BAB I PENDAHULUAN 1 Latar Belakang Penerapan teknologi rekayasa material saat ini semakin bervariasi. Hal ini disebabkan oleh tuntutan untuk memenuhi kebutuhan manusia yang beraneka ragam, sehingga manusia dituntut untuk semakin kreatif dan produktif dalam mengembangkan teknologi rekayasa material. Tujuan utama rekayasa material adalah menghasilkan material baru yang mempunyai sifat lebih baik. Penggunaan material pada dunia industri perlu mempertimbangkan beberapa faktor yang berhubungan dengan penggunaannya yaitu sifat mekanis bahan, ketahanan korosi serta biaya. Baja tahan karat adalah baja paduan dengan kadar paduan tinggi (high alloy steel), dimana terdapat paduan kromium pada sistem paduan besi dan karbon. Paduan baja jenis ini memiliki sifat ketahanan terhadap korosi yang tinggi. Penggunaan material ini sangat luas, diantaranya aplikasi pada industri kimia, makanan, minuman, medis serta industri lain yang memerlukan ketahanan terhadap korosi. AISI (American Iron and Steel Institute) menetapkan batasan untuk jenis paduan baja ini kedalam baja tahan karat apabila kandungan kromium dalam paduan melebihi 10-13%. Sifat ini diperoleh dari pembentukan lapisan tipis yang disebut lapisan pasif Cr-oksida dan Ni-oksida yang stabil pada permukaan baja tahan karat. Oksida ini terbentuk dari reaksi kromium dengan oksigen. Baja tahan karat AISI 410 merupakan material baja tahan karat jenis martensitik yang banyak digunakan dalam bidang industri dan kesehatan. Material ini memiliki ketahanan korosi yang sangat baik namun nilai kekerasan rendah dibandingkan baja tahan karat jenis martensitik lainnya. Komposisi kimia AISI 410 dalam %berat yaitu 0,15 % C; 0,5% Ni; 1% Mn; 0,04% P; 0,03% S; 1% Si dan 13,5% Cr (Roberge, 1999). Contoh aplikasi AISI 410 adalah peralatan kesehatan untuk alat alat kedokteran gigi dan alat-alat bedah kedokteran, pipelines, valves, nozzle, spindle, shaft, kompresor, dan turbine wheels. 1
Korosi merupakan kerusakan material yang disebabkan oleh interaksi atau reaksi material dengan media sekelilingnya. Fenomena ini terjadi pada permukaan suatu material. Dalam banyak hal, korosi tidak dapat dihindarkan, tetapi dapat dikendalikan. Pemahaman tentang korosi dan pengendaliannya sangat penting dalam mencari material yang berdaya guna tinggi. DLC (diamond like carbon) memiliki beberapa sifat berharga intan, yaitu dapat diterapkan sebagai lapisan hampir semua materi yang kompatibel dengan vakum yang biasanya diproduksi. Ketika diterapkan dalam bentuk murni sulit sebagai diamond atau bahkan lebih keras. Dalam bentuk murni lapisan berlian ini menawarkan luar biasa perlindungan terhadap serangan dan memakai kasar dari kelembaban atmosfer dan uap kimia. Proses plasma DLC dilakukan pada tekanan rendah dan diberi beda potensial untuk melucutkan atom gas yang mengandung diamond sehingga terjadi lucutan pijar yang disebut glow discharge. Usaha untuk meningkatkan sifat-sifat mekanis permukaan material dapat dilakukan dengan teknik perlakuan permukaan (surface treatment). Menurut Sujitno (2003), perlakuan permukaan didefinisikan sebagai usaha meningkatkan kualitas permukaan suatu material/komponen sesuai yang diinginkan. Cara untuk meningkatkan kualitas permukaaan secara umum dapat ditempuh melalui dua cara yaitu melaluipenambahan unsur tertentu,seperti C, N, TiN, TiC, dan WC dan pengubahan fase atau struktur kristalnya yang dilanjutkan dengan pendinginan. Perlakuan permukaan dengan menambahkan unsur lain terbagi menjadi dua cara yaitu konvensional dan modern, cara konvensional seperti nitriding, carburising, dan carbonitriding, sedangkan cara modern seperti teknik laser, implantasi ion dan plasma lucutan pijar. Teknik plasma lucutan pijar merupakan teknik yang paling sederhana dan mudah dalam pengoperasiannyaketiga dibandingkan cara modern tersebut. Metode peningkatan kekerasan, ketahanan korosi dan keausan dapat ditempuh dengan berbagai cara. Salah satu cara adalah dengan teknik perlakuan permukaan menggunakan plasma dengan lapisan DLC. Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode plasma dengan lapisan DLC. Proses plasma dengan lapisan DLC dilakukan pada tekanan rendah dan diberi beda 2
potensial untuk melucutkan atom gas sehingga terjadi lucutan pijar yang disebut glow discharge. Beberapa keuntungan proses plasma dengan lapisan DLC dibanding dengan cara konvensional adalah dapat digunakan untuk seluruh bahan baja, temperatur lebih rendah dengan waktu operasi lebih pendek, tingkat kekerasan lebih tinggi dengan pengaturan dan ramah lingkungan. 2 Rumusan Masalah Permasalahan yang akan diteliti dan dibahas pada penelitian ini adalah pengaruh tekanan dan lama plasma dengan lapisan DLC terhadap laju korosi baja tahan karat tipe AISI 410. Pengujian yang akan dilakukan adalah pengujian kekerasan bahan, pengujian laju korosi, pengujian struktur mikro, pengujian keausan, dan SEM dan DES bahan baja tahan karat tipe AISI 410 sebelum dan sesudah proses plasma dengan lapisan DLC. 3 Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan untuk mendapatkan hasil penelitian sesuai dengan yang diharapkan, serta memperjelas arah dan model sistem yang akan dicapai, yaitu: Bahan yang akan dilapisi adalah baja tahan karat tipe AISI 410, dengan bentuk sampel berupa kepingan bulat, dengan diameter 14 mm dan tebal 3 mm. Bahan untuk melapisi adalah dalam bentuk DLC (diamond-like carbon) Perlakuan permukaan dengan metode plasma lapisan DLC, suhu 300 oc dan terbatas pada variasi tekanan 1,6; 1,8; dan 2,0 mbar dan variasi waktu 1, 2, 3, 4, 5, 6 jam, untuk mendapatkan kekerasan yang optimal. 4. Pengujian kekerasan menggunakan metode Vickers, beban 10 gram dan waktu indentasi (injakan) 10 detik. 5. Pengujian untuk menghitung laju korosi dilakukan dalam larutan 0,9 % NaCl. 6. Uji keausan 7. Struktur mikro. 8. SEM dan EDS 3
4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: terhadap peningkatan kekerasan baja tahan karat tipe 410, dengan variasi tekanan 1,6; 1,8; dan 2,0 mbar dan variasi waktu 1, 2, 3, 4, 5, 6 jam dengan temperatur 300 oc. terhadap laju korosi pada baja tahan karat tipe 410 dalam lingkungan larutan 0,9% NaCl, dimana pengujian korosi dilakukan pada sampel dengan nilai tekanan dan waktu optimum dari variasi tekanan 1,6 mbar variasi waktu 2, 3, dan 4 jam; tekanan 1,8 mbar variasi waktu 3, 4, dan 5 jam; dan tekanan 2,0 mbar variasi waktu 4, 5, dan 6 jam dengan temperatur 300 oc. terhadap keausan baja tahan karat tipe 410, dengan variasi tekanan 1,6; 1,8; dan 2,0 mbar dan variasi waktu 1, 2, 3, 4, 5, 6 jam dengan temperatur 300 oc. 4. terhadap struktur mikro dan SEM dan EDS pada permukaan baja tahan karat tipe AISI 410. 5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: Penelitian ini diharapkan memberikan informasi dan sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang teknologi rekayasa material dan diharapkan dapat menjadi acuan bagi para peneliti lainnya. Menambah pengetahuan tentang pelapisan permukaan material dengan cara plasma lapisan dengan DLC, khususnya pengaruhnya tekanan dan waktu deposisi pada plasma lapisan dengan DLC terhadap kekerasan, keausan dan laju korosi pada baja tahan karat tipe AISI 410. 4
Menghasilkan data yang dapat digunakan sebagai perbandingan terhadap pengujian yang menggunakan kondisi lain atau mendekati keadaan sesuai dengan aplikasi dalam bidang medis dan mesin industri. 5