## Pengaruh kekasaran permukaan terhadap ketahanan korosi stainless steel
444 dalam cairan saliva buatan
Aldinor Setiawan 1 , Agus Suprihanto 1 , Sulistyo 1
1 Departemen Teknik Mesin, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudarto Semarang 50275 Email korespondensi: aldinor9494@gmail.com

## Abstrak
Stainless  steel  444  merupakan  tipe  feritik  yang  digunakan  sebagai  material  selubung  magnet  pada  dental magnetic  attachment.  Seiring  pemakaian,  permukaannya  mengalami  gesekan  yang  menyebabkan  kekasaran permukaan  berubah.  Kajian  ini  mempelajari  pengaruh  kekasaran  permukaan  terhadap  ketahanan  korosinya. Spesimen  dengan  variasi  kekasaran  permukaan  Ra  0,146,  0,196  dan  0,624  telah  berhasil  diuji  ketahanan korosinya dalam larutan saliva buatan. Pengujian korosi menggunakan metode weight loss dan polarisasi. Hasil uji  mendapatkan kekasaran permukaan Ra 0,146  laju korosinya  0,00022 mm/y,  sedang kekasaran permukaan 0,624 laju korosinya 0,00057 mm/y. Hasil ini menunjukkan bahwa ketahanan korosi semakin menurun seiring permukaan spesimen semakin kasar.
Kata kunci : kekasaran permukaan, laju korosi, saliva buatan, stainless steel 444.

## Abstract
Stainless steel 444 is a ferritic type used as a magnetic sheath material in dental magnetic attachments. As time  goes  on,  the  surface gets  rougher.  This  research  studies  the  effect  of  surface  roughness  on  its  corrosion resistance. Specimens with variations in surface  roughness Ra 0.146,  0.196 and 0.624 have been  successfully tested for corrosion resistance in an artificial saliva solution. Corrosion testing using weight loss and polarization methods. The test results show that the surface roughness of Ra 0.146 and 0,624 has a corrosion rate of 0.00022 mm/y  and  0.00057  mm/y  respectively.  These  results  indicate  that  the  corrosion  resistance  decreases  with  the roughness of the specimen surface.
Keywords: surface roughness, corrosion rate, artificial saliva, stainless steel 444

## 1. Pendahuluan
Stainless steel atau baja tahan karat merupakan salah satu  logam  yang  memiliki  ketahanan  karat  yang tinggi.  Oleh  karena  itu,  baja  tahan  karat  banyak digunakan  untuk  keperluan  medis  seperti  pada komponen  gigi palsu  [1].  Salah  satu  tipe baja  tahan karat  yang  mulai  digunakan  untuk  aplikasi  tersebut adalah  seri  444.  Seri  ini  termasuk  dalam  kelompok baja  tahan  karat  ferit.  Studi  literatur  yang  telah dilakukan  menunjukkan  bahwa  seri  444  memiliki ketahanan korosi yang identik dengan seri 316. Hanya saja  karena  sifatnya  yang  magnetik,  seri  ini  tidak digunakan sebagai material implan tulang. Meskipun demikian,  seri  444  cocok  digunakan  sebagai  bahan selubung magnet pada dental magnetic attachment .
Penggunaan  seri  444  pada dental  magnetic attachment mengharuskan  baja  tahan  karat  tersebut berkontak  dengan  larutan saliva ,  yaitu  larutan  yang terdapat  di  dalam  mulut.  Sebagaimana  larutan  yang terdapat di dalam tubuh lainnya, larutan saliva banyak mengandung  ion  klorida.  Oleh  karena  itu,  larutan saliva termasuk larutan yang korosif bagi baja tahan karat.  Hal  ini  dapat  menyebabkan  baja  tahan  karat tersebut mengalami serangan korosi.
Selama  penggunaannya,  gerakan  mulut  ketika mengunyah  makanan  dapat  menyebabkan  antar
bagian  mengalami  gesekan.  Gesekan  yang  terjadi tersebut dapat menyebabkan permukaan yang semula halus  menjadi  kasar.  Kekasaran  permukaan  dari benda  kerja  mempengaruhi  serangan  korosi  yang terjadi.  Benda  yang  permukaannya  lebih  kasar  akan mudah  mengalami  serangan  korosi  dibandingkan dengan benda yang permukaannya halus. Permukaan logam yang kasar menyebabkan ketahanan korosinya menurun [2, 3].
Baja tahan karat seri 444 ini memiliki ketahan korosi yang  tinggi  dalam  lingkungan  yang  mengandung asam klorida [4, 5]. Meskipun demikian, disebabkan selama pemakaian sebagai material selubung magnet pada dental  magnetic  attachment, kekasaran permukaannya  semakin  kasar,  ketahanan  korosinya dapat  menurun.  Sayangnya,  belum  banyak  literatur yang  membahas  mengenai  pengaruh  kekasaran permukaan terhadap ketahanan korosi baja tahan karat seri 444 pada lingkungan saliva .

## 2. Metode
Material  yang  digunakan  dalam  kajian  ini  adalah Stainless  Steel tipe  444.  Pengujian  komposisi  kimia menggunakan  alat  Spectrotest  TXC03,  dengan metode  pengujian  sesuai  ASTM  E415-15,  hasil  uji ditampilkan pada Tabel 1:
Tabel 1. Komposisi kimia SS 444.
W ( % ) C Si Mn P S Maks. 0,03 0,54  0,09  0,03  0,01 W ( % ) Cr Mo Ni Cu Fe Maks. 18,57  1,71  0,15  0,02  78,5

## Pembuatan Spesimen
Spesimen  benda  uji  dibuat  dengan  tahapan  sebagai berikut:

## Penyediaan Material Logam
Logam  yang  dipilih  merupakan  jenis  dari stainless steel tipe 444, karna mengandung lebih sedikit unsur Nikel  dari pada tipe stainless  steel 316L yang biasa digunakan di dunia medis.

## Pemotongan Spesimen
Logam stainless steel yang tersedia di pasaran berupa plat  tipis  dengan  tebal  2  mm,  lalu  dipotong menggunakan mesin pemotong dengan ukuran 23 mm x 13 mm sebanyak 9 buah.

## Polishing
Untuk  memberikan  perbedaan  kekasaran  pada permukaan  spesimen,  maka  dilakukan polishing menggunakan  kertas  silikon  karbida  dengan  ukuran grid dari 80, 400 sampai 600.

## Finishing
Spesimen yang sudah sampai tahapan pengamplasan, lalu  dibersihkan  dari  sisa-sisa  kotoran  yang  masih menempel dengan air distilasi kemudian dikeringkan dengan kain bludru.
Untuk  pembuatan saliva banyak  sekali  formula  dan metode  yang  telah  dilakukan,  salah  satunya  dengan mengikuti  dari  kajian  terdahulu,  dengan  komposisi yang ditampilkan pada Tabel 2 berikut.
Tabel 2. Komposisi saliva buatan untuk 1 L [6].
Larutan gr/l NaHPO4 0,26 KSCN 0,33 NaCl 6,7 KH2PO4 0,200 KCL 1,20 NaHCO3 1,50 HCL Balance Aquades Balance
Semua  bahan  ditimbang  sesuai  massa  dan dicampurkan  jadi  satu  ke  dalam  gelas  ukur,  lalu dilarutkan  dengan  air  distilasi  sampai  1  L, pengadukan  larutan  menggunakan  alat magnetic
steering yang  ada  di  Laboratorium  Metalurgi  dan Fisika,  Departemen  Teknik  Mesin,  Universitas Diponegoro,  sampai  larutan  menjadi  homogen  dan HCL  diteteskan  sedikit  demi  sedikit,  perubahan  pH dikontrol menggunakan alat pH meter digital sampai larutan pH menjadi ±7.

## Pengujian Kekasaran
Pengujian  kekasaran  dilakukan  untuk  mengetahui pengaruh  beda  kekasaran  pada  permukaan  terhadap laju korosi yang terjadi. Alat yang digunakan model Mitutoyo  SURFTEST  SJ-210  rentang  pengukuran 17,5 mm (sumbu X) dan 260 µm (sumbu Z), tempat pengujian  dilakukan  di  Laboratorium  Metrologi, Departemen Teknik Mesin, Universitas Diponegoro. Pada pengukuran ini dilakukan pengujian sebanyak 9 spesimen dengan masing-masing spesimen diuji pada 3  titik  berbeda.  Parameter  pengukuran  kekasaran diukur  dengan  menghitung  selisih  simpangan permukaan asli dari permukaan ideal dengan besaran jarak.  Simpangan  besar  dapat  diketahui  bahwa permukaan kasar, begitu pula  sebaliknya simpangan kecil  menunjukkan  bahwa  permukaannya  halus. Untuk  mengukur  kekasaran  permukaan  dapat menggunakan  metode  kontak  langsung  pada permukaan  material.  Prinsip  kerja  metode  ini menggunakan  jarum  yang  berjalan  sepanjang permukaan material. Jarum tersebut memiliki ukuran tersendiri  tergantung  dari  keakuratan  alat surface roughness yang  digunakan.  Sepanjang  perjalanan, pengukuran stylus bergerak  naik  turun  megikuti bentuk kekasaran permukaan.
Gambar 1. Skema pengambilan data kekasaran.

## Studi Korosi Metode Weight Loss
Preparasi  spesimen  dan  uji  korosi  dengan  metode kehilangan berat dilakukan sesuai standar dari ASTM G1 [7]. Plat stainless steel dipotong dengan ukuran 23 mm  x  13  mm  sebanyak  9  buah,  lalu  digosok menggunakan kertas amplas mulai dari grid 80, 400 dan  600,  sebelum  memulai  perendaman,  spesimen harus dibersihkan terlebih dahulu dengan air distilasi untuk  menghilangkan  sisa-sisa  kotoran.  Pengujian dilakukan dalam 3 variasi kekasaran: 80, 400 dan 600. Perhitungan  laju  korosi  kehilangan  berat  dengan menimbang masing-masing spesimen berat awalnya. Spesimen  direndam  di  dalam  larutan saliva buatan (pH  7)  menggunakan  wadah  bejana  plastik,  suhu
larutan dimodifikasi sesuai suhu di dalam mulut yaitu ± 36 o C yang dikontrol secara otomatis menggunakan termostat digital. Pengambilan data dilakukan setiap seminggu sekali, masing-masing spesimen ditimbang kembali menggunakan neraca analitik dengan tingkat ketelitian  mencapai  0,0001  gr,  sehingga  nanti mendapatkan nilai berat hilang ( W ), kemudian dapat menghitung  laju  korosi  dengan  Persamaan  1  sesuai pada standar ASTM G1 [7].
𝐶𝑅 ∶ (1) Keterangan: CR : Corrosion Rate
K : Konstanta (mm/y)
W : Berat hilang
A : Surface area (cm 2 ) T : Lama waktu perendaman
D : Densitas (gr/cm 3 )

## Studi Korosi Metode Polarisasi
Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah 3  sel  elektroda  yang  terhubung  dengan  peralatan potensiostat Autolab PG STAT 302 M, sehingga arus yang dihasilkan pada setiap tegangan yang diberikan dapat  direkam  oleh  komputer  yang  sudah  terdapat software  NOVA  Autolab  di  dalamnya.  Langkah- langkah yang dilakukan dalam proses pengujian laju korosi adalah sebagai berikut:
1. Mempersiapkan  larutan saliva buatan  sebanyak 1,5 liter dengan pH 7 (±0,1).
2. Mempersiapkan  peralatan  sumber  potensial, yaitu seperangkat Potensiostat Autolab PG STAT 302 M yang dihubungkan dengan komputer dan software NOVA.
3. Meletakkan  elektroda  acuan  yang  berupa  unsur Ag/AgCl,  elektroda  pembantu  yang  berupa platina, dan elektroda kerja atau spesimen uji ke dalam gelas beker yang telah ada larutan saliva buatan  di  dalamnya  dengan  menggunakan  tang penjepit.  Diusahakan  pada  saat  peletakan masing-masing elektroda tidak saling bersinggungan.
4. Pada  software  NOVA  yang  terhubung  dengan seperangkat  Potensiostat  Autolab  PG  STAT 302M  yang  berfungsi  sebagai  sumber  potensial diatur pada -500 mv sampai dengan +500 mv.
5. Setelah  semua  selesai  diatur,  klik  tanda  “Start” pada bagian kiri bawah untuk memulai pengujian laju korosi. Proses scanning ini bertujuan untuk mencari  nilai  potensial  yang  akan  digunakan untuk running pengujian spesimen tersebut.
6. Setelah  nilai  potensial  ditemukan,  selanjutnya software NOVA di- running pada potensial -500
mv  sampai  dengan  -100  mv.  Selama  proses running secara  otomatis  software  NOVA  akan menampilkan pembuatan grafik tafel yang dibuat secara bertahap.
7. Setelah  grafik  tafel  terbentuk,  masukkan  data massa  jenis  material  yang  diuji  (g/cm³),  berat atom  logam  (g/mol),  serta  luas  permukaan material  uji  (cm²)  pada  bagian  kolom  di  pojok kanan  bawah.  Data-data  ini  digunakan  oleh software untuk menghitung laju korosinya.
Nilai-nilai penting yang dibutuhkan untuk mengetahui  besarnya  laju  korosi  spesimen  tersebut adalah  laju  korosi,  kuat  arus  korosi,  dan  beda potensial  korosi.  Untuk  mengetahui  nilai-nilai  ini dilakukan pengeplotan terhadap grafik.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Karakterisasi Permukaan
Karakterisasi  permukaan  dengan  cara  menentukan kekasaran  permukaan,  yang  sebelumnya  sudah dilakukan grinding dan polishing menggunakan kertas silikon karbida dengan ukuran 80, 400 dan 600. Hasil pengukuran kekasaran ditampilkan dalam Tabel 3.  Hasil  dari  data  perbedaan  kekasaran  permukaan akan  digunakan  sebagai  data  tambahan  untuk pengujian ketahanan korosi.
Tabel 3. Data hasil pengujian kekasaran.
No Grid Polishing Ra (µm) 1 80 0,624 2 400 0,196 3 600 0,146
Gambar 2. Hasil pengujian kekasaran.

## Uji Korosi Metode Weight Loss Test
Perilaku  korosi  SS  444  dipelajari  dengan  cara menghitung kehilangan berat spesimen terhadap lama waktu  pencelupan  dalam  larutan saliva buatan, kandungan  pH saliva akan  berubah  seiring  proses pencelupan selama satu minggu (7 hari), dengan suhu larutan  yang  tetap  dijaga  diangka  36-37 o C  dengan menggunakan heater sebagai pemanas dan termostat sebagai  pengontrol  suhu  otomatis.  Polanya  diamati untuk  penurunan  berat  sampel  kumulatif  dengan waktu pencelupan. Gambar 3 menunjukkan hubungan antara kekasaran dengan laju korosi ferritik stainless
steel 444 setelah terpapar larutan saliva buatan secara grafis. Pada Tabel 4 memperlihatkan laju korosi ( CR ) tiga  macam  jenis  kekasaran  permukaan  berbanding lurus dengan penambahan waktu ( t ) pengujian. Pada dasarnya,  sampel  pengujian  mengalami  kehilangan berat,  namun  hasilnya  laju  korosi  akan  berbeda  di setiap  minggu  pengambilan  data,  karena  bisa  jadi proses  pembersihan  dan  persiapan  sampel  uji  yang belum  maksimal  dan  permukaan  kekasaran  yang sudah mulai berubah.
Tabel 4. Data hasil pengujian laju korosi WL
Waktu ( mingguan ) Laju Korosi ( mm/y ) 0,624 0,196 0,146 0 0 0 0
1 22 𝑥 10 19 𝑥 10 15 𝑥 10
2 19 𝑥 10 18 𝑥 10 15 𝑥 10 3
64 𝑥 10 30 𝑥 10 18 𝑥 10 4 12 𝑥 10 91 𝑥 10 51 𝑥 10 5 23 𝑥 10 18 𝑥 10 15 𝑥 10
6 25 𝑥 10 17 𝑥 10 13 𝑥 10
7 71 𝑥 10 32 𝑥 10 12 𝑥 10 8
70 𝑥 10 50 𝑥 10 31 𝑥 10
Gambar 3. Laju korosi terhadap waktu.
Pada  Gambar  3,  dapat  dilihat  berdasarkan  data kehilangan  berat  yang  terjadi  pada  masing-masing sampel  didapatkan  laju  korosi  tertinggi  hingga terendah, pada kekasaran permukaan 80 (0,624 µm), yakni laju  korosi tertinggi  terjadi pada minggu ke-5 sebesar  0,00023  mm/y,  karena  permukaan  logam stainless  steel yang  lebih  kasar  akan  menyebabkan beda  potensial  dan  cenderung  untuk  menjadi  anoda yang  terkorosi.  Semakin  kasar  permukaan  suatu logam  menyebabkan  ketidakhomogenan  pada permukaan, hal ini yang menjadi salah satu penyebab utama terjadinya korosi. Permukaan logam yang tidak rata  akan  memudahkan  terjadinya  kutub-kutub muatan  (muatan  positif  dan  negatif),  yang  akhirnya akan berperan sebagai anoda dan katoda pada reaksi elektrokimia. Sedangkan laju korosi terendah terjadi pada sampel minggu ke-7 kekasaran permukaan 600 (0,146 µm), yakni sebesar 0,000012 mm/y.
Pada  awal  pencelupan  spesimen  ke  dalam  larutan saliva ,  kondisi  permukaan  spesimen  masih  bersih
sehingga laju korosinya cepat, lalu pada minggu ke-3 ketika mulai terkorosi, sehingga permukaan spesimen mulai tertutup produk korosi menyebabkan laju korosi sempat  mengalami  penurunan,  hal  ini  menyebabkan terhalangnya  transfer  ion  ke  elektrolit.  Masalah  ini kembali  terulang  pada  minggu  ke-4  sampai  dengan seterusnya.
Grid 80 Grid 400 Grid 600
Gambar 4. Contoh spesimen sebelum pengujian korosi.
Grid 80 Grid 400 Grid 600
Gambar 5. Contoh spesimen setelah pengujian korosi.

## Uji Korosi Metode Polarisasi Linier
Dari hasil pengujian Polarisasi Linier, laju korosi pada kekasaran  permukaan  yang  lebih  tinggi  (0,624  µm) berbanding lurus terhadap laju korosi yang semakin meningkat  dibandingkan  dengan  kekasaran  yang lebih kecil (0,146 µm), ini membuktikan bahwasanya beda  kekasaran  pada  permukaan  akan  sangat berpengaruh  terhadap  laju  korosi  pada  material stainless steel tipe 444. Dalam arti kata, semakin halus permukaan  maka  laju  korosi  akan  semakin  rendah begitu pula sebaliknya. Data hasil pengujian disajikan pada  Tabel  5,  dan  pada  Gambar  6  menunjukkan hubungan antara kekasaran dengan laju korosi ferritik stainless  steel 444  setelah  terpapar  larutan saliva buatan  disajikan  secara grafis  dengan  menggunakan metode polarisasi linier.
Permukaan  logam stainless  steel yang  lebih  kasar akan  menyebabkan  beda  potensial  dan  cenderung untuk menjadi anoda yang terkorosi. Semakin kasar permukaan suatu logam menyebabkan ketidakhomogenan  pada  permukaan,  hal  ini memudahkan  terjadinya  korosi.  Permukaan  logam yang tidak rata akan memudahkan terjadinya kutub- kutub  muatan  (muatan  positif  dan  negatif),  yang akhirnya  akan  berperan  sebagai  anoda  dan  katoda pada  reaksi  elektrokimia.  Permukaan  logam  yang halus  dan  bersih  akan  menyebabkan  korosi  sukar terjadi,  sebab  sukar  terjadi  kutub-kutub  yang  akan bertindak  sebagai  anoda  dan  katoda.  Maka  dari  itu, laju  korosi  akan  semakin  meningkat  seiring bertambah kasarnya permukaan logam. Hal ini sesuai dengan hasil yang telah dikaji sebelumnya [2, 3, 8]. Saat  nilai  kekasaran  permukaan  bertambah  besar, maka laju korosi juga akan semakin besar (berbanding lurus).
Permukaan  logam  yang  lebih  kasar  akan menimbulkan  beda  potensial  pada  permukaan, semakin  kasar  maka  semakin  besar  juga  beda potensial  antar  permukaan  tersebut,  hal  ini menyebabkan permukaan tersebut memiliki kecenderungan untuk menjadi anoda yang terkorosi.
Tabel  5. Data  hasil  pengujian  laju  korosi  (linier polarization).
Sampel Ecorr ( V ) Icorr ( A/cm² ) 𝐱 𝟏𝟎 𝟖 CR ( mm/y ) 𝐱 𝟏𝟎 𝟓 A1 -0,051 5,5 58 C1 -0,039 4,28 55 B2 -0,036 3,39 39 C2 -0,005 1,41 21 B3 0,0013 1,28 17 C3 0,0400 1,47 26
Gambar 6. Laju korosi polarisasi linier.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  kajian  dan  analisis  ketahanan  laju  korosi terhadap  beda  kekasaran  permukaan  yang  sudah dilakukan  pada  material stainless  steel tipe  444, didapatkan kekasaran permukaan sangat berpengaruh terhadap  tingkat  laju  korosi  dari  material  feritik stainless steel tipe 444. Di mana semakin besar nilai kekasaran  material  feritik stainless  steel tipe  444 maka  semakin  tinggi  pula  laju  korosi  yang  terjadi. Karena  permukaan  logam  yang  lebih  kasar  akan menimbulkan  beda  potensial  pada  permukaan, semakin  kasar  maka  semakin  besar  juga  beda potensial  antar  permukaan  tersebut,  hal  ini menyebabkan permukaan tersebut memiliki kecenderungan untuk menjadi anoda yang terkorosi. Hasil  terbaik  (laju  korosi  yang  paling  rendah)  yang didapatkan  dari  metode  kehilangan  berat  ( Weight Loss )  adalah  pada  kekasaran  permukaan  0,146  µm dengan laju korosi sebesar 0,000012 mm/y. Dan hasil terbaik  (laju  korosi  yang  paling  rendah)  yang didapatkan dari metode polarisasi linier adalah pada kekasaran  permukaan  0,146  µm  dengan  laju  korosi sebesar 0,000222 mm/y, dan laju korosi tertinggi pada variasi  kekasaran  permukaan  0,624  µm  sebesar 0,000570 mm/y.

## Daftar Pustaka
[1] Hermawan  H.  Pengenalan  pada  Biomaterial 2019:1–8. https://doi.org/10.31227/osf.io/v3z5t.1/8.
[2] Sani  M.  Pengaruh  Kekasaran  Permukaan Terhadap  Laju  Korosi  Pada  Baja  HQ  705. Universitas Tridinanti, 2020.
[3] Ichwani  MR.  Pengaruh  Kekasaran  Permukaan Terhadap  Laju  Korosi  Baja  API  5L  Dalam Larutan  Asam,  Basa  dan  Garam.  Brawijaya, 2014.
[4] Manam  NS,  Harun  WSW,  Shri  DNA,  Ghani SAC, Kurniawan T, Ismail MH, et al. Study of corrosion in biocompatible metals for implants: A  review.  J  Alloys  Compd  2017;701:698–715. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.01.196.
[5] Potgieter JH, Adams F V, Maledi N, Der Merwe J  Van,  Olubambi  PA.  Corrosion  Resistance  of Type  444  Ferritic  Stainless  Steel  in  Acidic Chloride Media. J Chem Mater Sci 2012;2:37– 48.
[6] Ardhy S, Gunawarman, Affi J. Perilaku Korosi Titanium  dalam  Larutan  Modifikasi  Saliva Buatan  Untuk  Aplikasi  Ortodontik.  J  Mek
2015;6:585–93. [7] ASTM  International.  Standard  Practice  for Preparing , Cleaning , and Evaluating Corrosion Test. Significance 1999;90:1–9. https://doi.org/10.1520/G0001-03R11.2. [8] Turdean GL, Craciun A, Popa D, Constantiniuc M.,  Study  of  electrochemical  corrosion  of biocompatible Co–Cr and Ni–Cr dental alloys in artificial saliva. Influence of pH of the solution. Mater Chem Phys 2019;233:390–8. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.05. 041.