PEMBENTUKAN LAPISAN KOMPOSIT Ni- TiAlN/Si3N4 MENGGUNAKAN METODE ELEKTRODEPOSISI DENGAN VARIASI TEMPERATUR

Abstract

Telah dilakukan penelitian pembentukan lapisan komposit Ni-TiAlN/Si3N4 untukmengkaji pengaruh temperatur terhadap morfologi lapisan. Proses pelapisan menggunakan metode elektrodeposisi dengan arus sebesar 5 mA selama 15 menit. Lapisan komposit ini terbentuk pada substrat tungsten karbida dengan komposisi larutan elektrolit yang terdiri dari 6 g/L AlN, 6 g/L TiN, 40 g/L H3BO3, 0.6 g/L Si3N4, 0.17 M NiCl2.6H2O, 0.38 M NiSO4.6H2O dan 0,6 g/L Sodium Dodecyl Sulfate. Variasi temperatur yang digunakan 35°C, 40°C dan 45°C. Penelitian ini menggunakan Karakterisasi Scanning Electron Microscopy (SEM) yang menunjukan bahwa semakin besar variasi temperatur maka morfologi permukaan lapisan komposit Ni-TiAlN/Si3N4 yang terbentuk semakin tidak merata, bentuk butiran lebih kasar dan tidak homogen.

Pengaruh Variasi Temperatur Terhadap Morfologi Berbagai Lapisan Komposit : Sebuah Kajian

“…Ni-TiN [15] Ni-CeO 2 [ [5] Ni-TiAlN/Si 3 N 4 [2] Ni-TiN/Si 3 N 4 [1], [14] Ni-TiN [15] Ni-CeO 2 [16] Ni(OH) 2 [ [5] Ni-TiAlN/Si 3 N 4 [2] Ni-TiN/Si 3 N 4 [1], [14] Ni-TiN [15] Ni-CeO 2 [16] Ni(OH) 2 [17] 50 [1], [14] terlihat sedikit berpori dan aglomerat yang terbentuk lebih sedikit dibandingkan pada saat temperatur 35°C. Pada temperatur 45 C, morfologi lapisan Ni-TiAlN/Si3N4 [2] terlihat banyak atom hidrogen yang dihasilkan selama elektrodeposisi menyebabkan absorpsi partikel pada permukaan katoda terhambat sehingga ukuran butir menjadi kasar, sedangkan morfologi lapisan Ni-TiN/Si 3 N 4 [1], [14] terlihat permukaannya kasar dan aglomerat tersebar hampir di seluruh permukaan lapisan. Hasil morfologi lapisan Ni-TiN [15] menunjukkan bahwa saat temperatur 35 C -45 C, perpindahan molekul di dalam larutan terjadi dengan cepat dan viskositas larutan menurun mengakibatkan stabilitas dan dispersi dari larutan elektrolit menjadi meningkat, sedangkan pada saat temperatur 60 C, tegangan antar muka menurun di antara komposit Ni-TiN dan gelembung H2 yang dihasilkan selama proses elektrodeposisi, sehingga mempercepat tingkat penurunan dari gelembung H 2 pada katoda dan mempercepat penyerapan kembali nanopartikel TiN dari permukaan katoda, namun pada temperatur 70 C, stabilitas dari larutan elektrolit menurun dikarenakan penguapan air yang cepat, serta proses elektrodeposisi menjadi sulit dan menurunkan kualitas komposit.…”

“…Hasil morfologi lapisan komposit yang baik adalah permukaan komposit yang sangat halus, seragam, kompak, dengan ukuran partikel yang kecil, tidak ada retakan yang disebabkan oleh adanya stress [18]. Untuk mendapatkan hasil morfologi yang baik maka seiring meningkatnya temperatur harus terdapat banyak endapan penguat pada komposit dan terjadi penurunan jumlah endapan matriks pada komposit yang menyebabkan ukuran grain dari endapan menurun dan grain menjadi halus, dan sedikit terjadi penyerapan hidrogen dan penurunan tegangan/stress karena jika banyak atom hidrogen yang dihasilkan selama elektrodeposisi menyebabkan absorpsi partikel pada permukaan katoda terhambat sehingga ukuran butir menjadi kasar [2]. Gerakan molekul dalam larutan semakin cepat dan kekentalan larutan menurun seiringi meningkatnya temperatur sehingga ukuran butir menjadi lebih halus [7].…”

“…Meski pada praktiknya, logam memiliki kelemahan seperti rentan mengalami korosi dan aus. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan logam adalah dengan pembentukan lapisan komposit untuk membuat lapisan keras sebagai bahan pelindung [1], [2]. Salah satu teknik pelapisan yang relatif mudah, murah dan cepat adalah dengan melakukan proses pengendapan logam menggunakan prinsip elektrolisa yang disebut elektrodeposisi [3].…”

“…yang dihasilkan relatif berpori dan adanya pori disebabkan lapisan di atas permukaan substrat tidak merata dengan sempurna, sedangkan untuk morfologi permukaan lapisan Ni-TiN/Si 3 N 4[1],[14] cenderung berpori dan terdapat aglomerat berukuran kecil hampir di seluruh permukaan. Pada temperatur 40C, morfologi lapisan Ni-TiAlN/Si 3 N 4[2] menjadi lebih baik karena sedikit berpori dan aglomerat yang terbentuk lebih sedikit, hal ini terjadi karena gerakan molekul dalam larutan semakin cepat dan kekentalan larutan menurun sehingga meningkatkan stabilitas dan SNF2020FA-17 dispersi partikel pada larutan sehingga membuat ukuran butir menjadi lebih halus, sedangkan pada morfologi lapisan Ni-TiN/Si 3 N 4…”

Kajian Pengaruh Variasi Temperatur Pada Proses Elektrodeposisi Terhadap Morfologi Lapisan Komposit Matrik Logam

“…Variasi temperatur saat melakukan proses elektrodeposisi berpengaruh terhadap lapisan komposit yang terbentuk, khususnya pada morfologi kompositnya. Berdasarkan penelitian pada pembuatan lapisan komposit matrik logam oleh Andiani dkk (2019), semakin tinggi temperatur maka mengakibatkan berkurangnya retakan, lebih berpori dan menimbulkan aglomerasi pada lapisan komposit [13]. Pada penelitian Kusumawati dkk (2019), pembuatan lapisan komposit matrik logam dengan variasi temperatur saat proses elektrodeposisi berlangsung menunjukkan bahwa jika temperatur yang diberikan terlalu tinggi maka permukaan pada lapisan komposit yang terbentuk kasar dan aglomerat tersebar hampir di seluruh permukaan lapisan.…”