pengaruh ion nitrogen terhadap kekerasan...

6
ProsidingPertemuanllmiah /1mu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong. 22 -23 Oktober 2002 ISSN1411-2213 PENGARUH ION NITROGEN TERHADAP KEKERASAN PENINGKATAN DAN KETAHANAN KOROSI SUHU TINGGI PADA SILINDER LINER M. Munawir Z.l, Puji Untoro2, daDYunanto3 lPusat Penelitian Perangkat Nuklir (P2PN)-BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15314 2Pusbang Sistem ~eaktor Maju (P2SRM)-BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15314 3Puslitbang Teknologi Maju (p3TM)-BATAN Jl. Babarsari Kotak Pas 8, Yogyakarta 55010 ABSTRAK PENGARUH ION NITROGEN TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI gURU TINGGI SILINDER LINER. Telah dilakukan deposisi tipis nitrida pactasilinder liner (substrat Fe) bentuk pipa dengan teknik nitridasi plasma bentuk silinder.. Tujuan penelitian ini adalah untuk megetahui pengaruh ion nitrogen terhadap kekerasan dan ketahanan korosi suhu tinggi bahan Fe bentuk pipa. Tempat substrat yang berbentuk silinder berfungsi juga sebagai katoda anoda juga berbentuk silinder. Ion nitrogen dari anoda menembaki katoda dengan energi yang cukup kuat, sehingga ion nitrogen sebagian menyisip dan sebagian membentuk lapisan tipis nitrida. Untuk mengetahui unsur nitrogen telah merekat pacta substrat Fe dilakukan pengamatan unsur dengan APNC, kekerasan dengan Microhardness dan laju korosi suhu tinggi dengan pemanasan suhu tinggi dan penimbangan. Dari hasil pengukuran yang dilakukan diperoleh peningkatan kekerasan daTi 1.909 KHN menjadi 5.987 KHN, penambahan berat yang lebih kecil152xl0'S g pacta prosentase kandungan nitrogen 1,8 %. Kala kunci : Korosi, Ion nitrogen silinder liner ABSTRACT THE EFFECT OF NITROGEN ION ON THE HARDNESS AND HIGH TEMPERATURE CORROSION RESISTAN.CE OF LINER CYLINDER. Nitride thin film deposisition was investigated on cylinder liner (Fe pipe substrat) with plasma nitriding technique. This investigations presentthe result of the study the effect of nirogen ion on the hardness and high temperature corrosion resistanceof iron pipe material. The substrat with cylinder type to be use as chatode with also anode in cylinder type. Nitrogen ion from anode stricking a chatode target with enough high energy, so that thin layer nitride can be produced. The concentration of nitrogen ion in the iron substrat was thoroughly analyzed with Fast Neutron Active Analyse and also Microhardness and high temperature corrosion rate was also analyzed with weight measurement. The result show that the hardnessincreased from 1.909 KHN to 5.987 KHN, the weight gain is 152.10-5 g smaller on the nitrogen conten of 1.8 %. Key words: Corrosion, nitrogen ion, liner cylinder PENDAHULUAN bereaksi.Unsur nitrogen ini kemungkinan akan merekat daD menyisip pada permukaan dinding silinder. Perekatan daD penyisipan ini karena pada proses pembakaran ini terjadi pada suhu sekitar 5000C dan tekanan30 atm. Perekatan dan penyisipan unsur nitrogen ini dapatmeningkatkan kekerasan atau ketahanankorosi padadinding silinder[2]. Suatu susunan atom logam yang berbentuk kristal hila ditambahkan atom asing lain yang berbeda ukurannya dapat menimbulkan distorsi barn disamping distorsi yangtelah ada.Penambahan atom asing ini dapat dilakukan dengan memanaskan logam yang akan menyebabkan atom-atom logam bervibrasi, sehingga mudah dimasuki atom asing atau atom asing tersebut diberi tenaga dengan medan listrik disisipkan pada Pada mesin dieselterjadinya pembakaran an tara solar dengan udara belum begitu efisien karena pencampuran oksigen dengan solar kurang sempuma. Untuk mengatasihal tersebut dicoba memberi carnpuran pada minyak solar dengan cairan kimia NO, yang akan menambah unsur oksigen yang dapat memperbaiki pembakaran. Bahan yang digunakan biasanya berupa senyawa peroksida atau senyawa nitrat yang dapat dibuat dari residupembuatan alkohol guia di pabrik gula yang direaksikan dengan asam nitrat. Dengan penambahan senyawa nitrat ini akan dapat dihemat pemakainanminyak solar. Unsur NO, pada proses pembakaran ini akan terurai dan oksigennya dapat meningkatkan reaksi pembakaran, sedangkan unsur nitrogennya tidak 124

Upload: trinhnhi

Post on 09-Apr-2019

220 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Prosiding Pertemuan llmiah /1mu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong. 22 -23 Oktober 2002 ISSN1411-2213

PENGARUH ION NITROGEN TERHADAP KEKERASANPENINGKATAN DAN KETAHANAN KOROSI SUHU TINGGI

PADA SILINDER LINER

M. Munawir Z.l, Puji Untoro2, daD Yunanto3lPusat Penelitian Perangkat Nuklir (P2PN)-BATAN

Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 153142Pusbang Sistem ~eaktor Maju (P2SRM)-BATAN

Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 153143Puslitbang Teknologi Maju (p3TM)-BATANJl. Babarsari Kotak Pas 8, Yogyakarta 55010

ABSTRAK

PENGARUH ION NITROGEN TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI gURU TINGGISILINDER LINER. Telah dilakukan deposisi tipis nitrida pacta silinder liner (substrat Fe) bentuk pipa dengan teknik nitridasiplasma bentuk silinder.. Tujuan penelitian ini adalah untuk megetahui pengaruh ion nitrogen terhadap kekerasan dan ketahanankorosi suhu tinggi bahan Fe bentuk pipa. Tempat substrat yang berbentuk silinder berfungsi juga sebagai katoda anoda jugaberbentuk silinder. Ion nitrogen dari anoda menembaki katoda dengan energi yang cukup kuat, sehingga ion nitrogen sebagianmenyisip dan sebagian membentuk lapisan tipis nitrida. Untuk mengetahui un sur nitrogen telah merekat pacta substrat Fedilakukan pengamatan unsur dengan APNC, kekerasan dengan Microhardness dan laju korosi suhu tinggi dengan pemanasansuhu tinggi dan penimbangan. Dari hasil pengukuran yang dilakukan diperoleh peningkatan kekerasan daTi 1.909 KHN menjadi5.987 KHN, penambahan berat yang lebih kecil152xl0'S g pacta prosentase kandungan nitrogen 1,8 %.

Kala kunci : Korosi, Ion nitrogen silinder liner

ABSTRACTTHE EFFECT OF NITROGEN ION ON THE HARDNESS AND HIGH TEMPERATURE CORROSION

RESISTAN.CE OF LINER CYLINDER. Nitride thin film deposisition was investigated on cylinder liner (Fe pipe substrat)with plasma nitriding technique. This investigations present the result of the study the effect of nirogen ion on the hardness andhigh temperature corrosion resistance of iron pipe material. The substrat with cylinder type to be use as chatode with also anodein cylinder type. Nitrogen ion from anode stricking a chatode target with enough high energy, so that thin layer nitride can beproduced. The concentration of nitrogen ion in the iron substrat was thoroughly analyzed with Fast Neutron Active Analyse andalso Microhardness and high temperature corrosion rate was also analyzed with weight measurement. The result show that thehardness increased from 1.909 KHN to 5.987 KHN, the weight gain is 152.10-5 g smaller on the nitrogen conten of 1.8 %.

Key words: Corrosion, nitrogen ion, liner cylinder

PENDAHULUAN

bereaksi. Unsur nitrogen ini kemungkinan akan merekatdaD menyisip pada permukaan dinding silinder.Perekatan daD penyisipan ini karena pada prosespembakaran ini terjadi pada suhu sekitar 5000 C dantekanan 30 atm. Perekatan dan penyisipan unsur nitrogenini dapat meningkatkan kekerasan atau ketahanan korosi

padadinding silinder[2].Suatu susunan atom logam yang berbentuk

kristal hila ditambahkan atom asing lain yang berbedaukurannya dapat menimbulkan distorsi barn disampingdistorsi yang telah ada. Penambahan atom asing ini dapatdilakukan dengan memanaskan logam yang akanmenyebabkan atom-atom logam bervibrasi, sehinggamudah dimasuki atom asing atau atom asing tersebutdiberi tenaga dengan medan listrik disisipkan pada

Pada mesin diesel terjadinya pembakaran an tarasolar dengan udara belum begitu efisien karenapencampuran oksigen dengan solar kurang sempuma.Untuk mengatasi hal tersebut dicoba memberi carnpuranpada minyak solar dengan cairan kimia NO, yang akanmenambah unsur oksigen yang dapat memperbaikipembakaran. Bahan yang digunakan biasanya berupasenyawa peroksida atau senyawa nitrat yang dapatdibuat dari residu pembuatan alkohol guia di pabrik gulayang direaksikan dengan asam nitrat. Denganpenambahan senyawa nitrat ini akan dapat dihematpemakainan minyak solar.

Unsur NO, pada proses pembakaran ini akanterurai dan oksigennya dapat meningkatkan reaksipembakaran, sedangkan unsur nitrogennya tidak

124

Pengaruh Ion Nitrogen Terhadap Kekerasan Peningkatan dan Ketahanan Korosi Suhu Tinggi pada Silinder Liner (MMunawir Z.)

pengukur kevakuman vakum, sumber tegangan tinggiDC yang dapat diatur tegangannya, pengatur tekanangas dan sumber gas nitrogen.

Pendeposisian lapisan tipis

Deposisi Iapisan tipis nitrida pada substrat Fekatoda dari bahan Al diletakkan pada bagian silinderIuar yang berfungsi juga sebagai tempat substrat AnodaAl yang juga berbentuk silinder dengan diameter jauhIebih kecil diletakkan di dalam silinder yang Iebih besar.Tabung nitridasi divakumkan sampai 5xIO.2 torr denganpompa vakum rotari, kemudian gas argon dialirkan kedalam tabung sputtering melalui pengatur tekanan gasmaka tekanan gas naik menjadi 7xIO-2 torr.

-Gambar 1. Diagram kotak sistem nitridasi bentuk silinder

Gas nitrogen diionisasikan dengan sumbertegangan tinggi DC, ion nitrogen dipercepat menujukatoda yang acta substratnya daD menumbukinyadengan tenaga yang cukup besar. Atom nitrogen akanmerekat daD menyisip pad a substrat Fe. Untukmendapatkan lapisan tipis nitrida yang paling baik, rnakadilakukan variasi tegangan elektroda, waktu deposisidaD tekanan gas nitrogen.

susunan atom logam. Atom asing dengan ukuran lebihbesar 15 % masih dapat menysisip pada susunan atomlogam lainnya, hila susunan atom logam dipanasi atauatom asing dipercepat dengan medan listrik. Distorsitersebut akan mempersulit pergerakan dislokasi,sehingga diperlukan gaya yang lebih besar untukmenggerakkan atom dalam kristal. Dengan demikianbahan meningkat kekuatannya (kekerasannya)[3,4].

Berjalannya waktu deposisi maka selain ada atomasing yang menyisip pada susunan atom substrat jugamembentuk lapisan tipis pada permukaan substrat,karena susunan atom substrat sudah penuh terisi.Lapisan tipis ini akan mencegah interaksi antarapermukaan logam dengan linkungan yang korosif.Dengan demikian lapisan tipis tersebut selainmeningkatkan kekerasan juga meningkatkan ketahanan

korosi.[5]Peningkatan kekerasan maupun ketahanan korosi

ini memang baik, tetapi kalau peningkatan kekerasanhanya pada dinding silinder tidak diikuti pada cincintorak akan berakibat cincin torak akan terkikis yangsemakin lama akan meyebabkan keausan. Keausan iniakan meyebabkan kompresi pada ruang bakar akanbekurang yang akhirnyaakan mengurangi tenaga daTimesin disesel tersebut. Jadi penambahan unsur NO,yang bertujuan untuk menghemat bahan bakar justniakan mengurangi tenaga daTi mesin diesel daD hiladihitung secara ekonomi kemungkinan justru lebih

merugikan.Untuk itu perlu dil~ukan penelitian terlebih

dahulu pengaruh ion nitrogen pada permukaan silinderliner terhadap kekerasan dan ketahanan korosi suhutinggi. Penelitian ini menggunakan tabung nitridasidengan elektroda bentuk silinder sesuai dengan bentuksilinder liner. Setelah itu dilakukan penelitian pengaruhion NO) terhadap kekerasan dan ketahanan korosi suhutinggi juga pada dinding blok silinder. Denganmelakukan penelitian pengaruh ion nitrogen terhadapkekerasan daD ketahanan korosi suhu tinggi dapat

diperkirakan pengaruh pe~ggunaan campuran NO) padabahan bakar solar terhadap peningkatan kekerasan daDketahanan korosi suhu tinggi permukaan silinder

liner[6,7].

Uji Kekerasan Mikro

Untuk mengetahui kekerasan bahan logamsebelum dan seudah dideposisi dengan lapisan tipis,maka perlu diuji kekerasan pada permukaan logamtersebut. demikian dari beban yang terpasang danluasan jejak dapat dihitung angka kekerasannya. Alatyang digunakan untuk pengujian kekerasan mikro iniadalah Digital Microhardness Testertipe MX T 70 merkMat.~uzawa. Untuk mengetahui perubahan kekerasanakibat terdeposisi lapisan tipis nitrida maka pengukurandilakukan dua tahap, yaitu pengukuran substrat yangbelum terdeposisi lapisan tipis nitridadengan substratyang terdeposisi lapisan tipis nitrida.

TATA KERJA DAN PERCOBAAN

Penyiapan cuplikanPacta penelitian ini digunakan elektroda bentuk

silinder. Target dibuat daTi bahan Al betbentuk silinderdiameter 12 rom teball rom panjang 20 cIll. Katoda dibuatdari bahan aluminium untuk tempat substrat. Untuksubstrat digunakan silinder liner barn merk Dong Fang(sebagian unsurnya Fe) dipotong dengan ukuran10 rom x 6 rom dan teball rom.. Peralatan sistem plasmanitridasi bentuk silinder yang digunakan terdiri daTi :tabung nitridasi dindingnya daTi kaca pyrex denganelektroda Al dan substrat Fe, pompa vakum rotari,

Pengkuran laju korosi suhu tinggi

Pengukuran laju korosi subu tinggi dapatdilakukan dengan TGA. Pacta alai ini sampel dipanasipacta suhu tinggi tertentu dalam kurun waktu yangpanjang dan diukur perubahan beratnya. Dengandemikian akan diperoleh data hubungan antara waktu

-

125

Pro.siding Pertemuan llmiah lbnu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

Pada gambar 2 disajikan graftk hubungan antarategangan elektroda dengan kekerasan substrat Fe.Tegangan elektroda mempengaruhi rapat ion, semakintinggi tegangan elektroda maka rapat ion akanmeningkat. Kekerasan mulai naik sedikit dari 1.909 KHNmenjadi 2.501 KHN pada tegangan 1.000 volt, hal inidisebabkan dengan tegangan 1.000 volt tenaga dan rapatatom nitrogen untuk merekat dan menyisip masihkurangkuat. Pada tegangan elektroda 1.250 volt kekerasanmencapai maksimum yaitu 5.987 KHN, ha1 ini disebabkankarena pada tegangan 1.250 volt tenaga dan rapat ionnitrogen untuk merekat dan menyisip sudah mencukupidengan ketebalan lapisan tipis yang tidak begitu tebal,sehingga daya rekatnya sangat kuat. Tetapi untuktegangan 1.500 volt kekerasan cenderung menurun lagiyang disebabkan tenaga ion nitrogen terlalu besarsehingga banyak yang terpental kembali dan hanyasebagian kecil yang merekat dan menyisip.

-le15OOV.pO,~tCKrll1\ 1+~1 II

ZI~c~In~Q)~Q)~

I

pemanasan dengan pernbahan berat. Pada penelitianini tidak digunakan TGA tetapi sampel dipanaskan padasuhu 5000 C selama 5 jam dan setelah itu ditimbangdengan timbangan analitik. Proses ini diulang sebanyaktujuh kali.

Pengamatan unsur nitrogen pad a Femenggunakan APNC

Untuk mengetahui apakah atom nitrogen sudahterdeposisi dan seberapa banyak kandungan unsurnitrogen pada substrat Fe, perlu dilakukan pengamatanunsur. Pengamatan unsur nitrogen yang terdeposisipada susbstrat Fe menggunakan Analisis PengaktipanNetron Cepat karena alai ini mampu mendeteksi unsurringan seperti nitrogen. Metode ini sangat sensitifterhadap atom tak murnian yang terdeposisi pada suatubahan dan ill dapat digunakan untuk mengamati unsurringan seperti nitrogen. Dalam pengamatan ill atom takmumian yang terdeposisi pada substrat diradiasi denganneutron cepat 14 MeV daTi generator netron denganwaktu tertentu tergantung umur paruh substrat. Akibatproses iradiasi, substrat mengalami aktivitaspeningkatan nomor massa inti atom, sehingga substratbersifat radioaktif.

Aktivitas ini berlangsung terus tetapi pada suatusaat terjadi aktivitas jenuh. Pada kondisi ini tidak akanterjadi peningkatan nomor massa inti atom meskipunradiasi berlangsung terns. Setelah berakhimya prosesaktivasi substrat yang telah bersifat radioaktif akanmengalami peluruhan dengan memancarkan sinargamma. Tenaga sinar gamma yang dipancarkanmenunjukkan nomor massa unsur substrat. Sinar gammaini dianalisis menggunakan spektrometer gamma.

2800 t /I/

--i

,/-2300+ / \/'1!00

0 f5 30 45 60

waktu (menit)

Gambar 3. Kekerasan sebagai fungsi waktu deposisi

75

BASIL DAN PEMBABASAN

Pacta penelitian ini parameter plasma yangdigunakan urituk mendeposisikan atom nitrogen pactasubstrat Fe adalah tegangan elektroda yang menentukanbesarnya tenaga atom nitrogen untuk merekat danmenyisip, waktu deposisi yang menentukan banyaknyaatom nitrogen dan tekanan gas nitrogen yangmenentukan jumlah -tumbukan ion nitrogen denganpartikellain sebelum menuju substrat Fe. DaTi ketigaparameter tersebut menhasilkan kekerasan yangberlainan.

ZI~c~~Q)-'"Q)-'"

Pacta Gambar 3 menyajikan grafik hubunganantara waktu deposisi dengan kekerasan. Kekerasancenderung naik sedikit daTi 1.909 KHN menjadi2.431 KHN, hal ini disebabkan dengan tenaga ionnitrogen dan tumbukan atom nitrogen dengan partikellain sarna, maka waktu menentukan banyaknya ionnitrogen merekat dan menyisip dan berdifusi lebih dalampacta susunan atom substrat. Kekerasan mencapaimaksimum pacta saat waktu deposisi 30 menit. Hal inidisebabkan pacta waktu deposisi 30 menit banyak terjadidistorsi pacta permukaan substrat karena penanmbahanatom asing nitrogen dan terbentuk lapisan tipis nitridayang tidak begitu teba! yang merekat dengan kuat. Untukwaktu deposisi di alas 30 menit kekerasan justrumenurun yang disebabkan terjadi penumpukan atomnitrogen pacta permukaan substrat yang daya rekatnyatidak begitu kuat.

Pacta Gambar 4 disajikan grafik hubungan antaratekanan gas nitrogen dengan kekerasan permukaan Fe.Kekerasan naik dari 1.909 KHN menjadi 3.890 KHN, dansetelah itu cenderung turun dengan naiknya tekanangas. Hal ini disebabkan dengan meningkatnya tekanangas maka ion ntitrogen semakin benyak yang saling

126

Pengaruh Ion Nitrogen Terhadap Kekerasan Peningkatan dan Ketahanan Korosi Suhu Tinggi pada Silinder Liner (M.Munawir Z.)

bertumbukan sendiri maupun dengan partikel lain,sehingga tenaga ion nitrogen untuk menumbukpeffilukaan Fe semakin kecil. Tetapi setelah tekanan gasmencapai 0,09 torr gas nitrogen yang diionisasikan olehtegangan tinggi DC semakin banyak. Ion nitrogen yangmerekat dan menyisip pada substrat juga bertambahbanyak. Sebagian berdifusi karena pengaruh suhu danwaktu dan sebagian membentuk lapisan tipis yang tidakbegitu tebal tepi sangat kuat ikatannya, sehinggamenyebabkan kekerasan naik lagi [4] .

ketika akan mengelupas. Pada pennukaan Fe yang

dideposisi dengan lapisan tipis nitrida, dimana lapisantipisnya merekat dengan kuat maka pada suhu tinggilapisan tipis tersebut akan melindungi daTi kerak oksida.Dengan demikian berat substrat Fe yang dideposisidengan lapisan tipis tidak mengakibatkan penambahanberat. Tetapi pada substrat standar terjadi penambahanberat yang lebih besar. Pada saat pemanasan 25 jamkarena kerak oksida terlalu tebal maka sebagian akanmengelupas, sehingga terjadi penurunan berat.

- -+ 1.0094300

ZI~c

~OJ~~

3800

~"*"

3300

2800

:JOO

18OOt-0 O.re 0.07 0.08 009

tekanan (torr)

Gambar 4. Kekerasan sebagai tungsi tekanan ga:

nitrogen

I I

0.1

TE~~--~~~

Pada Gambar 6. disajikan spektrum substrat Festandar yang mengandung banyak unsur selain unsurnitrogen. Silinder liner hams mempunyai kekuatanmekanik yang baik karena bekerja pada suhu tinggi danselalu bergesekan pada kecepatan tinggi. Dengandemikian unsur utamanya Fe ditambah beberapa unsuryang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan daDkeuletan dan tahan pada suhu tinggi. Silinder liner untukmesin diesel hams mempunyai kekerasan yang sangattinggi danjuga tahan suhu tinggi. Silinder liner selainbekerja pada suhu 5000 C juga sela1u bergesekan dengancincin torak pada kecepatan tinggi.

/'~..»-

~

--

o:tt35

Gombar 5.

pemanasall

Pada Gambar 5 menyajikan penamhanan beratpada bahan Fe fungsi daTi pemanasan. Untuk Fe yangtidak dideposisi penamhanan beratnya lebih tinggidibandingkan dengan Fe yang dideposisi, sedangkanantara Fe yang dideposisi penambahan beratnya jugatidak sarna. Hal ini kemungkinan karena ketebalan lapisantipis yang terbentuk berbeda ketebalannya demikian jugakekuatan merekatnya. Ion nitrogen yang merekat padapermukaan Fe selain mempengaruhi kekerasan padapermukaan Fe juga dapat menaikkan ketahanan korosipada suhu tinggi sekitar 5000 C (sesuai suhu pada mangpembakaran silinder liner). Permukaan suatu logam hilabersinggungan dengan oksigen maka akan membentuklapisan oksida pada permukaannya, apalagibersinggungan dengan udara pada suhu tinggi makaoksida yang terbentuk semakin tebal dan berupa kerakoksida yang menempel pada permukaannya. Karenaketebalan kerak oksida yang berlebihan rnaka pada suatu

--.

Gambar 7. Spektrum dari tenaga unsur Fe dan N

Bahan yang digunakan pada bagian mesin yang

bekerja pada kecepatan tinggi biasanya menggunakanbaja kecepatan tinggi yang mengandung unsur : Cr, W,V; Mo dan Co. Untuk besi silinder liner merk Dong Fangselain mengandung unsur Fe muncul unsur lain yaitu

127

ProsidingPertemua':!/lmiah /bnu Pengetahuan dun Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN1411-2213

terlihat untuk waktu deposisi 20 menit kekerasan hanyameningkat sedikit. Tetapi untuk waktu deposisi 30 meDiisampai 50 meDii peningkatan kekerasan semakin besar.Hal ini disebabkan karena waktu deposisi mempengaruhidifusi ion N pada susuan atom Fe. Semakin lama waktudeposisi maka akan semakin dalam difusi ion N.Kedalaman ion N berdifusi akan menyebabkan ikatanantara atom Fe daD N semakin dalam, sehinggamenimbulkan dislokasi yang semakin besar yangakhimya peningkatan kekerasan juga semakin besar.Untuk silinder bekas kenaikan kekerasan juga lebih tinggidan belum terlihat kejenuhan. Pada silinder liner Yanmarpeningkatan tidak sebesar silinder baru rnaupnn bekas.Waktu deposisi 30 menit kekerasanjustru menurun. Halini kemungkinan disebabkan karena tidak lagi terjadipenyisipan ion N lagi tetapi terjadi penimbunan ion N

pada permukaan substrat, sehingga tidak terjadi ikatanatom Fe dengan N.

unsur Nb pacta tenaga 484,45 keY; Ba pacta tenaga661,9 keY; Fe pacta tenaga 848,09 keY; Cu pacta tenaga1. 176,8 keV, Mgpada tenaga 1.331,42keVdanCrpadatenagal.461,68 keY: Sedangkan unsur N tidak muncmpacta spektrum ini.

Pacta Gambar 7 disajikan substrat Fe yangdideposisi dengan lapisan tipis nitrida. Pacta spektrumini terlihat unsur N pacta tenaga 566,42 keY; unsur Fepacta tenaga 886,83 keY: hri berarti peningkatankekerasandan ketahanan korosi suhu tinggi permukaan Fedisebabkan karena adanya lapisan tipis nitrida.

:tm

z

g~

2D)

KESIMPULAN~

0 1) ~ ~ e

waktu deposisi (~tt)

Gambar 8. Grafik hubungan antara waktu deposisi dengankekerasan silindes liner barn

5)

Z' ~

g

17S)

Dari hasil percobaan dan pengamatan data yangtelah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan :1. Pad a tegangan elektroda 1.250 volt terjadi

peningkatan kekerasan paling besar 5.987 KHN,karena lapisan tipis nitrida yang terbentukmembentuk ikatan kuat dengan besi.

2. Untuk waktu deposisi 30 menit kekerasan mencapaimaksimum 3.758 KHN, karena lapisan tipisnyamembentuk ikatan dengan besi. Setelah ituketebalan lapisan tipis nitrida bertambah tebal dantidak membentuk ikatan dengan besi.

3. Tekanan gas nitrogen juga mempengaruhipeningkatan kekerasan, semakin naik tekanan makakekerasan justru turun walaupun setelah tekanan0,08 tounaik lagi

4. Terjadi peningkatan ketahanan korosi suhu tinggipada permukaan Fe yang dideposisi dengan lapisantipis nitrida. Terjadi penambahan berat yang lebihkecil dari substrat standaryaitu 152x10-s g

~m0 1) 2t :J) .«J

~~~Gambar 9. Grafik hubungan antara waktu dengankekerasan silinder bekas

UCAPAN TERIMA KASm

Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terimakasih kepada Sdr. Sanda stafP2PN dan Sdr. Girl Slamet

stafP3TM yang telah membantu dalam penelitian ini.

DAFTARPUSTAKA2;:5)

a> [1).0 t) ~ ~ «)

wak11J deposisi (m~it)

Gambar 10. Grafik hubungan antara waktu dengankekerasan silinder Yanmar

[2].

Untuk variasi waktu deposisi tegangan elektrodadan tekanan pacta tabung nitridasi dibuat tetap yaitutegangan 1.000 V dan tekanan 0,6 torr. Pacta garnbar

[3].

WI RANTa ARIS MUNANDAR, KOICHITSUDA, Motor diesel putaran tinggi, PT Pradnya

Paramita, Jakarta, (2002).TAT A SURDIA, SHINRABU SAITO,Pengetahuan bahan Teknik, PT PradnyaParamita,

Jakarta, (1992).DIETER, Metalurgi Mekanik, Jilid 2, alih bahasaSriati Japrie, Erlangga, Jakarta, (1987).

128

Pengaruh Ion Nitrogen Terhadap Kekerasan Peningkatan dan Ketahanan Korosi Suhu Tinggi pada Silinder Liner (M.Munawir Z)

[4J.

[5].

KONUMA, Thin Film Depo.\"ition b.v Plasma

Techniques, Springer Verlag, Berlin, (1992).VAN VLACK, I/mu dan Teknologi Bahan, Edisi 5,alih bahasa Sriati Japrie, Erlangga, Jakarta, (1991).J. MORT, F. JANSEN, Plasma Deposited IhinFilm, CRCPress Inc. Florida, (1985).Y.C. KOK, C.S. WONG, C.K. CHAKRASBARTY,RF Inductive Plasma from Spiral Planar Coil,Asian Science Seminar, Hefei PR China, (1996).

[6].

[6].

TANYA JAWAB

Mudjijana, Universitas Gajah Mada YogyakartaPertanyaan1. Bagaimana bila digunakan silinder liner

Jawaban1. Silinder liner yang digunakan adalah silinder barn

merk Dong Fang, Dong Fang bekas dan Yanmar.Setuju yang disimpulkan hanya merk Dong Fangbarn silinder liner ini mengandung Tc, Nb, Ba, Cu,Mg.

Wiwik Sofiarti, P3T1R-BATAN

Pertanyaan1. Pengamh nitrogen terhadap peningkatan kekerasan

dan ketahanan korosi suhu tinggi pada silinder liner.Apakah telah dilakukan uji peningkatan kekerasansetelah aging (pengusangan).

Jawaban

1. Penelitian yang dilakukan barn pengarnh ionnitrogen dari gas nitrogen bukan dari unsur nitrogendaTi unsur NO3 yang dicampur solar. Peningkatankekerasan terjadi dilakukan dengan simulasi denganteknik nitri~i plasma, dimana didalam silinder linerterjadi tekanan daD suhu yang tinggi. TekanandaD suhu yang tinggi diperoleh dengan

mengionisasikan gas nitrogen dengan tegangantinggi DC sehingga ion nitrogen menumbukipermukaan silinder liner dengan tenaga sampai10 eV daD pada silinder liner timbul panas sampai4000 C.

129