Pelapisan Permukaan Baja Tahan Karat Aisi 304 Dengan Khrom Oksida Menggunakan Metoda Sputtering

Abstract

PELAPISAN PERMUKAAN BAJA TAHAN KARAT AISI 304 DENGAN KHROM OKSIDA MENGGUNAKAN METODE SPUTTERING. Baja tahan karat digunakan sebagai bahan struktur reaktor daya tipe LWR, AGR dan LMFBR. Permasalahan bahan struktur yang timbul adalah ketahanan korosi rendah dan swelling dalam lingkungan iradiasi tinggi. Salah satu cara yang digunakan adalah melapisi permukaan kelongsong baja tahan karat dengan khrom oksida. Tujuan penelitian adalah mendapatkan karakter mikrostruktur, kekerasan mikro, dan senyawa yang terbentuk pada lapisan permukaan baja tahan karat AISI 304. Metode yang digunakan adalah pelapisan permukaan SS 304 dengan metode DC-sputtering. Proses pelapisan menggunakan bahan pelapis berupa target khrom, argon sebagai gas sputter, yang didoping gas oksigen dengan konsentrasi bervariasi dari 0 – 50 %volume, arus 10 – 20 mA, dan waktu 1 - 3 jam. Karakterisasi lapisan meliputi pengamatan mikrostruktur menggunakan mikroskop optik, kekerasan dengan microhardness Vickers tester, dan senyawa dalam lapisan dengan X-ray difractometer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa mikrostruktur base metal tersusun dari fasa austenit dan endapan karbida, antarmuka logam-lapisan terlihat jelas, serta lapisan kompak dan homogen dengan ketebalan cenderung naik dalam rentang 0 – 30 %volume, menurun pada 30 – 40 %volume, dan bertambah tebal pada 40 – 50 %volume gas O2 Kekerasan lapisan bertambah tinggi hingga doping gas oksigen 30 %volume, kemudian menurun hingga 50 %volume gas O2. Pada konsentrasi dopan tetap dengan arus 10 – 20 mA dan waktu proses 1 – 3 jam diketahui kekerasan lapisan permukaan SS 304 bertambah tinggi seiring dengan bertambah besarnya arus dan waktu sputtering. Pada konsentrasi dopan 30 %volume O2, arus 10 mA dan waktu 2 jam, lapisan yang terbentuk mengandung CrO2 Kata kunci: Karakterisasi, lapisan permukaan, bahan struktur, SS 304, mikrostruktur, kekerasan, senyawa lapisan.

Analisis Radiografi Sinar-X Terhadap Sambungan Pelat Baja Tahan Karat Aisi 304 Hasil Pengelasan Tungsten Inert Gas Dengan Arus 40–60 Ampere

“…Pada arus 100 A terdapat 2 (dua) jenis cacat las yaitu slag dan incomplete fusion, sedangkan pada arus 120 A terdapat 1 (satu) jenis cacat las yaitu keretakan (crack). Dalam penelitian tersebut mendapatkan 3 tiga) jenis cacat las, yaitu incomplete fusion, crack dan slag [5] . Endramawan [6] .…”

“…Baja tahan karat AISI 304 sangat rentan terhadap Stress Corrosion Cracking (SCC) dengan adanya ion klorida sebagai perusak lapisan pasifnya, dan korosi temperatur tinggi (high temperature corrosion), seperti oxidation, carburizing, nitriding, sulphizing, dan lain-lain. [5] Baja tahan karat AISI 304 merupakan baja yang paling umum digunakan dalam industri nuklir karena sifat ketahanannya terhadap korosi yang tinggi, formabilitas yang baik, tahan terhadap temperatur tinggi dan bahannya yang mudah diperoleh di pasaran. Sifat nuklir baja tahan karat austenit misalnya luas tampang serapan neutron, absorbsi dan luas tampang scattering cepat atau termal sangat tergantung komposisi unsur pemadu.dalam reaktor daya tipe PWR (pressurized water reactor), baja tahan karat tipe 304 dan 304 L dipergunakan sebagai bejana bertekanan dan pipa pendingin reaktor karena sifatnya yang tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi.…”

“…Sifat nuklir baja tahan karat austenit misalnya luas tampang serapan neutron, absorbsi dan luas tampang scattering cepat atau termal sangat tergantung komposisi unsur pemadu.dalam reaktor daya tipe PWR (pressurized water reactor), baja tahan karat tipe 304 dan 304 L dipergunakan sebagai bejana bertekanan dan pipa pendingin reaktor karena sifatnya yang tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi. [5]…”

Karakterisasi Mikrostruktur, Kekerasan, Komposisi Kimia Dan Struktur Kristal Lapisan Pada Permukaan Baja

“…Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya cacat pada permukaan material sehingga memicu terjadiya pemusatan tegangan lokal pada material baja. Kondisi tersebut memungkinkan komponen struktur mengalami penurunan ketahanan lelah dan aus [4]. Faktor utilisasi seperti kelelahan mekanik, tegangan termal serta faktor lingkungan seperti radiasi partikel neutron, sinar gama, dan lingkungan operasi dapat mempercepat terjadinya cacat pada permukaan komponen struktur reaktor nuklir dan fasilitas hot cell.…”