Pengaruh jumlah dan arah scratch pada stainless steel 316L yang diimplantasi ion berbasis nitrogen terhadap sifat keausan UHMWPE untuk aplikasi sendi lutut tiruan

ROHERMANTO, Agus, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc., Ph.D

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Salah satu kemampuan sendi lutut tiruan bergantung pada sifat material komponen yang digunakan. UHMWPE sebagai pengganti komponen tibial dan Stainless steel 316 L sebagai pengganti komponen femoral merupakan salah satu pasangan material yang banyak digunakan. Sifat material pengganti terhadap keausan yang terjadi akibat dari jumlah dan arah Scratch pada gesekan antar komponen diteliti dalam penelitian ini. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh jumlah dan arah scratch pada Stainless Steel 316 L terhadap sifat keausan UHMWPE berpasangan dengan Stainless Steel 316 L yang diimplantasi ion berbasis nitrogen. Bahan stainless steel 316 L, dipoles lalu diimplantasi dengan nitrogen pada arus 100 mA, energy 100 Kev dalam waktu 90 menit. Penelitian dilakukan dengan pin on plate unidirectional reciprocating movement wear test menggunakan bovine serum dengan dengan kadar protein 30 (g/l) sebagai pelumas. Pin UHMWPE dibebani dengan beban 180 N dengan kecepatan gesekan 70 mm/dtk, pada jarak tempuh 96 (km) dan panjang langkah 30 (mm). Pengujian selanjutnya dilakukan dengan arah scratch sejajar dan tegak lurus pada pembebanan konstan 180 N. Pengaruh jumlah dan arah scratch pada Stainless steel 316 L terhadap sifat keausan UHMWPE dianalisa dengan melihat volume keausan serta faktor keausan UHMWPE. Hasil penelitian, menunjukan bahwa faktor keausan, untuk scratch tunggal arah sejajar dan tegak lurus menghasilkan faktor keausan : 6,595 x10-8 mm3/Nm, dan 19.785 x10-8 mm3/Nm,untuk scratch double dengan arah scratch sejajar dan tegak lurus menghasilkan faktor keausan:13.19x10-8 mm3/Nm dan 39.57x10-8 mm3/Nm. Faktor keausan arah scratch tegak lurus lebih besar 300% dari arah scratch sejajar, untuk scratch double faktor keausannya lebih besar 200% dari scratch tunggal.

One of the performance of knee joint prostheses base on properties of materials substitution that have been applied. UHMWPE is used for tabial component, Stainless steel 316L is used for formoral component. Combinations of UHMWPE and stainless steel 316L have been used for knee joint prostheses mostly. The wear behavior of substitution material is probably caused by scratch total and direction on the friction between components which produced by knee joint activities The aim of this research is to study the effects of scratch total and direction on stainless steel 316 L that have been implanted by ion nitrogen on the wear behavior of UHMWPE. Stainless steel 316 L had been polished by silicon carbide paper and pasta alumina was implanted by nitrogen ion with 100 mA of current, 100 keV of energy and 90 minutes of implantation time. Pin on plate unidirectional reciprocating movement wear test and bovine serum with 30 g/l of proteins content as lubricant were used in this research . 180 N of loader, 70 mm/s of sliding velocity, 96 km of length friction and 30 mm of step length were applied. Combination of parallel and perpendicular of scratches directional with single and double of scratch total were evaluated. The effect of scratches total and direction on stainless steel 316 L on the wear behavior of UHMWPE had been analyzed by wear volume and wear factor. The result of this research shows of wear factor for single parallel and single perpendicular scratches are 6.595x10-8 mm3/Nm and 19.785x 10-8 mm3/Nm, double parallel and double perpendicular scratches are 13.19x10-8 mm3/Nm and 39.57x10-8 mm3/Nm. The wear factor on scratch perpendicular direction will be higher 300% than parallel, Double scratch will be higher 200% than single scratch.

Kata Kunci : Faktor keausan,UHMWPE,Stainless steel 316L,Implantasi ion berbasis nitrogen, wear factor, UHMWPE, stainless steel 316 L, nitrogen ion implantation