analisis komposisi logam paduan almg2...
TRANSCRIPT
ISSN 0852-4777 PRODUKSI ELEMEN BAKAR REAKTOR RISET
ANALISIS KOMPOSISI LOGAM PADUANALMg2 PRODUK TUANG DENGAN METODE AAS
Asminar dan Hadijaya Dahlan
ABSTRAK
Telah dilakukan analisis komposisi logam paduan AIMg2 menggunakan metode AAS. Untuk
mengetahui kualitas logam paduan AIMg2 yang dibuat, maka perlu dilakukan analisis komposisi danunsur-unsur pengotornya, sehingga dapat dipakai untuk kelongsong elemen bakar. Unsur Mg
merupakan unsur paduan utama yang mudah menguap pada suhu 450 °c. Hasil analisis dengan
metode AAS menunjukkan terjadinya kehilangan unsur Mg sekitar 3-6 % pada logam paduan AIMg2
produk tuang yang tidak menggunakan coverflux dan degasser pada proses peleburan.
PENDAHULUAN dilakukan analisis dengan MS, karena analisis
dengan MS relatif lebih mudah, murah.
ketelitian dan ketepatannya dapat dipercaya.1. Latar belakang
Logam paduan AIMg2 adalah salah satubahan struktur yang digunakan sebagai
kelongsong elemen bakar reaktor riset atau
reaktor tipe MTR. Logam paduan AIMg2
memiliki k,ekuatan mekanik yang baik serta
memiliki kemampu~coran yang baik, berfungsi
sebagai pe~gungkung fisik bahan bakar untuk
mencegah lepasnya produk belahan (hasilreaksi fisi) agar sistem pending in reaktor tidak
dicemari produk fisi tersebut. Kekuatan
material AIMg2 ditentukan oleh adanya
sejumlah unsur paduan dan pengotor. Unsur
paduan adalah bahan-bahan logam yang
sengaja ditamba~kan pada Aluminium murniuntuk mendapatkan karakteristik tertentu,
sedangkan unsur pengotor adalah bahan-bahan yang ikut terpadu di dalamnya yang
dapat juga memberikan karakteristik paduan
logam tertentu. Beberapa unsur paduan pada
logam Aluminium antara lain Magnesium (Mg);
Mangan (Mn); Besi (Fe); dan Chromium (Cr).
Sedangkan unsur.unSltr pengotor terdiri atas
Cobalt (Co); Tembaga (Cu); Seng (Zn) dan lain
lain[1],
Spektrofutometri Serapan Atom (SSA)adalah suatu ;metoda analisis untuk penentuan
konsentrasi suaatu unsur dalam suatu cuplikan
yang didasarkan pada proses perlyerapan
energi radiasi oleh atom;.atom yang berada
pad a tingkat dasar (ground state), untuk
mengeksitasi elektron terluar proses
penyerapan energi terjadi pad a panjang
gelombang yang spesifik dan karakteristikuntuk tiap unsur: Intensitas radiasi yang
diserap sebanding dengan jumlah atom dalamcontoh sehingga de~gan mengukur intensitas
radiasi yang diserap (absorbansi) atau
mengukur intensitas radiasi yang diteruskan
(transmitansi), maka konsentrasi unsur didalam cuplikan dapat ditentukan(2).
2. Tujuan Percobaan
Percobaan ini dilakukan dengan tujuan
untuk mengetahui komposisi logam paduan
AIMg2 hasil proses casting menggunakan
metode MS.
3. MetodaBeberapa cara dapat dilakukan untuk
menganalisis unsur-unsur logam dalam
paduan seperti MS, Spektrofotometri UV-VIS,ICP-AES dan lain-lain. Dalam percobaan ini
Bahan yang dianalisis adalah coran
AIMg2. Bahan tersebut semula merupakan
skrap AIMg2 yang berasal dari sisa produksi
ASMINAR dan HADIJA Y A DAHLAN Analisis Komposisi Logam Padl/an AliVg2 Prodl/k Tl/ang dengan Metode AAS
Timbangan analitik
Mlat-alat gelas
Botol contoh
kelongsong elsmen bakar nuklir kemudian
dilebur pada suhu 750 °c dan ditambahkan
bahan aditif (coverflux) lalu dituang pad a
cetakan. Produk tuang (coran AIMg2) dianalisis
komposisi unsur-unsur paduannya dengan
menerapkan metode MS. Prinsip utama dari
metode MS adalah bila larutan suatu
senyawa tertentu diaspirasikan ke dalam nyala
maka senyawa ini ~kan mengu9p lalu akiin
terurai menjadl uap~uap atom bebas (proses
atomisasi). Uap~uap atom bebas tersebut akan
menyerap energi radiasi yang berasal dari
lampu katoda cekung (Hollow Cat./Jode Lamp)
pada panjang gelombang yang khas dankarakteristik untuk setiap unsur. Akibat dari
proses penyerapan radiasi tersebut elektron
dari atom-atom bebas tereksitasi ketingkat
energi yang lebih tinggi. Elektron pad a t!ngkat
tereksitasi ini tidak stabil darl akan kembali ke
keadaan s~mula sambil memancarkan energi
radiasi dengan panjang gelornbang yang khas
dan tertentu untuk setiap unsur. Pada
Spektrofotometri Serapan Atom yang diukur
adalah banyaknya intensitas sinar yang
diserap oleh atom-atom netral yang berada
pad a tingkat tenaga dasar atau atom-atom
yang tidak tereksitasi oleh nyala atom dari
unsur yang dianalisis.
3. Langkah kerja:
3.1. Persiapan Contoh
0.5 grAm contoh AIMg2 dilarutkan dengan
20 ml HCI (1:1). Campuran In! dlpanaskan
hingga larut. Setelah ding in ditambah 2 ml
HzOz 30 %. Larutan diuapkan selama 5 menit,
setelah ding in larutan disaring. Larutan lepas
diencerkan dengan 1 ml HCI (1:1) dan
aquades hingga volume 100 ml.[3).
3.2. Persiapan larutan standar
Larutan standar unsur-unsur AI, Mg, Fe,
Mn, Cr, Cd, Co, Cu; Li, dan Zn dibuat dari
larutan standar titrisol, satu ampul larutan
standar diencerkan dengan aquades dalam
labu takar 1000 ml dan ditetapkan sampai
tanda garis, sehingga terbentuk larutan standar
baku dengan konsentrasi 1000 ug/ml (ppm)..
Dari larutan standar baku 1000 ppm
tersebut dibuat deret larutan standar sebagai
berikut:
TATA KERJA
Unsur~
Konsentrasi, ppm1 Bahan
15
~~~~~~.1.Q~
0,1
30~~~
16-1-!!2:..
20-!-~
0,20,2
45
0,63,01,2
~~::!!};}.
~~
0!4
AI~
FeMn
Cr
CdCo
Cu
Li
Zn
Hidrogen Perol<~ida 30%
AquadesAsam Klorida
Larutan standar unsur-unsur dari Merck
Logam AIMg2 Produk tuang tidak meng-
gu,llakan additif (A)
Logam AIMg2 prod uk tuang mengguna-
kan additif coverflux (B)Kertas saring Whatman 41
3.3. Persiapan larutan blanko
2. AlatDibuat larutan blanko dengan menggu-
nakan pereaksi yang sarna dengan persia pan
terhadap larutan contoh.MS, Varian model M1475
Stabilisator
URANIA No. 21 & 22/Thn.VI/Janua'ri -April 200024
ASMINAR dan HADIJA Y A DAHLAN Ana/isis Komposisi Logam Paduan A/Mg2 Produk Tuang dengan Me(ode AAS
3.4. Pengukuran dengan AAS mengalami oksidasi dalam kondisi atmosferik
sekaligus menurunkan sifat lebur logam
paduan AIMg2 pad a saat proses peleburan.Kedalam nyala dialirkan
penunjukan alat ukur dibuat nolodanair
Berkurangnya jumlah unsur Mgdisebabkan sifat reaksi oksidasi Mg yang
mudah terjadi dan cepat menguap pad a saat
logam AIMg2 mencapai titik 1ebur. Penurunanunsur Mg dapat. menurunkan kekuatan logam
AIMg2
Setelah itu ke dalam nyala berturut-turut
dialirkan larutan standar dari unsur yang
diaf1alisis dengan urutan pertambahankonsentrasi.
Dicatat nilai-nilai absorbansi dari setiap
larutan standar. KESIMPULAN
Kemudian larutan contoh dialirikan ke
dalam nya)a, dan dicatat nilai absorbansi dari
unsur yang dianalisis.
Bila ditinjau dari komposisi kimia paduan
AIMg2 hasil 'coran ternyata belum dapat
digunakan sebagai kolongsong bahan bakarreaktor riset. karena hasil analisis
menunjukkan bahwa unsur paduan utama (Mg)
teroksidasi Dada suhu ti~ggi lalu menguap
sekitar 3-6 %. Hal ini diduga dapat berakibat
logam paduan AIMg2 produk tuang menurunsifat mekanisnya.
Kemudian dihitung konsentrasi cupiikan
yang ada dalam larutan dengan menggunakan
regresi linier.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis logam paduan AIMg2hasii
coran dengan metode MS dapat dilihat pad a
Tabel1.DAFTARPUSTAKA
Dari Tabel 1 didapatkan hasil analisis
unsur-unsur logam paduan pembentuk AIMg2
seperti AI, Fe, Cr, dan Mn memenuhi
spesifik:asi ( sesuai sertifikat AIMg2). Demikian
pula dengan unsur-unsur pengotor tidakmelebihi spesifi~asi yang telah ditentukan
sesuai dengan sei1ifikat sehingga AIMg2 yang
dianalisis dapat digunakan sebagai kelongsong
elemen bakar.
2.
3.
POLMEAR, I. J., "Light Alloys Metaliurgy of
the Light Metals", Eduard Arnold Ltd,
London, 1981.
BOYBUL, SUPARDJO, "Praktikum KendaliKualitas Uji Merusak", Latihan Keahlian
Fabrikasi EBRR, 1995.
NUKEM GmBH, "Description a! the
NUKEM Quality Control of Fuel Elemen
Fabrication, part 3, 1982,Sertifikat N.UKEM, 1983.4
Dari Tabel 1 terlihat bahwa hasil dari
proses peleburan menunjukkan terjadinyapenurunan kandungan logam Mg, baik yangmenggunakan additif maupun yang tidak
menggunakan additif. Penurunan kandungan
logam Mg menunjukan angka yang lebih besar
pad a saat proses peleburan tanpa
menggunakan aditif dibanding dengan yang
menggunakan aditif. Hal ini disebabkan karena
fungsi aditif (cover flux) adalah untuk
melindungi permukaan logam cair agar tidak
Penulis adalah
*Pejabat Fungsional Pranata Nuklir dan
**Pejabat Fungsional Litkayasa dan
keduanya adalah stat BTBRR, P2TBDU,
BAT AN
URANIA No. 21 & 22/Thn.VI/Januari-ApriI2000 25
AsminarTabel1. Komposisi Logam Paduan AIMg2
Produk Tuang
(Coran A tanpa Additif;
Coran B memakai Additif)
Mg2 [4) se-
lum di corCoran-A
Arah tulisan sudah jelas. Pada metode
percobaan dibahas soal casting hanya
sedikit (4 baris), sedangkan 13 baris
berikutnya membahan tentang MS, jadi
sudah sesuai.
Pad a Tabel 1 unsur Mg besarnya 1,2-2,4
% itu adalah batasan spesifikasi yang
diizinkan fabrikan AIMg2 hasil analisis
MS. Pads kolom 2 (coran A) diM kolom 3(coran B) adalah data anal is is unsur Mg
yang kami lakukan.
96,40,2
1,0
2. Supardjo
.pernyataan pad a kesimpulan: Oari
komposisi kimia paduan AIMg2 hasil
coran dapat digunakan sebagai
kelongsong bahan bakar reaktor riset.
AI
FeOrMgMl1
Co 0,00001
Cu 0,00008
ZnLi
Cd
Ttd : tidak terdeteksi
.Usul : Komposisi unsur kimia paduan
AIMg2 hasil coran mendekati/sesuai
dengan komposisi unsur kimia paduan
AIMg2 untuk kelongsong bahan bakar
reaktor riset.
TANYA-JAWAB
1. Abdul Latie'i
Penekanan pad a makalah ini hendaknya
pad a analisis unsur kimianya, bukan
peleburan Ipengecorannya.
Asminar
Dari judul penelitian penelitian arahnya
analisis dengan MS, tapi pad a metoda
penelitian dibahas ditekankan pad a
Casting, mohon dijelaskan.
Pada tabel hasil ;:Inalisis disebutkan unsur
Mg besarnya 1,2-2,4 % sedangkan pada
kolom 2 dan 3 y;:litu 0,8 dan 1,0. Apakah
harga 1,2-2,4 (Mg) itu tidak dianalisis
dengan MS ?
.Usul diterima
.Saran tersebut kami terima dan akan kami
tindak lanjuti.
URANIA No. 21-22/Thn.VI/Januari-April 2000 26