proses pengolahan permukaan (layer addition) pertemuan 22
DESCRIPTION
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN (Layer Addition) Pertemuan 22. Matakuliah: D0234/Teknologi Proses Tahun: 2007/2008. Mahasiswa dapat menerangkan pproses pengolahan permukaan dengan menambahkan lapisan pada per-mukaan benda kerja. PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN. Learning Outcomes. Outline Materi :. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN (Layer Addition)
Pertemuan 22
Matakuliah : D0234/Teknologi ProsesTahun : 2007/2008
Bina Nusantara
Learning Outcomes
Outline Materi :
• Coating
• Thermal surfacing
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Mahasiswa dapat menerangkan pproses pengolahan permukaan dengan menambahkan lapisan pada per-mukaan benda kerja
.
Bina Nusantara
PENGOLAHAN PERMUKAAN
Perlakuan untuk membuat lapisan permukaan baru atau memodifikasi permukaan untuk memperoleh sifat teknis dan sifat mekanis sesuai dengan persyaratan desain yang diinginkan
Sifat teknik dan mekanik yang dapat ditingkatkan:• kekerasan permukaan• ketahanan aus• ketahanan terhadap pengelupasan• ketahanan terhadap korosi• ke tahanan terhadap erosi• ketahanan terhadap goresan dan benturan• dan lain-lain
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Bina Nusantara
SURFACEPROCESSINGOPERATIONS
LAYERADDITION
SURFACEMODIFICATION
COATING
ELECTRO CHEMICALPLATING
DIFFUSIONMETHODS
SELECTIVEHARDENINGMETHODS
THERMALSURFACING
CHEMICAL VAPORDEPOSITION (CVD)
PHYSICAL VAPORDEPOSITION (PVD)
THERMAL SPRAY
HARDFACING
CARBURIZING
NITRIDIING
CARBONITRIDIING
FLAME HARDENING
LASER HARDENING
ELECTRON BEAMHARDENING
ION IMPLANTATION
VECUUMEVAPORATION
SPUTTERING
ION PLATING
INDUCTIONHARDENING
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
KLASIFIKASI METODE PENGOLAHAN PERMUKAAN
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
LAYER ADDITIONMengolah permukaan dengan menambahkan lapisan baru di atas permukaan material dasar.
COATINGCoating adalah proses pelapisan dengan logam, atau oksida, atau senyawa organik (misalnya pengecetan), terhadap material dasar logam maupun non-logam.
Terdapat berbagai macam proses coating antara lain :• electro chemical plating,• physical vapor deposition, • chemical vapor deposition.
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Electro chemical plating adalah proses elektrolisa dimana ion-ion logam pelapis dalam larutan elektrolit dideposisikan pada permukaan bendakerja.
Sebagai sumber daya digunakan listrik arus searah yang dihubungkan dengan anode (logam pelapis) dan katode (bendakerja yang dilapisi).
ELECTRO CHEMICAL PLATING
Gambar 22.1. Skema electro chemical plating
Bina Nusantara
• mencegah terjadinya korosi• memperindah penampilan• meningkatkan ketahanan aus • meningkatkan konduktifitas listrik• meningkatkan mampu solder (solderability)• memperlicin permukaan
Tujuan
Contoh pemakaian
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Pelapis seng digunakan untuk kawat, kotak saklar listrik, dan berbagai macam logam lembaran, dan sebagai material dasar pada umumnya baja.
Pelapis nikel berfungsi untuk meningkatkan keta-hanan korosi dan memperindah penampilan; banyak digunakan untuk asesoris mobil dan peralatan konsumen lainnya.
Pelapis kromium berfungsi untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan korosi, dan memperindah penampilan; banyak digunakan untuk ring piston, kelep mesin, landing gear, rol, peralatan mobil, dan lain-lainnya.
.
.
.
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
PHYSICAL VAPOR DEPOSITION
Physical vapor deposition (PVD) dilakukan dalam ruang hampa dimana material pelapis dirubah ke fase uap dan dideposisikan pada permukaan material dasar sehingga terjadi lapisan yang sangat tipis (thin film).
Sebagai pelapis dapat digunakan berbagai macam material seperti paduan (alloy), keramik, dan senyawa unorganik lainnya, dan juga dapat digunakan plastik.
Sedang material dasar yang dilapisi, dapat berupa logam, gelas, dan plastik.
+
-
TEG TINGGI RF/ DC
GAS ARGON
plsm-elkt
VAKUM
BENDA KERJA
Gambar 22.2. Skema sputtering pada proses PVD
Bina Nusantara
Terdapat 3 jenis mekanisme PVD :• penguapan dalam ruang hampa (vacuum evaporation)• pemercikan/pancaran partikel atom (sputtering)• pelapisan ion (ion plating)
• proses pelapisan anti refleksi pada lensa optik• rangkaian penghubung dalam integrated circuit (IC)• proses pelapisan perkakas potong dengan TiN • proses pelapisan pada cetakan plastik
Contoh pemakaian :
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
VACUUM EVAPORATIONMaterial yang akan dideposisikan dipanaskan pada temperatur cukup tinggi hingga menguap.
Pemanasan pada umumnya dilakukan dengan menggunakan pemanas resistansi listrik.
Pemanasan dilakukan di ruang hampa, sehingga temperatur yang dibutuhkan untuk menguapkan lebih rendah dibandingkan bila pemanasan dilakukan pada tekanan atmosfer.
Atom-atom yang menguap akan meninggalkan sumbernya dan bergerak lurus menumbuk permukaan bendakerja.
Karena bidang yang ditumbuk relatif dingin, maka uap akan menjadi padat dan membentuk lapisan tipis.
Gambar 22.3 Skema vacuum evaporation PVD
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
SPUTTERINGBila suatu target (pelapis) dalam bentuk padatan (atau cairan) ditumbuk dengan partikel atom yang memiliki energi cukup tinggi, maka atom-atom permukaan target akan terlepas. Proses ini dikenal sebagai sputtering.
Partikel atom berenergi tinggi dapat diperoleh dengan melewat-kan gas yang telah terionisasi, misalnya argon, dalam suatu medan listrik sehingga terbentuk plasma (Ar+).
Atom-atom permukaan yang terlepas dari sumbernya akibat tumbukan plasma tersebut, akan bergerak dari katode (target) ke anode (bendakerja/substrat), dan kemudian berdeposisi membentuk lapisan tipis pada permukaan bendakerja.
Gambar 22.4. Skema sputtering PVD
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
ION PLATING
Merupakan kombinasi antara proses sputtering dengan vacuum evaporation.
Dalam proses ion plating, bendakerja berfungsi sebagai katode: partikel atom plasma akan menumbuk permukaan bendakerja sehingga menjadi sangat bersih.
Material target dipanaskan untuk menghasilkan uap pelapis dengan cara yang sama seperti pada proses vacuum evapora-tion.
Molekul uap dilewatkan melalui plasma dan berdeposisi mem-bentuk lapisan pada permukaan bendakerja.
Kelebihan dari cara ini dapat menghasilkan lapisan dengan berbagai macam ketebalan dan memiliki ikatan yang sangat kuat sehingga lapisan tidak mudah terlepas dari material dasarnya.
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
CHEMICAL VAPOR DEPOSITIONChemical vapor deposition (CVD) dilakukan dalam reaktor, yang terdiri dari :• sistem suplai reaktan (reactant supply system),• ruang deposisi (deposition chamber), dan• sistem daur ulang (recycle/disposal system)
Gas-gas dari sistem suplai reaktan dimasukkan ke dalam ruang deposisi.
Karena temperatur cukup tinggi, maka gas-gas tersebut akan berdekomposisi membentuk lapisan di atas permu-kaan bendakerja (substrat).
Limbah beracun, korosif, dan/atau mudah terbakar di-kumpulkan dan diproses dalam sistem daur ulang.
Gambar 22.5. Skema chemical vapor deposition (CVD)
Bina Nusantara
gas
koil
trap
pompa vakum
substrat
Gambar 22.6 Reaktor CVD termal
REAKTOR CVD TERMAL
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Beberapa contoh reaksi dalam CVD
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
Kelebihan dan kekurangan dibandingkandibandingkan dengan proses PVD
Kelebihan• dimungkinkan untuk mendeposisi material tahan api,
• dimungkinkan untuk mengontrol besar butir,
• tidak memerlukan ruang hampa, dan
• memiliki ikatan yang kuat antara pelapis dengan permukaan material yang dilapisi.
Kekurangan• diperlukan ruang yang tertutup rapat dan pompa khusus
agar dampak korosi dan/atau racun dapat dihindarkan,
• beberapa reaksi memerlukan biaya yang mahal, dan
• efisiensi pemanfaatan material rendah.
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
THERMAL SURFACING
Thermal surfacing adalah suatu metode pelapisan permukaan material dasar dengan menggunakan energi panas, dengan tujuan untuk memperoleh ketahanan terhadap korosi, erosi, aus, dan oksidasi temperatur tinggi.
Terdapat berbagai macam proses thermal surfacing antara lain :• thermal spraying,• hard facing, dll.
Bina Nusantara
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN
THERMAL SPRAYINGThermal spraying adalah suatu teknik pelapisan dimana material pelapis dalam keadaan lebur atau semi lebur disem-protkan hingga membeku dan melekat pada permukaan mate-rial dasar.
Pada mulanya teknik ini digunakan untuk memperbaiki bagian komponen yang telah aus, tetapi kemudian dikembangkan dalam berbagai produk manufaktur untuk mendapatkan sifat tahan korosi, temperatur tinggi, aus, memperbaiki konduktivitas listrik, dan melindungi terhadap pengaruh elektromagnetik.
HARD FACINGHard facing adalah suatu teknik pelapisan dimana paduan logam digunakan sebagai deposit proses pengelasan pada permukaan material dasar.
Dalam hal ini akan terjadi proses peleburan antara material pelapis dan material dasar sehingga terjadi ikatan metalurgi yang sangat kuat.
Teknik ini banyak digunakan untuk melapisi permukaan material dasar atau memperbaiki bagian komponen yang telah aus, atau mengalami erosi dan/atau korosi.
Teknik pengelasan yang sering digunakan adalah oxyacetylene gas welding, dan berbagai macam arc welding.
Bina Nusantara
SELESAI
TERIMA KASIH
PROSES PENGOLAHAN PERMUKAAN