Optimasi Kondisi Pelapisan Lapisan TiC

a b c d Gambar 18. Gambar hasil pelapisan dengan variasi gas pelindung pada substrat besi berukuran 2×2 cm tanpa post-treatment a, gas Ar b, gas He c, dan campuran gas Ar-He d. Gambar 18a menunjukan hasil deposisi TiO 2 -karbon pada substrat besi tanpa post-treatment secara visual dapat terlihat area pelapisan tengah memiliki kontur yang paling halus. Sedangkan 18b, c dan d secara visual memiliki kontur yang lebih kasar karena sudah melalui proses pelapisan. Perbedaan secara visual ini kemungkinan dapat disebabkan karena terhamburnya sebagian pelapis TiO 2 -karbon pada saat pelapisan, sehingga menghasilkan kontur pelapisan yang kurang merata. Untuk mengetahui terbentuk atau tidaknya TiC pada hasil pelapisan, dilakukan analisis kristalinitas dari TiC menggunakan X-Ray Diffraction XRD. Adapun analisis XRD secara kualitatif dilakukan dengan membandingkan 2 Ɵ dari TiC pada substrat yang telah dilapisi dengan TiC standar JCPDS dari Joint Committee on Powder Diffraction Standard . Hasil analisis didapatkan nilai 2 Ɵ terhadap intensitas. Gambar 19 adalah difraktogram TiC hasil pelapisan dengan variasi gas pelindung pada arus 10 A dan laju alir 5 Lmin: Gambar 19. Difraktogram karakterisasi XRD hasil pelapisan dengan variasi gas pelindung; TiC PDF no 72-2496 a, besi tanpa post-treatment b, besi dengan post-treatment oleh gas He c, besi dengan post-treatment oleh gas Ar d, besi dengan post-treatment oleh campuran gas Ar dan He e; dengan A= TiC, B= Fe, C= Karbon, D= TiO 2 . Difraktogram pada Gambar 19 menunjukkan bahwa setelah pelapisan senyawa terbanyak yang ada pada material pelapis adalah karbon. Dimungkinkan senyawa karbon yang terbentuk adalah karbon dari grafit yang tidak membentuk TiC. Standar TiC yang digunakan adalah PDF72-2496 Lampiran 5 menunjukkan puncak yang signifikan pada nilai hkl 202 2 Ɵ= 35,967 o dan hkl 024 2 Ɵ= 41,822 o . Pada pelapisan menggunakan gas Ar maupun He, menghasilkan difraktogram yang hampir serupa yaitu sama-sama menghasilkan puncak TiC dengan intensitas yang sangat kecil. Pada pelapisan menggunakan campuran gas argon dan helium, tidak menunjukan adanya puncak TiC pada hkl 024 2 Ɵ= 41,822 o . Hal ini dikarenakan perbedaan massa jenis antara argon dengan helium yang menyebabkan perbedaan laju alir pada keduanya. Perbedaan laju alir ini menyebabkan gas tidak homogen dan ketidak stabilan arc yang keluar, sehingga ada kemungkinan material pelapis yang menempel pada permukaan substrat terhambur. Ini mengakibatkan TiC tidak berhasil terbentuk dikuatkan dengan tidak terdeteksi puncak TiC pada hkl 202 2 Ɵ= 35,967 o dan hkl 024 2 Ɵ= 41,822 o . Sedangkan substrat besi yang hanya di lapisi dengan material pelapis dan dipanaskan pada suhu 120 o C, tidak terlihat adanya puncak TiC. Hal ini menandakan bahwa TiC sama sekali tidak terbentuk ketika hanya dipanaskan pada suhu 120 o C selama 15 menit. Munculnya puncak Fe Besi yang signifikan pada 2 Ɵ= 45,361 o saat pelapisan dengan gas Ar maupun He menunjukkan bahwa pada pelapisan yang dilakukan tidak merata di seluruh permukaan substrat Berdasarkan hasil difraktogram gambar 19, dapat diketahui bahwa pada penggunaan gas Ar maupun He sama-sama memberikan puncak TiC yang paling baik, namun penggunaan Ar lebih ekonomis. 2. Variasi Arus Hasil pelapisan juga dipengaruhi oleh arus maupun tegangan yang digunakan pada alat, sehingga butuh pemilihan arus dan tegangan yang tepat agar mendapatkan hasil pelapisan yang maksimal. Gambar 20 adalah hasil pelapisan menggunakan gas Ar dengan variasi arus: a b c d Gambar 20. Gambar hasil pelapisan pada substrat besi berukuran 2×2 cm dengan variasi arus menggunakan gas pelindung Ar; 40 A a, 70 A b, 100 A c dan 130 A d . Gambar 20 adalah gambar hasil pelapisan pada variasi arus menggunakan gas pelindung Ar. Gambar 20a tidak menunjukan adanya kerusakan pada besi, tetapi memperlihatkan kontur pelapisan yang kurang merata. Gambar 20b memperlihatkan adanya substrat besi yang meleleh di beberapa bagian, 20c terlihat besi mengalami kerusakan akibat waktu pelapisan yang terlalu lama, sedangkan 20d juga mengalami kerusakkan pada besi dibeberapa bagian. Hasil pelapisan kemudian dikarakterisasi dengan XRD dan dibandingkan pada arus mana menghasilkan kristalinitas TiC yang paling baik. Gambar 21 adalah difraktogram hasil pelapisan dengan variasi arus 10, 40, 70, 100, dan 130 A dengan gas pelindung argon: Gambar 21. Difraktogram karakterisasi XRD hasil pelapisan dengan variasi arus: 130 A a, 100 A b, 70 A c, 40 A d, 10A e, TiC PDF no 24-7296 f. Dengan o = TiC, x = karbon, - = TiO 2 , + Fe. Berdasarkan difraktogram Gambar 21 dapat diketahui bahwa semua arus menghasilkan puncak TiC dengan intensitas yang berbeda. Pada penggunaan arus 70 A menghasilkan puncak TiC pada nilai hkl 202 2 Ɵ= 35,167 o dan hkl 024 2 Ɵ= 41,822 o . Puncak paling signifikan pada difraktogram di atas adalah puncak karbon grafit ditandai dengan x, yaitu pada nilai hkl 002 2 Ɵ= 26,380 o . Pada 2 Ɵ= 24,830 o terdapat puncak TiO 2 dengan nilai hkl 101. Puncak Fe ditandai dengan + juga terlihat pada 2 Ɵ= 44,671 o dengan nilai hkl 110. Puncak yang dihasilkan pada penggunaan arus 70 A paling signifikan karena arc yang dihasilkan mencapai suhu optimum untuk pembentukkan TiC. Sedangkan pada arus 10 dan 40 A puncak TiC tidak terlalu signifikan karena tidak mencapai suhu optimum untuk pembentukkan TiC. Pada arus 100 dan 130 A puncak TiC pada difraktogram tidak sesignifikan pada arus 70 A karena ada kemungkinan TiC yang sudah terbentuk rusak akibat suhu yang terlalu tinggi. Hal ini juga diperkuat dengan melelehnya substrat besi yang memiliki titik leleh 1538 o C Weeks et al , 1968.

C. Pengamatan Struktur Morfologi, Kontur, Kekerasan dan Uji Ketahanan Korosi

1. Scanning Electron Microscopy SEM Analisis Scanning Electron Microscopy SEM digunakan untuk mengetahui morfologi struktur permukaan dari besi yang terlapisi TiC dengan agen pengikat resin dan fruktosa maupun besi tanpa pelapisan. Hasil analisis SEM berupa data gambar yang ditunjukkan pada Gambar 22: a b c Gambar 22. SEM imaging Besi tanpa treatment a, Besi terlapisi TiC dengan agen pengikat resin b, Besi terlapisi TiC dengan agen pengikat fruktosa c. Morfologi struktur dari hasil analisis SEM menunjukkan bahwa pada Gambar 22a struktur besi yang masih kasar tanpa adanya material pelapis. Pada 22b struktur besi yang dilapisi TiC dengan agen pengikat resin memperlihatkan struktur TiC yang tersebar merata dengan sedikit sisa-sisa TiO 2 yang tidak homogen. Sedangkan pada 22c struktur morfologi dari permukaan material pelapis terlihat berlubang, yang kemungkinan terjadi akibat menguapnya agen pengikat fruktosa pada saat terkena suhu tinggi dalam proses pelapisan, sehingga menyebabkan terhamburnya sebagian material pelapis pada substrat. 2. Mikroskop optik Analisis mikroskopik digunakan untuk melihat bagaimana kontur pelekatan material pelapis pada substrat dalam skala mikro. Hasil data mikroskop ditunjukkan pada Gambar 23. 10 m 10 m 10 m