Abstrak—  Thermal  Barrier  Coating  (TBC)  berfungsi  untuk mengurangi  temperatur  substrat  serta  meningkatkan  daya tahannya  terhadap  korosi  dan  oksidasi  guna  meningkatkan efisiensi turbin dan memperpanjang umur pakai komponen. Pada penelitian  ini,  digunakan  flame  spraying  dari  variasi  bond  coat (Ni-Cr-Al-Y),  (Ni/CrO 3 /Cr X C Y )  dan  tanpa  bond  coat  serta melapisi kembali lapisan bond coat dengan Al 2 O 3 - ZrO 2 – 8%Y 2 O 3 sebagai  Thermal  Barrier  Coating  untuk  diteliti  pengaruhnya terhadap struktur mikro lapisan yang terbentuk Hasil flame spray NiCrAlY  diamati  dengan  SEM  dan  ditemukan  beberapa  serbuk dari  material  top  coat  dengan  beberapa  kondisi  yaitu    meleleh (melted),  meleleh  sebagian  (semi  melted),  dan  tidak  meleleh (unmelted).  Selain  itu,  ditemukan  poros  yang  merata  hampir  di seluruh  permukaan  sampel  dan  munculnya  pengintian  retak. Selain  itu,  variasi  bond  coat  menghasilkan  lapisan  oksida  dan mekanisme pengintian retak yang berbeda pula.
Kata  Kunci  —  Al 2 O 3, Cr 2 O 3 ,  bond  coat,  NiCrAlY,  Thermal Barrier Coating.

## I. PENDAHULUAN
hermal  Barrier  Coating (TBC)  digunakan  untuk melindungi  peralatan  seperti  pada  mesin  turbin,  dan pembangkit  daya  agar  tahan  terhadap  panas  dan  lingkungan yang  berubah-ubah.  TBC  berfungsi  untuk  mengurangi temperatur substrat serta meningkatkan daya tahannya terhadap korosi  dan  oksidasi  guna  meningkatkan  efisiensi  turbin  dan memperpanjang umur pakai komponen.
Dalam beberapa dekade ini, kemajuan pada efisiensi turbin gas baik yang digunakan untuk mesin tenaga berbasis darat, mesin generator  tenaga,  aplikasi  kapal  laut,  dan  pesawat  terbang sangat  bergantung  pada    kenaikan  temperatur  gas  yang signifikan. Kenaikan besar pada temperatur gas telah dinaikkan dengan  pengembangan  skema  pendinginan  dengan  teknologi tinggi  untuk  substrat  dan  material  yang  mempunyai  performa dan teknologi tinggi. Pendinginan telah dihitung memiliki andil sebesar 75% dalam kenaikan kapabilitas temperatur. Kemajuan paduan super ini tidak lepas dari pengembangan berkelanjutan pada  pelapisan  untuk  melindungi  komponen  dari  mekanisme degradasi  sebagai  akibat  pengaruh  dari  lingkungan  (National Academy Press, 2006)
Tujuan  umum  dari  TBC  adalah  untuk  menurunkan temperatur  udara  pada  saat  proses  pendinginan  pada  mesin berlangsung,  serta  menaikkan  temperatur  operasi  sehingga mengalami peningkatan efisiensi. Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah  desain  sistem  pelapisan  yang  bisa  memerankan  kedua tujuan  tersebut.  Pada  penelitian  kali  ini,  digunakan flame spraying dari variasi
bond coat ( Ni-Cr-Al-Y),
(Ni/Cr 2 O 4 /Cr X C Y ) dan tanpa bond coat serta melapisi kembali lapisan bond coat dengan Al 2 O 3 dan ZrO 2 – 8%Y 2 O 3 sebagai Thermal  Barrier  Coating untuk  diteliti  pengaruhnya  terhadap struktur mikro lapisan yang terbentuk. Substrat yang digunakan adalah  Inconel  625  yang  sering  digunakan  baling-baling  dan nozel.  Pada  jurnal-jurnal  sebelumnya,  diketahui  Inconel  625 sering  digunakan  pada  lingkungan  agresif.  Tujuan  dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh  variasi bond coat terhadap  struktur  mikro  lapisan  yang  terbentuk  sesudah dilakukan  proses  deposisi.pada  pelapisan  tahan  temperatur tinggi.

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Peralatan yang digunakan
Peralatan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  antara  lain, Neraca  Digital  Analitik, Siever  Shaker  dan  Sieve , Planetary Ball  Mill ,  Pengering  Serbuk (Dryer) , Sand  Blasting , Flame Spray , Oxy  Acetylene ,  SEM (Scanning  Electron  Microscope dan EDX), Ring Mill, Alat Pendukung (sarung tangan, wadah tempat sampel, plastik tempat serbuk, dan stopwatch ), Furnace, dan Ultrasonic Cleaner Bath dan XRD.

## B. Bahan yang digunakan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain, Serbuk 8%  Y 2 O 3 -  ZrO 2 (Yttria  Stabilized  Zirconia),  Serbuk  Al 2 O 3 , Serbuk MCrAlY (Ni= bal., Cr = 21-23%,. Al = 9-11%, Y= 0.8 – 1.2%), Kromium Oksida (CrO 3 ), serbuk grafit (Carbon), dan gas Argon.
Pengaruh NiCrAlY, Ni/CrO 3 /Cr x C y Sebagai
Variasi Bond Coat dengan Penambahan Lapisan Al 2 O 3 dan YSZ Pada Inconel 625 Terhadap Struktur Mikro Lapisan Menggunakan Metode Flame Spraying
Aprian Immanuel, Hariyati Purwaningsih, dan Sigit Tri Wicaksono Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : hariyati@mat-eng.its.ac.id
T

## C. Preparasi Substrat
Substrat Inconel 625 dilakukan proses cutting, cleaning dan sand  blasting sebelum  proses  pelapisan.  Proses cutting yang menggunakan alat gergaji. Spesimen yang awalnya berbentuk tube dengan d = 6.55 mm  dan h = 80.65 mm dipotong sesuai dengan  tabel  1.  Ukuran  hasil  pemotongan  yang  sudah ditentukan  diambil  dari  penentuan  jumlah  jenis  variabel  yang digunakan dengan masing – masing variabel memiliki 3 sampel uji.  Setelah  dilakukan  pemotongan,  hasil  dari  potongan  yang berjumlah  sembilan  akan  masih  berbentuk tube .  Sampel  – sampel  tersebut  dipotong  melintang.  Setelah  itu,  hasil  dari potongan melintang tersebut dipotong  sehingga menghasilkan daerah yang cukup untuk memudahkan perubahan bentuk dari bentuk silindris menjadi pelat dengan bantuan ragum. Setelah itu,  spesimen  diberikan  perlakuan  permukaan  dengan ultrasonic cleaning pretreatment. Tujuan dari pretreatment ini adalah untuk mengeliminasi pengotor yang ada pada spesimen untuk  selanjutnya  dilakukan  proses sandblasting .  Fungsi  dari sand  blasting disini  selain  untuk  mengkasarkan  permukaan pada  logam,  juga  berfungsi  untuk  membersihkan  permukaan logam  dari  kotoran  –  kotoran  yang  menempel  termasuk  karat [1]. Perlakuan permukaan dengan sandblasting dan kombinasi sandblasting dengan ultrasonic  cleaning  pretreatment akan meningkatkan kekuatan dari ikatan yang terjadi antara substrat dan bondcoat. Hasil  dari sand  blasting akan  meningkatkan kekasaran  permukaan.  Semakin  meningkatnya  kekasaran permukaan,  semakin  baik  pula    ikatan  mekanik (mechanical bonding) yang terbentuk [2],[3].

## D. Preparasi Serbuk
Serbuk komposit Ni/Cr 2 O 4 /Cr x C y digunakan sebagai variasi bondcoat dalam  penelitian  ini.  Paduan  ini  digunakan  karena sifat ketahanan thermal yang baik dengan nilai kekerasan yang tinggi.  Paduan  ini  juga  memiliki  sifat  ketahanan  terhadap gesekan dan goresan serta ketahanan korosi yang baik. Serbuk ini  merupakan  serbuk  paduan  komposit  yang  direkomendasi dalam metode pendeposisian baik secara plasma, thermal spray maupun secara difusi HVOF [4]
Dalam proses preparasinya, Serbuk paduan Ni/CrO 3 /Cr X Cy mengalami  3  proses  preparasi.  Proses  preparasi  pertama merupakan proses sintesis Kromium Karbida. Proses preparasi kedua  merupakan  proses  material  komposit  Ni/CrO 3 .  Proses preparasi  terakhir  merupakan  proses  pemaduan  hasil  proses pertama dan kedua, yaitu dengan memadukan secara mekanik ( mechanical  alloying) serbuk  Kromium  Karbida  dan  serbuk komposit Ni/CrO 3 . Setelah dipadukan secara mekanik, serbuk yang  sudah  homogen  tersebut,  dilakukan sintering pada temperatur 700 o C
Pada  preparasi  pertama,  dilakukan  proses mechanical alloying antara  Kromium  Oksida  (CrO 3 )  dan  serbuk  grafit (Carbon).  Hasil  yang  diharapkan  dari  proses  ini  adalah didapatkannya  produk  Kromium  Karbida  (Cr x C y ).  Tahap pertama  yang  dilakukan  adalah  menyeragamkan  serbuk kromium  oksida  menggunakan ring  mill .  Distribusi  ukuran partikel  yang  lebih  seragam  diperlukan  agar  reaksi  yang berjalan selama proses pembentukan yang terjadi lebih efektif [5] Ring Mill dipilih karena material yang dapat diproses lebih beragam  dari  1gram  sampai  1kilogram.  Setelah  proses
pulverizing selesai, serbuk CrO 3 dpindahkan ke Ball Mill untuk dilakukan  proses mechanical  alloying dengan  serbuk  grafit. Persamaan  reaksi  pada  proses  sintesis  Kromium  Karbida didasarkan pada persamaan reaksi sebagai berikut [4]:
3Cr 2 O 3 + 13C = 2 Cr 3 C 2 + 9 CO 5Cr 2 O 3 + 27 Cr 3 C 2 = 13 Cr 7 C 3 + 15 CO 7Cr 2 O 3 + 27 C = 27 Cr 7 C 3 + 21CO
5Cr 2 O 3 + 14 Cr 7 C 3 = 27 Cr 4 C + 15 CO 23 Cr 2 O 3 + 81 C = 2 Cr 23 C 6 + 69 CO Serbuk  yang  telah  dilakukan  proses  pemaduan  secara mekanik dipindahkan ke wadah kaca yang kering. Selanjutnya, proses dilanjutkan ke proses preparasi kedua.
Pada proses preparasi kedua, dilakukan mechanical alloying antara serbuk Nikel dan serbuk Kromium Oksida (CrO 3 ). Hasil yang diharapkan dari proses ini didapatkannya produk serbuk Nikrom. Proses ini dimulai dengan memasukkan serbuk Nikel dan  Kromium  Oksida  (CrO 3 )  yang  sudah  diberi  perlakuan pulverizing dengan  mesin ring  mill ke  dalam chamber mesin Ball  Mill .  Perbandingan  komposisi  Nikel  dan  Kromium  pada serbuk NiCr adalah 1:4 [6].
Proses  ketiga  yaitu  melakukan  proses mechanical  alloying antara produk hasil proses preparasi pertama dan produk hasil proses  preparasi  kedua.Proses  dimulai  dengan  memasukkan serbuk Ni/Cr 2 O 4 dan serbuk CrO 3 /graphite ke dalam chamber mesin ring  mill. Setelah  proses  selesai,  serbuk  hasil  proses dipindahkan  ke  sebuah  wadah  kaca  yang  kering  untuk menghindari pengotor masuk pada saat penyimpanan

## III. DATA DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Karakterisasi Serbuk
Hasil  pengujian  serbuk  hasil  sintesis  Ni/Cr 2 O 4 /Cr x C y yang menggunakan X-Ray Diffraction PANlytical dengan sudut 2Ө 10 o – 90 o , gelombang CuKα sebesar 1.5406A dan analisa peak menggunakan software PCPDF  WIN  dan  PDF  2  2011  untuk mencocokan  kartu  PDF  dengan  puncak  pada  sampel menghasilkan identifikasi peak tertinggi pada 2Ө = 26.55, yang merupakan fasa graphite dengan sistem kristal hexagonal dan bidang  kristal  (002).  Senyawa graphite yang  dikenal  dengan nama umum karbon juga ditemukan  pada puncak peak 2Ө = 43.31  dengan  sistem  kristal Rhombohedral dan  bidang  kristal (101). Pada peak kedua tertinggi, terdeteksi puncak 2Ө = 44.42, yang  merupakan  fasa  (Cr 2 Ni 23 ) 0.16 yaitu Chromium  Nickel dengan sistem kristal kubik dan bidang kristal (111). Pada peak ketiga  tertinggi,  terdeteksi  Cr 2 O 3 dengan  sistem  kristal rhombohedral  dengan  muncul  puncak  2Ө  =  33.56  yang teridentifikasi pada bidang (104). Selain itu, puncak  – puncak lainnya seperti 76.29 (217), 73.03 (1010), 65.071 (300), 63.46 (214), 54.82 (116), 36.17 (110), dan 24.47 (012) juga terdeteksi fasa Cr 2 O 3 dengan sistem kristal yang sama. Pada puncak 2Ө = 50,22  terdeteksi  fasa  Cr 7 C 3 dengan  sistem  kristal hexagonal dan  bidang  kristal  (402).  Pada  puncak  2Ө  =  51.78,  terdeteksi fasa  Cr 3 C 2 dengan  sistem  kristal orthorhombic dan  bidang kristal  (301).  Senyawa  kromium  karbida  lain  juga  ditemukan pada puncak  2Ө  =  41.45 dengan  rumus  kimia  Cr 23 C 6 ,  sistem kristal kubik dan bidang kristal (422). Hal ini ditunjukkan pada gambar  2.  Selain  itu,  hasil  pengujian  SEM  pada  gambar  1 menunjukkan  serbuk  mempunyai  bentuk  partikel  yang  cukup
baik,  dan  seragam  dengan  ukuran  partikel  berkisar  antara  87 µm  –  130  µm.  Bentuk  partikel  dari  serbuk  juga  dapat  dilihat memiliki  bentuk  yang  tidak  umum    dan  memiliki  beberapa ujung yang tajam.
(a)
(b)
Gambar 1. Hasil Pengujian SEM Serbuk Ni/CrO 3 /Cr x C y dengan Activated Self Propagation High Temperature Synthesis pada perbesaran (a) 500x (b)1000x
Gambar 2. Hasil Pengujian XRD Serbuk Paduan Ni/CrO 3 /Cr x C y

## B. Hasil Proses Pelapisan
Setelah  substrat  selesai  dipreparasi,  dilakukan  pelapisan dengan  urutan  yang  pertama  pelapisan  lapisan bond  coat NiCrAlY,  pelapisan  lapisan bond  coat Ni/CrO 3 /CrxC y , pelapisan  lapisan  Al 2 O 3 ,  pelapisan  YSZ  secara  berurutan. Sebelum  dilakukan  proses  pelapisan,  spesimen  dilakukan pemanasan awal (pre heat) pada temperatur 300-400 o C untuk mengurangi thermal  shock ketika  proses  pelapisan  dilakukan. Parameter  pelapisan  lapisan bond  coat NiCrAlY,  pelapisan lapisan bond  coat Ni/CrO 3 /Cr x C y ,  pelapisan  lapisan  Al 2 O 3 , pelapisan YSZ dilakukan. Flame spray adalah salah satu proses dari thermal  spray yang  menggunakan  energi  kimia  sebagai bahan bakar untuk menghasilkan panas. Jenis flame spray yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah powder  flame  spray, dimana  serbuk  dari  keramik  dimasukkan  ke hopper (tempat serbuk)  kemudian  serbuk  akan  jatuh  melalui  lubang  dan terbawa  oleh  aliran  nyala  api  yang  panas  dan  kencang. Sehingga  serbuk  akan  meleleh  atau  semi  meleleh  dan menempel  pada  substrat  [7].  Proses flame  spray dilakukan dengan  parameter  kondisi  tekanan  oksigen  20  kg/cm 2 dan Asetilin  30  kg/m 2 .  Pengujian  XRD  dilakukan  dengan menggunakan X-Ray Diffraction PANlytical dengan sudut 2Ө 10 o –  90 o ,  gelombang  CuKα  sebesar  1.5406A.  Analisa  peak dari  hasil  XRD  dilakukan  dengan  menggunakan software PCPDF  WIN  dan  PDF  2  2011  untuk  mencocokan  kartu  PDF dengan  puncak  pada  sampel.  Pada  gambar  3  (a)  sampel NiCrAlY + Al 2 O 3 – YSZ teridentifikasi peak tertinggi pada 2Ө
=  43.8339,  yang  merupakan  fasa  β-Al 45 Cr 7 dengan  sistem kristal monoclinic dan bidang kristal (820).
(a) (b) (c)
Gambar 3. Sampel uji sesudah pelapisan (a) bond coat MCrAlY/ top coat Al 2 O 3 dan YSZ (b) bond coat Ni/CrO 3 /Cr x C y / top coat Al 2 O 3 dan YSZ (c) Al 2 O 3 dan YSZ
Fasa β-Al 45 Cr 7 yang dikenal dengan nama umum alumunium chromium juga  ditemukan    pada  puncak  peak  2Ө  =  25.9276 dengan  bidang  kristal  (401)  dan  puncak  peak  2Ө  =  46.0706 dengan  bidang  kristal  (1000)  Pada  peak  kedua  tertinggi, terdeteksi  puncak  2Ө  =  74.7614,  yang  merupakan  fasa  Al 2 O 3 yaitu Alumunium  Oxide dengan  sistem  kristal  rhombohedral dan bidang kristal (208). Pada peak ketiga tertinggi, terdeteksi lagi  β-Al 45 Cr 7 dengan  muncul  puncak  2Ө  =  51.0143  yang teridentifikasi pada bidang (-716). Selain itu, puncak – puncak lainnya  seperti  52.8800  (042),  44.8132  (-731)  juga  terdeteksi fasa  β-Al 45 Cr 7 dengan  sistem  kristal  yang  sama.  Pada  puncak 2Ө = 35.5300 terdeteksi fasa AlNi 3 dengan sistem kristal cubic dan bidang kristal (110). Pada puncak 2Ө = 36.9598, terdeteksi fasa Al 4 Ni 3 dengan sistem kristal cubic dan bidang kristal (332). Pada  puncak  2Ө  =  63.4266,  terdeteksi  fase  Cr 5 Al 8 dengan sistem kristal rhombohedral, bidang kristal (107). Pada puncak 2Ө  =  68.5677,  terdeteksi  Al 18 Co 5 Ni 3 dengan  sistem  kristal monoclinic dan bidang kristal (024). Selain itu, senyawa Al 2 O 3 lain juga ditemukan pada puncak 2Ө = 38.127 dengan sistem kristal rhombohedral dan bidang kristal (110) dan puncak 2Ө = 57.8191  dengan  sistem  kristal  yang  sama  dan  bidang  kristal (116). Hal ini juga didukung dengan gambar 4.
Pengujian  makroskopik  menggunakan stereo  microscope ZEISS  Stemi  308  yang  berada  pada  Laboratorium  Metalurgi Jurusan  Teknik  Material  dan  Metalurgi  Fakultas  Teknologi Industri  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  Surabaya, Indonesia.  Pengujian  menggunakan  perbesaran  2000µm. Pengujian  dilakukan  bertujuan  untuk  mengamati  secara  jelas tampak  permukaan  baik  secara  horizontal  maupun  melintang fenomena  –  fenomena  yang  terjadi  setelah  dilakukan  proses pelapisan  Hasil  pengujian  makroskopik  menunjukkan  hasil proses  pelapisan  yang  tidak  terdistribusi  seragam  di  seluruh permukaan  sampel.  Hal  ini  ditunjukkan  pada  gambar  1  (a). Pada  gambar  5(a),  sampel  pada  gambar  1(a)  diuji  dengan tampak  melintang.  Dari  hasil  pengujian  tersebut,  diketahui adanya  permukaan  yang  mengalami  peristiwa  delaminasi. Proses  delaminasi  adalah  proses  dimana  terlepasnya  lapisan dari  substrat  [8].  Selain  itu,  terlihat  juga  lapisan  yang membentuk  lapisan  dengan  ketebalan  tidak  merata  di permukaan  substrat  ditambah  dengan  adanya  lapisan  yang memiliki  ketebalan  yang  lebih  tinggi  dibanding  pada  bagian permukaan lain. Hal ini juga ditunjukkan dengan gambar 5(b). Gambar 5 (b) menunjukkan struktur  mikro lapisan TBC yang terdiri  dari  ZrO 2 –  8%Y 2 O 3 sebagai topcoat dan Ni–22Cr–10Al–1Y  (wt%)  sebagai bondcoat. Gambar  5  (b) menunjukkan lapisan keramik yang mempunyai porositas dan retak mirip diskontinuitas. Lapisan bondcoat pada gambar 5(b)
tidak  memiliki  kepadatan  yang  penuh  dan  sulit  dibedakan antara lapisan bond coat dan lapisan top coat.
Gambar 4. Hasil Pengujian XRD Sampel NiCrAlY + Al 2 O 3 + YSZ (a) (b)
Gambar  5.  Hasil  Pengujian  dengan  variasi bond  coat NiCrAlY  (a) Makroskopik  tampak  atas  melintang  (b)  Struktur  mikro  tampak  melintang perbesaran 1000x
Alumunium tidak terdistribusi secara seragam pada lapisan karena pembentukan alumina selama proses thermal spray. Hal ini  ditunjukkan  pada  gambar  4(a).  Konsentrasi  alumunium ditemukan dengan kadar sangat rendah (<14 at% or 7.8 wt.%) di beberapa daerah permukaan lapisan topcoat/bond coat . Nikel  dan  kromium  terdistribusi  lebih  seragam.  Namun, segregasi dari nikel masih bisa dilihat, diindikasi pada gambar 6(b).  Gambar  6(a)  menunjukkan  persebaran  alumunium  yang mirip dengan persebaran oksigen yang dibuktikan juga dengan gambar 6(c). Persebaran unsur nikel juga memiliki lokasi yang mirip dengan lokasi persebaran unsur oksigen yang diindikasi oleh  gambar  6(b)  dan  gambar  6(c).  Dengan  kata  lain,  lapisan keramik top  coat berada  di  atas  lokasi  persebaran  oksigen. sedangkan lapisan bond coat berada di bawah lapisan oksida. Lapisan  oksidasi  massif  ini  berada  didalam  daerah  lapisan permukaan Al 2 O 3 /lapisan keramik top coat.
Pembentukan  lapisan  oksida  massif  diikuti  dengan pembentukan  spinel  –  spinel  (Cr,Al) 2 O 3 ,  Ni(Cr,Al) 2 O 4 dan NiO.  Spinel  –  spinel  ini  berada  di  dalam  daerah  lapisan permukaan  Al 2 O 3 /lapisan  keramik top  coat [8].  Spinel merupakan  mineral  yang  terbentuk  dari  beberapa  variasi komposisi  dimana  kation  dari  mineral  tersebut  terdistribusi diantara dua sub-kisi molekul-molekul penyusunnya yang membentuk larutan padat [9].
(a) (b) (c)
Gambar  6.  Persebaran  unsur  pada  spesimen  variasi bond  coat NiCrAlY  (a) Alumunium (b) Nikel (c) Oksigen
Karakteristik oksidasi Ni -  22Cr – 10Al – 1Y pada 950 o C dan 980 o C serupa dengan 930 o C. Proses pemanasan di udara pada
1200 o C,  (Cr,Al) 2 O 3 ,  Ni(Cr,Al) 2 O 4 dan  NiO  bertumbuh  secara cepat  pada  lapisan  TBC/daerah  permukaan Bond  Coat. Pertumbuhan secara cepat ini akan  mengakibatkan pengintian retak.  Pengintian  retak  biasanya  diisi  oleh  (Cr,Al) 2 O 3 , Ni(Cr,Al) 2 O 4 dan  NiO  dan  terus  bertumbuh  menuju  lapisan keramik top  coat. Pada  tahap  selanjutnya,  retak  antar permukaan  bersatu  membentuk  sebuah  lapisan  retak  yang menonjol  pada  lapisan  keramik top  coat dekat  permukaan dengan orientasi mode pembelahan lapisan. pertumbuhan dari oksida  (Cr,Al) 2 O 3 ,  Ni(Cr,Al) 2 O 4 dan  NiO  cukup  heterogen. Oleh  karena  itu,  pertumbuhan  kinetik  mereka  tidak  dapat dihitung.  Secara  umum,  semakin  meningkatnya  temperatur, semakin  bertambahnya  volume  (Cr,Al) 2 O 3 ,  Ni(Cr,Al) 2 O 4 dan NiO  terbentuk.  Akan  tetapi,  diatas  temperatur  930 o C,  volume dari  (Cr,Al) 2 O 3 ,  Ni(Cr,Al) 2 O 4 dan  NiO  tidak  bertambah mengikuti  peningkatan  waktu  pemanasan.  Disamping  itu, lapisan Al 2 O 3 terbentuk lebih seragam pada permukaan antara keramik  dan  lapisan bond  coat .  Ketebalan  lapisan  Al 2 O 3 meningkat  secara  monoton  seiring  dengan  waktu  pemanasan berlangsung [8].
Gambar  3(b)  merupakan  sampel  uji  sesudah  dilakukan pendeposisian bondcoat serbuk Ni/CrO 3 /Cr x C y. Dari pengujian XRD,  diketahui  peak  tertinggi  terletak  pada  2Ө  =  43.3894, yang merupakan fasa Cr 3 C 2 dengan sistem kristal orthorhombic dan bidang kristal (023). Fasa Ni(Cr 2 O 4 ) yang dikenal dengan nama umum nickel dichromat ditemukan  pada puncak peak 2Ө =  62.9764  dengan  bidang  kristal  (224).  Pada  peak  kedua tertinggi, terdeteksi lagi puncak 2Ө = 35.4797, yang merupakan fasa  Cr 3 C 2 yaitu Chromium  Carbide dengan  sistem  kristal orthorhombic dan  bidang  kristal  (111).  Selain  itu,  puncak  – puncak  lainnya  seperti  54.6448  (116),  dan  57.2294  (211) terdeteksi fasa Cr 2 O 3 dengan sistem kristal rhombohedral . Pada puncak  2Ө  =  30.0785  terdeteksi  fasa  ZrO 2 dengan  sistem kristal tetragonal dan bidang kristal (110). Pada puncak 2Ө = 50.5299,  terdeteksi  fasa  ZrO 1.95 dengan  sistem  kristal tetragonal dan bidang kristal (220). Pada puncak 2Ө = 41.2734, terdeteksi  fase  Cr 3 C 2 dengan  sistem  kristal orthorhombic, bidang  kristal  (041).  Dari  hasil  pengujian  XRD,  diketahui lapisan oksida yang terbentuk adalah Cr 2 O 3 . Hal ini dibuktikan dengan berturut-turut Cr 2 O 3 mengisi puncak data 54.6448 dan 57.229 dengan struktur kristal yang sama. Selain itu, terbentuk pula berbagai bentuk karbida kromium seperti Cr 7 C 3 dan Cr 3 C 2 yang menjadi harapan hasil saat dilakukannya proses sintesis. Hal ini ditunjukkan pada gambar 7
Gambar 7. Hasil pengujian XRD sampel uji sesudah dilakukan pendeposisian bondcoat serbuk Ni/CrO 3 /Cr x C y
Karbida  kromium  dalam  komposit  paduan  Kromium Karbida  dan  Nikel  Kromium  berfungsi  sebagai reinforced sedangkan  NiCr  sebagai matrix .  Paduan  komposit  ini diharapkan  menghasilkan  sebuah  lapisan  dengan  sifat  anti gores yang sangat baik, ketahanan korosi yang maksimal, serta mempunyai ketahanan temperatur tinggi yang baik.

## (a)
(b)
Gambar  8.  Hasil  pengujian  sampel  uji  sesudah  dilakukan  pendeposisian bondcoat serbuk Ni/CrO 3 /Cr x C y (a) SEM tampang melintang pada perbesaran 500x (b) Makroskopik tampang atas melintang
Terbentuknya lapisan oksida tidak diikuti dengan kepadatan lapisan  yang  baik.  Hal  ini  dapat  diketahui  dari  gambar  8. Terlihat  banyaknya  porositas  hampir  diseluruh  permukaan. Lapisan oksida tidak memiliki kepadatan yang penuh. Porositas dan  nilai  kekerasan  akan  semakin  meningkat  seiring  dengan meningkatnya jarak dari penyemprotan. Hal ini terjadi karena ketika  jarak  penyemprotan  besar,  temperatur  partikel  hasil penyemprotan akan menurun, jumlah udara yang diambil pada saat  penyemprotan  meningkat.  Akibatnya,  laju  pendinginan lapisan akan meningkat [10].
Gambar 9(a) dan (b) menunjukkan persebaran Oksigen dan Silikon. Persebaran unsur oksigen dan unsur silikon  memiliki perbedaan.  Silikon  memiliki  persebaran  yang  sama  dengan unsur  Al.  Namun,  unsur  kromium  tidak  memiliki  lokasi persebaran  yang  sama.  Kromium  sendiri  terkonsentrasi persebarannya  diatas  lapisan  antar-permukaan  antara  lapisan oksidasi dan substrat. Kromium dimungkinkan untuk terdifusi dari  substrat  menuju  lapisan  oksida  yang  baru  [11].  Hal  ini sesuai  seperti  yang  ditunjukkan  pada  gambar  9(c),  dimana persebaran  Kromium  menandakan  lapisan  oksida  yang sebenarnya karena hasil dari difusi tersebut akan menghasilkan lapisan Cr 2 O 3
Gambar  9.  Persebaran  unsur  menggunakan  pengujian  EDX  (a)  Oksigen  (b) Silikon (c) Kromium (d) Alumunium
Gambar 3(c) merupakan sampel yang terdeposisi Al 2 O 3 dan ZrO 2 - 8%Y 2 O 3 . Pengujian makroskopik menggunakan stereo microscope ZEISS Stemi 308 yang berada pada Laboratorium Metalurgi  Jurusan  Teknik  Material  dan  Metalurgi  Fakultas Teknologi  Industri  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember Surabaya,  Indonesia.  Pengujian  menggunakan  perbesaran 2000µm.  Pengujian  dilakukan  bertujuan  untuk  mengamati secara jelas tampak permukaan baik secara horizontal maupun melintang fenomena – fenomena yang terjadi setelah dilakukan proses  pelapisan  dan  proses oxyacetylene  torch  flame  heat treatment. Hasil  pengujian  makroskopik  menunjukkan  hasil proses  pelapisan  sebelum  dilakukan oxyacetylene  torch  flame heat treatment bahwa permukaan sampel terlihat memiliki rata permukaan  yang  lebih  rendah  jika  dibandingkan  dengan  sisi permukaan lainnya. Hal ini juga ditunjukkan dengan panah b. Selain  itu,  permukaan  juga  memiliki  permukaan  yang  tidak rata,  terdapat  porositas  yang  menyebar  hampir  diseluruh permukaan  sampel,  serta  tampaknya  partikel  –  partikel  yang tidak meleleh dan semi meleleh di seluruh permukaan sampel. Hal  ini  juga  dibuktikan  pada  gambar  10(b).  Gambar  10(b) menunjukkan lapisan  yang terdiri dari keramik Al 2 O 3 dan ZrO 2 –  8%Y 2 O 3. Lapisan  keramik  banyak  terdapat  porositas  yang menyerupai  kawah  –kawah  kosong  dan  tidak  meratanya persebaran  Alumunium  pada  lapisan  yang  diindikasi  pada gambar  11(d)  serta  adanya  partikel  yang  tidak  meleleh sempurna. Hal ini disebabkan tingginya kecepatan pendinginan dan mendaratnya partikel pada substrat [12]. Selain itu, lapisan ini  terdiri  dari  struktur  yang  pipih  sebagai  akibat  dari  jenis coating yang  digunakan.  Partikel  yang  berbentuk  seperti percikan-percikan  merupakan  hasil  pengintian  yang  sangat cepat  dari  lapisan.  Percikan-percikan  ini  dipisahkan  dari diantara poros-poros yang ada di lapisan bersifat tipis tersebut. Nikel  dan  Kromium  tersebar  lebih  merata  pada  setiap permukaan lapisan. Namun, masih terdapatnya segregasi nikel seperti ditunjukkan pada gambar 11 (b).
(b) (d) (a) (c)
(a) (b)
Gambar 10. Hasil pengujian sampel sampel yang terdeposisi Al 2 O 3 dan ZrO 2 -
8%Y 2 O 3 (a)  tampak  atas  melintang  sampel  (b)  SEM  tampang  atas  melintang perbesaran 100x
Gambar 11. Persebaran unsur pada sampel yang terdeposisi Al 2 O 3 dan ZrO 2 - 8%Y 2 O 3 (a) Oksigen (b) Nikel (c) Kromium (d) Alumunium
Pembentukan spinel pada permukaan antara lapisan keramik dan  lapisan  Al 2 O 3 terjadi  akibat  transportasi  nikel  yang melewati  lapisan  Al 2 O 3. Spinel  ini  akan  menyebabkan pengintian retak pada lapisan yang akan terus menjalar sampai ke seluruh permukaan lapisan sampai gagal [8]. Oleh sebab itu, segregasi  nikel  akan  mempercepat  proses  pengintian  dan pertumbuhan retak. Semakin banyaknya konsentrasi nikel pada daerah lapisan, semakin besar resiko gagalnya lapisan tersebut. Hasil  pengujian  XRD  menunjukkan  identifikasi  peak tertinggi  terletak  pada  2Ө  =51.2974,  yang  merupakan  fasa (Al 0.9 Cr 0.1 )O 3 dengan sistem  kristal rhombohedral dan bidang kristal (024). Fasa β-Al 45 Cr 7 yang dikenal dengan nama umum alumunium  chromium ditemukan    pada  puncak  peak  2Ө  = 45.6712  dengan  bidang  kristal  (403).  Pada  peak  kedua tertinggi,  terdeteksi  puncak  2Ө  =  43.5076,  yang  merupakan fasa  Al 2 O 3 yaitu Alumunium  Oxide dengan  sistem  kristal rhombohedral dan  bidang  kristal  (113).  Selain  itu,  puncak  – puncak  lainnya  seperti  35.0819  (104),  dan  75.6343  (119) terdeteksi  fasa  α-Al 2 O 3 dengan  sistem  kristal rhombohedral . Pada puncak 2Ө = 36.4340 terdeteksi fasa ZrO 2 dengan sistem kristal cubic dan bidang kristal (220) (ref code 01-070-6832). Pada  puncak  2Ө  =  36.9598,  terdeteksi  fasa  Al 4 Ni 3 dengan sistem kristal cubic dan bidang kristal (332). Pada puncak 2Ө = 63.4266,  terdeteksi  fase  Cr 5 Al 8 dengan  sistem  kristal rhombohedral, bidang  kristal  (107).  Pada  puncak  2Ө  = 68.5677,  terdeteksi  Al 18 Co 5 Ni 3 dengan  sistem  kristal monoclinic dan bidang kristal (024). Selain itu, senyawa Al 2 O 3 lain juga ditemukan pada puncak 2Ө = 74.4202 dengan sistem kristal rhombohedral dan bidang kristal (208).

## IV. KESIMPULAN
Hasil  pelapisan  menggunakan  metode flame  spray menghasilkan lapisan dengan porositas yang menyebar hampir diseluruh  permukaan  sampel.  Terdapatnya  partikel  yang terdeposisi  dalam  keadaan  meleleh,  meleleh  sebagian,  dan tidak  meleleh.  Terdapat  juga  segregasi  nikel  yang  beresiko menginisiasi retak di seluruh spesimen. Hasil Pengujian XRD sampel NiCrAlY + Al 2 O 3 – YSZ menunjukkan puncak tertinggi 2Ө = 43.8339 yang merupakan fasa β-Al 45 Cr 7. Hasil pengujian XRD  sampel  Al 2 O 3 +  ZrO 2 –  8%Y 2 O 3 menunjukkan  puncak tertinggi  2Ө  =51.2974,  yang  merupakan  fasa  (Al 0.9 Cr 0.1 )O 3. Hasil pengujian XRD menujukkan puncak tertinggi pada 2Ө = 43.3894,  yang  merupakan  fasa  Cr 3 C 2.. Substrat  sebaiknya dipreparasi  dengan  ukuran  yang  cukup  besar  supaya  dalam proses  pelapisan,  desain  parameter  sesuai  denagn  keadaan lapangan. Temperatur  sintesis  Kromium  Karbida  +  Nikel Kromium  sebaiknya  menggunakan  temperatur  lebih  dari 1000 o C  agar  menghasilkan  hasil  yang  lebih  sesuai  dengan penelitian sebelumnya.  Penentuan jarak penyemprotan serbuk sebaiknya tidak lebih dari 10mm agar mempunyai hasil lapisan yang lebih efektif dan efisien.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] R.  J.  Mills,  “Abrasive  Blasting  with  Post-Process  and  In-Situ Characterization,” Master  science  in  materials  science  and  engineering. Blacksburg: Departement of  Materials Science and Engineering Virginia Polytechnic Institute and State University (2014)
[2] I.  Watanabe,  Kurtz  K.S.,  Kabcenell  J.L.,  Okabe  T.,    “Effect  of sandblasting and silicoating on bond strength of polymer glass composite to cast titanium,”  J. Prosthet Dent (1999) 82: 462-467
[3] B.S.  Lim,  Heo  SM,  Lee  YK  Kim  CW.,  “Shear  bond  strength  between titanium  alloys  and  composite  resin:  sandblasting  versus  fluoride-gel treatment,” J.Biomed Mater Res B (2003) 64: 48-43
[4] K.  Szymański, B.  Formanek,  “Process of  high temperature  synthesis  in producing  composite  carbide  powders  for  thermally  sprayed  coating,” IOP Conference Series Materials and Engineering (2011) 22 012003
[5] German  R.M, Powder  Metallurgy  Science 2 nd Edition  USA:  The Pennyslvania State University
[6] J.K.N Murthy,
K. Satya, K. Gopinath, B. Venkataraman, “Charaterisation of HVOF Sprayed  Cr 3 C 2 -50(Ni20Cr)  Coating  and  the influence of binder properties on solid particle erosion behavior,” Surface and Coating Technology (2010) 204 pp. 3975-3985
[7] ASM Handbook of Thermal Spray, ASM Interational (2004)
[8] W.R  Chen,  X.  Wu,  B.R.  Maple,  P.C.  Patnaik,  “Oxidation  and  crack nucleation/growth in an air-plasma thermal barrier coating with NiCrAlY bond coat,” Surface and Coatings Technology (2005) 127 pp. 109-115 [9] V.A.  Kurepin,  D.A.  Kulik,  A.  Hiltpold,  M.  Nicolet, Thermodynamic Modelling  of  Fe-Cr-Ni  Spinel  Formation  at  the  Light-Water  Reactor Conditions . Ukraine: PSI Bericht (2002) ISSN: 1019-0643
[10] T.  Kobayashi,  T.  Maruyama,  dan  M.  Kano,  “Charaterization  of  Pure Alumunium  and  Zinc  Sprayed  Coating  Produced  by  Flame  Spraying,” Materials Transactions Vol 44, No. 12 (2003) pp. 2711 -2717
[11] Kumar S., D. Mudgal, S. Singh, S. Prakash, “Cyclic oxidation behavior of bare  and  Cr 3 C 2 -25(NiCr)  coated  super  alloy  at  elevated  temperature,” Advance Material Letter (2013) Vol. 4 Ed. 10 pp. 754-761 [12] Shanmugavelayutham,  G  and  Kobayashi  A.  “Effect  of  Processing Parameters on Microstruture and Mechanical Properties of Zirconia/Alumina  Composite  Coatings  by  Gas  Tunnel  Type  Plasma Spraying,” Osaka: JWRI , 567-0047.
(a) (b)
(c) (d)