TerasPendopo.comTerasPendopo.com Informasi Aktual dan Terbaru

Apa Itu Silikat? Dan Apa Fungsinya dalam Pengelasan

Rangka eSAF atau enhanced Smart Architecture Frame pada beberapa tipe sepeda motor Honda menjadi buah bibir belakangan ini. Rangka tersebut diduga menjadi penyebab karatan dan keropos.

Pada klarifikasi yang disampaikan Honda, lapisan yang diduga karat pada rangka eSAF tersebut adalah silikat. Meski ditertawakan warganet dan para praktisi pengelasan, Honda tak bergeming.

Namun apa sih sebetulnya silikat itu? Ini penjelasannya.

Pengertian Silikat

Silikat adalah kelompok anion poliatomik yang terdiri dari silikon dan oksigen. Dalam kimia, silikat dapat menjadi anggota keluarga anion ini dengan berbagai rumus umum, seperti SiO(4-2x)^4x, di mana 0 ≤ x < 2.

Keluarga silikat meliputi silikat ortosilikat SiO4^-4 (x = 0), silikat metasilikat SiO2^-3 (x = 1), dan silikat pirosilikat Si2O6^-7 (x = 0,5, n = 2). Nama “silikat” juga digunakan untuk menggambarkan garam yang mengandung anion-anion tersebut, seperti natrium metasilikat, atau ester yang mengandung gugus kimia yang sesuai, seperti tetrametil ortosilikat.

Silikat dapat ditemui dalam bentuk mineral silikat yang beragam, baik yang terjadi secara alami, seperti granit, kerikil, dan garnet, maupun yang dibuat secara buatan, seperti semen Portland, keramik, kaca, dan waterglass.

Prinsip Struktural Silikat

Dalam sebagian besar silikat, atom silikon menduduki pusat suatu tetrahedron yang ideal, dengan empat atom oksigen di sudut-sudutnya, terhubung oleh ikatan kovalen tunggal sesuai dengan aturan oktet.

Atom-atom oksigen, yang memiliki muatan negatif, terhubung dengan kation-kation lainnya (Mn+). Hubungan Si-O-M-O-Si ini kuat dan kaku, yang sifat-sifatnya tercermin dalam silikat yang berbentuk batu. Silikat dapat diklasifikasikan berdasarkan panjang dan persilangan anion silikat.

Silikat Terisolasi

Anion ortosilikat terisolasi memiliki rumus SiO4^-4. Salah satu mineral umum dalam kelompok ini adalah olivin ((Mg,Fe)2SiO4). Dua atau lebih atom silikon dapat berbagi atom oksigen dengan berbagai cara, membentuk anion yang lebih kompleks, seperti pirosilikat Si2O6^-7.

Rantai Silikat

Dengan dua oksida yang dibagi oleh tiap atom silikon, struktur siklik atau polimerik dapat terbentuk. Cincin metasilikat siklik Si6O12^-18 adalah heksamernya SiO32-. Anion silikat polimerik juga bisa ada dalam bentuk rantai yang panjang.

Dalam silikat rantai tunggal, yang merupakan jenis inosilikat, tetrahedra terhubung membentuk rantai dengan berbagi dua atom oksigen masing-masing. Salah satu mineral umum dalam kelompok ini adalah piroksen.

Silikat rantai ganda, kategori lain dari inosilikat, terjadi ketika tetrahedra membentuk rantai ganda dengan berbagi dua atau tiga atom oksigen masing-masing. Mineral umum dalam kelompok ini adalah amfibol.

Lapisan Silikat

Dalam kelompok ini, yang dikenal sebagai filosilikat, tetrahedra berbagi tiga atom oksigen masing-masing dan pada gilirannya terhubung membentuk lapisan dua dimensi. Struktur ini menghasilkan mineral dalam kelompok ini memiliki satu bidang pemisahan yang kuat. Mika termasuk dalam kelompok ini.

Baik muskovit maupun biotit memiliki lapisan yang sangat lemah yang dapat dikupas dalam bentuk lembaran.

Kerangka Silikat

Dalam silikat kerangka, dikenal sebagai tektosilikat, setiap tetrahedron berbagi keempat atom oksigen dengan tetangganya, membentuk struktur tiga dimensi. Kuarsa dan feldspar termasuk dalam kelompok ini.

Sifat Kimia Silikat

Silikat umumnya inert secara kimia, sehingga mineral silikat umum ditemui. Kekuatan dan ketahanannya juga membuatnya cocok sebagai bahan bangunan. Ketika diperlakukan dengan oksida kalsium dan air, mineral silikat membentuk semen Portland.

Keseimbangan yang melibatkan hidrolisis mineral silikat sulit untuk dipelajari. Tantangan utamanya adalah kelarutan yang sangat rendah dari SiO44- dan berbagai bentuk protonasinya.

Keseimbangan tersebut relevan dengan proses-proses yang terjadi dalam skala waktu geologi. Beberapa tumbuhan mengeluarkan ligan yang melarutkan silikat, langkah dalam biomineralisasi.

Silikat anion dalam larutan bereaksi dengan anion molibdat, menghasilkan kompleks silikomolibdat berwarna kuning. Reaksi ini tidak terjadi dengan suspensi silika koloid.

Silikat dalam Proses Pengelasan

Dalam proses pengelasan, pembentukan “pulau silikon” pada las menggunakan proses GMAW (mig) dan MCAW (metalcore) sangat umum. Secara umum, pulau silikon ini bukanlah masalah. Namun, jika las akan dicat, pulau silikon ini harus dihilangkan.

Jika tidak, mereka akan akhirnya terlepas dan meninggalkan bintik yang tidak dicat pada las yang kemungkinan akan berkarat. Lalu, apa yang menyebabkan pembentukan pulau silikon ini?

Pertama-tama, pulau silikon bukanlah sama dengan terak dari proses seperti FCAW (inti-fluks) dan SMAW (stick). Pulau silikon tidak perlu dihilangkan sebelum menerapkan lapisan kedua seperti terak dari proses pengelasan yang menghasilkan terak.

Pengelasan di atas pulau silikon tidak akan menghasilkan inklusi. Namun, biasanya kita mencoba meminimalkan pulau silikon jika bagian-bagian tersebut akan dicat. Inilah mengapa produsen logam pengisi menghabiskan banyak waktu dan sumber daya untuk mengembangkan kawat yang akan mengontrol pembentukan dan yang lebih penting lokasi pulau-pulau ini.

Kawat dengan manajemen pulau silikon yang baik akan menghasilkan pulau silikon di bagian tengah las daripada di ujung las. Pulau silikon di tengah akan terlepas dengan mudah sedangkan yang terbentuk di sekitar ujung las akan sulit dihilangkan.

Ada kawat yang akan menghasilkan lebih sedikit pulau silikon daripada yang lain jika semua variabel lainnya sama. Namun, asumsi bahwa beberapa kawat akan menghasilkan lebih banyak silikon daripada yang lain, seperti kawat metalcore menghasilkan lebih banyak pulau silikon daripada kawat mig, tidak selalu benar.

Baru-baru ini, kami memiliki proyek di mana kami mengganti kawat ER70S-6 mig dengan kawat E70C-6M metalcore dan sepenuhnya menghilangkan pembentukan silika dalam las. Dalam melakukannya, kami mempertimbangkan faktor-faktor selain hanya logam pengisi. Berikut adalah 5 faktor yang berkontribusi terhadap pembentukan pulau silikon.

1. Prosedur pengelasan

penetrasi yang lebih dalam akan menghasilkan lebih banyak pulau silikon. Apa pun yang mendorong penetrasi akan meningkatkan silika (arus yang lebih tinggi, penggunaan preheat, posisi pengelasan, gas pelindung, kecepatan perjalanan, dll.).

Logam pengisi seperti ER70S-6 dan E70C-6M mengandung bahan deoksidasi seperti silikon dan mangan. Bahan deoksidasi ini akan mengeluarkan kotoran dari logam dasar. Jadi, semakin dalam penetrasi dan semakin tinggi pengenceran/campuran, semakin banyak pulau silikon yang akan terbentuk.

2. Gas pelindung

Semakin tinggi kandungan CO2, semakin banyak pulau silikon yang akan terbentuk. Molekul CO2 terurai menjadi karbon, karbon monoksida, dan oksigen dalam busur pengelasan. Oksigen yang dihasilkan dari pemecahan CO2 akan bergabung dengan deoksidasi dalam logam las (silikon, mangan, dan aluminium adalah yang paling umum) untuk membentuk oksida yang mengapung ke permukaan las dan menghasilkan pulau-pulau silikon ini.

Dalam proyek yang disebutkan di atas, kami beralih dari ER70S-3 dengan gas pelindung 90Ar/10CO2 menjadi E70CM-6M dengan 98Ar/2Ox dan menghilangkan pulau silikon. Kami juga mengubah prosedur untuk meminimalkan penetrasi dan campuran sambil tetap menghasilkan las berkualitas. Hal ini dicapai dengan menggunakan gelombang pulsa, pengurangan ukuran las, dan peningkatan kecepatan perjalanan.

3. Konfigurasi sambungan

Semakin banyak campuran, semakin banyak pulau silikon yang akan terbentuk. Lihatlah dua sambungan di bawah ini.

Terdapat persentase campuran yang lebih tinggi dalam las fillet (sekitar 50%) daripada las alur. Jika Anda memiliki alur yang sangat sempit, Anda akan memiliki persentase campuran yang lebih tinggi juga. Semakin banyak logam dasar yang terdorong ke dalam logam las (campuran), semakin banyak kotoran yang akan terdorong ke permukaan las dalam bentuk pulau silikon.

4. Logam pengisi

Semakin tinggi tingkat pemurni (deoksidasi) dalam logam pengisi, semakin banyak oksida yang akan terbentuk. Ingatlah bahwa kawat pengelas, baik GMAW maupun MCAW, memiliki batasan yang diizinkan untuk silikon dan mangan. Lihatlah komposisi kimia dari kawat ER70S-6 yang banyak digunakan di bawah ini.

Tabel di bawah ini adalah untuk Metalshield MC-6 (E70C-6M) dari Lincoln Electric. Perhatikan bahwa batas maksimum untuk silikon dan mangan lebih rendah daripada ER70S-6 yang ditunjukkan di atas. Ini berarti kawat padat memiliki kemampuan untuk menghasilkan lebih banyak silika daripada metalcore. Namun, ini biasanya tidak terjadi karena faktor lain.

5. Logam dasar

Baja dapat menjadi salah satu faktor terbesar dalam jumlah pembentukan pulau silikon. Jika Anda memiliki baja “kotor” (dari segi komposisi), Anda cenderung menghasilkan lebih banyak silika. Kebersihan baja tergantung pada proses manufaktur. Baja murah yang diproduksi dengan persentase baja bekas yang lebih tinggi biasanya mengandung lebih banyak kotoran.

Kelima faktor di atas bukan satu-satunya faktor yang dapat berkontribusi pada jumlah pembentukan pulau silikon dalam las. Namun, faktor-faktor ini cenderung menjadi yang paling berpengaruh. Dalam pengelasan stainless steel 304 dengan proses MIG, seringkali digunakan kawat ER308LSi yang memiliki kandungan silikon tinggi.

Hal ini memberikan keluwesan yang baik pada besi cair, memudahkan penyebaran dan menghasilkan morfologi las berkualitas tinggi. Namun, proses ini rentan terhadap pembentukan oksida dan sulit untuk dibersihkan, yang terlihat sebagai “pulau silikon” hitam dalam las.

Untuk menghindari dan mengurangi pulau silikon, dapat dilakukan dengan memilih gas pelindung pengelasan yang memiliki tingkat oksidasi rendah, mengoptimalkan parameter proses pengelasan seperti voltase busur dan kecepatan pengelasan, serta memberikan perlindungan yang diperlukan selama pengelasan dan setelahnya.

Dalam keseluruhan, mengurangi oksidasi gas pelindung pengelasan, menjaga kebersihan area pengelasan, menjaga kestabilan busur pengelasan, menghindari gangguan udara, dan langkah-langkah lainnya seperti yang telah dijelaskan di atas, akan sangat membantu dalam mengurangi pulau-pulau hitam pada sambungan pengelasan stainless steel, yaitu pulau silikon.

Dian Sastrowardoyo

Dian Sastrowardoyo, seorang peneliti dan lulusan S2 Antropologi Budaya dari Universitas Udayana, sering menulis di BudayaNusantara.co.id. Dengan penerapan teknik SEO, artikel-artikelnya tentang kebudayaan dan sosial Indonesia mendapat peringkat tinggi di mesin pencari, menjangkau audiens yang lebih luas yang tertarik pada topik tersebut.

Press ESC to close