Pengaruh goresan pada nitrogen-ion implanted cobalt chrome terhadap sifat keausan die drawn UHMWPE untuk aplikasi sendi lutut tiruan

LIMBONG, Ishak Sartana, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Sendi lutut tiruan, yang terbuat dari Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) pada bagian tibial dan Cobalt Chrome (CoCr) pada bagian femur, mengalami keausan yang menghasilkan debris keausan UHMWPE dan CoCr. Keausan dari UHMWPE dan jumlah debris yang terjadi merupakan penyebab utama kerusakan sendi lutut buatan. Kekasaran pada permukaan (dalam bentuk profil permukaan) adalah salah satu penyebab utama meningkatnya volume keausan dan jumlah partikel keausan. Selain itu, partikel-partikel pengikat tulang, partikel-partikel tulang, partikel keausan atau gesekan yang terus menerus akan menghasilkan goresan yang mempengaruhi ketahanan aus dari material. Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui pengaruh jumlah goresan dan arah goresan (terhadap arah pengujian keausan) pada permukaan CoCr (yang telah ditingkatkan ketahanan ausnya dengan implantasi ion berbasis Nitrogen pada permukaannya dengan dosis 1,86 × 1017 ion/cm2) terhadap sifat keausan die drawn UHMWPE GUR 1120. Goresan yang dibentuk memiliki kedalaman gores 10 μm. Jenis pengujian yang dilakukan adalah Pin on Plate Unidirectional Reciprocating Movement dan pelumas yang digunakan adalah 25% bovine serum yang dicampur dengan 75% air destilasi. Dari pengujian laboratorium menunjukkan dengan adanya goresan, faktor keausan meningkat. Untuk goresan parallel, faktor keausan goresan ganda 3,19 kali daripada goresan tunggal. Untuk goresan tegak lurus, faktor keausan goresan ganda 3,7 kali daripada goresan tunggal. Untuk goresan tunggal, faktor keausan goresan tegak lurus 7,82 kali daripada goresan sejajar. Untuk goresan ganda, faktor keausan goresan tegaklurus 8,46 kali daripada goresan sejajar. Hal ini menujukkan bahwa jumlah dan arah goresan akan mempengaruhi sifat keausan dari UHMWPE, yang dapat mempengaruhi umur pemakaian sendi lutut tiruan.

Knee joint prostheses that is made from Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) at tibial part and Cobalt Chrome (CoCr) at femoral part, produce wear debris of UHMWPE and CoCr. UHMWPE wear and debris amount are the main cause of knee prostheses damages. Surface roughness (in surface profil form) is a main cause of increasing wear volume and wear debris. Beside of that, bone cement particles, bone particles, wear debris or continue friction will make scratchs and influence wear of the materials. The purpose of this reasearch is to investigate further effects of amount and direction of scratch at CoCr (had been improved the wear resistance with nitrogen-ion implantation dose 1,86 × 1017 ion/cm2) on the wear properties of die drawn UHMWPE GUR 1120. The scratch depth was 10 μm. The wear test used Pin on Plate Unidirectional Reciprocating Movement type and used 25 % volume bovine serum that was mixed with 75% volume aquades. In laboratory study, scratch influences wear properties of UHMWPE. For parallel scratch, wear factor double scratch is 3.19 times single scracth. For perpendicullar scratch, wear factor double scratch is 3.7 times single scratch. For single scratch, wear factor perpendicullar scratch is 7.82 times parallel scratch. For double scratch, wear factor perpendicullar scratch is 8.46 times parallel scratch. From the result show number and direction of scratch influences wear properties of UHMWPE, will influences knee joint prostheses lifetime.

Kata Kunci : Cobalt chrome,Ultra high molecular weihgt polyethylene,Die drawn,Implantasi ion, Cobalt Chrome, Ultra High Molecular Weight Polyethylene, Die Drawn, Ion Implantation, Nitrogen, Wear, Scratch, Pin on Plate, Wear Factor, Lifetime