Karakterisasi Paduan Logam CoCrMo dengan Pelapisan TiN dan Hidroksiapatit Cangkang Keong Sawah (Bellamya javanica) Menggunakan Metode Elektroforesis Deposisi.
KARAKTERISASI PADUAN LOGAM CoCrMo DENGAN PELAPISAN TiN
DAN HIDROKSIAPATIT CANGKANG KEONG SAWAH (Bellamya
javanica) MENGGUNAKAN METODE ELEKTROFORESIS DEPOSISI
ANDRI LESMANA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Paduan
Logam CoCrMo dengan Pelapisan TiN dan Hidroksiapatit Cangkang Keong
Sawah (Bellamya javanica) Menggunakan Metode Elektroforesis Deposisi adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
Andri Lesmana
G44100081
ABSTRAK
ANDRI LESMANA. Karakterisasi Paduan Logam CoCrMo dengan Pelapisan
TiN dan Hidroksiapatit Cangkang Keong Sawah (Bellamya javanica)
Menggunakan Metode Elektroforesis Deposisi. Dibimbing oleh CHARLENA dan
SULISTIOSO GIAT SUKARYO .
Hidroksiapatit (HAp) termasuk kelompok apatit yang paling banyak
digunakan dibidang medis karena memiliki sifat biokompatibel dan
osteokonduktif. Material ini telah diakui sebagai bahan pengganti tulang dan gigi
karena memiliki kemiripan dari segi biologisnya untuk jaringan tulang keras
manusia. Dalam penelitian ini HAp digunakan untuk melapisi paduan logam
CoCrMo yang terlapisi TiN dalam implan tulang. Pelapisan HAp pada logam
mengunakan metode elektroforesis deposisi selama 30 menit dan tegangan 120
Volt. Lapisan yang dihasilkan merata diseluruh permukaan logam dan tidak
rapuh. Karakterisasi dilakukan dengan uji XRD hasil yang diperoleh selain HAp
juga terdapat Apatit Karbonat Tipe A (AKA) dan Apatit Karbonat Tipe B (AKB).
Uji korosi menggunakan perangkat potensiostat/galvanostat dalam media larutan
infus menghasilkan kecepatan korosi sebesar 0.0134 mpy, hasil ini lebih baik dari
standar Eropa sebesar 0.457 mpy.
Kata kunci: hidroksiapatit, paduan logam CoCrMo-TiN, elektoforesis deposisi
ABSTRACT
ANDRI LESMANA. Characterization of Metal Alloy CoCrMo with TiN and
Hydroxyapatite Coatings made from conch shells Rice (Bellamyâ javanica).
Supervised by Charlena and SULISTIOSO GIAT SUKARYO
Hydroxyapatite (HAp) including apatite group are most widely used in the
medical field because it is biocompatible and osteoconductive properties. This
material has been recognized as a bone substitute material and teeth as it has in
terms of their biological similarity to human hard bone tissue. In this study, HAp
is used to coat metal alloys in the TiN coated CoCrMo implant bone. HAp coating
on metal using electrophoretic deposition method for 30 minutes and a voltage of
120 volts. The resulting coating evenly across the surface of the metal and not
brittle. Characterization is done by XRD test results obtained HAp addition there
is also a Type A carbonate apatite (AKA) and Type B Carbonate Apatite (AKB).
Corrosion test using a potentiostat / galvanostat in the media resulted in the
infusion solution at 0.0134 mpy corrosion rate, this result is better than the
European standard of 0.457 mpy.
Keywords: hydroxyapatite, elektoforesis deposition, corrosion test
KARAKTERISASI PADUAN LOGAM CoCrMo DENGAN PELAPISAN TiN
DAN HIDROKSIAPATIT CANGKANG KEONG SAWAH (Bellamya
javanica) MENGGUNAKAN METODE ELEKTROFORESIS DEPOSISI
ANDRI LESMANA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari
sampai dengan Mei 2014, dengan judul Karakterisasi Paduan Logam CoCrMo
dengan Pelapisan TiN dan Hidroksiapatit Cangkang Keong Sawah (Bellamya
javanica) Menggunakan Metode Elektroforesis Deposisi berjalan dengan baik dan
lancar.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Charlena dan Bapak Drs.
Sulistioso Giat Sukaryo selaku pembimbing, bapak Dr. Akhirudin yang bersedia
membantu penggunaan alat, para laboran kimia anorganik, teman-teman kimia
angkatan 2010 yang telah banyak memberi saran, dan teman-teman di Senior
Resident Asrama TPB IPB serta adik-adik asrama angkatan 49, 50, dan 51 yang
selalu memberikan dukungan.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca.
Bogor, Februari 2015
Andri Lesmana
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Prosedur Analisis Data
Pengukuran Ca dari Cangkang Tutut dan Preparasi sampel
Kalsinasi Kandungan CaCO3 Cangkang Tutut
Konversi CaO menjadi Ca(OH)2
Sintesis Hidroksiapatit Metode Basah
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dan TiN menggunakan Hidroksiapatit
Uji dan Analisis XRD
Uji Korosi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Analisis Serbuk CaCO3 Cangkang Keong Sawah
Hasil Sintesis Hidroksiapatit
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dan TiN dengan Hidroksiapatit
Hasil Analisis XRD
Hasil Uji Korosi
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
2
2
2
2
3
3
3
4
4
4
4
4
6
8
9
10
11
11
11
11
13
31
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
Difraktogram XRD CaCO3
Difraktogram XRD CaO
Difraktogram XRD Ca(OH)2
Difraktogram XRD HAp
Proses elektroforesis deposisi
Foto mikroskop optik setelah dilakukan EPD pada 120 volt dengan
variasi waktu
7 Foto mikroskop optik ketebalan pelapisan HAp pada logam
8 Difraktogram XRD HAp pada CoCrMo
9 Laju korosi (A) paduan logam CoCrMo+TiN, (B) paduan logam
CoCrMo+TiN+HAp
5
5
6
7
8
9
9
10
11
DAFTAR TABEL
1 Parameter kisi HAp
2 Ukuran partikel HAp
3 Laju korosi
11
11
11
DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir penelitian
2 Data perhitungan konsentrasi kalsium cangkang keong sawah
3 Data analisis hasil XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp setelah
dilapisi pada paduan logam
4 Data JCPDS CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, AKA, dan AKB
5 Data uji korosi
13
14
15
26
29
PENDAHULUAN
Hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) merupakan kristal apatit yang stabil dan
paling banyak digunakan dibidang medis karena memiliki sifat biokompatibel dan
osteokonduktif (Vijayalaksmi & Rajeswari 2006). Hidroksiapatit umumnya
digunakan sebagai bahan pengisi untuk cacat tulang dan augmentasi, materi graft
tulang buatan, dan operasi revisi prostesis. Hidroksiapatit (HAp) yang memiliki
biokompatibilitas baik ialah HAp yang dapat melakukan proliferasi sel tulang dan
gigi dengan baik (Santos et al. 2004). Hidroksiapatit yang seperti ini biasanya
memiliki pori yang besar dalam jumlah yang banyak (Pane 2004). Secara teoritis
densitas HAp adalah 3,156 g/cm3. Struktur kristal dari HAp adalah heksagonal
dalam bentuk closed-packed dengan paramenter kisi a = 9,418 Å dan c = 6,884 Å.
Tulang yang patah secara alami memiliki kemampuan untuk sembuh dan
menyambung kembali, namun tetap saja tindakan medis diperlukan untuk proses
penyambungan tersebut. Umumnya, tindakan medis yang dilakukan dimaksudkan
untuk menjaga agar struktur dan fungsi bagian tubuh yang bersangkutan kembali
normal. Salah satu tindakan medis yang cukup efektif ialah menanam alat implan
berupa pelat penyambung tulang. Walaupun penanaman implan itu cukup efektif
tetapi alat tersebut masih terbilang mahal. Penerapan implan pada tubuh manusia
harus menggunakan bahan yang kuat, memiliki tingkat biokompabilitas yang
tinggi, dan tahan terhadap korosi.
Material yang biasa digunakan sebagai implan endoprostetik adalah
stainless steel, paduan logam berbasis Kobalt (Co) atau titanium (Ti). Paduan
logam titanium memiliki tingkat biokompabilitas yang tinggi tetapi harga logam
ini sangat mahal. Dalam beberapa tahun terakhir, paduan logam kobalt-kromiummolibdenum yang dilapisi titanium nitrida (CoCrMo@TiN) banyak dikaji untuk
implan endsprotetik karena harganya yang relatif murah. Namun, tingkat
biokompabilitas paduan ini masih lebih rendah dibandingkan dengan
biokompatibilitas paduan Ti tetapi masih lebih baik dibandingkan dengan
stainless steel (David et al. 2002; Buddy et al. 2004; David et al. 2007). Oleh
karena itu untuk meningkatkan biokompatibilitasnya, paduan logam tersebut perlu
dilapisi lagi oleh hidroksiapatit.
Pelapisan CoCrMo@TiN dengan HAp dapat dilakukan menggunakan
metode Elektoforesis Deposisi (EPD). Metode deposisi koloid pada logam terdiri
atas dua tahap yaitu tahap pertama aliran listrik antara elektroda positif dan
negatif menyebabkan partikel dalam larutan hidroksiapatit bergerak kearah
berlawanan dengan muatannya, tahap ini disebut elektroforesis dan tahap kedua
partikel hidroksiapatit dapat terdeposisi pada permukaan sampel yang dijadikan
elektroda (Corni et al. 2008). Menurut Wang (2002), metode EPD ini memiliki
kelebihan, yaitu kekuatan pelapisan yang tinggi, pelapisan yang merata, dan biaya
yang murah. Pada penelitian Bowo (2009) EPD ditunjukan menghasilkan
pelapisan yang tebal, merata, dan tidak mudah rapuh. Oleh karena itu, penelitian
ini bertujuan melapisi paduan logam CoCrMo@TiN.
2
METODE
Penelitian ini terdiri atas enam tahap. Tahap pertama, yaitu penyiapan
hidroksiapatit (HAp) dari CaCO3 cangkang keong sawah. Tahap kedua adalah
pelapisan paduan logam CoCrMo@TiN dengan hidroksiapatit menggunakan
metode EPD. Tahap ketiga adalah analisis XRD dan uji korosi. Bagan alir
penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan adalah paduan logam CoCrMo@TiN hasil
sintesis di Badan Tenaga Atom Nasional, CaCO3 dari cangkang keong sawah dari
penelitian sebelumnya, (NH4)2HPO4, aseton, HCl pekat, trietanolamina (TEA),
dan media infus.
Alat
Pelapisan paduan logam menggunakan alat elektroforesis deposisi (EPD)
Instrumen analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofometer
serapan atom (AAS) merk shimadzu 7000, spektrofotometri difraksi sinar X
(XRD) merk Philips, dan potensiostat/galvanostat model 273.
Prosedur
Penyiapan HAp dari CaCO3 cangkang keong sawah
Preparasi sampel
Serbuk CaCO3 dari cangkang keong sawah ditimbang sebanyak 0,1 g ke
dalam labu ukur 100 mL lalu ditambahkan 5 mL HCl pekat. Sampel didiamkan ±
5 menit sampai menjadi larut dan jernih. Selanjutnya, sampel ditera dengan air
bebas ion dan dihomogenkan. Setelah itu, sebanyak 1 mL larutan induk
dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Sampel ditera dengan air bebas ion dan
dihomogenkan.
Preparasi Deret Standar
Sebanyak 1000 ppm larutan Ca2+ dibuat dengan cara menimbang 0,25 g
CaCO3 dalam gelas kimia 100 mL lalu ditambahkan 5 mL HCl pekat didiamkan ±
5 menit sampai menjadi larut dan jernih. Sampel ditera dengan air bebas ion dan
dihomogenkan selanjutnya dibuat 100 ppm dengan cara sebanyak 10 mL dari
larutan 1000 ppm dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Selanjutnya ditera
dengan air bebas ion dan dihomogenkan. Konsentrasi 2, 4, 8, 12, dan 16 ppm
dibuat dengan cara sebanyak 2, 4, 8, 12, dan 16 mL diambil dari larutan 100 ppm
kemudian masing-masing dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Lalu ditera
dengan air bebas ion dan dihomogenkan dan ditambahkan sedikit strontium agar
stabil dalam pengukuran. Sampel diukur dengan AAS dengan λ = 4ββ,7 nm
(Adams et al. 1966).
3
Preparasi Blanko
Sebanyak 5 mL HCl pekat diencerkan dengan air bebas ion dalam labu
takar 100 mL dan dihomogenkan. Lalu sebanyak 1 mL larutan 100 ppm
dimasukkan ke dalam gelas kimia 100 mL. Sampel ditera dengan air bebas ion
dan dihomogenkan. Selanjutnya, ditambahkan sedikit strontium agar stabil dalam
pengukuran. Setelah itu, diukur dengan AAS dengan λ = 4ββ,7 nm (Adams et al.
1966).
Kalsinasi Kandungan CaCO3 Cangkang keong sawah
Seperti pada pada penentuan kadar kalsium, langkah kalsinasi diperlukan
sebelum sintesis hidroksiapatit untuk mengubah kandungan CaCO3 cangkang
keong sawah menjadi CaO. Sejumlah serbuk cangkang keong sawah dimasukkan
ke dalam cawan porselen yang sebelumnya telah dibilas dengan HNO3 pekat.
Serbuk cangkang kemudian dipanaskan di dalam tungku (tanur) pada 1100 °C
selama 2 jam. CaO dikumpulkan untuk proses selanjutnya.
Konversi CaO menjadi Ca(OH)2
CaO dapat dengan mudah ditransformasi menjadi Ca(OH)2 melalui suatu
reaksi eksotermik dengan uap air. Abu yang didapat dari proses kalsinasi
cangkang keong sawah dihidrasi dengan cara dibiarkan kontak dengan udara
(yang mengandung uap air) selama 1 minggu pada suhu kamar. Untuk
memastikan terbentuknya Ca(OH)2, abu yang telah dibiarkan kontak dengan udara
dianalisis pola difraksi sinar-X-nya.
Sintesis HAp Metode Basah
Sintesis hidroksiapatit disiapkan dari Ca(OH)2 dari cangkang keong sawah.
Sintesis ini dilakukan melalui reaksi antara suspensi Ca(OH)2 dan larutan
(NH4)2HPO4. Larutan (NH4)2HPO4 0,3 M diteteskan pada suspensi Ca(OH)2 pada
suhu 40±2 °C selama kira-kira satu jam. Pada sintesis ini, pH dimonitor namun
tidak dikoreksi. Campuran reaksi dari setiap penetesan diaduk dengan batang
pengadung magnetik dan dienaptuangkan (aged) selama 24 jam pada suhu kamar.
Supernatan kemudian didekantasi. Endapan disonikasi 6 jam dan disentrifugasi
pada 4500 rpm selama 15 menit kemudian dibilas dengan air bebas ion.
Selanjutnya, endapan dikeringkan pada 105 °C selama 3 jam. Setelah kering,
endapan ditumbuk halus dalam mortar lalu ditanur dengan suhu 900 °C selama 2
jam. Serbuk HAp selanjutnya langsung diangkat dengan hati-hati tanpa menunggu
tanur mendingin. Serbuk HAp dibiarkan mendingin dengan cepat di suhu kamar.
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dengan Hidroksiapatit Menggunakan
Metode EPD
Sebanyak 1 g HAp dilarutkan dalam etanol 50 mL kemudian ditambahkan
5 mL larutan TEA dengan pH larutan 9.5. Selanjutnya, suspensi didispersi dalam
ultrasonic waterbath vibrator 20 kHz (95 kW) selama 30 menit. Paduan logam
CoCrMo yang akan menjadi target dipoles dengan grinding paper grid 1000.
Paduan logam diposisikan sebagai katoda dan sebagai anoda digunakan platina.
Teknik EPD dalam penelitian ini menggunakan variabel waktu dan tegangan.
Tegangan yang digunakan 120 V dengan waktu yang 20 dan 30 menit.
4
Uji dan Analisis CoCrMo@TiN@HAp
Analisis XRD
sampel serbuk CaCO3 sampai menjadi HAp dan Paduan logam setelah
dilapisi HAp diuji mikrostruktur dan analisis fasa menggunakan difraksi sinar-X
(XRD). Analisis ini bertujuan untuk mengetahui fase yang terkandung di dalam
contoh, parameter kisi Kristal, dan ukuran kristalnya.
Uji korosi
Uji ketahanan korosi menggunakan perangkat potensiostat/galvanostat
model 273. Potensial yang digunakan adalah -20 mV sampai 20 mV dalam media
pengkorosi larutan infus NaCl 0,9%. Sampel berdiameter 1,5 cm diset pada
working electrode dan dimasukkan ke dalam labu yang berisi media pengkorosi
larutan infus NaCl 0,9%. Counter electrode dan reference electrode diset pada
labu dan dihubungkan pada perangkat potensiostat/galvanostat. Proses korosi
terjadi karena adanya aliran pergerakan elektron pada reaksi elektrokimia,
sehingga dapat ditentukan laju korosinya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Serbuk CaCO3 Cangkang Keong Sawah
Serbuk halus CaCO3 dari cangkang keong sawah dicirikan keberadaannya
dengan XRD (Gambar 1) dengan menggunakan perangkat lunak pada komputer,
yaitu Match untuk mencocokan difraktogram JCPDS senyawa yang diinginkan.
Kadar kalsium dari cangkang keong sawah ditentukan dengan AAS. Analisis
kadar kalsium pada cangkang keong sawah dilakukan untuk mengetahui seberapa
besar kadar kalsium pada cangkang. Menurut Soido et al. (2009) kadar kalsium
pada cangkang keong sawah dalam bentuk kalsium karbonat (CaCO3) sangat
tinggi. Hal ini sesuai dengan analisis yang telah dilakukan. Hasil analisis yang
diperoleh cukup tinggi yaitu sebesar 82,82 % (Lampiran 2), hasil ini lebih kecil
dibandingkan hasil yang dimiliki Riyanto (2013) sebesar 88,54% namun hasil ini
masih dinyatakan baik sehingga cangkang keong sawah dapat digunakan sebagai
sumber kalsium dalam sintesis HAp.
Pada Gambar 1 hasil yang didapat bahwa serbuk cangkang keong sawah
mengandung CaCO3. Sudut βθ yang dihasilkan sesuai dengan JCPDS yaitu β6,09o,
33,00o, dan 45,69o pada intensitas tertinggi (Lampiran 3a)
Serbuk CaCO3 dikalsinasi pada suhu 1100 °C selama 2 jam menghasilkan CaO
dan melepaskan CO2 dengan reaksi sebagai berikut :
CaCO3(S) → CaO(S) + CO2(g)
Proses ini bertujuan menghilangkan pengotor, senyawa organik, dan mereduksi
senyawa kalsium karbonat yang dapat mengganggu dalam proses pembentukan
kristal HAp (Dahlan et al 2009)
5
Gambar 1 Difraktogram XRD CaCO3
Gambar 2 Difraktogram XRD CaO
Keberadaan CaO dicirikan dengan XRD (Gambar 2). Puncak difraktogram
sudut βθ berada pada γβ,16o, 37,31o, dan 53,85o (Lampiran 3b)
Serbuk CaO dikonversi dengan bantuan udara yang mengandung uap air
menghasilkan Ca(OH)2 sebagai bahan dasar pembuatan HAp. Proses perubahan
CaO menjadi Ca(OH)2 terjadi karena adanya reaksi hidrasi CaO dengan uap air
secara spontan. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
2CaO(S) + 2H2O(g) 2Ca(OH)2(S)
Gambar 3 Difraktogram XRD Ca(OH)2
6
Keberadaan Ca(OH)2 dicirikan dengan XRD (Gambar 3) Puncak
difraktogram sudut βθ berada pada 18,16o, 34,23o, dan 47,12o namun masih
terdapat puncak CaCO3 pada sudut 33,15o dan 36,13o (Lampiran 3c), hal ini
disebabkan karena masih terdapat sebagian kecil karbonat pada serbuk sampel
yang digunakan. Hasil dari CaO yang diudarakan menghasilkan Ca(OH)2 yang
akan disintesis dengan (NH4)2.HPO4 menghasilkan Ca10(PO4)6(OH)2 dan hasil
samping yang tidak berbahaya yaitu H2O dan basa lemah NH4OH.
Sintesis Hidroksiapatit (HAp)
Metode yang digunakan dalam sintesis HAp adalah metode presipitasi
basah dengan keuntungan metode tersebut mudah pengerjaannya, lebih sederhana,
rendemen yang dihasilkan tinggi, biaya murah, dan komposisi bahan mudah
dikontrol (Bouyer et al. 2000). Senyawa fosfat yang digunakan untuk berikatan
dengan kalsium membentuk HAp adalah (NH4)2.HPO4, dengan reaksi sebagai
berikut:
10Ca(OH)2 + 6(NH4)2.HPO4 Ca10(PO4)6(OH)2 + 6H2O + 12NH4OH
Pengontrolan pH tidak dilakukan karena hasil samping yang didapat hanya
H2O dan NH4OH yang dapat menguap ketika di panaskan. Pencampuran senyawa
tersebut dilakukan pada suhu 40±2 °C agar meningkatkan kinetika sehingga reaksi
berjalan cepat serta dilakukan pengadukan dan sonikasi yang bertujuan membuat
larutan semakin homogen.
Endapan dipisahkan dengan sentrifuga dan
dikeringkan untuk menghilangkan air dan senyawa organik lainnya.
Hidroksiapatit dianalisis dengan XRD (Gambar 4). Hasil difraktogram
menunjukan puncak senyawa HAp di sudut βθ 32,15o, 33,30o, dan 34,42o serta
pengotor yaitu senyawa Apatit Karbonat Tipe A (AKA) di sudut βθ 22,69o,
23,37o, dan 38,88o dan Apatit Karbonat Tipe B (AKB) di sudut βθ 47,11o, 49,59o,
dan 51,23o (Lampiran 3d) hal ini disebabkan masih terdapat senyawa karbonat
yaitu CaCO3 pada sampel Ca(OH)2 yang digunakan. Struktur karbonat dapat
menempati dua posisi yaitu pada Ca10(PO4)6(OH)2 (HAp) dapat menggantikan
OH- dengan CO3 membentuk apatit karbonat tipe A Ca10(PO4)6CO3 pada suhu
tinggi atau menggantikan PO42- dengan CO3 membentuk apatit karbonat tipe B
Ca10(PO4)3(CO3)(OH)2 pada suhu rendah.
Gambar 4 Difraktogram XRD HAp
7
Keberadaan karbonat akan memperlambat pertumbuhan kristal apatit
(Soejoko & Wahyuni 2002). Namun keberadaan keduanya masih dapat ditoleransi
sebagai fungsi HAp karena senyawa paduan Ca:P yang mengalami pemanasan
diatas 900 oC masih memiliki struktur kristal HAp yang stabil dan tidak berbahaya
jika diimplankan kedalam tubuh mahluk hidup (Aoki 1991).
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dan TiN dengan Hidroksiapatit dengan
Metode Elektroforesis Deposisi
Metode yang digunakan pada pelapisan logam dengan hidroksiapatit
adalah elektroforesis deposisi atau EPD (Gambar 5). Metode deposisi koloid pada
logam terdiri dari dua tahap yaitu tahap pertama aliran listrik antara elektroda
positif dan negatif menyebabkan partikel dalam larutan hidroksiapatit bergerak
kearah berlawanan dengan muatannya, tahap ini disebut elektroforesis dan tahap
kedua partikel hidroksiapatit dapat terdeposisi pada permukaan sampel yang
dijadikan elektroda (Corni et al 2008).
Gambar 5 Proses elektoforesis deposisi
Kondisi yang digunakan tegangan 120 V selama 20 menit dan 30 menit
dengan arus DC yang konstan sebesar 2 A menurut Bowo (2009), tidak akan
terjadi perubahan yang signifikan dengan adanya penambahan tegangan diatas
120 volt dan penambahan waktu lebih dari 2 menit. Namun pada logam berbeda
yang digunakan ternyata memiliki kekuatan menempel yang berbeda-beda
contohnya logam stainless steel. Besarnya tegangan akan berpengaruh pada daya
hantar partikel koloid yang bermuatan positif yang akan bergerak ke arah
elektroda negatif (Javidi et al 2008).
Penggunaan arus DC atau searah agar proses pelapisan HAp pada logam
tidak kembali semula akibat arus yang bolak balik selain itu hidroksiapatit
dilarutkan dengan etanol dan penambahan TEA sebagai pendispersi dan
membentuk sistem koloid sehingga HAp dapat terdistribusi merata ke logam.
Larutan HAp tidak boleh mengendap dan harus homogen maka sebelum
dilakukan EPD larutan disonikasi selama 30 menit. HAp akan teradsorpsi pada
permukaan logam membentuk lapisan tipis yang hidrofobik sehingga mengisolasi
permukaan logam dengan lingkungannya.
8
Adsorpsi HAp ke permukaan logam disebabkan oleh gaya tarik
elektrostatik antara muatan ion dengan muatan listrik antarmuka logam (Raja &
Sethuraman 2008). Setelah proses EPD berlangsung logam dikeringkan pada suhu
kamar tujuannya menguapkan TEA dan membuat HAp semakin kuat menempel
pada permukaan logam.
a)
b)
Gambar 6 Foto mikroskop optik setelah dilakukan EPD pada 120 volt dengan
waktu (a) 20 menit dan (b) 30 menit
HAp 0.03 mm
Gambar 7 Foto mikroskop optik ketebalan pelapisan HAp pada logam
Pencirian awal yang dilakukan hasil EPD ini menggunakan mikroskop
optik perbesaran 16x. Pencirian ini melihat HAp yang menempel pada logam
dengan ketebalan penempelan pada waktu 30 menit lebih baik dari 20 menit
(Gambar 6). Penempelan pada waktu 30 menit lebih merata dan tidak rapuh
dengan ketebalan 0.03 mm yang diukur dari tampak samping (Gambar 7) berbeda
dengan perlakuan waktu 20 menit walaupun menempel dengan rata namun masih
terdapat retak-retak pada permukaan logam serta rapuh. Menurut Prihantoko
(2011) hasil yang didapat sangat tipis dan rapuh akibat penambahan kitosan dalam
pelapisannya sehingga masih dilakukan pemanasan selama 140oC selama 1 jam
untuk meningkatkan perlindungan korosi karena meningkatkan ketahanan lapisan
terhadap air.
Uji Analisis XRD
Pencirian selanjutnya adalah menggunakan XRD hal ini dilakukan untuk
memastikan bahwa yang menempel pada logam adalah partikel HAp atau
senyawa apatit lainnya. Jika dalam proses penempelan terjadi reaksi kimia baru
9
maka akan terbentuk pula produk baru dengan hasil difraktogram XRD selain
HAp dan senyawa apatit lainnya. Hasil difraktogram XRD menunjukan (Gambar
8). Hasil difraktogram menunjukan puncak senyawa HAp pada sudut βθ 31,72o,
32,87o, 33,98o, AKA pada sudut βθ 18,59o, 28,53o, 35,50o, dan AKB pada sudut
βθ 42,56o, 43,75o, 47,11o (Lampiran 3e) dengan hasil ini membuktikan senyawa
yang menempel pada logam adalah HAp yang dibuat dan tidak menghasilkan
reaksi kimia baru sehingga tidak menghasilkan produk baru.
Gambar 8 Difraktogram XRD HAp pada CoCrMo@TiN
Berdasarkan difraktogram sampel pada penentuan HAp (Lampiran 3),
parameter kisi dapat dihitung menggunakan bantuan data JCPDS. Parameter hasil
perhitungan pada Tabel 1. Difraktogram sampel pada penentuan HAp
menginformasikan bahwa terdapat puncak difraksi HAp yang mirip dengan
JCPDS namun masih ada puncak yang mirip dengan senyawa lain. Tidak
munculnya puncak tertentu disebabkan intensitas yang terlalu rendah. Parameter
kisi HAp hasil sintesis berbeda dengan parameter kisi HAp literatur hal ini
dikarenakan adanya pergeseran dari setiap puncak 2θ yang terdapat pada sampel
sehingga mempengaruhi nilai sin θ dalam perhitungan parameter kisi.
Tabel 1 Parameter kisi HAp
Sampel
HAp (literatur)
HAp hasil sintesis
HAp hasil penempelan pada logam
a (Å)
9,418
10,5530
11, 3876
c (Å)
6,884
7,1826
8,2578
Tabel 2 memperlihatkan nilai ukuran kristal sampel yang dihitung dengan
persamaan scherrer. Persamaan tersebut adalah
, diimana K adalah
konstanta kristal yang bernilai 0,9 dan λ adalah panjang gelombang yang
digunakan pada XRD yaitu 0,1540 nm sedangkan adalah nilai FWHM (full
width at half maximum) atau setengah dari tinggi puncak difraktogram dari garis
skala 2θ.
10
Tabel 2 Ukuran kristal HAp
Sampel
HAp hasil sintesis
HAp hasil penempelan pada logam
FWHM
0,1998
0,1998
D (nm)
42,0450
42,1738
Ukuran partikel berbanding terbalik dengan nilai FWHM. Nilai FWHM
yang semakin kecil menunjukan ukuran partikel semakin besar. Dari nilai FWHM
yang didapat kurang dari 1 maka akan didapatkan ukuran kristal yang besar dan
pada penelitian ini didapatkan nilai FWHM sebesar 0,1998 menghasilkan ukuran
kristal sebesar 42,0450 dan 42,1738 nm.
Uji Korosi
Hasil uji korosi yang dilakukan laju korosi pada sampel logam yang tidak
dilapisi HAp sebesar 0,2213 mpy sedangkan logam yang dilapisi HAp memiliki
laju korosi sebesar 0,0134 (Tabel 3).
Tabel 3 Laju korosi
Sampel
Paduan logam CoCrMo@TiN tanpa dilapisi HAp
Paduan logam CoCrMo@TiN dilapisi HAp
Laju korosi (mpy)
0,2213
0,0134
Menurut Ali (2007), logam Ti murni memiliki ketahanan korosi sebesar 0,0679
mpy. Hasil ini menunjukan bahwa logam yang dilapisi dengan TiN lebih baik
dibandingkan dengan Ti murni ataupun tanpa pelapisan HAp, hal ini diduga
karena unsur nitrogen dapat meningkatkan korosi lapisan TiN (Setiawan 2009).
Penambahan HAp telah diakui sebagai bahan pengganti tulang dan gigi karena
memiliki kemiripan dari segi biologisnya untuk jaringan tulang keras manusia
(Vijayalaksmi & Rajeswari 2006). Ketahanan korosi yang masih berada pada
level paling baik dengan laju korosi kurang dari 1 mpy dan berada di bawah 0,457
mpy jika mengacu kepada standard Eropa untuk aplikasi medis (Ali 2007).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Karakterisasi CoCrMo@TiN dan hidroksiapatit menggunakan metode
elektroforesis deposisi menunjukan bahwa HAp melapisi secara kuat dan merata
dengan ketebalan 0,03 mm pada permukaan logam. Hasil XRD diperoleh HAp,
Apatit Karbonat Tipe A, dan Apatit Karbonat Tipe B dengan parameter kisi yang
belum tepat dengan parameter kisi literatur akan tetapi masih memiliki laju korosi
lebih baik daripada logam yang tidak dilapisi hidroksiapatit. Laju korosi tanpa
dilapisi HAp sebesar 0,2213 mpy sedangkan pada logam yang dilapisi HAp
11
sebesar 0,0134 mpy, perbedaan signifikan ini selain karena pengaruh HAp juga
karena adanya lapisan titanium yang melapisi logam CoCrMo.
Saran
Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk pelapisan menggunakan
hidroksiapatit agar waktu yang digunakan lebih efektif sehingga didapatkan waktu
optimum apabila waktu mengalami penambahan sudah tidak menghasilkan
perubahan pada proses penempelan dan arus yang efisien sehingga tidak ada
pemborosan daya karena sudah didapatkan arus yang optimum dalam proses
penempelan HAp pada logam sehingga dihasilkan penempelan HAp pada logam
yang tebal dan merata.
DAFTAR PUSTAKA
Adams, PB. Passmore, WO, 1966. Handbook of Analitic Chemistry 38(4): 630.
Aoki H. 1991. Science Medical Applications of Hydroxyapatite. Tokyo: JAAS.
Ali MY.2007. Studi korosi titanium (ASTM B 337 Gr-2) dalam larutan artificial
blood plasma (ABP) pada kondisi dinamis dengan teknik polarisasi
potensiodinamik dan teknik exposure [skripsi]. Fakultas Teknologi
Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Bouyer E, Gitzhofer F, Boulos MI. 2000. Morphologicalstudy of hydroxyapatite
nanocrystal suspension. J Mater Sci: Mater Med. 11: 523-531.
Bowo D. 2009. Pelapisan senyawa apatit pada permukaan baja tahan karat 316L
dengan metode deposisi elektroforesis [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Buddy DR et al. 2004. Biomaterials science, an introductions to material in
medicine 2nd Edition. California USA: Elsevier.
Corni I, Ryan MP, Boccaccini AR. 2008. Electrophoretic Deposition: From
Traditional Ceramics to Nanotechnology. J Eur Ceramic Soc 28: 13531367.
Dahlan K, Prasetyanti F, Sari YW. 2009. Sintesis hidroksiapatit dari cangkang
telur menggunakan dry method. Biofisika 5(2): 71-78.
David A et al. 2002. Tissue – biomaterials interactions, an introductions. USA:
John Wiley & SonsNew Yersey.
David et al. 2007. Review of materials in medical application. RMZ – Materials
and Geoenvron ment 54(4):471-499.
Javidi M et al. 2008. Electrophoretic deposition of natural hydroxyapatite on
medical Grade 316L Stainless steel. Mater Sci Eng C.article in press.
Pane MS. 2004. Penggunaan hidroksiapatit sebagai bahan dental implan [skripsi].
Medan: Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Sumatera Utara.
Prihantoko DA. 2011. Karakterisasi paduan CoCrMo dengan pelapisan titanium
nitrida dan hidroksiapatit-kitosan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Raja PB, Sethuraman MG. 2008. Natural Products as Corrosion Inhibitor for
Metal in Corrosive Media Materials Letters 62: 113-116.
12
Riyanto AA. 2013. Pemanfaatan limbah cangkang keong sawah (bellamya
javanica) untuk sintesis hidroksiapatit dengan modifikasi pori
menggunakan pati beras ketan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Setiawan D, Triwikantoro, Faisal H, Wagiyo. 2009. Pengaruh nitridasi terhadap
ketahanan korosi Stainless steel AISI 316L dalam cairan tubuh tiruan
[tesis]. Surabaya: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Santos MH, de Oliveira M, SouzaL PF,Mansur HS *, VasconcelosWL. 2004.
Synthesis Control and Characterization of HydroxyapatitePrepared by Wet
Precipitation Process. Mater Res7(4): 625-630.
Soido C, Vasconcellos MC, Diniz AG, Pinheiro J. 2009. An Improvement of
Calcium Determination Technique in the Shell of Molluscs. Brazilian
Archives Of Biology And Technology 52(1):93-98.
Vijayalakshmi U, Rajeswari S. 2006. Preparation and characterization of
microcrystalline hydroxiapatite using sol gel method. Trends Biomater
Artificial Organs 19(2): 57-62.
Wang C, Ma J, Cheng W, Zhang R. 2002. Thick hydroxyapatite coatings by
electrophoretic deposition. Mater lett 57: 99-105.
13
Lampiran 1 Bagan Alir Penelitian
Pengukuran Ca dari Cangkang
keong sawah
(Preparasi Sampel, Preparasi Deret
Standar, dan Preparasi Blanko)
Kalsinasi Kandungan CaCO3
Cangkang Tutut
Konversi CaO menjadi Ca(OH)2
Sintesis HAp Metode Basah
Pelapisan Paduan Logam
CoCrMo dengan Hidroksiapatit
Menggunakan Metode EPD
Analisis Uji
(XRD dan Uji Korosi)
14
Lampiran 2 Data perhitungan konsentrasi kalsium cangkang keong sawah
a. Absorban standar kalsium
Konsentrasi
Absorban
standar (ppm)
0
0,0000
2
0,1000
4
0,1933
8
0,3877
12
0,5654
16
0,7318
b. Absorban dan konsentrasi kalsium cangkang keong sawah
Konsentrasi
Sampel
Absorban
WF
(ppm)
Blanko sampel
0,4255
0,0339
1
Sampel Cangkang 1
9,6755
0,4535
0,101
Sampel Cangkang 2
8,0773
0,3810
0,101
Sampel Cangkang 3
8,7011
0,4093
0,102
VF
DF
1
100
100
100
1
100
100
100
Contoh perhitungan ulangan 1 (sampel cangkang keong sawah 1):
Konsentrasi Ca =
–
=
–
= 915841 ppm = 91,58 %
Konsentrasi rerata Ca =
=
= 828259 ppm = 82,82%
Keterangan : VF = volume factor, DF = dilution factor, WF = weight factor
15
Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp setelah
dilapiskan pada paduan logam
a. Data analisis hasil XRD CaCO3 serbuk cangkang keong sawah
16
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
17
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
18
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
b. Data analisis hasil XRD CaO serbuk cangkang keong sawah
19
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
c. Data analisis hasil XRD Ca(OH)2 serbuk cangkang keong sawah
20
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
21
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
d. Data analisis hasil XRD serbuk HAp
22
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
23
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
e. Data analisis hasil XRD HAp pada pelapisan logam
24
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
25
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
26
Lampiran 4 Data JCPDS CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, AKA, dan AKB
a. Data JCPDS CaCO3
b. Data JCPDS CaO
27
c. Data JCPDS Ca(OH)2
d. Data JCPDS HAp atau Ca10(PO4)6(OH)2
28
e. Data JCPDS Apatit tipe A atau Ca10(PO4)6CO3
f. Data JCPDS Apatit tipe B atau Ca10(PO4)3(CO3)3(OH)2
29
Lampiran 5 Data uji korosi
a. Pengkorosian logam CoCrMo tanpa pelapisan HAp.
CoCrMo (N = 0.6%) media SBF
Run Parameters
Technique
Original name
Initial E (MV)
Final E (MV)
Scan rate (MV/S)
Condition E (MV)
Condition T (S)
Init delay (MV/S or S)
: Poln resistance
: Hesti-2
: -20 vs E
: 20 vs E
: 0,1
: PASS
: PASS
: PASS
Sample Parameters
Area (CMS2)
EQ WT (GM)
Density (GM/CM3)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
:1
: 18,89
: 7,86
: PASS
: PASS
Data scale
ECORR
MV/PT
Data MAX
Data MIN
Abs MIN
Abs MAX
: -301
: 0,25
: 0,782
: -0,083
: 0,004
: 0,782
Result
E (I = 0) (MV)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
I-CORR (UA/CM2)
CORR rate (MPY)
: -307,17
: 59,89
: 71,06
: 0,71
: 0,2213
30
b. Pengkorosian logam CoCrMo dengan pelapisan HAp.
CoCrMo dilapisi HAp media SBF
Run Parameters
Technique
: Poln resistance
Original name
: CoCrMo
Initial E (MV)
: -20 vs E
Final E (MV)
: 20 vs E
Scan rate (MV/S)
: 0,1
Condition E (MV)
: PASS
Condition T (S)
: PASS
Init delay (MV/S or S)
: PASS
Sample Parameters
Area (CMS2)
EQ WT (GM)
Density (GM/CM3)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
:1
: 18,89
: 7,86
: PASS
: PASS
Data scale
ECORR
MV/PT
Data MAX
Data MIN
Abs MIN
Abs MAX
: -161
: 0,25
: 0,367
: -0,744
: 0,003
: 0,744
Result
E (I = 0) (MV)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
I-CORR (UA/CM2)
CORR rate (MPY)
: -177,42
: 3,29
: 9,58
: 0,04
: 0,0134
31
Lampiran 6 Perhitungan parameter kisi dan ukuran kristal sintesis HAp
Σ αSin2 θ = C Σα2 + B Σα + A Σαδ
Σ Sin2 θ = C Σα + B Σ
2
+ A Σδ
Σ δSin2 θ = C Σαδ + B Σδ + A Σδ2
A = D/10
B = λ2/4c2
C = λ2/3a2
βθ (0)
h
k
l
α
31,77
32,15
32,55
32,81
42,34
51,18
63,01
2
1
3
3
3
4
5
1
1
0
0
0
1
0
1
2
0
0
2
0
2
7
3
9
9
9
21
25
Sin2
θ
0,2077
0,2171
0,2274
0,2342
0,5916
1,1325
2,1684
4,7788
Sin2
α2
θ
0,0749 49
0,3067
9
0
81
0
81
0,5217 81
0
441
1,0923 625
1,9956 1367
1
4
0
0
4
0
4
2
βθ
(rad)
0,5545
0,5611
0,5681
0,5726
0,739
0,8933
1,0997
Σ
²
α
θ (rad)
0,2772
0,2806
0,2841
0,2863
0,3695
0,4466
0,5499
δ
2,7721
2,8317
2,8948
2,9361
4,5364
6,0703
7,9403
αδ
Sin θ
Sin2 θ
0,2737
0,2769
0,2802
0,2824
0,3611
0,4319
0,5226
0,0749
0,0767
0,0785
0,0798
0,1304
0,1866
0,2731
0,9
a (Å)
c (Å)
1 7,7
7 2,8 19,4 10,5553 7,1826
16 8
12 11 8,5
0 8,4
0
0 26,1
0 8,6
0
0 26,4
16 21 36 18 40,8
0 37
0
0 127
16 63 100 32 199
49 153 155 64 447
αSin2
θ
0,5244
0,23
0,7068
0,7179
1,1738
3,9178
6,8271
14,098
32
Lampiran 7 Perhitungan parameter kisi dan ukuran kristal HAp pada logam
βθ (0)
h
k
l
α
31,72
32,11
32,87
33,98
39,78
43,88
46,65
49,39
2
1
3
2
3
1
2
2
1
1
0
0
1
1
2
1
1
2
0
2
0
3
2
3
7
3
9
4
13
3
12
7
δSin2 θ
Sin2 θ
α2
0,2065
0,2161
0,2358
0,2667
0,4739
0,6707
0,829
1,0059
3,9046
0,0747
0,3059
0
0,3415
0
1,2564
0,6271
1,5709
4,1766
49
9
81
16
169
9
144
49
526
βθ
(rad)
0,5536
0,5604
0,5737
0,5931
0,6943
0,7659
0,8142
0,862
Σ
1
4
0
4
0
9
4
9
2
1
16
0
16
0
81
16
81
211
θ (rad)
δ
Sin θ
Sin2 θ
αSin2 θ
0,2768
0,2802
0,2868
0,2965
0,3471
0,3829
0,4071
0,431
2,7643
2,8254
2,9456
3,1237
4,094
4,8046
5,2878
5,7632
0,2733
0,2766
0,2829
0,2922
0,3402
0,3736
0,3959
0,4178
0,0747
0,0765
0,08
0,0854
0,1157
0,1396
0,1568
0,1745
0,9033
0,5228
0,2295
0,7204
0,3415
1,5047
0,4188
1,8813
1,2218
6,8408
δ²
α
δ
αδ
a (Å)
c (Å)
7,6
8
8,7
9,8
17
23
28
33
135
7
12
0
16
0
27
48
63
173
2,8
11
0
12
0
43
21
52
143
19,4
8,48
26,5
12,5
53,2
14,4
63,5
40,3
238
11, 3876
8,2578
33
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di bekasi pada tanggal 5 Mei 1992 dari ayah Ondang
dan ibu Ratini dan merupakan putra pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2004
penulis menyelesaikan sekolah menengah pertama di SMP Negeri 12 Bekasi.
Tahun 2010 penulis lulus dari sekolah menengah atas di SMA Negeri 3 Bekasi
dan pada tahun yang sama diterima lulus undangan seleksi masuk IPB (USMI)
dengan Program studi kimia, Departemen kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam aktivitas organisasi,
yaitu Rohis Kimia 47, Gentra Kaheman, BEM FMIPA IPB, dan Senior Resident.
Selain aktif beroganisasi penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia
TPB, mata kuliah Praktikum Kimia Anorganik, dan mata kuliah Kimia Biologis,
dan pernah mengikuti Praktik Lapangan di Pusat Penelitian dan Pengembangan
Hasil Hutan bulan Juli sampai agustus 2013.
DAN HIDROKSIAPATIT CANGKANG KEONG SAWAH (Bellamya
javanica) MENGGUNAKAN METODE ELEKTROFORESIS DEPOSISI
ANDRI LESMANA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Paduan
Logam CoCrMo dengan Pelapisan TiN dan Hidroksiapatit Cangkang Keong
Sawah (Bellamya javanica) Menggunakan Metode Elektroforesis Deposisi adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
Andri Lesmana
G44100081
ABSTRAK
ANDRI LESMANA. Karakterisasi Paduan Logam CoCrMo dengan Pelapisan
TiN dan Hidroksiapatit Cangkang Keong Sawah (Bellamya javanica)
Menggunakan Metode Elektroforesis Deposisi. Dibimbing oleh CHARLENA dan
SULISTIOSO GIAT SUKARYO .
Hidroksiapatit (HAp) termasuk kelompok apatit yang paling banyak
digunakan dibidang medis karena memiliki sifat biokompatibel dan
osteokonduktif. Material ini telah diakui sebagai bahan pengganti tulang dan gigi
karena memiliki kemiripan dari segi biologisnya untuk jaringan tulang keras
manusia. Dalam penelitian ini HAp digunakan untuk melapisi paduan logam
CoCrMo yang terlapisi TiN dalam implan tulang. Pelapisan HAp pada logam
mengunakan metode elektroforesis deposisi selama 30 menit dan tegangan 120
Volt. Lapisan yang dihasilkan merata diseluruh permukaan logam dan tidak
rapuh. Karakterisasi dilakukan dengan uji XRD hasil yang diperoleh selain HAp
juga terdapat Apatit Karbonat Tipe A (AKA) dan Apatit Karbonat Tipe B (AKB).
Uji korosi menggunakan perangkat potensiostat/galvanostat dalam media larutan
infus menghasilkan kecepatan korosi sebesar 0.0134 mpy, hasil ini lebih baik dari
standar Eropa sebesar 0.457 mpy.
Kata kunci: hidroksiapatit, paduan logam CoCrMo-TiN, elektoforesis deposisi
ABSTRACT
ANDRI LESMANA. Characterization of Metal Alloy CoCrMo with TiN and
Hydroxyapatite Coatings made from conch shells Rice (Bellamyâ javanica).
Supervised by Charlena and SULISTIOSO GIAT SUKARYO
Hydroxyapatite (HAp) including apatite group are most widely used in the
medical field because it is biocompatible and osteoconductive properties. This
material has been recognized as a bone substitute material and teeth as it has in
terms of their biological similarity to human hard bone tissue. In this study, HAp
is used to coat metal alloys in the TiN coated CoCrMo implant bone. HAp coating
on metal using electrophoretic deposition method for 30 minutes and a voltage of
120 volts. The resulting coating evenly across the surface of the metal and not
brittle. Characterization is done by XRD test results obtained HAp addition there
is also a Type A carbonate apatite (AKA) and Type B Carbonate Apatite (AKB).
Corrosion test using a potentiostat / galvanostat in the media resulted in the
infusion solution at 0.0134 mpy corrosion rate, this result is better than the
European standard of 0.457 mpy.
Keywords: hydroxyapatite, elektoforesis deposition, corrosion test
KARAKTERISASI PADUAN LOGAM CoCrMo DENGAN PELAPISAN TiN
DAN HIDROKSIAPATIT CANGKANG KEONG SAWAH (Bellamya
javanica) MENGGUNAKAN METODE ELEKTROFORESIS DEPOSISI
ANDRI LESMANA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari
sampai dengan Mei 2014, dengan judul Karakterisasi Paduan Logam CoCrMo
dengan Pelapisan TiN dan Hidroksiapatit Cangkang Keong Sawah (Bellamya
javanica) Menggunakan Metode Elektroforesis Deposisi berjalan dengan baik dan
lancar.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Charlena dan Bapak Drs.
Sulistioso Giat Sukaryo selaku pembimbing, bapak Dr. Akhirudin yang bersedia
membantu penggunaan alat, para laboran kimia anorganik, teman-teman kimia
angkatan 2010 yang telah banyak memberi saran, dan teman-teman di Senior
Resident Asrama TPB IPB serta adik-adik asrama angkatan 49, 50, dan 51 yang
selalu memberikan dukungan.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca.
Bogor, Februari 2015
Andri Lesmana
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Prosedur Analisis Data
Pengukuran Ca dari Cangkang Tutut dan Preparasi sampel
Kalsinasi Kandungan CaCO3 Cangkang Tutut
Konversi CaO menjadi Ca(OH)2
Sintesis Hidroksiapatit Metode Basah
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dan TiN menggunakan Hidroksiapatit
Uji dan Analisis XRD
Uji Korosi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Analisis Serbuk CaCO3 Cangkang Keong Sawah
Hasil Sintesis Hidroksiapatit
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dan TiN dengan Hidroksiapatit
Hasil Analisis XRD
Hasil Uji Korosi
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
2
2
2
2
3
3
3
4
4
4
4
4
6
8
9
10
11
11
11
11
13
31
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
Difraktogram XRD CaCO3
Difraktogram XRD CaO
Difraktogram XRD Ca(OH)2
Difraktogram XRD HAp
Proses elektroforesis deposisi
Foto mikroskop optik setelah dilakukan EPD pada 120 volt dengan
variasi waktu
7 Foto mikroskop optik ketebalan pelapisan HAp pada logam
8 Difraktogram XRD HAp pada CoCrMo
9 Laju korosi (A) paduan logam CoCrMo+TiN, (B) paduan logam
CoCrMo+TiN+HAp
5
5
6
7
8
9
9
10
11
DAFTAR TABEL
1 Parameter kisi HAp
2 Ukuran partikel HAp
3 Laju korosi
11
11
11
DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir penelitian
2 Data perhitungan konsentrasi kalsium cangkang keong sawah
3 Data analisis hasil XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp setelah
dilapisi pada paduan logam
4 Data JCPDS CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, AKA, dan AKB
5 Data uji korosi
13
14
15
26
29
PENDAHULUAN
Hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) merupakan kristal apatit yang stabil dan
paling banyak digunakan dibidang medis karena memiliki sifat biokompatibel dan
osteokonduktif (Vijayalaksmi & Rajeswari 2006). Hidroksiapatit umumnya
digunakan sebagai bahan pengisi untuk cacat tulang dan augmentasi, materi graft
tulang buatan, dan operasi revisi prostesis. Hidroksiapatit (HAp) yang memiliki
biokompatibilitas baik ialah HAp yang dapat melakukan proliferasi sel tulang dan
gigi dengan baik (Santos et al. 2004). Hidroksiapatit yang seperti ini biasanya
memiliki pori yang besar dalam jumlah yang banyak (Pane 2004). Secara teoritis
densitas HAp adalah 3,156 g/cm3. Struktur kristal dari HAp adalah heksagonal
dalam bentuk closed-packed dengan paramenter kisi a = 9,418 Å dan c = 6,884 Å.
Tulang yang patah secara alami memiliki kemampuan untuk sembuh dan
menyambung kembali, namun tetap saja tindakan medis diperlukan untuk proses
penyambungan tersebut. Umumnya, tindakan medis yang dilakukan dimaksudkan
untuk menjaga agar struktur dan fungsi bagian tubuh yang bersangkutan kembali
normal. Salah satu tindakan medis yang cukup efektif ialah menanam alat implan
berupa pelat penyambung tulang. Walaupun penanaman implan itu cukup efektif
tetapi alat tersebut masih terbilang mahal. Penerapan implan pada tubuh manusia
harus menggunakan bahan yang kuat, memiliki tingkat biokompabilitas yang
tinggi, dan tahan terhadap korosi.
Material yang biasa digunakan sebagai implan endoprostetik adalah
stainless steel, paduan logam berbasis Kobalt (Co) atau titanium (Ti). Paduan
logam titanium memiliki tingkat biokompabilitas yang tinggi tetapi harga logam
ini sangat mahal. Dalam beberapa tahun terakhir, paduan logam kobalt-kromiummolibdenum yang dilapisi titanium nitrida (CoCrMo@TiN) banyak dikaji untuk
implan endsprotetik karena harganya yang relatif murah. Namun, tingkat
biokompabilitas paduan ini masih lebih rendah dibandingkan dengan
biokompatibilitas paduan Ti tetapi masih lebih baik dibandingkan dengan
stainless steel (David et al. 2002; Buddy et al. 2004; David et al. 2007). Oleh
karena itu untuk meningkatkan biokompatibilitasnya, paduan logam tersebut perlu
dilapisi lagi oleh hidroksiapatit.
Pelapisan CoCrMo@TiN dengan HAp dapat dilakukan menggunakan
metode Elektoforesis Deposisi (EPD). Metode deposisi koloid pada logam terdiri
atas dua tahap yaitu tahap pertama aliran listrik antara elektroda positif dan
negatif menyebabkan partikel dalam larutan hidroksiapatit bergerak kearah
berlawanan dengan muatannya, tahap ini disebut elektroforesis dan tahap kedua
partikel hidroksiapatit dapat terdeposisi pada permukaan sampel yang dijadikan
elektroda (Corni et al. 2008). Menurut Wang (2002), metode EPD ini memiliki
kelebihan, yaitu kekuatan pelapisan yang tinggi, pelapisan yang merata, dan biaya
yang murah. Pada penelitian Bowo (2009) EPD ditunjukan menghasilkan
pelapisan yang tebal, merata, dan tidak mudah rapuh. Oleh karena itu, penelitian
ini bertujuan melapisi paduan logam CoCrMo@TiN.
2
METODE
Penelitian ini terdiri atas enam tahap. Tahap pertama, yaitu penyiapan
hidroksiapatit (HAp) dari CaCO3 cangkang keong sawah. Tahap kedua adalah
pelapisan paduan logam CoCrMo@TiN dengan hidroksiapatit menggunakan
metode EPD. Tahap ketiga adalah analisis XRD dan uji korosi. Bagan alir
penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan adalah paduan logam CoCrMo@TiN hasil
sintesis di Badan Tenaga Atom Nasional, CaCO3 dari cangkang keong sawah dari
penelitian sebelumnya, (NH4)2HPO4, aseton, HCl pekat, trietanolamina (TEA),
dan media infus.
Alat
Pelapisan paduan logam menggunakan alat elektroforesis deposisi (EPD)
Instrumen analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofometer
serapan atom (AAS) merk shimadzu 7000, spektrofotometri difraksi sinar X
(XRD) merk Philips, dan potensiostat/galvanostat model 273.
Prosedur
Penyiapan HAp dari CaCO3 cangkang keong sawah
Preparasi sampel
Serbuk CaCO3 dari cangkang keong sawah ditimbang sebanyak 0,1 g ke
dalam labu ukur 100 mL lalu ditambahkan 5 mL HCl pekat. Sampel didiamkan ±
5 menit sampai menjadi larut dan jernih. Selanjutnya, sampel ditera dengan air
bebas ion dan dihomogenkan. Setelah itu, sebanyak 1 mL larutan induk
dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Sampel ditera dengan air bebas ion dan
dihomogenkan.
Preparasi Deret Standar
Sebanyak 1000 ppm larutan Ca2+ dibuat dengan cara menimbang 0,25 g
CaCO3 dalam gelas kimia 100 mL lalu ditambahkan 5 mL HCl pekat didiamkan ±
5 menit sampai menjadi larut dan jernih. Sampel ditera dengan air bebas ion dan
dihomogenkan selanjutnya dibuat 100 ppm dengan cara sebanyak 10 mL dari
larutan 1000 ppm dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Selanjutnya ditera
dengan air bebas ion dan dihomogenkan. Konsentrasi 2, 4, 8, 12, dan 16 ppm
dibuat dengan cara sebanyak 2, 4, 8, 12, dan 16 mL diambil dari larutan 100 ppm
kemudian masing-masing dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Lalu ditera
dengan air bebas ion dan dihomogenkan dan ditambahkan sedikit strontium agar
stabil dalam pengukuran. Sampel diukur dengan AAS dengan λ = 4ββ,7 nm
(Adams et al. 1966).
3
Preparasi Blanko
Sebanyak 5 mL HCl pekat diencerkan dengan air bebas ion dalam labu
takar 100 mL dan dihomogenkan. Lalu sebanyak 1 mL larutan 100 ppm
dimasukkan ke dalam gelas kimia 100 mL. Sampel ditera dengan air bebas ion
dan dihomogenkan. Selanjutnya, ditambahkan sedikit strontium agar stabil dalam
pengukuran. Setelah itu, diukur dengan AAS dengan λ = 4ββ,7 nm (Adams et al.
1966).
Kalsinasi Kandungan CaCO3 Cangkang keong sawah
Seperti pada pada penentuan kadar kalsium, langkah kalsinasi diperlukan
sebelum sintesis hidroksiapatit untuk mengubah kandungan CaCO3 cangkang
keong sawah menjadi CaO. Sejumlah serbuk cangkang keong sawah dimasukkan
ke dalam cawan porselen yang sebelumnya telah dibilas dengan HNO3 pekat.
Serbuk cangkang kemudian dipanaskan di dalam tungku (tanur) pada 1100 °C
selama 2 jam. CaO dikumpulkan untuk proses selanjutnya.
Konversi CaO menjadi Ca(OH)2
CaO dapat dengan mudah ditransformasi menjadi Ca(OH)2 melalui suatu
reaksi eksotermik dengan uap air. Abu yang didapat dari proses kalsinasi
cangkang keong sawah dihidrasi dengan cara dibiarkan kontak dengan udara
(yang mengandung uap air) selama 1 minggu pada suhu kamar. Untuk
memastikan terbentuknya Ca(OH)2, abu yang telah dibiarkan kontak dengan udara
dianalisis pola difraksi sinar-X-nya.
Sintesis HAp Metode Basah
Sintesis hidroksiapatit disiapkan dari Ca(OH)2 dari cangkang keong sawah.
Sintesis ini dilakukan melalui reaksi antara suspensi Ca(OH)2 dan larutan
(NH4)2HPO4. Larutan (NH4)2HPO4 0,3 M diteteskan pada suspensi Ca(OH)2 pada
suhu 40±2 °C selama kira-kira satu jam. Pada sintesis ini, pH dimonitor namun
tidak dikoreksi. Campuran reaksi dari setiap penetesan diaduk dengan batang
pengadung magnetik dan dienaptuangkan (aged) selama 24 jam pada suhu kamar.
Supernatan kemudian didekantasi. Endapan disonikasi 6 jam dan disentrifugasi
pada 4500 rpm selama 15 menit kemudian dibilas dengan air bebas ion.
Selanjutnya, endapan dikeringkan pada 105 °C selama 3 jam. Setelah kering,
endapan ditumbuk halus dalam mortar lalu ditanur dengan suhu 900 °C selama 2
jam. Serbuk HAp selanjutnya langsung diangkat dengan hati-hati tanpa menunggu
tanur mendingin. Serbuk HAp dibiarkan mendingin dengan cepat di suhu kamar.
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dengan Hidroksiapatit Menggunakan
Metode EPD
Sebanyak 1 g HAp dilarutkan dalam etanol 50 mL kemudian ditambahkan
5 mL larutan TEA dengan pH larutan 9.5. Selanjutnya, suspensi didispersi dalam
ultrasonic waterbath vibrator 20 kHz (95 kW) selama 30 menit. Paduan logam
CoCrMo yang akan menjadi target dipoles dengan grinding paper grid 1000.
Paduan logam diposisikan sebagai katoda dan sebagai anoda digunakan platina.
Teknik EPD dalam penelitian ini menggunakan variabel waktu dan tegangan.
Tegangan yang digunakan 120 V dengan waktu yang 20 dan 30 menit.
4
Uji dan Analisis CoCrMo@TiN@HAp
Analisis XRD
sampel serbuk CaCO3 sampai menjadi HAp dan Paduan logam setelah
dilapisi HAp diuji mikrostruktur dan analisis fasa menggunakan difraksi sinar-X
(XRD). Analisis ini bertujuan untuk mengetahui fase yang terkandung di dalam
contoh, parameter kisi Kristal, dan ukuran kristalnya.
Uji korosi
Uji ketahanan korosi menggunakan perangkat potensiostat/galvanostat
model 273. Potensial yang digunakan adalah -20 mV sampai 20 mV dalam media
pengkorosi larutan infus NaCl 0,9%. Sampel berdiameter 1,5 cm diset pada
working electrode dan dimasukkan ke dalam labu yang berisi media pengkorosi
larutan infus NaCl 0,9%. Counter electrode dan reference electrode diset pada
labu dan dihubungkan pada perangkat potensiostat/galvanostat. Proses korosi
terjadi karena adanya aliran pergerakan elektron pada reaksi elektrokimia,
sehingga dapat ditentukan laju korosinya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Serbuk CaCO3 Cangkang Keong Sawah
Serbuk halus CaCO3 dari cangkang keong sawah dicirikan keberadaannya
dengan XRD (Gambar 1) dengan menggunakan perangkat lunak pada komputer,
yaitu Match untuk mencocokan difraktogram JCPDS senyawa yang diinginkan.
Kadar kalsium dari cangkang keong sawah ditentukan dengan AAS. Analisis
kadar kalsium pada cangkang keong sawah dilakukan untuk mengetahui seberapa
besar kadar kalsium pada cangkang. Menurut Soido et al. (2009) kadar kalsium
pada cangkang keong sawah dalam bentuk kalsium karbonat (CaCO3) sangat
tinggi. Hal ini sesuai dengan analisis yang telah dilakukan. Hasil analisis yang
diperoleh cukup tinggi yaitu sebesar 82,82 % (Lampiran 2), hasil ini lebih kecil
dibandingkan hasil yang dimiliki Riyanto (2013) sebesar 88,54% namun hasil ini
masih dinyatakan baik sehingga cangkang keong sawah dapat digunakan sebagai
sumber kalsium dalam sintesis HAp.
Pada Gambar 1 hasil yang didapat bahwa serbuk cangkang keong sawah
mengandung CaCO3. Sudut βθ yang dihasilkan sesuai dengan JCPDS yaitu β6,09o,
33,00o, dan 45,69o pada intensitas tertinggi (Lampiran 3a)
Serbuk CaCO3 dikalsinasi pada suhu 1100 °C selama 2 jam menghasilkan CaO
dan melepaskan CO2 dengan reaksi sebagai berikut :
CaCO3(S) → CaO(S) + CO2(g)
Proses ini bertujuan menghilangkan pengotor, senyawa organik, dan mereduksi
senyawa kalsium karbonat yang dapat mengganggu dalam proses pembentukan
kristal HAp (Dahlan et al 2009)
5
Gambar 1 Difraktogram XRD CaCO3
Gambar 2 Difraktogram XRD CaO
Keberadaan CaO dicirikan dengan XRD (Gambar 2). Puncak difraktogram
sudut βθ berada pada γβ,16o, 37,31o, dan 53,85o (Lampiran 3b)
Serbuk CaO dikonversi dengan bantuan udara yang mengandung uap air
menghasilkan Ca(OH)2 sebagai bahan dasar pembuatan HAp. Proses perubahan
CaO menjadi Ca(OH)2 terjadi karena adanya reaksi hidrasi CaO dengan uap air
secara spontan. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
2CaO(S) + 2H2O(g) 2Ca(OH)2(S)
Gambar 3 Difraktogram XRD Ca(OH)2
6
Keberadaan Ca(OH)2 dicirikan dengan XRD (Gambar 3) Puncak
difraktogram sudut βθ berada pada 18,16o, 34,23o, dan 47,12o namun masih
terdapat puncak CaCO3 pada sudut 33,15o dan 36,13o (Lampiran 3c), hal ini
disebabkan karena masih terdapat sebagian kecil karbonat pada serbuk sampel
yang digunakan. Hasil dari CaO yang diudarakan menghasilkan Ca(OH)2 yang
akan disintesis dengan (NH4)2.HPO4 menghasilkan Ca10(PO4)6(OH)2 dan hasil
samping yang tidak berbahaya yaitu H2O dan basa lemah NH4OH.
Sintesis Hidroksiapatit (HAp)
Metode yang digunakan dalam sintesis HAp adalah metode presipitasi
basah dengan keuntungan metode tersebut mudah pengerjaannya, lebih sederhana,
rendemen yang dihasilkan tinggi, biaya murah, dan komposisi bahan mudah
dikontrol (Bouyer et al. 2000). Senyawa fosfat yang digunakan untuk berikatan
dengan kalsium membentuk HAp adalah (NH4)2.HPO4, dengan reaksi sebagai
berikut:
10Ca(OH)2 + 6(NH4)2.HPO4 Ca10(PO4)6(OH)2 + 6H2O + 12NH4OH
Pengontrolan pH tidak dilakukan karena hasil samping yang didapat hanya
H2O dan NH4OH yang dapat menguap ketika di panaskan. Pencampuran senyawa
tersebut dilakukan pada suhu 40±2 °C agar meningkatkan kinetika sehingga reaksi
berjalan cepat serta dilakukan pengadukan dan sonikasi yang bertujuan membuat
larutan semakin homogen.
Endapan dipisahkan dengan sentrifuga dan
dikeringkan untuk menghilangkan air dan senyawa organik lainnya.
Hidroksiapatit dianalisis dengan XRD (Gambar 4). Hasil difraktogram
menunjukan puncak senyawa HAp di sudut βθ 32,15o, 33,30o, dan 34,42o serta
pengotor yaitu senyawa Apatit Karbonat Tipe A (AKA) di sudut βθ 22,69o,
23,37o, dan 38,88o dan Apatit Karbonat Tipe B (AKB) di sudut βθ 47,11o, 49,59o,
dan 51,23o (Lampiran 3d) hal ini disebabkan masih terdapat senyawa karbonat
yaitu CaCO3 pada sampel Ca(OH)2 yang digunakan. Struktur karbonat dapat
menempati dua posisi yaitu pada Ca10(PO4)6(OH)2 (HAp) dapat menggantikan
OH- dengan CO3 membentuk apatit karbonat tipe A Ca10(PO4)6CO3 pada suhu
tinggi atau menggantikan PO42- dengan CO3 membentuk apatit karbonat tipe B
Ca10(PO4)3(CO3)(OH)2 pada suhu rendah.
Gambar 4 Difraktogram XRD HAp
7
Keberadaan karbonat akan memperlambat pertumbuhan kristal apatit
(Soejoko & Wahyuni 2002). Namun keberadaan keduanya masih dapat ditoleransi
sebagai fungsi HAp karena senyawa paduan Ca:P yang mengalami pemanasan
diatas 900 oC masih memiliki struktur kristal HAp yang stabil dan tidak berbahaya
jika diimplankan kedalam tubuh mahluk hidup (Aoki 1991).
Pelapisan Paduan Logam CoCrMo dan TiN dengan Hidroksiapatit dengan
Metode Elektroforesis Deposisi
Metode yang digunakan pada pelapisan logam dengan hidroksiapatit
adalah elektroforesis deposisi atau EPD (Gambar 5). Metode deposisi koloid pada
logam terdiri dari dua tahap yaitu tahap pertama aliran listrik antara elektroda
positif dan negatif menyebabkan partikel dalam larutan hidroksiapatit bergerak
kearah berlawanan dengan muatannya, tahap ini disebut elektroforesis dan tahap
kedua partikel hidroksiapatit dapat terdeposisi pada permukaan sampel yang
dijadikan elektroda (Corni et al 2008).
Gambar 5 Proses elektoforesis deposisi
Kondisi yang digunakan tegangan 120 V selama 20 menit dan 30 menit
dengan arus DC yang konstan sebesar 2 A menurut Bowo (2009), tidak akan
terjadi perubahan yang signifikan dengan adanya penambahan tegangan diatas
120 volt dan penambahan waktu lebih dari 2 menit. Namun pada logam berbeda
yang digunakan ternyata memiliki kekuatan menempel yang berbeda-beda
contohnya logam stainless steel. Besarnya tegangan akan berpengaruh pada daya
hantar partikel koloid yang bermuatan positif yang akan bergerak ke arah
elektroda negatif (Javidi et al 2008).
Penggunaan arus DC atau searah agar proses pelapisan HAp pada logam
tidak kembali semula akibat arus yang bolak balik selain itu hidroksiapatit
dilarutkan dengan etanol dan penambahan TEA sebagai pendispersi dan
membentuk sistem koloid sehingga HAp dapat terdistribusi merata ke logam.
Larutan HAp tidak boleh mengendap dan harus homogen maka sebelum
dilakukan EPD larutan disonikasi selama 30 menit. HAp akan teradsorpsi pada
permukaan logam membentuk lapisan tipis yang hidrofobik sehingga mengisolasi
permukaan logam dengan lingkungannya.
8
Adsorpsi HAp ke permukaan logam disebabkan oleh gaya tarik
elektrostatik antara muatan ion dengan muatan listrik antarmuka logam (Raja &
Sethuraman 2008). Setelah proses EPD berlangsung logam dikeringkan pada suhu
kamar tujuannya menguapkan TEA dan membuat HAp semakin kuat menempel
pada permukaan logam.
a)
b)
Gambar 6 Foto mikroskop optik setelah dilakukan EPD pada 120 volt dengan
waktu (a) 20 menit dan (b) 30 menit
HAp 0.03 mm
Gambar 7 Foto mikroskop optik ketebalan pelapisan HAp pada logam
Pencirian awal yang dilakukan hasil EPD ini menggunakan mikroskop
optik perbesaran 16x. Pencirian ini melihat HAp yang menempel pada logam
dengan ketebalan penempelan pada waktu 30 menit lebih baik dari 20 menit
(Gambar 6). Penempelan pada waktu 30 menit lebih merata dan tidak rapuh
dengan ketebalan 0.03 mm yang diukur dari tampak samping (Gambar 7) berbeda
dengan perlakuan waktu 20 menit walaupun menempel dengan rata namun masih
terdapat retak-retak pada permukaan logam serta rapuh. Menurut Prihantoko
(2011) hasil yang didapat sangat tipis dan rapuh akibat penambahan kitosan dalam
pelapisannya sehingga masih dilakukan pemanasan selama 140oC selama 1 jam
untuk meningkatkan perlindungan korosi karena meningkatkan ketahanan lapisan
terhadap air.
Uji Analisis XRD
Pencirian selanjutnya adalah menggunakan XRD hal ini dilakukan untuk
memastikan bahwa yang menempel pada logam adalah partikel HAp atau
senyawa apatit lainnya. Jika dalam proses penempelan terjadi reaksi kimia baru
9
maka akan terbentuk pula produk baru dengan hasil difraktogram XRD selain
HAp dan senyawa apatit lainnya. Hasil difraktogram XRD menunjukan (Gambar
8). Hasil difraktogram menunjukan puncak senyawa HAp pada sudut βθ 31,72o,
32,87o, 33,98o, AKA pada sudut βθ 18,59o, 28,53o, 35,50o, dan AKB pada sudut
βθ 42,56o, 43,75o, 47,11o (Lampiran 3e) dengan hasil ini membuktikan senyawa
yang menempel pada logam adalah HAp yang dibuat dan tidak menghasilkan
reaksi kimia baru sehingga tidak menghasilkan produk baru.
Gambar 8 Difraktogram XRD HAp pada CoCrMo@TiN
Berdasarkan difraktogram sampel pada penentuan HAp (Lampiran 3),
parameter kisi dapat dihitung menggunakan bantuan data JCPDS. Parameter hasil
perhitungan pada Tabel 1. Difraktogram sampel pada penentuan HAp
menginformasikan bahwa terdapat puncak difraksi HAp yang mirip dengan
JCPDS namun masih ada puncak yang mirip dengan senyawa lain. Tidak
munculnya puncak tertentu disebabkan intensitas yang terlalu rendah. Parameter
kisi HAp hasil sintesis berbeda dengan parameter kisi HAp literatur hal ini
dikarenakan adanya pergeseran dari setiap puncak 2θ yang terdapat pada sampel
sehingga mempengaruhi nilai sin θ dalam perhitungan parameter kisi.
Tabel 1 Parameter kisi HAp
Sampel
HAp (literatur)
HAp hasil sintesis
HAp hasil penempelan pada logam
a (Å)
9,418
10,5530
11, 3876
c (Å)
6,884
7,1826
8,2578
Tabel 2 memperlihatkan nilai ukuran kristal sampel yang dihitung dengan
persamaan scherrer. Persamaan tersebut adalah
, diimana K adalah
konstanta kristal yang bernilai 0,9 dan λ adalah panjang gelombang yang
digunakan pada XRD yaitu 0,1540 nm sedangkan adalah nilai FWHM (full
width at half maximum) atau setengah dari tinggi puncak difraktogram dari garis
skala 2θ.
10
Tabel 2 Ukuran kristal HAp
Sampel
HAp hasil sintesis
HAp hasil penempelan pada logam
FWHM
0,1998
0,1998
D (nm)
42,0450
42,1738
Ukuran partikel berbanding terbalik dengan nilai FWHM. Nilai FWHM
yang semakin kecil menunjukan ukuran partikel semakin besar. Dari nilai FWHM
yang didapat kurang dari 1 maka akan didapatkan ukuran kristal yang besar dan
pada penelitian ini didapatkan nilai FWHM sebesar 0,1998 menghasilkan ukuran
kristal sebesar 42,0450 dan 42,1738 nm.
Uji Korosi
Hasil uji korosi yang dilakukan laju korosi pada sampel logam yang tidak
dilapisi HAp sebesar 0,2213 mpy sedangkan logam yang dilapisi HAp memiliki
laju korosi sebesar 0,0134 (Tabel 3).
Tabel 3 Laju korosi
Sampel
Paduan logam CoCrMo@TiN tanpa dilapisi HAp
Paduan logam CoCrMo@TiN dilapisi HAp
Laju korosi (mpy)
0,2213
0,0134
Menurut Ali (2007), logam Ti murni memiliki ketahanan korosi sebesar 0,0679
mpy. Hasil ini menunjukan bahwa logam yang dilapisi dengan TiN lebih baik
dibandingkan dengan Ti murni ataupun tanpa pelapisan HAp, hal ini diduga
karena unsur nitrogen dapat meningkatkan korosi lapisan TiN (Setiawan 2009).
Penambahan HAp telah diakui sebagai bahan pengganti tulang dan gigi karena
memiliki kemiripan dari segi biologisnya untuk jaringan tulang keras manusia
(Vijayalaksmi & Rajeswari 2006). Ketahanan korosi yang masih berada pada
level paling baik dengan laju korosi kurang dari 1 mpy dan berada di bawah 0,457
mpy jika mengacu kepada standard Eropa untuk aplikasi medis (Ali 2007).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Karakterisasi CoCrMo@TiN dan hidroksiapatit menggunakan metode
elektroforesis deposisi menunjukan bahwa HAp melapisi secara kuat dan merata
dengan ketebalan 0,03 mm pada permukaan logam. Hasil XRD diperoleh HAp,
Apatit Karbonat Tipe A, dan Apatit Karbonat Tipe B dengan parameter kisi yang
belum tepat dengan parameter kisi literatur akan tetapi masih memiliki laju korosi
lebih baik daripada logam yang tidak dilapisi hidroksiapatit. Laju korosi tanpa
dilapisi HAp sebesar 0,2213 mpy sedangkan pada logam yang dilapisi HAp
11
sebesar 0,0134 mpy, perbedaan signifikan ini selain karena pengaruh HAp juga
karena adanya lapisan titanium yang melapisi logam CoCrMo.
Saran
Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk pelapisan menggunakan
hidroksiapatit agar waktu yang digunakan lebih efektif sehingga didapatkan waktu
optimum apabila waktu mengalami penambahan sudah tidak menghasilkan
perubahan pada proses penempelan dan arus yang efisien sehingga tidak ada
pemborosan daya karena sudah didapatkan arus yang optimum dalam proses
penempelan HAp pada logam sehingga dihasilkan penempelan HAp pada logam
yang tebal dan merata.
DAFTAR PUSTAKA
Adams, PB. Passmore, WO, 1966. Handbook of Analitic Chemistry 38(4): 630.
Aoki H. 1991. Science Medical Applications of Hydroxyapatite. Tokyo: JAAS.
Ali MY.2007. Studi korosi titanium (ASTM B 337 Gr-2) dalam larutan artificial
blood plasma (ABP) pada kondisi dinamis dengan teknik polarisasi
potensiodinamik dan teknik exposure [skripsi]. Fakultas Teknologi
Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Bouyer E, Gitzhofer F, Boulos MI. 2000. Morphologicalstudy of hydroxyapatite
nanocrystal suspension. J Mater Sci: Mater Med. 11: 523-531.
Bowo D. 2009. Pelapisan senyawa apatit pada permukaan baja tahan karat 316L
dengan metode deposisi elektroforesis [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Buddy DR et al. 2004. Biomaterials science, an introductions to material in
medicine 2nd Edition. California USA: Elsevier.
Corni I, Ryan MP, Boccaccini AR. 2008. Electrophoretic Deposition: From
Traditional Ceramics to Nanotechnology. J Eur Ceramic Soc 28: 13531367.
Dahlan K, Prasetyanti F, Sari YW. 2009. Sintesis hidroksiapatit dari cangkang
telur menggunakan dry method. Biofisika 5(2): 71-78.
David A et al. 2002. Tissue – biomaterials interactions, an introductions. USA:
John Wiley & SonsNew Yersey.
David et al. 2007. Review of materials in medical application. RMZ – Materials
and Geoenvron ment 54(4):471-499.
Javidi M et al. 2008. Electrophoretic deposition of natural hydroxyapatite on
medical Grade 316L Stainless steel. Mater Sci Eng C.article in press.
Pane MS. 2004. Penggunaan hidroksiapatit sebagai bahan dental implan [skripsi].
Medan: Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Sumatera Utara.
Prihantoko DA. 2011. Karakterisasi paduan CoCrMo dengan pelapisan titanium
nitrida dan hidroksiapatit-kitosan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Raja PB, Sethuraman MG. 2008. Natural Products as Corrosion Inhibitor for
Metal in Corrosive Media Materials Letters 62: 113-116.
12
Riyanto AA. 2013. Pemanfaatan limbah cangkang keong sawah (bellamya
javanica) untuk sintesis hidroksiapatit dengan modifikasi pori
menggunakan pati beras ketan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Setiawan D, Triwikantoro, Faisal H, Wagiyo. 2009. Pengaruh nitridasi terhadap
ketahanan korosi Stainless steel AISI 316L dalam cairan tubuh tiruan
[tesis]. Surabaya: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Santos MH, de Oliveira M, SouzaL PF,Mansur HS *, VasconcelosWL. 2004.
Synthesis Control and Characterization of HydroxyapatitePrepared by Wet
Precipitation Process. Mater Res7(4): 625-630.
Soido C, Vasconcellos MC, Diniz AG, Pinheiro J. 2009. An Improvement of
Calcium Determination Technique in the Shell of Molluscs. Brazilian
Archives Of Biology And Technology 52(1):93-98.
Vijayalakshmi U, Rajeswari S. 2006. Preparation and characterization of
microcrystalline hydroxiapatite using sol gel method. Trends Biomater
Artificial Organs 19(2): 57-62.
Wang C, Ma J, Cheng W, Zhang R. 2002. Thick hydroxyapatite coatings by
electrophoretic deposition. Mater lett 57: 99-105.
13
Lampiran 1 Bagan Alir Penelitian
Pengukuran Ca dari Cangkang
keong sawah
(Preparasi Sampel, Preparasi Deret
Standar, dan Preparasi Blanko)
Kalsinasi Kandungan CaCO3
Cangkang Tutut
Konversi CaO menjadi Ca(OH)2
Sintesis HAp Metode Basah
Pelapisan Paduan Logam
CoCrMo dengan Hidroksiapatit
Menggunakan Metode EPD
Analisis Uji
(XRD dan Uji Korosi)
14
Lampiran 2 Data perhitungan konsentrasi kalsium cangkang keong sawah
a. Absorban standar kalsium
Konsentrasi
Absorban
standar (ppm)
0
0,0000
2
0,1000
4
0,1933
8
0,3877
12
0,5654
16
0,7318
b. Absorban dan konsentrasi kalsium cangkang keong sawah
Konsentrasi
Sampel
Absorban
WF
(ppm)
Blanko sampel
0,4255
0,0339
1
Sampel Cangkang 1
9,6755
0,4535
0,101
Sampel Cangkang 2
8,0773
0,3810
0,101
Sampel Cangkang 3
8,7011
0,4093
0,102
VF
DF
1
100
100
100
1
100
100
100
Contoh perhitungan ulangan 1 (sampel cangkang keong sawah 1):
Konsentrasi Ca =
–
=
–
= 915841 ppm = 91,58 %
Konsentrasi rerata Ca =
=
= 828259 ppm = 82,82%
Keterangan : VF = volume factor, DF = dilution factor, WF = weight factor
15
Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp setelah
dilapiskan pada paduan logam
a. Data analisis hasil XRD CaCO3 serbuk cangkang keong sawah
16
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
17
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
18
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
b. Data analisis hasil XRD CaO serbuk cangkang keong sawah
19
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
c. Data analisis hasil XRD Ca(OH)2 serbuk cangkang keong sawah
20
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
21
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
d. Data analisis hasil XRD serbuk HAp
22
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
23
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
e. Data analisis hasil XRD HAp pada pelapisan logam
24
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
25
Lanjut Lampiran 3 Data Analisis XRD CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, dan HAp
setelah dilapiskan pada paduan logam
26
Lampiran 4 Data JCPDS CaCO3, CaO, Ca(OH)2, HAp, AKA, dan AKB
a. Data JCPDS CaCO3
b. Data JCPDS CaO
27
c. Data JCPDS Ca(OH)2
d. Data JCPDS HAp atau Ca10(PO4)6(OH)2
28
e. Data JCPDS Apatit tipe A atau Ca10(PO4)6CO3
f. Data JCPDS Apatit tipe B atau Ca10(PO4)3(CO3)3(OH)2
29
Lampiran 5 Data uji korosi
a. Pengkorosian logam CoCrMo tanpa pelapisan HAp.
CoCrMo (N = 0.6%) media SBF
Run Parameters
Technique
Original name
Initial E (MV)
Final E (MV)
Scan rate (MV/S)
Condition E (MV)
Condition T (S)
Init delay (MV/S or S)
: Poln resistance
: Hesti-2
: -20 vs E
: 20 vs E
: 0,1
: PASS
: PASS
: PASS
Sample Parameters
Area (CMS2)
EQ WT (GM)
Density (GM/CM3)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
:1
: 18,89
: 7,86
: PASS
: PASS
Data scale
ECORR
MV/PT
Data MAX
Data MIN
Abs MIN
Abs MAX
: -301
: 0,25
: 0,782
: -0,083
: 0,004
: 0,782
Result
E (I = 0) (MV)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
I-CORR (UA/CM2)
CORR rate (MPY)
: -307,17
: 59,89
: 71,06
: 0,71
: 0,2213
30
b. Pengkorosian logam CoCrMo dengan pelapisan HAp.
CoCrMo dilapisi HAp media SBF
Run Parameters
Technique
: Poln resistance
Original name
: CoCrMo
Initial E (MV)
: -20 vs E
Final E (MV)
: 20 vs E
Scan rate (MV/S)
: 0,1
Condition E (MV)
: PASS
Condition T (S)
: PASS
Init delay (MV/S or S)
: PASS
Sample Parameters
Area (CMS2)
EQ WT (GM)
Density (GM/CM3)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
:1
: 18,89
: 7,86
: PASS
: PASS
Data scale
ECORR
MV/PT
Data MAX
Data MIN
Abs MIN
Abs MAX
: -161
: 0,25
: 0,367
: -0,744
: 0,003
: 0,744
Result
E (I = 0) (MV)
Cathodic tafel (MV)
Anodic tafel (MV)
I-CORR (UA/CM2)
CORR rate (MPY)
: -177,42
: 3,29
: 9,58
: 0,04
: 0,0134
31
Lampiran 6 Perhitungan parameter kisi dan ukuran kristal sintesis HAp
Σ αSin2 θ = C Σα2 + B Σα + A Σαδ
Σ Sin2 θ = C Σα + B Σ
2
+ A Σδ
Σ δSin2 θ = C Σαδ + B Σδ + A Σδ2
A = D/10
B = λ2/4c2
C = λ2/3a2
βθ (0)
h
k
l
α
31,77
32,15
32,55
32,81
42,34
51,18
63,01
2
1
3
3
3
4
5
1
1
0
0
0
1
0
1
2
0
0
2
0
2
7
3
9
9
9
21
25
Sin2
θ
0,2077
0,2171
0,2274
0,2342
0,5916
1,1325
2,1684
4,7788
Sin2
α2
θ
0,0749 49
0,3067
9
0
81
0
81
0,5217 81
0
441
1,0923 625
1,9956 1367
1
4
0
0
4
0
4
2
βθ
(rad)
0,5545
0,5611
0,5681
0,5726
0,739
0,8933
1,0997
Σ
²
α
θ (rad)
0,2772
0,2806
0,2841
0,2863
0,3695
0,4466
0,5499
δ
2,7721
2,8317
2,8948
2,9361
4,5364
6,0703
7,9403
αδ
Sin θ
Sin2 θ
0,2737
0,2769
0,2802
0,2824
0,3611
0,4319
0,5226
0,0749
0,0767
0,0785
0,0798
0,1304
0,1866
0,2731
0,9
a (Å)
c (Å)
1 7,7
7 2,8 19,4 10,5553 7,1826
16 8
12 11 8,5
0 8,4
0
0 26,1
0 8,6
0
0 26,4
16 21 36 18 40,8
0 37
0
0 127
16 63 100 32 199
49 153 155 64 447
αSin2
θ
0,5244
0,23
0,7068
0,7179
1,1738
3,9178
6,8271
14,098
32
Lampiran 7 Perhitungan parameter kisi dan ukuran kristal HAp pada logam
βθ (0)
h
k
l
α
31,72
32,11
32,87
33,98
39,78
43,88
46,65
49,39
2
1
3
2
3
1
2
2
1
1
0
0
1
1
2
1
1
2
0
2
0
3
2
3
7
3
9
4
13
3
12
7
δSin2 θ
Sin2 θ
α2
0,2065
0,2161
0,2358
0,2667
0,4739
0,6707
0,829
1,0059
3,9046
0,0747
0,3059
0
0,3415
0
1,2564
0,6271
1,5709
4,1766
49
9
81
16
169
9
144
49
526
βθ
(rad)
0,5536
0,5604
0,5737
0,5931
0,6943
0,7659
0,8142
0,862
Σ
1
4
0
4
0
9
4
9
2
1
16
0
16
0
81
16
81
211
θ (rad)
δ
Sin θ
Sin2 θ
αSin2 θ
0,2768
0,2802
0,2868
0,2965
0,3471
0,3829
0,4071
0,431
2,7643
2,8254
2,9456
3,1237
4,094
4,8046
5,2878
5,7632
0,2733
0,2766
0,2829
0,2922
0,3402
0,3736
0,3959
0,4178
0,0747
0,0765
0,08
0,0854
0,1157
0,1396
0,1568
0,1745
0,9033
0,5228
0,2295
0,7204
0,3415
1,5047
0,4188
1,8813
1,2218
6,8408
δ²
α
δ
αδ
a (Å)
c (Å)
7,6
8
8,7
9,8
17
23
28
33
135
7
12
0
16
0
27
48
63
173
2,8
11
0
12
0
43
21
52
143
19,4
8,48
26,5
12,5
53,2
14,4
63,5
40,3
238
11, 3876
8,2578
33
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di bekasi pada tanggal 5 Mei 1992 dari ayah Ondang
dan ibu Ratini dan merupakan putra pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2004
penulis menyelesaikan sekolah menengah pertama di SMP Negeri 12 Bekasi.
Tahun 2010 penulis lulus dari sekolah menengah atas di SMA Negeri 3 Bekasi
dan pada tahun yang sama diterima lulus undangan seleksi masuk IPB (USMI)
dengan Program studi kimia, Departemen kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam aktivitas organisasi,
yaitu Rohis Kimia 47, Gentra Kaheman, BEM FMIPA IPB, dan Senior Resident.
Selain aktif beroganisasi penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia
TPB, mata kuliah Praktikum Kimia Anorganik, dan mata kuliah Kimia Biologis,
dan pernah mengikuti Praktik Lapangan di Pusat Penelitian dan Pengembangan
Hasil Hutan bulan Juli sampai agustus 2013.