Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Magnesium dan paduannya telah digunakan di berbagai industri karena memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, modulus elastisitas dan densitas yang rendah, serta sifat mampu bentuk dan manufaktur yang baik. Namun, magnesium memiliki ketahanan korosi dan aus yang rendah. Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukan rekayasa permukaan pada paduan magnesium. Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) menghasilkan lapisan keramik oksida yang dapat meningkatkan ketahanan korosi dan aus paduan magnesium. Jenis elektrolit yang digunakan karakteristik dan waktu hidup plasma. Dalam penelitian ini, proses PEO dilakukan pada paduan AZ91 dalam elektrolit berbasis campuran silikat, fosfat, dan hidroksida yaitu Na3PO4, Na2SiO3, dan KOH. Proses PEO dilakukan dengan menggunakan rapat arus konstan sebesar 533 A/m2 selama 10 menit. Parameter proses tersebut dipilih untuk memperlama waktu hidup plasma. Pada penelitian sebelumnya, plasma hanya dapat hidup selama 2 menit. Hasil analisis SEM-EDS menunjukkan bahwa lapisan PEO yang dihasilkan memiliki dua tipe warna, yaitu abu-abu dan putih dengan morfologi dan komposisi berbeda. Bagian putih memiliki morfologi yang tidak seragam dan banyak retakan, dibandingkan dengan bagian abu-abu yang memiliki sedikit pori dan retakan. Ketebalan lapisan yang terbentuk sebesar 53 ± 3 μm. Berdasarkan hasil analisis fasa XRD, terdapat fasa kristal dan amorf Mg2SiO4, Mg3(PO4)2, dan MgO pada lapisan PEO. Hasil tersebut dikonfirmasi oleh hasil analisis EDS dengan terdeteksinya unsur-unsur terkait. Bagian putih memiliki konsentrasi Si yang lebih tinggi dibandingkan bagian abu-abu. Bagian abu-abu memiliki daya tahan abrasi yang lebih tinggi dibandingkan lapisan putih yang ditunjukkan dari nilai spesifikasi abrasinya, yaitu 0,684 × 10-5 mm3/mm dibanding 1,48 × 10-5 mm3/mm. Hasil karakterisasi dan uji mekanik menunjukkan lapisan PEO yang terbentuk tebal dan memiliki ketahanan aus yang baik karena plasma dapat hidup sampai 10 menit. ......Magnesium and its alloys have been used in various industries due to their high strength-to-weight ratio, low modulus of elasticity and density, as well as good formability and manufacturability. However, magnesium has low corrosion resistance and wear resistance. To overcome these challenges, surface engineering is required for magnesium alloys. Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) produces a ceramic oxide layer that can enhance the corrosion resistance and wear resistance of magnesium alloys. The type of electrolyte used determines the characteristics and lifetime of the plasma. In this study, the PEO process was performed on the AZ91 alloy using an electrolyte based on a mixture of silicate, phosphate, and hydroxide, namely Na3PO4, Na2SiO3, and KOH. The PEO process was carried out using a constant current density of 533 A/m2 for 10 minutes. These process parameters were chosen to prolong the plasma lifetime. In previous studies, the plasma could only last for 2 minutes. The results of SEM-EDS analysis showed that the produced PEO layer had two different colors, namely gray and white, with different morphologies and compositions. The white part exhibited non-uniform morphology and numerous cracks compared to the gray part, which had fewer pores and cracks. The thickness of the formed layer was measured to be 53 ± 3 μm. Based on XRD phase analysis, crystal and amorphous phases of amorf Mg2SiO4, Mg3(PO4)2, and MgO were detected in the PEO layer. These findings were confirmed by EDS analysis, which detected related elements. The white part had a higher concentration of Si compared to the gray part. The gray part exhibited higher abrasion resistance compared to the white layer, as indicated by the abrasion specification values, which were 0,684 × 10-5 mm3/mm and 1,48 × 10-5 mm3/mm, respectively. The characterization and mechanical testing results indicated that the formed PEO layer was thick and had good wear resistance due to the plasma lifetime reaching 10 minutes.

Abstrak :
The characteristics of coatings formed by Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) are affected by the composition of metal substrates. In this work, the effect of alloying element Ca (0, 1 and 2 wt%) on the degradation behavior and apatite-forming ability of PEO coated AZ61 magnesium alloys was clarified by means of polarization measurements in 0.9% NaCl solution and an in-vitro test in Simulated Body Fluid (SBF), respectively. The AZ61 alloys were subjected to plasma electrolytic oxidation at a constant current of 200 A/m2 at 25°C for 8 min in 0.5 M Na3PO4 solution. The surface investigation suggested no significant effect of Ca content on the morphology of the PEO coating formed on the AZ61 specimens. The coatings exhibited an eruption-like structure decorated with micropores and microcracks. Their average thicknesses were 13.2, 17.4 and 14.3 µm for AZ61, AZ61-1Ca and AZ61-2Ca, respectively. The polarization measurements showed no significant difference in the corrosion potentials (-1.60 VAg/AgCl) and corrosion current densities (1.61×10-5 A cm-2) of all the coated specimens. Similarly, there was no significant effect of Ca on the apatite-forming ability in SBF, as indicated by the lack of apatite deposition on all the coated specimens after 14 days of immersion. Further sealing of the PEO coatings by chemical treatment in NaOH solution is suggested to enhance the corrosion resistance.

Abstrak :
Film komposit sensitif kelembaban PVA-PEO dan TiO2 yang dideposisikan pada substrat PCB dengan elektroda berstruktur interdigital dari film Cu yang dilapisi Ag telah berhasil dipreparasi. Film komposit ini dibuat dengan tujuan memodifikasi sifat sensitif kelembaban dari film PVA. Fabrikasi film PVA-PEO-TiO2 menggunakan teknik dipcoating. Amonium peroksodisulfat (APS) digunakan sebagai insiator untuk crosslinking PVA. Film yang dimodifikasi telah dikarakterisasi sifat-sifat mekanik, struktur dan sifat listriknya. Parameter fabrikasi yang ikut diteliti berupa tebal film yang divariasi dengan cara difabrikasi secara berlapis dan pengaruh konsentrasi TiO2. Penambahan PEO sebesar 40,0 mg pada film PVA dapat menurunkan tingkat swellingnya sebesar 10% dan meningkatkan nilai fraksi gel sebesar 30% relatif terhadap tingkat swelling dan nilai fraksi gel film PVA sendiri. Perubahan sifat ini dapat meningkatkan stabilitas mekanis film. Perbaikan sifat ini diduga disebabkan karena terjadinya IPN antara PVA dengan PEO. Pengujian dengan FTIR menunjukan bahwa penambahan PEO maupun TiO2 tidak merubah spektrum film PVA. Hasil ini berarti antara PVA dengan PEO maupun TiO2 tidak terjadi ikatan kimiawi. Sedangkan topografi film yang diamati melalui SEM menunjukan TiO2 tersebar pada permukaan dan di dalam film PVA-PEO. Karakterisasi listrik dilakukan dengan meneliti hubungan antara perubahan impedansi film komposit PVA-PEO-TiO2 terhadap perubahan kelembaban relatif menggunakan RCL-meter. Penambahan TiO2 sebesar 1000 mg (96% relatif terhadap massa PVA-PEO) sebagai modifikator memberikan efek penurunan nilai impedansi film sebesar empat orde pada kondisi RH tinggi, sehingga film komposit lebih sensitif. Sifat sensitif kelembaban film komposit ini dipengaruhi oleh frekuensi ukur, tebal film dan massa modifikator. Frekuensi ukur 1 kHz dan massa modifikator 1000 mg menghasilkan sifat listrik dan sifat sensitif kelembaban yang paling baik untuk film komposit PVA-PEO-TiO2. Uji pengaruh lapisan film menunjukkan, film komposit dengan variasi tebal satu lapis memiliki sifat sensing yang lebih baik, sedangkan film PVA dan film PVA-PEO memiliki sifat sensing yang baik pada kondisi film tiga lapis. Sifat sensitif kelembaban film komposit PVA-PEO-TiO2 diduga merupakan sumbangan dari sifat sensitif PVA dan TiO2. Sifat sensitif PVA dimungkinkan karena sifatnya yang hidrofilik. Gugus OH pada rantai molekul PVA dapat menangkap molekul air, sehingga perubahan orientasi dipol air dapat diamati efeknya dengan menggunakan signal ac. Perubahan sifat sensing dari film karena modifikasi TiO2 diduga muncul saat preparasi film. Saat preparasi diduga APS telah menyebabkan partikel TiO2 mempunyai kemampuan kemisorbsi terhadap molekul air sehingga saat film berfungsi sebagai material sensitif terhadap kelembaban, permukaan partikel-partikel TiO2 telah dipenuhi oleh molekul-molekul air yang terkemisorbsi. Selanjutnya molekul-molekul air di udara akan berikatan secara fisisorbsi dengan molekul-molekul air yang ada dipermukaan partikel TiO2 sehingga menyebabkan penambahan sifat sensitif dari film komposit tersebut. Reproduksibilitas fabrikasi film diuji dengan melakukan dua kali preparasi dengan menggunakan dua wadah dan perubahan sifat listrik karena efek penuaan selama 60 hari memberikan hasil yang cukup stabil yang bersesuaian dengan hasil dari uji mekanis.

Abstrak :
Magnesium dan paduannya telah menjadi salah satu fokus menarik dalam penelitian di bidang material, khususnya untuk aplikasi implan biomedis karena bersifat biodegradable. Namun, tantangan utama dari magnesium ialah ketahanan korosinya yang rendah. Modifikasi permukaan yang dapat digunakan karena efektif untuk meningkatkan ketahanan korosi pada magnesium adalah Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). Namun, lapisan PEO menunjukkan bioaktivitas yang rendah, sehingga pertumbuhan apatit berlangsung lambat. Dalam penelitian ini, proses PEO dilakukan menggunakan elektrolit berbasis fosfat, yaitu Na3PO4-KOH dan penambahan ion Ca berupa Ca(OH)2. Untuk meningkatkan mobilitas ion khususnya ion Ca agar dapat masuk ke dalam lapisan oksida, proses PEO dimodifikasi menggunakan ultrasonikasi. Proses PEO dilakukan dalam dua kondisi, yaitu tanpa (PEO) dan dengan ultrasonikasi (UPEO), serta waktu oksidasi divariasikan 10, 15, dan 20 menit. Berdasarkan hasil analisis fasa XRD, terdapat fasa kristalin Mg dan Mg3(PO4)2 pada masing-masing lapisan, serta tambahan fasa C5(PO4)3OH atau HA pada lapisan UPEO. Penggunaan ultrasonikasi cenderung meningkatkan persentase pori pada permukaan lapisan oksida hingga 26% dibandingkan lapisan PEO. Kekerasan lapisan PEO meningkat hingga 6 kali dari substrat, sedangkan lapisan UPEO meningkat hingga 2-4 kali dari substrat. Hasil uji polarisasi menunjukkan bahwa sampel lapisan PEO memiliki ketahanan korosi yang lebih baik dibandingkan sampel lapisan UPEO, dengan nilai Icorr terendah yang didapat dari pengujian PDP dan nilai hambatan total (Rp) yang lebih besar yang didapat dari hasil uji EIS. Hasil uji bioaktivitas menunjukkan adanya penumbuhan lapisan baru akibat dari endapan putih yang menutupi pori-pori pada permukaan sampel yang didukung dengan bertambahnya kandungan Ca pada masing-masing sampel dari hasil analisis EDS. Penambahan Ca(OH)2 dalam elektrolit PEO terbukti dapat meningkatkan bioaktivitas lapisan. ......Magnesium and its alloys have become an attractive focus of research in materials science, especially for biomedical implant applications, because they are biodegradable. However, the main challenge of magnesium is its low corrosion resistance. The surface modification method that can effectively increase the corrosion resistance of magnesium is Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). However, the PEO layer showed low bioactivity, so the apatite grew slowly. In this study, the PEO process used of phosphate-based electrolyte, namely, Na3PO4-KOH and the addition of Ca ions in the form of Ca(OH)2. To increase the mobility of ions, especially to enter the Ca ion into the oxide layer, a PEO process was modified using ultrasonication. The PEO process was carried out in two conditions, namely without (PEO) and with the ultrasonication (UPEO), and time variations were carried out for 10, 15, and 20 minutes. Based on the results of XRD phase analysis, there are crystalline phases of Mg and Mg3(PO4)2 detected in each layer and additional Ca5(PO4)3OH or HA phase detected in the UPEO layer. The use of ultrasonication tends to produce the oxide layer with a higher percentage of pores until 26%. The hardness value of the PEO layer was increased up to 6 times higher than the substrate, while the UPEO layer only reached 2 – 4 times. The results of the polarization test show that the PEO coatings have better corrosion resistance than the UPEO coatings, with the lowest Icorr values obtained from the PDP test and a higher total resistance (Rp) value obtained from the EIS test results. The results of the bioactivity test showed the growth of a new layer because white particles covered the pores on the sample surface, which is supported by the increasing content of the Ca from the EDS analysis in each sample. The addition of Ca(OH)2 in the electrolyte was proven to increase the bioactivity of the PEO coatings.

Abstrak :
Film sensitif kelembaban bahan polyvinyl Alcohol (PVA) yang dimodifikasi dengan Polyethylene Oxide (PEO) telah berhasil dipreparasi. Preparasi bahan dilakukan dengan mendeposisikannya di atas substrat PCB berelektroda interdigital dari material tembaga yang dilapis dengan perak melalui metode pencelupan (dip-coating). Karakterisasi film meliputi sifat mekanik, struktur dan sifat listrik. Sifat mekanik film dipelajari melalui pengukuran uji tarik, fraksi gel dan swelling. Struktur film dikarakterisasi dengan Infra Red (IR), sedangkan sifat listrik dikarakterisasi dengan RCL meter dari mode dc dan ac dengan frekuensi dari 1kHz ? 1MHz. Hasil uji sifat mekanik film menunjukkan bahwa penambahan PEO dapat meningkatkan fraksi gel dan menurunkan swelling yang dapat diterangkan karena telah terjadi jaringan interpenetrating antara PVA dan PEO. Penambahan PEO ini mempunyai efek samping berupa penurunan kekuatan tarik film. Hasil karakterisasi struktur menunjukkan film sangat mudah menyerap uap air sehingga yang terlihat sebagian besar adalah absorpsi dari gugus OH. Penambahan PEO tidak berpengaruh pada nilai impedansi film. Studi efek frekuensi pada impedansi film menunjukkan bahwa film hanya sensitif terhadap perubahan frekuensi pada RH rendah. Sifat terbaik sebagai film sensitif kelembaban ditunjukkan oleh frekuensi 1 kHz. Hasil ukur menunjukkan bahwa penambahan PEO dapat memperbaiki reprodusibilitas fabrikasi dan stabilitas impedansi film PVA. Film PVA-PEO yang difabrikasi dengan dua kali celup (dua lapis) dengan PEO 40,0 mg memberikan reprodusibilitas dan stabilitas impedansi terhadap kelembaban terbaik.

Abstrak :
Penggunaan paduan magnesium sebagai material bio-metalik memiliki potensi untuk terurai secara alami dalam cairan tubuh dan berperan penting dalam struktur tulang. Dalam aplikasinya, modifikasi permukaan paduan magnesium diperlukan untuk meningkatkan sifat mekanik dan anti-korosinya. Salah satu metode pelapisan menjanjikan adalah Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). Pada penelitian ini, dilakukan pelapisan paduan magnesium AZ31 dengan metode PEO menggunakan pendekatan one-step dan two-step. Parameter ditetapkan sama dalam penggunaan kedua metode ini yaitu meliputi waktu, rapat arus, sumber tegangan, dan suhu. Pada metode two-step PEO, lapisan HA (hidroksiapatit) disisipkan ke dalam lapisan oksida yang terbentuk. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode two-step PEO menghasilkan lapisan dengan karakteristik lebih baik dibandingkan metode one-step PEO. Lapisan two-step PEO memiliki persentase pori lebih kecil, ketebalan lapisan lebih besar, dan nilai spesifik abrasi lebih rendah. Selain itu, fasa kristalin baru, yaitu Ca5(PO4)3OH atau HA, terdeteksi dalam lapisan two-step PEO. Penggunaan metode two-step PEO dengan penambahan hidroksiapatit memberikan hasil lebih baik dalam hal karakterisasi morfologi dan sifat ketahanan aus. Dalam konteks aplikasi biomedis, hal ini menunjukkan potensi penggunaan paduan magnesium dengan metode pelapisan two-step PEO sebagai material cocok untuk aplikasi tulang dan gigi manusia. ......The use of magnesium alloy as a bio-metallic material has the potential to decompose naturally in body fluids and plays an essential role in bone structure. In its application, surface modification of magnesium alloy is required to improve its mechanical and anti-corrosion properties. One of the promising coating methods is Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). In this study, the coating of magnesium alloy AZ31 was carried out using a one-step and two-step approach using the PEO method. The parameters used in both methods include the same time, current density, voltage source, and temperature. In the two-step PEO method, a HA (hydroxyapatite) layer is inserted into the formed oxide layer. The results showed that the two-step PEO method produced layers with better characteristics than the one-step PEO method. The PEO two-step coating has a smaller pore percentage, a larger layer thickness, and a lower abrasion-specific value. In addition, a new crystalline phase, namely Ca5(PO4)3OH or HA, was detected in the two-step PEO layer. The two-step PEO method with hydroxyapatite adds better morphology characterization and wear resistance properties. This demonstrates the potential use of magnesium alloys coated by the two-step PEO method as suitable materials for human bone and tooth applications in biomedical applications.

Abstrak :
Magnesium dan paduannya memiliki sifat biokompatibilitas yang baik dan karakteristik mirip dengan tulang, sehingga baik digunakan sebagai implan tulang di bidang ortopedi. Namun, reaktivitas yang tinggi menyebabkan magnesium dan paduannya mudah mengalami korosi. Salah satu modifikasi permukaan untuk meningkatkan ketahanan korosi pada magnesium dan paduannya adalah plasma elektrolisis atau disebut juga plasma electrolytic oxidation (PEO). Meningkatnya ketahanan korosi yang drastis pada paduan Mg menyebabkan sulitnya terbentuk mineral tulang apatit. Pada penelitian ini, proses PEO pada paduan Mg seri AZ31B dimodifikasi dengan penambahan serbuk nano apatit di dalam elektrolit Na3PO4-KOH. Penyisipan apatit di dalam lapisan diamati dengan memvariasikan waktu proses PEO yaitu 10, 15, dan 20 menit. Sel elektrolisis diberi perlakuan ultrasonikasi selama proses PEO (UPEO) untuk meningkatkan jumlah penyisipan apatit ke dalam lapisan. Berdasarkan hasil XRD, fasa Mg, Mg3(PO4)2, dan MgO terdeteksi pada semua lapisan, dan tambahan fasa Ca5(PO4)3OH terdeteksi pada lapisan UPEO. Hal ini didukung dengan komposisi Ca yang lebih tinggi pada hasil analisis EDS di lapisan UPEO dibandingkan lapisan PEO. Perlakuan ultrasonikasi menghasilkan permukaan lapisan dengan porositas 44% lebih tinggi. lapisan PEO dan UPEO menghasilkan kekerasan 3-5 kali dari substrat. Uji polarisasi menunjukkan nilai rapat arus korosi (Icorr) terendah dimiliki oleh sampel yang dilapisi selama 20 menit. Demikian pula data EIS menunjukkan nilai hambatan total (Rp) paling tinggi pada sampel yang dilapisi selama 20 menit. Analisis EDS setelah uji bioaktivitas di larutan ringer laktat termodifikasi, konsentrasi Ca pada lapisan PEO dan UPEO meningkat. ......Magnesium and its alloys exhibit good biocompatibility and similar characteristics to bone, making them suitable for use as bone implants in the orthopedic field. However, its high reactivity causes magnesium and its alloys easily corrode. One of the surface modifications to increase the corrosion resistance of magnesium and its alloys is plasma electrolysis or also known as Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). The drastic increase in corrosion resistance in Mg alloys makes it difficult to form apatite bone mineral. In this study, the PEO process in the Mg alloy AZ31B series was modified by adding apatite nanopowder in the Na3PO4-KOH electrolyte. The insertion of apatite in the layer was observed by varying the PEO processing time, namely 10, 15, and 20 minutes. The electrolyzed cell was ultrasonicated during the PEO (UPEO) process to increase the amount of apatite insertion into the coating. Based on XRD results, Mg, Mg3(PO4)2, and MgO phases were detected in all layers, and additional Ca5(PO4)3OH phases were detected in the UPEO layer. This is supported by the higher Ca composition in the EDS analysis results in the UPEO layer compared to the PEO layer. The ultrasonication treatment resulted in a coating surface with 44% higher porosity. PEO and UPEO coatings produce a hardness of 3-5 times that of the substrate. The polarization test showed that the lowest corrosion current density (Icorr) was owned by the coated sample for 20 minutes. Similarly, the EIS data showed the highest total resistance value (Rp) in the samples that were coated for 20 minutes. EDS analysis after the bioactivity test in modified Ringer's lactate solution, the concentration of Ca in the PEO and UPEO layers increased compared to before the test.