PENGARUH PROSES NITRIDASI ION PADA BIOMATERIAL TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI

dokumen-dokumen yang mirip
PENGARUH PROSES NITRIDASI ION PADA BIOMATERIAL TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI

PENINGKATAN KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI BIOMATERIAL METALIK JENIS STAINLESS STEEL 316L DAN Ti-6Al-4V MENGGUNAKAN TEKNIK NITRIDASI ION

EFEK LAPISAN NITRIDA TERHADAP KETAHANAN KOROSI PERMUKAAN MATERIAL UNTUK PROSTETIK

PENGARUH DOSIS ION NITROGEN PADA KETAHANAN KOROSI, STRUKTUR MIKRO DAN STRUKTUR FASE BIOMATERIAL STAINLESS STEEL AUSTENITIK 316L

PENGARUH NITRIDASI ION SUHU RENDAH PADA KETAHANAN AUS DAN KOROSI BIOMATERIAL STAINLESS STEEL AUSTENITIK 316L

DEPOSISI LAPISAN NITRIDA PADA PERMUKAAN PIN DAN RING PISTON DENGAN METODA DC SPUTTERING

ANALISIS SIFAT FISIK LAPISAN TIPIS TITANIUM NITRIDA PADA BAJA AISI 410 YANG DILAPIS DENGAN METODE SPUTTERING

EFEK IMPLANTASI ION CERIUM TERHADAP SIFAT KETAHANAN KOROSI BAJA NIRKARAT TIPE AISI 316 L DALAM LINGKUNGAN ASAM SULFAT

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. Biomaterial adalah substansi atau kombinasi beberapa subtansi, sintetis atau

SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO LAPISAN TIPIS NITRIDA BESI YANG DIDEPOSISIKAN PADA ROLL BEARING DENGAN TEKNIK SPUTTERING

HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil Tahap Persiapan. Hasil Nitridasi. Pengukuran Ketebalan

BAB I PENDAHULUAN. ragam, oleh sebab itu manusia dituntut untuk semakin kreatif dan produktif dalam

HASIL DAN PEMBAHASAN. dengan menggunakan kamera yang dihubungkan dengan komputer.

PENUMBUHAN LAPIS LINDUNG NITRIDA PADA PERMUKAAN BAHAN STRUKTUR REAKTOR PADUAN FeCrNi

ANALISIS SIFAT MEKANIK LAPISAN TIPIS NITRIDA TITANIUM PADA CAMSHAFT HASIL TEKNIK PLASMA SPUTTERING

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

PENGARUH PROSES AGING PADA PADUAN Co-Cr-Mo TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI UNTUK APLIKASI BIOMEDIS

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

PENGERASAN PERMUKAAN BAJA ST 40 DENGAN METODE CARBURIZING PLASMA LUCUTAN PIJAR

Fe Fe e - (5.1) 2H + + 2e - H 2 (5.2) BAB V PEMBAHASAN

BAB 4 HASIL DAN ANALISA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB 1 PENDAHULUAN. Pengaruh variasi..., Agung Prasetyo, FT UI, 2010.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab III Metodologi Penelitian

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

PENGARUH NITRIDASI PLASMA TERHADAP KEKERASAN AISI 304 DAN BAJA KARBON RENDAH

BAB III METODE PENELITIAN

III. METODE PENELITIAN. Dalam penelitian ini dilakukan pengujian oksidasi baja AISI 4130 pada

PENGARUH VARIASI KONSENTRASI LARUTAN NaCl TERHADAP KETAHANAN KOROSI HASIL ELEKTROPLATING Zn PADA COLDROLLED STEEL AISI 1020

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

PENGARUH SUHU DEPOSISI LAPISAN TIPIS TiN TERHADAP SIFAT MEKANIK METAL HASIL PLASMA SPUTTERING

PENGARUH PENGERJAAN DINGIN TERHADAP KETAHANAN KOROSI AISI 1020 HASIL ELEKTROPLATING Zn DI MEDIA NaCl. Oleh : Shinta Risma Ingriany ( )

ANALISIS PENGERASAN PERMUKAAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 1045 MELALUI PROSES NITRIDASI MENGGUNAKAN MEDIA UREA

BAB IV HASIL DAN ANALISA. pengujian komposisi material piston bekas disajikan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Material Piston Bekas

STUDI KETAHANAN KOROSI BAJA TAHAN KARAT AUSTENITIK UNTUK MATERIAL ORTOPEDI

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN. Pembuatan spesimen dilakukan dengan proses pengecoran metode die

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

BAB I PENDAHULUAN. Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating. dikategorikan sebagai proses pengerjaan akhir (metal finishing).

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Ir. Hari Subiyanto, MSc

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

PENGARUH NITROGEN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADUAN IMPLAN Co-28Cr-6Mo-0,4Fe-0,2Ni YANG MENGANDUNG KARBON HASIL PROSES HOT ROLLING

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

KINERJA PERANGKAT NITRIDASI PLASMA/ION BEJANA GANDA UNTUK PERLAKUAN PERMUKAAN BAHAN LOGAM

ANALISIS STRUKTUR-MIKRO LAPISAN TIPIS NITRIDA BESI YANG TERNITRIDASI PADA PERMUKAAN MATERIAL KOMPONEN MESIN

Momentum, Vol. 13, No. 2, Oktober 2017, Hal ISSN

BAB III METODE PENELITIAN

PENGARUH VARIASI WAKTU ANODIZING TERHADAP STRUKTUR PERMUKAAN, KETEBALAN LAPISAN OKSIDA DAN KEKERASAN ALUMINIUM 1XXX. Sulaksono Cahyo Prabowo

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. A. Deskripsi Data

Teknika ATW(2013) halaman 1

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang

Sidang TUGAS AKHIR. Dosen Pembimbing : Prof. Dr.Ir.Sulistijono,DEA

BAB I PENDAHULUAN. Universitas Indonesia. Pengaruh pengelasan..., RR. Reni Indraswari, FT UI, 2010.

ANALISA PERBANDINGAN LAJU KOROSI MATERIAL STAINLESS STEEL SS 316 DENGAN CARBON STEEL A 516 TERHADAP PENGARUH AMONIAK

VARIASI WAKTU HARD CHROMIUM PLATING TERHADAP KARAKTERISTIK STRUKTUR MIKRO, NILAI KEKERASAN DAN LAJU KOROSI BAJA KARBON RENDAH

PENGARUH SUHU SUBSTRAT DAN WAKTU DEPOSISI TERHADAP STRUKTUR MIKRO LAPISAN FeN PADA RODA GIGI

BAB I PENDAHULUAN. terjadinya perubahan metalurgi yaitu pada struktur mikro, sehingga. ketahanan terhadap laju korosi dari hasil pengelasan tersebut.

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang

PENGARUH PROSES TEMPERING PADA HASIL PENGELASAN BAJA TERHADAP MECHANICAL PROPPERTIES DAN SIFAT KOROSI

STUDI EKONOMIS PENGARUH POST WELD HEAT TREATMENT TERHADAP UMUR PIPA

KARAKTERISASI BAJA SMO 254 & BAJA ST 37 YANG DI-ALUMINIZING

PELAPISAN HIDROKSIAPATIT PADA LOGAM CoCrMo DENGAN METODE BIOMIMETIK RESTU WIDYA

STUDI PENGARUH VARIASI KUAT ARUS PENGELASAN PELAT AISI 444 MENGGUNAKAN ELEKTRODA AWS E316L

PEMANFAATAN OBAT SAKIT KEPALA SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA API 5L GRADE B DALAM MEDIA 3,5% NaCl DAN 0,1M HCl

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

PENGARUH IMPLANTASI ION NITROGEN TERHADAP KEKERASAN PERMUKAAN STAINLESS STEEL 316L UNTUK APLIKASI SENDI LUTUT TIRUAN

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas,

PENGARUH IMPLANTASI ION CHROM TERHADAP KEKERASAN DAN LAJU KOROSI BAJATAHAN KARAT AISI 316 L DALAM LARUTAN PBS

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

PENGARUH SURFACE TREATMENT METODA PLASMA NITRIDING TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN AUS PAHAT BUBUT BAHAN BAJA KECEPATAN TINGGI

Ketahanan Korosi Paduan Amorf Berbasis Zirkonium Zr 69.5 Cu 12 Ni 11 Al 7.5 dalam Lingkungan Nacl

BAB 1 PENDAHULUAN. Bahan logam pada jenis besi adalah material yang sering digunakan dalam

BAB I PENDAHULUAN. Banyak cara yang dapat dilakukan dalam teknik penyambungan logam misalnya

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. adalah sebagai media atau alat pemotongan (Yustinus Edward, 2005). Kelebihan

BAB IV DATA DAN ANALISA

PENGARUH PROSES POWDER NITRIDING TERHADAP PERUBAHAN KEKERASAN DAN TEBAL LAPISAN DIFUSI PADA PAHAT BUBUT HIGH SPEED STEEL

13 14 : PERLAKUAN PERMUKAAN

Gambar 3.1 Diagram alur Penelitian

PENCEGAHAN KOROSI DENGAN MENGGUNAKAN INHIBITOR NATRIUM SILIKAT(Na 2 SiO 3 ) HASIL SINTESIS DARI LUMPUR LAPINDO PADA BAJA TULANGAN BETON

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Dimas Hardjo Subowo NRP

PENGARUH TEKANAN DAN LAMA PLASMA NITRIDING TERHADAP KEKERASAN DAN LAJU KOROSI BAJA TAHAN KARAT AISI 410

ANALISA PERBEDAAN SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADA PISTON HASIL PROSES PENGECORAN DAN TEMPA

PENGARUH DEPOSISI BAHAN STAINLESS STEEL (SS) AUSTENITIK TERHADAP SIFAT MEKANIK ALUMINIUM (Al)

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Riset Kimia, Jurusan Pendidikan

PENGARUH CAIRAN TUBUH MANUSIA TERHADAP KOROSI PADA PLAT PENYAMBUNG TULANG

Kata kunci : DLC, plasma carburizing, roller rantai.

BAB I PENDAHULUAN. Hip Joint. Femur

Elektrokimia. Tim Kimia FTP

STUDI PENGARUH PENAMBAHAN NACL (PPM) DAN PENINGKATAN PH LARUTAN TERHADAP LAJU KOROSI BAJA KARBON DARI BIJIH BESI HEMATITE DAN BIJIH BESI LATERITE

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PADA PROSES PERLAKUAN PANAS BAJA AISI 304 TERHADAP LAJU KOROSI

BAB 1 PENDAHULUAN. dibandingkan jenis martensitik, dan feritik, di beberapa lingkungan korosif seperti air

Transkripsi:

PENGARUH PROSES NITRIDASI ION PADA BIOMATERIAL TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI Wirjoadi, Lely Susita, Bambang Siswanto, Sudjatmoko BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281 Telp. 0274-488435, Fax. 0274-487824, E-mail: ptapb@batan.go.id 2011

PENDAHULUAN Dalam bidang kedokteran, biomaterial adalah material sintetis untuk tulang buatan atau piranti cangkok ortopedik (orthopedic implant devices). Biomaterial, banyak digunakan untuk memperbaiki atau menggantikan fungsi suatu sistem otot-kerangka tubuh manusia yang sakit atau rusak, misalnya seperti tulang, tulang sendi dan gigi. Oleh karena itu, saat ini biomaterial utk piranti cangkok ortopedik akan memainkan peranan penting dan berkembang sangat pesat dalam meningkatkan pelayanan kesehatan masyarakat. Biomaterial metalik (sebagai piranti cangkok ortopedik) biasanya dibuat dari tiga jenis material : austenitik SS-316L, paduan kobalt-krom, titanium murni komersial dan paduan Ti-6Al-4V. Berdasarkan kajian, hampir sekitar 90 %, kegagalan pencangkokan piranti cangkok ortopedi (prostetik berbasis metal), khususnya jenis austenitic SS - 316L, disebabkan oleh serangan korosi akibat interaksi dengan cairan tubuh manusia dan terjadi keausan karena menahan beban gesekan dalam tulang sendi. Dari kegagalan tsb, maka diperlukan cara atau metode untuk memperbaiki sifat-sifat mekanik material, khususnya untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan korosinya yaitu dengan melakukan modifikasi permukaan biomaterial untuk prostetik atau tulang buatan. Modifikasi permukaan SS - 316 L dan paduan Ti-6Al-4V adalah salah satu alternatif yg sudah siap dalam praktek. Tujuan penelitian adalah pengembangan serta pemanfaatan metode nitridasi ion utk mendapatkan bahan lapisan tipis nitrida besi FeN dan nitrida titanium TiN pd permukaan biomaterial metalik utk tulang buatan yg mempunyai kekerasan sangat tinggi, shg mempunyai ketahanan aus yg sangat baik dan tahan korosi. Teknik modifikasi permukaan yg digunakan dlm penelitian yaitu metode nitridasi ion yg dpt dimanfaatkan utk memperbaiki unjuk kerja piranti cangkok ortopedik dan memperbaiki kualitas hidup penerima cangkok ortopedik.

TATA KERJA 1. Persiapan bahan dan alat Bahan : biomaterial berbasis besi austenitik jenis SS-316L dan paduan Ti-6Al-4V. SS-316L : Fe-69 %, Cr-18 %, Ni-10 %, Mo-3 %. Ti-6Al-4V : Ti-90%, Al-6 %, V-4 %. Bahan larutan Hanks : NaCl, CaCl 2, KCl, NaHCO 3, glukosa, NaH 2 PO 4, MgCl 2.6H 2 O, Na 2 HPO 4.2H 2 O, dan MgSO 4.7H 2 O, kemurnian 99,5%. Peralatan : sistem peralatan nitridasi ion, alat uji keras microhardness-tester MATSUZAWA MMT-X7,alat uji korosi potensiostat PGS-201T 2. Preparasi cuplikan Ukuran cuplikan : panjang 1,0 cm, lebar 1,0 cm dan tebal 2,0 mm. Permukaan cuplikan dihaluskan dgn kertas ampelas, dipoles dgn pasta intan dan digosok dgn kain beludru sampai halus permukaannya dan mengkilap. Untuk menghilangkan kotoran pd permukaan cuplikan dilakukan pencucian dgn alkohol/aceton kemudian dimasukkan ke dlm pembersih ultrasonik. 3. Proses nitridasi ion Variasi suhu : 350, 400, 450, 500 dan 550 o C Variasi tekanan gas nitrogen : 1,2; 1,4; 1,6; 1,8 dan 2,0 mbar Variasi waktu nitridasi ion : 1, 2, 3, 4 dan 5 jam. Tegangan : 600-800 V dan Arus : 300-400 ma.

HASIL EKSPERIMEN Kekerasan optimum SS 316 L : T= 500 o C; P =1,8 mbar; t =3 jam Kekerasan (500 o C) = 582 VHN Kekerasan standar = 406 VHN Peningkatan kekerasan =143 % Gambar 2. Kekerasan vs suhu nitridasi, (SS 316L) hasil nitridasi ion pd tekanan gas nitrogen 1,8 mbar dan waktu nitridasi 3 jam.

Kekerasan optimum (Ti-6Al-4V) : T = 500 o C; P = 1,6 mbar; t = 4 jam Kekerasan (500 o C) = 764 VHN Kekerasan standar = 499 VHN Peningkatan kekerasan =153 % Gambar 3. Kekerasan vs suhu nitridasi, paduan (Ti-6Al-4V) hasil nitridasi ion pd tekanan gas nitrogen 1,6 mbar dan waktu nitridasi 4 jam.

(a). (c).. (b).. (d).. Rapat arus korosi SS-316 L. a). I kor = 260,12 µa/cm 2. b). I kor = 299,73 µa/cm 2. c). I kor = 310,76 µa/cm 2. d). I kor = 334,24 µa/cm 2. e). I kor = 356,31 µa/cm 2. f). I kor = 410,38 µa/cm 2. (e). (f).. Ketahanan korosi optimum I kor = 260,12 µa/cm 2. Gambar 4. Kurva potensial vs log intensitas arus korosi (SS 316L) hasil nitridasi ion: (a). 350 o C; (b). 400 o C; (c). 450 o C; (d). 500 o C; (e). 550 o C; (f). SS-316L standar, tekanan gas nitrogen 1,8 mbar dan waktu nitridasi 3 jam.

a) b) c) d) Rapat arus korosi Ti6Al4V. a). I kor = 110,49 µa/cm 2. b). I kor = 176,01 µa/cm 2. c). I kor = 227,19 µa/cm 2. d). I kor = 219,17 µa/cm 2. e). I kor = 223,76 µa/cm 2. f). I kor = 242,49 µa/cm 2. Ketahanan korosi optimum I kor = 110,49 µa/cm 2. e) f) Gambar 5. Kurva potensial vs log intensitas arus korosi (Ti-6Al-4V) hasil nitridasi ion : (a). 350 o C; (b). 400 o C; (c). 450 o C; (d). 500 o C; (e). 550 o C; (f). Ti-6Al-4V standar, pada tekanan gas nitrogen 1,6 mbar dan waktu nitridasi 4 jam..

Gambar 6. Kurva rapat korosi dan laju korosi vs suhu nitridasi untuk SS-316L, pd tekanan gas nitrogen 1,8 mbar dan waktu nitridasi 3 jam. Ketahanan korosi optimum SS-316 L : Suhu nitridasi 350 o C; I kor = 260,12 µa/cm 2. Laju korosi = 29,87 mpy; Laju korosi awal = 41,13 mpy Peningkatan ketahanan korosi = 137 %.

Gambar 7. Kurva rapat arus korosi dan laju korosi vs suhu nitridasi untuk Ti-6Al-4V, pd tekanan gas nitrogen 1,6 mbar dan waktu nitridasi 4 jam. Ketahanan korosi optimum Ti-6Al-4V : Suhu nitridasi 350 o C; I kor = 110,49 µa/cm 2. Laju korosi = 15,19 mpy; Laju korosi awal = 32,78 mpy Peningkatan ketahanan korosi = 216 %.

KESIMPULAN Berdasarkan hasil dan pembahasan yang diuraikan tersebut di atas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Karakterisasi nilai kekerasan cuplikan SS-316L hasil nitridasi ion diperoleh bahwa nilai kekerasan mencapai optimum sekitar 582 VHN, dicapai pada kondisi T = 500 o C, t = 3 jam, P = 1,8 mbar dan kekerasan meningkat menjadi 143 % apabila dibandingkan dgn nilai kekerasan cuplikan SS- 316L standar 406 VHN. 2. Utk cuplikan paduan Ti6Al4V hasil nitridasi ion diperoleh nilai kekerasan optimum sekitar 764 VHN pada T = 500 o C, t = 4 jam, P =1,6 mbar dan nilai kekerasan cuplikan meningkat menjadi 153 % apabila dibandingkan dengan nilai kekerasan cuplikan paduan Ti-6Al-4V standar 499 VHN. 3. Karakterisasi kurva potensial vs log intensitas arus korosi untuk cuplikan SS-316L hasil proses nitridasi ion diperoleh ketahanan korosi optimum pada suhu 350 o C dengan rapat arus korosi 260,12 ma/cm 2 atau laju korosi 29,866 mpy terjadi peningkatan sekitar 137 % dari laju korosi SS- 316L standar 41,13 mpy. 4. Untuk paduan Ti-6Al-4V hasil nitridasi ion diperoleh ketahanan korosi optimum pada suhu 350 o C dengan rapat arus korosi 110,49 ma/cm 2 atau laju korosi 15,189 mpy terjadi peningkatan sekitar 216 % dari laju korosi Ti-6Al-4V standar 32,78 mpy.

Diagram fasa Fe-N.

Diagram fasa Ti-N

Gambar A. Struktur mikro cuplikan SS 316L setelah proses nitridasi ion pada suhu nitridasi 500 o C. Gambar B. Struktur mikro cuplikan Ti-6Al-4V setelah proses nitridasi ion pada suhu nitridasi 500 o C

Bone plate Universal instrumentation for spinal surgery

Artificial hip joint Orthopedic Implants Bone plate and screws