PENGARUH VARIASI WAKTU PELAPISAN TiN HASIL DEPOSISI DC REACTIVE MAGNETRON SPUTTERING TERHADAP KEKERASAN, LAJU KOROSI, KEAUSAN ABRASI DAN KEKASARAN BAJA TAHAN KARAT MARTENSITIK AISI 410

Xander Salahudin, Dr. Ir. Viktor Malau, DEA

2011 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Baja tahan karat AISI 410 banyak digunakan untuk peralatan kedokteran karena memiliki sifat tahan korosi, akan tetapi baja AISI 410 tidak memiliki nilai kekerasan yang tinggi. Modifikasi permukaan dengan metode pelapisan merupakan salah satu langkah untuk meningkatkan sifat permukaan pada material, seperti kekerasan, keausan dan juga ketahanan korosi. Penggunaan titanium nitrida (TiN) sebagai lapisan tipis akan meningkatkan karakteristik baja AISI 410 karena TiN memiliki kekerasan yang tinggi, kestabilan kimia yang tinggi dan ikatan adhesi yang baik dengan substrat. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh lapisan tipis TiN terhadap kekerasan, laju korosi, keausan abrasi dan kekasaran lapisan TiN hasil deposisi DC magnetron sputtering pada baja tahan karat AISI 410. Proses pelapisan menggunakan mesin DC magnetron sputtering dengan variabel tetap kuat arus 80 mA, tegangan 0,4 kV, tekanan chamber 4 x 10-2 torr, rasio tekanan Ti:N=11:2, dan jarak substrat-spesimen 12 mm. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan waktu pelapisan, yaitu 30, 40, 50, 60 dan 70 menit. Uji kekerasan dilakukan menggunakan mikro-Vickers hardnes tester, uji korosi dilakukan menggunakan galvanostat model PGS 201T dengan media uji 0,9% NaCl, uji keausan abrasi dilakukan menggunakan ogoshi high speed universal wear testing machine model OAT-U dan uji kekasaran dilakukan menggunakan surface roughness measuring instrument model SE 1700. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin lama waktu deposisi akan semakin naik kekerasan lapisan dan akan turun setelah mencapai kekerasan tertinggi, dimana nilai kekerasan tertinggi diperoleh pada lama pelapisan 50 menit dengan nilai kekerasan rata-rata 245,28 VHN0,01. Laju korosi dan keausan abrasi akan semakin turun nilainya seiring dengan semakin lamanya waktu deposisi dan akan naik setelah mencapai kondisi optimum, dimana laju korosi dan keausan abrasi terendah didapat pada waktu pelapisan 50 menit dengan nilai laju korosi rata-rata 2,2 mm/yr dan nilai keausan abrasi 2,6 x 10-6 mm3/kg.m. Nilai kekasaran yang didapatkan tidak mengalami perbedaan yang signifikan antara raw material dengan baja AISI 410 yang telah dilapisi TiN

AISI 410 stainless steel is widely used for medical equipments because of its corrosion resistancy, but it doesn’t have a high hardness value. Surface modification is a method to improve the surface characteristics of the material, such as hardness, wear and corrosion resistancy. The application of titanium nitride (TiN) as a thin layer will improve the properties of AISI 410 stainless steel, as TiN has high hardness, high chemical stability and good adhesion bonding with the substrate. This study aim at studying the effect of a TiN thin layer that deposited by DC magnetron reactive sputtering on surface of AISI 410 to hardness, corrosion rate, abrasive wear and roughness. The deposition process used a DC magnetron sputtering machine with constant variables are current of 80 mA, voltage of 0,4 kV, chamber pressure of 4 x 10-2 torr, pressure ratio of Ti: N = 17:3, and substrate-specimen distance of 12 mm. The experiment was carried out by varying the deposition time of 30, 40, 50, 60 and 70 minutes. The hardness test used a micro-Vickers hardness tester, the corrosion test used a galvanostat PGS 201T with testing media 0,9% NaCl, the abrasive wear test used an ogoshi high speed universal wear testing machine OAT-U and the roughness test used a surface roughness instrument SE 1700. The results of this study indicate that the hardness value will increase with longer deposition time and then its decrease after reaching the highest hardness, where the highest hardness value is obtained at the deposition time of 50 minutes with an average hardness value 245,28 VHN0,01. The corrosion rate and abrasive wear will decrease with longer deposition time and then its increase after reaching the optimum conditions. The lowest corrosion rate and the lowest abrasive wear are obtained at the deposition time of 50 minutes, with the average corrosion rate is 2,2 mm/yr and the average abrasive wear is 2,6 x 10-6mm3/kg.m. The roughness value does not show a significant difference between the raw material and the AISI 410 stainless steel which has been deposited with TiN.

Kata Kunci : magnetron sputtering, titanium nitrida, baja tahan karat AISI 410