Di era modern sekarang ini, teknologi plasma nitriding sudah banyak digunakan dalam dunia industri. Secara umum, nitriding adalah proses memasukkan gas nitrogen ke dalam material secara penetrasi tanpa merusak sampel tersebut. Dengan melakukan proses ini, maka kita bisa mengubah dan memodifikasi kekerasan dari sifat asli bawaan material. Lama tidaknya proses Nitriding ini juga akan memberikan efek signifikan pada biaya produksi dan hasil nitriding. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian secara efektif untuk bisa mendapatkan kondisi optimal proses nitriding.
Pada penelitian ini, dilakukan variasi dan karakterisasi terhadap konsentrasi gas N2-H2 pada proses Nitriding. Dengan melakukan ini, maka kita akan bisa mendapatkan kondisi optimal untuk proses Nitriding. Adapun plasma parameter yang dilakukan variasi yaitu RF-voltage, DC-bias, dan tekanan. Dimana, ketiga parameter ini merupakan parameter dasar yang bisa menghasilkan plasma Nitriding dengan konsentrasi berbeda. Variasi dilakukan dengan cara mengeset ke tiga parameter dasar tadi pada nilai tertentu. Setelah itu, proses analisa dilakukan dengan menggunakan OES (Optical Emission Spectroscopy) dan analasisa mikroskopik terhadap sampel yang dilakukan nitriding. Dengan menggunakan OES maka kita akan mengetahui populasi molekul, atom, dan radikal yang terbentuk dan berpengaruh pada proses Nitriding. Dengan memahami analisa OES ini maka akan mempermudah kita dalam mengontrol proses nitriding. Pada analisa OES untuk N2-H2 ini didapatkan bahwa penambahan gas hidrogen memiliki pengaruh yang signifikan dalam proses terbentuknya plasma selama nitriding. Ditemukan adanya aktif species dan radikal NH pada saat plasma terbentuk dalam tabung. Selain itu, jika dilakukan penambahan dalam jumlah kecil untuk molekul gas hidrogen memberikan pengaruh terhadap naiknya peak dan radikal NH pada display OES. Berdasarkan analisa dengan OES, maka didapatkan komposisi optimal untuk proses nitriding yaitu dengan penambahan 20% dari gas hidrogen.
Untuk analisa pengujian sampel dilakukan pada austenitic stainless-steel AISI304. Sampel ini diberikan perlakuan nitriding dengan suhu 673K dan 623K. Pemilihan suhu ini dilakukan karena termasuk kategori low temperature nitriding process. Keuntungan yang didapatkan dengan memilih proses nitriding di level ini yaitu bisa menekan biaya pada proses produksi. Hasil karekterisasi pada sampel ini yaitu nilai kekerasan sampel setelah di nitriding dan seberapa dalam penetrasi gas nitrogen ini bisa masuk ke layer sampel. Dari hasil uji kekerasan, didapatkan dengan malakukan nitriding dengan komposisi optimal (20% penambahan hidrogen) didapatkan nilai kekerasan sebesar 1100 HV. Hasil ini merupakan hasil positif yang signifikan, karena tanpa nitriding nilai kekerasannya yaitu 370 HV dan jika dilakukan nitriding pada high temperature nitriding sebesar 680 HV. Sedangkan untuk uji kedalaman penetrasi gas nitrogen, didapatkan bahwa gas nitrogen bisa masuk sampai kedalaman 50mm pada sampel setelah proses nitriding dengan menggunakan formula optimal. Kedua hasil uji ini tentunya memberikan angin segar untuk proses nitriding pada dunia industri yang dapat menekan biasa produksi serta dapat memberikan sumbangsi signifikan untuk kemajuan research and develompment.
Penulis: Ersyzario Edo Yunata, Ph.D
Judul Artikel : High Density RF-DC Plasma Nitriding under Optimized Conditions by Plasma-Diagnosis
Link dan Indeks : Scopus, https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85128463404&doi=10.3390%2fapp12083706&origin=inward&txGid=373879f3737cac3f1c1883b60e32d3ad
