PENGARUH IMPLANTASI ION TITANIUM TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI STAINLESS STEEL 304

Diah Astuti Indarwati, Ir. Priyo Tri Iswanto, S.T. M.Sc., Ph.D., IPM., ASEAN Eng

2011 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Perlakuan permukaan dengan metode implantasi ion telah mampu digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik maupun sifat kimia pada berbagai material. Dibanding dengan metode konvensional, metode ini mempunyai beberapa keunggulan di antaranya adalah kemudahan dalam pengaturan parameter-parameter proses yang mempengaruhi distribusi doping dan prosesnya dapat dikerjakan pada temperatur kamar sehingga kemungkinan thermal stress dapat dihindari. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh implantasi ion titanium terhadap kekerasan dan ketahanan korosi material Stainless Steel 304 serta mengetahui dosis optimum titanium yang diperlukan dalam proses implantasi ion. Material uji yang digunakan adalah Stainless Steel 304 dengan diameter 14 mm dan tebal 2 mm. Dopan yang digunakan adalah titanium. Parameter yang divariasi adalah dosis ion dengan cara mengubah lamanya proses implantasi, yaitu sebesar 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 jam, dengan menggunakan arus dan energi yang sama yaitu sebesar 10 µA dan 100 keV. Proses implantasi ion dilakukan dengan menggunakan peralatan Implantor Ion 150 keV/2 mA. Uji korosi yang dilakukan adalah uji korosi seragam dengan metode pengukuran arus dengan peralatan potensial 3 elektroda Potensiostat/Galvanostat PGS 201 T dalam media NaCl 0,6 %. Sedangkan uji keras dilakukan dengan menggunakan metode Vickers menggunakan beban indentasi 10 gram. ± Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan teknik implantasi ion dengan menggunakan dopan titanium terbukti mampu meningkatkan kekerasan dan ketahanan korosi pada material Stainless Steel 304. Kondisi optimum untuk meningkatkan kekerasan dicapai pada material uji dengan lama implantasi 3 jam (pada dosis 0,5367 x 1017 ion/cm2) dengan nilai kekerasan Vickers sebesar (268,33 20,27) VHN. Pada kondisi ini nilai kekerasannya meningkat sebesar 93.50 % dibandingkan dengan material uji yang tidak diimplantasi. Begitu juga kondisi optimum untuk meningkatkan ketahanan korosi dicapai pada proses implantasi ion titanium selama 3 jam (pada dosis 0,5367 x 10 17 ion/cm2) dengan laju korosi sebesar 1,2846 mmpy. Pada kondisi ini material uji mengalami penurunan laju korosi yang terbesar yaitu sebesar 30,57 % dibandingkan dengan material uji yang tidak diimplantasi.

Surface treatment by ion implantation method has been able to improve the mechanical properties and chemical properties of various material. Compared with the conventional method, ion implantation technique has several advantages. Some of the advantages are the high controllability of the process parameters influencing the doping distributions and the process can be done at room temperature so the possibility of thermal stress can be avoided. The aims of this research are to study the effect of titanium ion implantation on the hardness and corrosion resistance of Stainless Steel 304 and to find out the optimum dose required in the titanium ion implantation process. Titanium ion implantation has been done on Stainless Steel 304 with dimensions of 14 mm in diameter and a thickness of 2mm in various of doses (by varying duration of process of 1, 2, 3, 4, 5, and 6 hours) at certain current and energy (10 μA and 100 keV). The corrosion device was the three-electrode potential equipment Potensiostat/Galvanostat PGS 201 T and the corrosion media was 0,6 % NaCl. Hardness testing was conducted by using Vickers method with indentation load 10 gram. The results showed that titanium ion implantation proved to increase the hardness and corrosion resistance of Stainless Steel 304. The optimum condition for increasing the hardness was achieved at 0.5367 x 1017 ions/cm2 (duration = 3 hours). In this condition, the Vickers Hardness Number was (268,33 20,27) VHN, an increase of 93,50 % compared with that of the unimplanted condition. While ± the optimum condition for increasing the corrosion resistance was achieved at 0,5367 x 1017 ions/cm2 (duration = 3 hours). At this condition, the corrosion rate was 1,2846 mmpy, a decrease of 30,57 % compared with that of the unimplanted condition.

Kata Kunci : implantasi ion titanium, Stainless Steel 304, kekerasan, korosi