OPTIMASI PARAMETER PROSES PELAPISAN DIAMOND-LIKE CARBON TERHADAP KEKERASAN, KEAUSAN DAN KOROSI PADA BAJA AISI 410

Wahyu Anhar, Dr. Viktor Malau, DEA.

2014 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini bertujuan mempelajari dan mengetahui parameter proses pelapisan diamond-like carbon (DLC) pada baja AISI 410 terhadap kekerasan, ketahanan aus dan korosi. Baja AISI 410 digunakan sebagai bahan peralatan potong dan non-cutting pada peralatan bedah. Penggunaan baja AISI 410 diharapkan memiliki kekerasan, tahan aus dan tahan korosi yang baik. Kelemahan baja AISI 410 adalah kekerasan dan ketahanan aus yang masih rendah, sehingga kedua sifat tersebut perlu ditingkatkan. Baja AISI 410 dilapisi dengan campuran helium-metana untuk menghasilkan lapisan DLC menggunakan plasma chemical vapor deposition. Perbandingan campuran gas adalah 76% helium dan 24% metana. Temperatur pelapisan yang digunakan adalah 300 °C. Parameter pelapisan yang divariasikan adalah tekanan dan waktu. Besaran tekanan yang divariasikan adalah 1,4 mbar, 1,6 mbar, 1,8 mbar dan 2 mbar dengan waktu pelapisan pada masing-masing tekanan adalah 1, 2, 3, 4 dan 5 jam. Pengujian kekerasan mikro Vickers digunakan untuk menentukan kekerasan menggunakan beban 10 gram dan waktu indentasi 10 detik. Alat uji keausan Oghosi digunakan untuk menentukan keausan spesifik dengan beban 2,12 kg, kecepatan abrasi 0,25 m/s dan waktu abrasi 10 detik. Prinsip tiga sel elektroda dengan larutan 0,9% NaCl digunakan untuk menentukan laju korosi. Waktu dan tekanan pelapisan berpengaruh terhadap jumlah karbon yang dideposisikan, kedalaman difusi, jumlah gas pelapis, tegangan listrik, ikatan lapisan dan unsur pengotor. Angka kekerasan tertinggi 287,5 VHN dihasilkan tekanan pelapisan sebesar 1,6 mbar untuk waktu pelapisan selama 4 jam. Keausan spesifik terendah 2,19 mm3/kg.m dihasilkan tekanan pelapisan 1,8 mbar untuk waktu pelapisan 4 jam. Laju korosi terendah 3,225 mm/tahun dihasilkan tekanan pelapisan 1,6 mbar untuk waktu pelapisan 3 jam.

The aim of this study is to investigate and determine the deposition process parameters on hardness, wear resistance and corrosion of diamond-like carbon (DLC) on AISI 410 steel. AISI 410 steel is used as cutting and noncutting surgical instruments. The use of AISI 410 steel is expected to have a hardness, wear resistance and good corrosion resistance. The weakness of AISI 410 steel is hardness and wear resistance are still low, so that the both properties need to be improved. AISI 410 steel was coated with a mixture of helium-methane to produce DLC coating using plasma enhanced chemical vapor deposition. Comparison of the gas mixture ratio were 76% helium and 24% methane. The operation temperature during the growth was 300 °C. The deposition parameters were varied by pressure and deposition time. The amount of pressure that were varied 1,4 mbar, 1,6 mbar, 1,8 mbar and 2 mbar with a deposition time at each pressure for 1, 2, 3, 4 and 5 hours. Vickers micro hardness testing was used to determine the hardness using 10 gram load and indentation time 10 secons. Oghosi wear testing machine was used to determine the specific wear with a load of 2.12 kg, abrasion speed of 0.25 m/s and a time of 10 secons abrasion. Principle three electrode cell with 0.9 wt.% NaCl solution is used to determine the corrosion rate. Effect of deposition time and pressure are the amount of carbon deposition, diffusion depth, the amount of coating gas, voltage, bonding layers and impurities. The maximum hardness are obtained 287,5 VHN for deposition pressure of 1,6 mbar at deposition time for 4 hours. The minimum specific wear are obtained 2,19 mm3/kg.m for deposition pressure of 1,8 mbar at deposition time for 4 hours. Low corrosion rate are obtained 3,225 mm/year for deposition pressure of 1,6 mbar at deposition time for 3 hours.

Kata Kunci : baja AISI 410, plasma CVD, lapisan DLC, kekerasan, keausan spesifik, laju korosi