Pengaruh implantasi Ion berbasis nitrogen pada Cobalt Chrome Alloy terhadap sifat keausan Die Drawn GUR 1120 UHMWPE

WAHYUDIANTO, FX. Arif, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc.,Ph.D

2006 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Sendi lutut tiruan yang merupakan sendi terbesar pada tubuh adalah salah satu komponen pendukung yang penting dalam kelancaran mobilitas pasien yang menderita kerusakan sendi. Berbagai bahan telah diuji coba sebagai bahan pengganti pada sendi manusia. Pada studi ini akan dilakukan pengujian terhadap cobalt crhome alloy (CoCr) dan UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) untuk aplikasi sendi lutut tiruan yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh implantasi ion terhadap sifat keausan UHMWPE. Uji kekerasan permukaan CoCr dilakukan pada CoCr hasil implantasi ion dan CoCr asli. Implantasi ion (N₂, TiN dan A1N) dilakukan dengan berbagai variasi dosis yaitu dengan energi 100 keV dan waktu yang berbeda-beda (30,90 dan 120 menit). Pengujian keausan dilakukan pada CoCr (hasil implantasi dan tanpa implantasi) dipasangkan dengan UHMWPE hasil proses die drawing. UHMWPE yang digunakan mempunyai draw ratio 10 : 15 yang diproses dengan kecepatan penarikan 20 mm/dt dan suhu 110°C. Uji aus dilakukan menggunakan alat uji keausan jenis pin on plate unidirectional movement dengan beban 180 N dan panjang langkah 25 mm tanpa pelumasan. Kekerasan pada hasil implantasi ion N₂ mengalami peningkatan kekerasan sebesar 190% yaitu dari 290 VHN pada CoCr tanpa implantasi menjadi 551 VHN setelah diimplantasi ion N₂. Rata-rata faktor keausan setelah uji keausan menurun sekitar 78% yaitu dari 3,58x10^-7 mm3/Nm menjadi 4,61x10^-8 mm³/Nm pada hasil implantasi ion N₂ .

Artificial knee joint is a biggest joint in the human body and this component as one of important support component for smoothness of patient mobility. A number of materials have been tested for replacement of the human joint, such as cobalt chrome alloy. The subjective of this research is study the influence of ion implantation base on nitrogen into cobalt chrome alloy on die drawn GUR 1120 UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) wear properties for the application of artificial knee joint. For the purpose, the CoCr samples have been implanted with N<₂, TiN and A1N ions for various time at constant energy of 100 keV using ion implanter machine. The un-implanted and implanted CoCr samples were tested its wear and hardness using Micro Hardness Vickers and pin on plate unidirectional movement type wear tester respectively. The hardness testing was done for un-implanted and implanted CoCr at 10 gram load. The wear testing was applied to CoCr-die drawn UHMWPE, pair at 15 : 10 draw ratio, 20 mm/min drawn speed and 110°C temperature. It's found that the highest hardness increasing in order of 190 % that is from 290 at CoCr without implantation to 551 VHN after the N₂ ion implantation and reducing in wear factor in around of 78 % is achieved at implantation time around 90 minutes and kind of ions Nitrogen (N₂)

Kata Kunci : Sendi Lutut Tiruan,CoCr,Implantasi Ion,UHMWPE, Die Drawing