PENGARUH PELAPISAN WN YANG DIPEROLEH MENGGUNAKAN TEKNIK DC REACTIVE MAGNETRON SPUTTERING TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN KOROSI PADA BAJA TAHAN KARAT MARTENSITIK AISI 410

Tito Endramawan, Dr. Ir. Viktor Malau, DEA

2012 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pelapisan WN yang diperoleh dengan teknik DC reaktif magnetron sputtering terhadap sifat mekanis dan korosi pada baja tahan karat AISI 410. Salah satu baja tahan karat yang digunakan untuk alat kedokteran adalah baja tahan karat martensitik AISI 410 dengan komposisi kimia terdiri dari 0,15%C, 1%Mn, 1%Si, 0,04%P, 0,03%S, 11,5-13,5%Cr, 0,75%Ni. Pelapisan WN sebagai pelapis tipis akan meningkatkan kekerasan, kekasaran, keausan dan ketahanan korosi. Penelitian ini menggunakan substrat baja tahan karat martensitik AISI 410 dengan pelapis tungsten berdiameter 50 mm dan tebal 3 mm serta kemurnian 99,95%. Proses pelapisan menggunakan DC magnetron sputtering dengan variabel tetap berupa tegangan 0,4 kV, kuat arus 80 mA, rasio Ar:N2 =11:2, tekanan chamber 4.10-2 torr, serta jarak antara substrat-spesimen 15 mm. Variabel yang berubah berupa variasi waktu 20, 30, 40, 50 dan 60 menit. Uji kekerasan menggunakan mikro-vickers, uji kekasaran menggunakan surface roughness measuring instrument, uji keausan menggunakan ogoshi high speed universal wear testing machine dan uji korosi dengan metode galvanostat. Hasil penelitian menunjukan waktu pelapisan optimum selama 40 menit. Nilai kekerasan mengalami peningkatan 51,57% dengan nilai kekerasan tertinggi 283,28 VHN. Nilai kekasaran yang terendah dicapai pada proses pelapisan selama 40 menit yaitu 0,093 µm. nilai keausan abrasif menurun 15,49% dari logam yang tidak dilakukan proses pelapisan. Ketahanan korosi mengalami peningkatan 28,7% selama 50 menit dengan nilai korosi terendah 1,59 mmpy.

The purpose of this study is to determine the effect of WN layer deposited by DC Magnetron Sputtering to mechanical and corrosion properties on aisi 410 martensitic stainless steel. One of the stainless steel use for medical devices is a AISI 410 martensitic stainless steel with a chemical composition consisting of 0.15% C, 1% Mn, 1% Si, 0.04% P, 0.03% S, 11, 5 to 13.5% Cr, 0.75% Ni. WN thin layer will increase the hardness, roughness, wear and corrosion resistance. This study used an AISI 410 martensitic stainless steel substrate with tungsten as layer diameter of 50 mm and 3 mm of thick and 99.95% of purity. The deposited process used DC Magnetron Sputtering with a fixed variable voltage of 0.4 kV, 80 mA or current, the ratio of Ar: N2 = 11:2, chamber pressure of 4.10 -2 torr, and the distance between the substrate-specimen 15 mm. The experiment was carried out by varying the deposition time of 20, 30, 40, 50 and 60 minutes. The hardness test used a micro-Vickers hardness tester, roughness test used a surface roughness measuring instrument, the abbrasive wear test used an ogoshi high speed universal wear testing machine and the corrosion test used a galvanostat with testing media 0,9% NaCl. The results show an optimum coating time for 40 minutes. Hardness value increase 51.57% with the highest hardness value of 283.28 VHN. Roughness of the lowest value achieve in the coating process for 40 minutes is 0.093 μm. abrasive wear value decrease 15.49% of the metal coating process is not carried out. The corrosion resistance increase 28.7% for 50 minutes with the lowest corrosion rate is 1.59 mmpy.

Kata Kunci : magnetron sputtering, WN, AISI 410.