Studi Pengaruh Ukuran Butir dan Tekanan
Studi Pengaruh Ukuran Butir dan Tekanan Kompaksi Terhadap Kuat Tekan Bahan Target
Karbon untuk Deposisi Lapisan Tipis Diamond Like Carbon (DLC) Setelah Disintering
Ahmad Zainollah1, Masruroh1, D.J Djoko H.S1
1)
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya
Email: ahmad.zainollah@gmail.com
Abstract
Telah dilakukan penelitian pembuatan bahan target karbon (pelet) sebagai bahan pelapisan (coating) lapisan tipis (thin
film) pada diamond like carbon (DLC). Karbon yang digunakan adalah tempurung kelapa dengan suhu karbonisasi
6000C. Variasi yang digunakan dalam penelitian adalah variasi ukuran butir 74 µm, 54 µm dan 37 µm, variasi tekanan
kompaksi 264 kN, 330 kN dan 396 kN, yang dilakukan sintering dengan suhu 1000C. Dari penelitian ini dihasilkan
sampel bahan target karbon (pelet) yang dihitung kerapatannya dan kuat tekannya menggunakan uji tekan. Hasil
penelitian menunjukkan bahan target karbon yang telah dilakukan sintering pada suhu 100 0C memiliki kekuatan
mekanik. Ukuran butir berpengaruh terhadap nilai kuat tekan dengan peningkatan tekanan kompaksi mengalami tren
turun-naik. Nilai kerapatan dan kekuatan mekanik tertinggi dihasilkan pada ukuran butir 74 µm dengan tekanan
kompaksi 264 kN sebesar 0,84 gram/cm3 dan 1,08 N/m2. Ada ketidaksesuaian antara sifat bahan pada umumnya
dengan hasil penelitian. Dimana menurut sifat bahan pada umumnya semakin kecil ukuran butir serta semakin besar
tekanan kompaksi yang dihasilkan maka semakin tinggi nilai kerapatannya dan kuat tekannya. Namun berdasarkan sifat
property bahan tersebut, sampel bahan target karbon dapat digunakan sebagai bahan untuk deposisi lapisan tipis (thin
film) diamond like carbon (DLC) pada plasma RF Sputerring.
Kata kunci : bahan target karbon, tekanan kompaksi, kerapatan, ukuran butir, kuat tekan, DLC
Pendahuluan
Dewasa ini pemanfaatan karbon semakin
meningkat
seiring
dengan
meningkatnya
permintaan material yang memiliki performa
tinggi. Salah satu contohnya adalah dalam
penerapan bidang lapisan tipis (thin film) yang
berupa diamond like carbon (DLC) dengan proses
physical vapour deposition (PVD).
DLC mempunyai karakteristik sifat keras,
modulus elastis, afinitas electron yang negative
dan sifat inert baik secara fisika maupun secara
kimia seperti halnya pada diamond [3]. DLC
mempunyai sifat koefisein gesek yang rendah dan
mempunyai sifat lutsinar optik (transparansi).
DLC sendiri banyak diaplikasikan sebagai
pelindung logam dari aus dan gesekan tinggi,
dengan korfisien gesek yang kecil dan tidak
mudah bereaksi terhadap bahan kimia [1].
Dalam proses pembuatan lapisan DLC
dengan teknik PVD, diperlukan target karbon
dengan kemurnian yang tinggi. Sehingga
diperlukan bahan baku untuk pembuatan target
karbon dengan kemurnian yang tinggi.
Tempurung kelapa merupakan bahan organic
yang berpotensi menjadi bahan baku target
karbon untuk pembutan DLC film karena
tempurung kelapa mengandung senyawa-senyawa
kimia dari unsur-unsur karbon seperti selulosa,
lignin dan pentose sebagai senyawa pembentuk
karbon, dengan kandungan karbon diatas 90% [6].
Selain kemurnian yang tinggi, karbon target
yang dibutuhkan saat proses deposisi lapisan tipis
(thin film) dengan teknik PVD harus memiliki
kekuatan mekanik. Menurut [4] karbon target
digunakan untuk bahan deposisi lapisan tipis
diamond like carbon (DLC) dengan metode RF
Sputtering, dimana dengan mengubah grafit
menjadi diamond (keadaan SP2 menjadi SP3)
dengan cara dilakukan pengepresan hingga
densitas dan energi menjadi sangat tinggi seperti
pada diamond. Dengan kisaran energi kinetiknya
sebesar 30 – 175 eV. Pemadatan karbon tersebut
bertujuan agar saat bahan target karbon diletakkan
didalam vacuum chamber pada plasma RF
sputtering, dimana atom-atom karbon yang
dibombardir oleh gas inert dapat melapisi substrat.
Penelitian ini dilakukan pembuatan bahan
target karbon yang digunakan untuk deposisi
lapisan tipis Diamond like carbon (DLC)
menggunaka RF sputtering pada reaktor plasma.
Bahan target yang akan dibuat merupakan suatu
komposit yang teridiri dari campuran pingikat dan
binder. Dalam pembentukannya dilakukan dengan
cara penekanan kompaksi, sehingga terbentuk
bahan target karbon, dan dilakukan sisntering
untuk memperoleh bahan target karbon yang
memiliki kekuatan mekanik yang tinggi.
Metode
Hasil dan Pembahasan
Alat dan Bahan
Pengaruh Tekanan Kompaksi Terhadap
Kerapatan Bahan Target Karbon Setelah
Disintering pada Suhu 1000C
Alat yang digunakan adalah tungku furnace,
timbangan, stopwatch, alumunium foil, ayakan
(74 µm, 54 µm dan 37 µm), dan blender. Bahan
yang digunakan adalah tempurung kelapa
Diagram Alir Penelitian
Tekanan kompaksi merupakan proses
pemampatan serbuk menjadi green compact
sehingga densitas setelah proses kompaksi
dinamakan green density. Pada proses kompaksi,
terjadi deformasi elastis pada serbuk yang saling
bersentuhan dan menyebabkan partikel dapat
bergeser melewati partikel yang lainnya dan
terjadi penyusunan partikel. Jika tekanan yang
diberikan lebih tinggi lagi maka tidak terjadi lagi
penyusunan partikel sehingga diperoleh bentuk
yang lebih padat [5].
Kerapaatn merupakan massa persatuan
volum, yang menunjukkan karakteristik mendasar
dari suatu yang dimiliki zat. Kerapatan merupakan
salah satu parameter untuk pembentukan bahan
target karbon. Dimana dapat dinyatakan dengan
persamaan:
Perbedaan tekanan dan ukuran butir dapat
menyebabkan jarak antar partikel semakin dekat,
porositas menurun, densitas (kerapatan) komposit
meningkat dan susunan partikel menjadi lebih
solid. Sehingga interaksi antar permukaan suatu
partikel akan meningkat [2]. Berikut adalah grafik
keraptan yang diperoleh:
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Gambar 2. Grafik hubungan antara tekanan kompaksi
dengan kerapatan
Dari grafik tersebut terlihat bahwasanya
pada ukuran butir 37 µm terjadi tren kenaikan
dan penurunan kerapatan ketika dilakukan
penambahan tekanan kompaksi, yakni pada
tekanan kompaksi 264 kN dan 330 kN terjadi
tren kenaikan kerapatan, yakni 0,75 gram/cm3
dan 0,81 gram/cm3. Tetapi pada tekanan
kompaksi 396 kN terjadi tren penurunan
kerapatan, yakni sebesar 0,78 gram/cm3.
Sedangkan pada ukuran butir 74 µm dan 54
µm terjadi tren penurunan kerapatan pada tekanan
kompaksi 330 kN, yakni dengan menghasilkan
kerapatan sebesar 0,75 gram/cm3 untuk ukuran
butir 74 µm, dan 0,74 gram/cm3 untuk ukuran
butir 54 µm. Tetapi pada tekanan kompaksi 396
kN untuk ukuran butir 74 µm dan 54 µm terjadi
tren kenaikan pada nilai kerapatan yang
dihasilkan, yakni pada ukuran butir 74 µm
kerapatan yang dihasilkan adalah sebesar 0,82
gram/cm3 dan pada ukuran butir 54 µm dihasilkan
kerapatan sebesar 0,77 gram/cm3 (kerapatan yang
dihasilkan lebih rendah dibandingkan pada
tekanan 264 kN).
Dari hasil penelitian tersebut, dimana densitas
(kerapatan) bahan target karbon (pelet) didapatkan
nilai tertinggi pada perlakuan tekanan kompaksi
396 kN dengan ukuran butir 74 µm. Pada keadaan
tersebut, dimana grain density (kerapatan)
sebanding dengan peningkatan tekanan kompaksi.
Hal ini terjadi karena dimungkinkan tingkat
kehomogenan ukuran butir pada keadaan tersebut
lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan yang
lain. Sehingga ketika dilakukan pembentukan
(penekanan kompaksi) terjadi deformasi elastis
pada serbuk yang saling bersentuhan dan
menyebabkan partikel dapat bergeser melewati
partikel yang lainnya serta terjadi penyusunan
partikel dan meneyebabkan bahan target tersebut
menjadi lebih padat. Selain itu penambahan PVAc
(polyvinyl acetat) juga mempengaruhi tingkat
kepadatan dari bahan target karbon yang
dihasilkan, PVAc sendiri bertujuan sebagai filler
(pengikat butir), dimana ketika dilakukan
pembentukan (penekanan kompaksi) terjadi
penyusupan polimer PVAc pada pori-pori karbon,
sehingga meneyebabkan ikatan antar butir
semakin kuat (densitasnya semakin tinggi).
Pengaruh Ukuran Butir Terhadap Kuat Tekan
Mekanik Karbon Target Setelah Disintering
Pada Suhu 1000C
Pada penelitian ini, variasi ukuran butir
dilakukan untuk mengetahui kekutan mekanik
dari bahan target karbon setelah dilakukan
sintering pada suhu 1000C. Kekuatan mekanik
dari bahan target karbon merupakan salah satu
parameter yang digunakan sebagai syarat bahan
target tersebut dapat digunakan pada RF
sputtering. Berdasarkan [4] karbon target yang
digunakan dalam RF sputtering haruslah memiliki
kekuatan mekanik dan densitas yang tinggi.
Variasi ukuran butir yang dilakukan sebesar 74
µm, 54 µm dan 37 µm. Berikut adalah grafik hasil
penelitian:
Gambar 3. Grafik hubungan antara ukuran butir (37, 54
dan 74 µm) terhadap kuat tekan bahan
Dari gambar grafik tersebut terlihat
bahwasanya pada setiap ukuran butir mengalami
tren kenaikan kekuatan mekanik, hal ini
ditunjukkan bahwasanya semakin besar tekanan
kompaksi yang diberikan saat pembentukan
karbon target (pelet) nilai kekuatan mekanik (uji
tekan) yang dihasilkan semakin tinggi.
Pada ukuran butir 37 µm kekuatan mekanik
yang dihasilkan pada tekanan kompaksi 264 kN
adalah sebesar 0,33 N/m2, pada tekanan kompaksi
330 kN kekuatan mekaniknya (uji tekan) sebesar
0,78 N/m2, dan pada tekanan kompaksi 396 kN
kekautan mekaniknya (uji tekan) sebesar 0,63
N/m2.
Pada ukuran butir 54 µm, kekuatan
mekanik (uji tekan) pada bahan target yang
dihasilkan pada tekanan kompaksi 264 kN
sebesar 0,45 N/m2. Pada tekanan kompaksi 330
kN kekuatan mekaniknya (uji tekan) sebesar
0,27 N/m2. Serta pada tekanan kompaksi 396 kN
kekuatan mekanik (uji tekan) yang dihasilkan
sebesar 0,98 N/m2.
Sedangkan pada ukuran butir 74 µm
dihasilkan nilai kekuatan mekanik (uji tekan)
pada tekanan kompaksi 264 kN sebesar 0,84
N/m2. Pada tekanan kompaksi 330 kN kekuatan
mekanik (uji tekan) yang dihasilkan sebesar 0,71
N/m2. Serta pada tekanan kompaksi 396 kN
kekuatan mekanik yang dihasilkan seberar 1,08
N/m2.
Tren kenaikan kekuatan mekanik (uji tekan)
pada pembuatan bahan target karbon tidak sejalan
dengan pengaruh ukuran butir, dimana pada sifat
bahan secara umum (dalam teknik metalurgi
serbuk atau dalam komposit) semakin kecil
ukuran butir suatu bahan yang dikompaksi dengan
tekanan tertentu, maka nilai kekuatan mekanik
(uji tekan) semakin tinggi. Menurut Flack (1992)
semakin kecil ukuran butir suatu bahan, maka
kekuatan bahan komposit akan semakin kuat dan
porositasnya akan semakin rendah. Dimana dari
penelitian ini didapatkan nilai kekuatan mekanik
(uji tekan) tertinggi pada variasi ukuran butir
sebesar 74 µm dengan perlakuan tekanan
kompaksi sebesar 396 kN dengan nilai kekuatan
mekaniknya (uji tekan) sebesar 1,08 N/m2. Tren
tersebut berbanding lurus terhadap kerapatan yang
didapatkan, dimana pada keadaan tersebut
(ukuran butir 74 µm dan tekanan kompaksi 396
kN) nilai kerapatan yang dihasilkan juga tinggi
dibandingkan dengan nilai kerapatan pada
perlakuan yang lain, yakni dihasilkan nilai
kerapatan sebesar 0,82 gram/cm2.
Simpulan
Dari penelitian ini dapat disimpulkan
bahwasanya, nilai kekuatan mekanik karbon
target berbanding lurus dengan nilai kerapatan
yang dihasilkan, dimana semakim tinggi
kerapatan karbon target yang dihasilkan, maka
semakin tinggi kekuatan mekanik (uji tekan)
karbon target yang dihasilkan. Berdasarkan
property mekaniknya karbon target yang
dihasilkan dapat diaplikasikan sebagai bahan
target untuk deposisi lapisan tipis (thin film)
diamond like carbon (DLC) pada RF sputtering .
Daftar Pustaka
[1] Chan, C. Y., K. H. Lai, M. K. Fung, W.K. Wong, I. Belo, R. F. Huang, C.S. Lee, S.T., Lee, S.P. Wong, (2001),
Deposition and properties of tetrahedral amorphous carbon films prepared on magnetic hard disks, J. Vac. Sci.
Technol. A 19(4), American Vacuum Society
[2] Flack. 1992. “Ilmu dan Teknologi bahan (Ilmu logam dan Bukan Logam) Edisi kelima. Jakarta. Erlangga
[3] Lee, C.H. (1993). Theoretical study of Diamond-like carbon and nucleation of diamond. Case Western Reserve
University: Ph.D thesis
[4] Pierson. H. O. 1993. “Handbook Of Carbon, Graphite, Diamond And Fullerenes Propertise, Processing And
Application”. Consultant and Sandia National Laboratories (retired) Abuquerque. New Mexico
[5] Setyowati. Vuri. A, . 2012. Pengaruh Komposisi Sn dan Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Densitas dan
Modulus Elastisitas Pada MMC PbSn untuk Core Proyektil Peluru dengan Proses Metalurgi Serbuk. Tugas Akhir,
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
[6] Tibsyaaroh, Roya. 2005. Studi Sintesis dan Analisis Konduktivitas Silikon Karbida (SiC) dari Bahan Dasar
Sekam Padi dan Tempurung Kelapa. JurusanFisika FMIPA UniversitasBrawijaya. Malang
Karbon untuk Deposisi Lapisan Tipis Diamond Like Carbon (DLC) Setelah Disintering
Ahmad Zainollah1, Masruroh1, D.J Djoko H.S1
1)
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya
Email: ahmad.zainollah@gmail.com
Abstract
Telah dilakukan penelitian pembuatan bahan target karbon (pelet) sebagai bahan pelapisan (coating) lapisan tipis (thin
film) pada diamond like carbon (DLC). Karbon yang digunakan adalah tempurung kelapa dengan suhu karbonisasi
6000C. Variasi yang digunakan dalam penelitian adalah variasi ukuran butir 74 µm, 54 µm dan 37 µm, variasi tekanan
kompaksi 264 kN, 330 kN dan 396 kN, yang dilakukan sintering dengan suhu 1000C. Dari penelitian ini dihasilkan
sampel bahan target karbon (pelet) yang dihitung kerapatannya dan kuat tekannya menggunakan uji tekan. Hasil
penelitian menunjukkan bahan target karbon yang telah dilakukan sintering pada suhu 100 0C memiliki kekuatan
mekanik. Ukuran butir berpengaruh terhadap nilai kuat tekan dengan peningkatan tekanan kompaksi mengalami tren
turun-naik. Nilai kerapatan dan kekuatan mekanik tertinggi dihasilkan pada ukuran butir 74 µm dengan tekanan
kompaksi 264 kN sebesar 0,84 gram/cm3 dan 1,08 N/m2. Ada ketidaksesuaian antara sifat bahan pada umumnya
dengan hasil penelitian. Dimana menurut sifat bahan pada umumnya semakin kecil ukuran butir serta semakin besar
tekanan kompaksi yang dihasilkan maka semakin tinggi nilai kerapatannya dan kuat tekannya. Namun berdasarkan sifat
property bahan tersebut, sampel bahan target karbon dapat digunakan sebagai bahan untuk deposisi lapisan tipis (thin
film) diamond like carbon (DLC) pada plasma RF Sputerring.
Kata kunci : bahan target karbon, tekanan kompaksi, kerapatan, ukuran butir, kuat tekan, DLC
Pendahuluan
Dewasa ini pemanfaatan karbon semakin
meningkat
seiring
dengan
meningkatnya
permintaan material yang memiliki performa
tinggi. Salah satu contohnya adalah dalam
penerapan bidang lapisan tipis (thin film) yang
berupa diamond like carbon (DLC) dengan proses
physical vapour deposition (PVD).
DLC mempunyai karakteristik sifat keras,
modulus elastis, afinitas electron yang negative
dan sifat inert baik secara fisika maupun secara
kimia seperti halnya pada diamond [3]. DLC
mempunyai sifat koefisein gesek yang rendah dan
mempunyai sifat lutsinar optik (transparansi).
DLC sendiri banyak diaplikasikan sebagai
pelindung logam dari aus dan gesekan tinggi,
dengan korfisien gesek yang kecil dan tidak
mudah bereaksi terhadap bahan kimia [1].
Dalam proses pembuatan lapisan DLC
dengan teknik PVD, diperlukan target karbon
dengan kemurnian yang tinggi. Sehingga
diperlukan bahan baku untuk pembuatan target
karbon dengan kemurnian yang tinggi.
Tempurung kelapa merupakan bahan organic
yang berpotensi menjadi bahan baku target
karbon untuk pembutan DLC film karena
tempurung kelapa mengandung senyawa-senyawa
kimia dari unsur-unsur karbon seperti selulosa,
lignin dan pentose sebagai senyawa pembentuk
karbon, dengan kandungan karbon diatas 90% [6].
Selain kemurnian yang tinggi, karbon target
yang dibutuhkan saat proses deposisi lapisan tipis
(thin film) dengan teknik PVD harus memiliki
kekuatan mekanik. Menurut [4] karbon target
digunakan untuk bahan deposisi lapisan tipis
diamond like carbon (DLC) dengan metode RF
Sputtering, dimana dengan mengubah grafit
menjadi diamond (keadaan SP2 menjadi SP3)
dengan cara dilakukan pengepresan hingga
densitas dan energi menjadi sangat tinggi seperti
pada diamond. Dengan kisaran energi kinetiknya
sebesar 30 – 175 eV. Pemadatan karbon tersebut
bertujuan agar saat bahan target karbon diletakkan
didalam vacuum chamber pada plasma RF
sputtering, dimana atom-atom karbon yang
dibombardir oleh gas inert dapat melapisi substrat.
Penelitian ini dilakukan pembuatan bahan
target karbon yang digunakan untuk deposisi
lapisan tipis Diamond like carbon (DLC)
menggunaka RF sputtering pada reaktor plasma.
Bahan target yang akan dibuat merupakan suatu
komposit yang teridiri dari campuran pingikat dan
binder. Dalam pembentukannya dilakukan dengan
cara penekanan kompaksi, sehingga terbentuk
bahan target karbon, dan dilakukan sisntering
untuk memperoleh bahan target karbon yang
memiliki kekuatan mekanik yang tinggi.
Metode
Hasil dan Pembahasan
Alat dan Bahan
Pengaruh Tekanan Kompaksi Terhadap
Kerapatan Bahan Target Karbon Setelah
Disintering pada Suhu 1000C
Alat yang digunakan adalah tungku furnace,
timbangan, stopwatch, alumunium foil, ayakan
(74 µm, 54 µm dan 37 µm), dan blender. Bahan
yang digunakan adalah tempurung kelapa
Diagram Alir Penelitian
Tekanan kompaksi merupakan proses
pemampatan serbuk menjadi green compact
sehingga densitas setelah proses kompaksi
dinamakan green density. Pada proses kompaksi,
terjadi deformasi elastis pada serbuk yang saling
bersentuhan dan menyebabkan partikel dapat
bergeser melewati partikel yang lainnya dan
terjadi penyusunan partikel. Jika tekanan yang
diberikan lebih tinggi lagi maka tidak terjadi lagi
penyusunan partikel sehingga diperoleh bentuk
yang lebih padat [5].
Kerapaatn merupakan massa persatuan
volum, yang menunjukkan karakteristik mendasar
dari suatu yang dimiliki zat. Kerapatan merupakan
salah satu parameter untuk pembentukan bahan
target karbon. Dimana dapat dinyatakan dengan
persamaan:
Perbedaan tekanan dan ukuran butir dapat
menyebabkan jarak antar partikel semakin dekat,
porositas menurun, densitas (kerapatan) komposit
meningkat dan susunan partikel menjadi lebih
solid. Sehingga interaksi antar permukaan suatu
partikel akan meningkat [2]. Berikut adalah grafik
keraptan yang diperoleh:
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Gambar 2. Grafik hubungan antara tekanan kompaksi
dengan kerapatan
Dari grafik tersebut terlihat bahwasanya
pada ukuran butir 37 µm terjadi tren kenaikan
dan penurunan kerapatan ketika dilakukan
penambahan tekanan kompaksi, yakni pada
tekanan kompaksi 264 kN dan 330 kN terjadi
tren kenaikan kerapatan, yakni 0,75 gram/cm3
dan 0,81 gram/cm3. Tetapi pada tekanan
kompaksi 396 kN terjadi tren penurunan
kerapatan, yakni sebesar 0,78 gram/cm3.
Sedangkan pada ukuran butir 74 µm dan 54
µm terjadi tren penurunan kerapatan pada tekanan
kompaksi 330 kN, yakni dengan menghasilkan
kerapatan sebesar 0,75 gram/cm3 untuk ukuran
butir 74 µm, dan 0,74 gram/cm3 untuk ukuran
butir 54 µm. Tetapi pada tekanan kompaksi 396
kN untuk ukuran butir 74 µm dan 54 µm terjadi
tren kenaikan pada nilai kerapatan yang
dihasilkan, yakni pada ukuran butir 74 µm
kerapatan yang dihasilkan adalah sebesar 0,82
gram/cm3 dan pada ukuran butir 54 µm dihasilkan
kerapatan sebesar 0,77 gram/cm3 (kerapatan yang
dihasilkan lebih rendah dibandingkan pada
tekanan 264 kN).
Dari hasil penelitian tersebut, dimana densitas
(kerapatan) bahan target karbon (pelet) didapatkan
nilai tertinggi pada perlakuan tekanan kompaksi
396 kN dengan ukuran butir 74 µm. Pada keadaan
tersebut, dimana grain density (kerapatan)
sebanding dengan peningkatan tekanan kompaksi.
Hal ini terjadi karena dimungkinkan tingkat
kehomogenan ukuran butir pada keadaan tersebut
lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan yang
lain. Sehingga ketika dilakukan pembentukan
(penekanan kompaksi) terjadi deformasi elastis
pada serbuk yang saling bersentuhan dan
menyebabkan partikel dapat bergeser melewati
partikel yang lainnya serta terjadi penyusunan
partikel dan meneyebabkan bahan target tersebut
menjadi lebih padat. Selain itu penambahan PVAc
(polyvinyl acetat) juga mempengaruhi tingkat
kepadatan dari bahan target karbon yang
dihasilkan, PVAc sendiri bertujuan sebagai filler
(pengikat butir), dimana ketika dilakukan
pembentukan (penekanan kompaksi) terjadi
penyusupan polimer PVAc pada pori-pori karbon,
sehingga meneyebabkan ikatan antar butir
semakin kuat (densitasnya semakin tinggi).
Pengaruh Ukuran Butir Terhadap Kuat Tekan
Mekanik Karbon Target Setelah Disintering
Pada Suhu 1000C
Pada penelitian ini, variasi ukuran butir
dilakukan untuk mengetahui kekutan mekanik
dari bahan target karbon setelah dilakukan
sintering pada suhu 1000C. Kekuatan mekanik
dari bahan target karbon merupakan salah satu
parameter yang digunakan sebagai syarat bahan
target tersebut dapat digunakan pada RF
sputtering. Berdasarkan [4] karbon target yang
digunakan dalam RF sputtering haruslah memiliki
kekuatan mekanik dan densitas yang tinggi.
Variasi ukuran butir yang dilakukan sebesar 74
µm, 54 µm dan 37 µm. Berikut adalah grafik hasil
penelitian:
Gambar 3. Grafik hubungan antara ukuran butir (37, 54
dan 74 µm) terhadap kuat tekan bahan
Dari gambar grafik tersebut terlihat
bahwasanya pada setiap ukuran butir mengalami
tren kenaikan kekuatan mekanik, hal ini
ditunjukkan bahwasanya semakin besar tekanan
kompaksi yang diberikan saat pembentukan
karbon target (pelet) nilai kekuatan mekanik (uji
tekan) yang dihasilkan semakin tinggi.
Pada ukuran butir 37 µm kekuatan mekanik
yang dihasilkan pada tekanan kompaksi 264 kN
adalah sebesar 0,33 N/m2, pada tekanan kompaksi
330 kN kekuatan mekaniknya (uji tekan) sebesar
0,78 N/m2, dan pada tekanan kompaksi 396 kN
kekautan mekaniknya (uji tekan) sebesar 0,63
N/m2.
Pada ukuran butir 54 µm, kekuatan
mekanik (uji tekan) pada bahan target yang
dihasilkan pada tekanan kompaksi 264 kN
sebesar 0,45 N/m2. Pada tekanan kompaksi 330
kN kekuatan mekaniknya (uji tekan) sebesar
0,27 N/m2. Serta pada tekanan kompaksi 396 kN
kekuatan mekanik (uji tekan) yang dihasilkan
sebesar 0,98 N/m2.
Sedangkan pada ukuran butir 74 µm
dihasilkan nilai kekuatan mekanik (uji tekan)
pada tekanan kompaksi 264 kN sebesar 0,84
N/m2. Pada tekanan kompaksi 330 kN kekuatan
mekanik (uji tekan) yang dihasilkan sebesar 0,71
N/m2. Serta pada tekanan kompaksi 396 kN
kekuatan mekanik yang dihasilkan seberar 1,08
N/m2.
Tren kenaikan kekuatan mekanik (uji tekan)
pada pembuatan bahan target karbon tidak sejalan
dengan pengaruh ukuran butir, dimana pada sifat
bahan secara umum (dalam teknik metalurgi
serbuk atau dalam komposit) semakin kecil
ukuran butir suatu bahan yang dikompaksi dengan
tekanan tertentu, maka nilai kekuatan mekanik
(uji tekan) semakin tinggi. Menurut Flack (1992)
semakin kecil ukuran butir suatu bahan, maka
kekuatan bahan komposit akan semakin kuat dan
porositasnya akan semakin rendah. Dimana dari
penelitian ini didapatkan nilai kekuatan mekanik
(uji tekan) tertinggi pada variasi ukuran butir
sebesar 74 µm dengan perlakuan tekanan
kompaksi sebesar 396 kN dengan nilai kekuatan
mekaniknya (uji tekan) sebesar 1,08 N/m2. Tren
tersebut berbanding lurus terhadap kerapatan yang
didapatkan, dimana pada keadaan tersebut
(ukuran butir 74 µm dan tekanan kompaksi 396
kN) nilai kerapatan yang dihasilkan juga tinggi
dibandingkan dengan nilai kerapatan pada
perlakuan yang lain, yakni dihasilkan nilai
kerapatan sebesar 0,82 gram/cm2.
Simpulan
Dari penelitian ini dapat disimpulkan
bahwasanya, nilai kekuatan mekanik karbon
target berbanding lurus dengan nilai kerapatan
yang dihasilkan, dimana semakim tinggi
kerapatan karbon target yang dihasilkan, maka
semakin tinggi kekuatan mekanik (uji tekan)
karbon target yang dihasilkan. Berdasarkan
property mekaniknya karbon target yang
dihasilkan dapat diaplikasikan sebagai bahan
target untuk deposisi lapisan tipis (thin film)
diamond like carbon (DLC) pada RF sputtering .
Daftar Pustaka
[1] Chan, C. Y., K. H. Lai, M. K. Fung, W.K. Wong, I. Belo, R. F. Huang, C.S. Lee, S.T., Lee, S.P. Wong, (2001),
Deposition and properties of tetrahedral amorphous carbon films prepared on magnetic hard disks, J. Vac. Sci.
Technol. A 19(4), American Vacuum Society
[2] Flack. 1992. “Ilmu dan Teknologi bahan (Ilmu logam dan Bukan Logam) Edisi kelima. Jakarta. Erlangga
[3] Lee, C.H. (1993). Theoretical study of Diamond-like carbon and nucleation of diamond. Case Western Reserve
University: Ph.D thesis
[4] Pierson. H. O. 1993. “Handbook Of Carbon, Graphite, Diamond And Fullerenes Propertise, Processing And
Application”. Consultant and Sandia National Laboratories (retired) Abuquerque. New Mexico
[5] Setyowati. Vuri. A, . 2012. Pengaruh Komposisi Sn dan Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Densitas dan
Modulus Elastisitas Pada MMC PbSn untuk Core Proyektil Peluru dengan Proses Metalurgi Serbuk. Tugas Akhir,
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
[6] Tibsyaaroh, Roya. 2005. Studi Sintesis dan Analisis Konduktivitas Silikon Karbida (SiC) dari Bahan Dasar
Sekam Padi dan Tempurung Kelapa. JurusanFisika FMIPA UniversitasBrawijaya. Malang