, aluminium, magnesium, dan titanium sebagai solusi untuk tantangan teknik yang menantang. Namun, ada logam ringan alternatif lain yang memiliki sifat khusus yang membuatnya cocok untuk aplikasi kinerja tinggi yang sangat spesifik. Beberapa di antaranya kurang dikenal, tetapi layak mendapat sorotan yang sama dengan logam yang lebih dikenal luas.
Logam katup mencakup unsur-unsur seperti zirkonium dan tantalum dan dikenal karena ketahanannya yang tinggi terhadap korosi, suhu ekstrem, dengan sifat dielektrik dan superkonduktor. Beberapa logam katup tidak menyerap neutron dan oleh karena itu digunakan secara luas dalam pembangkitan tenaga nuklir tanpa emisi.
Seperti halnya logam ringan yang lebih dikenal, seperti aluminium dan magnesium, sifat logam katup dapat ditingkatkan menggunakan pelapis permukaan.
Apa manfaat logam katup alternatif?
Logam inti katup digunakan secara luas di banyak sektor industri. Sebagian besar digunakan dalam berbagai baja dan paduan logam ringan untuk memberikan kekuatan tambahan dan ketahanan terhadap korosi, di samping fitur-fitur lainnya. Dan sifat ketahanan terhadap panas dan korosi yang umum berarti logam, paduannya, dan oksidanya digunakan dalam berbagai peralatan laboratorium dan kimia.
Karena tidak menyerap neutron dan tahan terhadap panas serta korosi, paduan zirkonium sering ditemukan dalam pipa pembangkit listrik tenaga nuklir, pelapis batang bahan bakar, dan komponen struktural. Sifat tahan panasnya berarti paduan ini ditemukan dalam wahana antariksa, mesin jet, dan komponen turbin gas. Zirkon juga dikenal sebagai batu semi mulia yang menyerupai berlian – zirkonia kubik juga jauh lebih murah.
Niobium juga digunakan dalam aplikasi antariksa dan antariksa. Dalam bentuk ini, ia ditemukan dalam bahan struktural untuk konstruksi, anjungan lepas pantai, dan dalam jaringan pipa minyak dan gas serta manifold. Dengan sifat superkonduktornya, niobium banyak digunakan dalam elektronik dan magnet yang digunakan dalam peralatan pencitraan medis seperti pemindai NMR dan MRI, sering kali dikombinasikan dengan zirkonium.
Oksidanya memungkinkan lensa kacamata menjadi lebih tipis dengan meningkatkan indeks bias kaca. Karena bersifat inert secara fisiologis dan hipoalergenik, perangkat seperti alat pacu jantung dan perangkat medis lainnya mengandung paduan niobium. Pelapis permukaan dapat digunakan untuk membuat lapisan atas berpori yang membantu kecepatan dan keberhasilan osseointegrasi.
Lapisan oksida dielektrik yang terbentuk pada permukaannya, dan kemampuannya untuk dilapisi tipis pada komponen lain, memungkinkan tantalum menjadi kapasitor yang sangat efektif dan bervolume kecil. Dalam bentuk ini, tantalum digunakan pada telepon seluler dan perangkat elektronik lainnya. Tantalum juga memiliki fitur penguatan yang sama seperti logam katup lainnya, sehingga sering digunakan pada kerucut hidung pesawat Concorde, nosel roket, dan bilah turbin. Tantalum juga ditemukan dalam implan bedah, karena tidak beracun dan tidak menyebabkan respons imun pada mamalia.
Teknologi rekayasa permukaan untuk logam katup
Meskipun karakteristik kinerjanya secara umum mengesankan, logam katup memiliki beberapa kelemahan. Misalnya, paduan zirkonium dalam kondisi suhu tinggi di atas 900 derajat celcius akan bereaksi dengan air untuk menghasilkan gas hidrogen dan merusak lapisan batang bahan bakar nuklir.
Karakteristik unik niobium memungkinkannya untuk bekerja dalam banyak aplikasi yang sangat menuntut. Namun, ketika terkena suhu lebih tinggi dari 400 derajat celcius, ia teroksidasi dan menjadi rapuh. Sangat inert dan karenanya tahan terhadap sebagian besar asam dan basa, tantalum dapat terkorosi oleh basa yang dipanaskan, asam sulfat panas, dan asam hidrofluorat.
Dengan cara yang sama seperti logam ringan yang lebih umum ditingkatkan, cacat kimia dan mekanis yang ditunjukkan oleh logam katup dapat dengan mudah diatasi. Pelapis permukaan dapat melindungi dari zat korosif tertentu, memberikan perlindungan panas tambahan, dan dapat disemai dengan aditif yang memberikan peningkatan kinerja lainnya.
Salah satu pendekatannya adalah dengan menerapkan teknologi pelapisan permukaan yang canggih, seperti oksidasi elektrolit plasma (PEO). Teknologi ini menggunakan bak elektrolit dan plasma untuk membentuk lapisan seperti keramik pada logam ringan dan logam katup yang lebih dikenal. Lapisan yang berasal dari PEO memiliki banyak sifat bermanfaat yang tidak dimiliki oleh logam dan paduan logam asli serta lapisan oksida dasarnya. Para peneliti di Jewellok memiliki pengalaman luas dalam hal mengembangkan lapisan unik yang secara unik meningkatkan kinerja semua logam katup.