oksidasi siklik.
Kata kunci : SUS 304, HVOF Thermal Spray Coating , Metal Matrix Composite , ketahanan mulur, paling rendah. 600 o C memiliki  perubahan  berat oksida, ketebalan coating ,  dan  senyawa  oksida  yang  terbentuk paling rendah sebesar 0.000148917%/jam. Spesimen coating MMC 3 komponen pada temperatur coating yang rekomendasikan dalam aplikasi pipa boiler tubes PLTU merupakan laju mulur yang sebanyak 5 siklus. Spesimen coating Metal Matrix Composite (MMC) 3 komponen merupakan dalam tubes furnace dan pendinginan diluar selama 15 menit dalam 1 siklus dan di lakukan hari). Pengujian oksidasi siklik dengan variasi temperatur 600 o C, 700 o C dan 800 o C selama 1 jam 550 o C dengan pembebanan sebesar 0.4 σ y dan 0.6 σ y ( yield  strength ) selama 30240 menit  (21 siklik dalam aplikasi pipa boiler tubes PLTU. Pengujian creep telah dilakukan pada temperatur permukaan  baja  SUS 304. Tujuan  pelapisan  untuk meningkatkan ketahanan  mulur dan oksidasi dengan menggunakan teknik High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) Thermal Spray Coating , pada Metal Matrix Composite coating 60% NiCr + 30% Cr 3 C 2 + 10% Al 2 O 3 dan 60% NiCr + 40% Cr 3 C 2 MATRIX COMPOSITE NiCr+Cr 3 C 2 DENGAN METODA HVOF. Telah dilakukan proses deposisi KETAHANAN MULUR DAN OKSIDASI SIKLIK BAJA SUS 304 HASIL PELAPISAN METAL ABSTRAK (Naskah diterima: 21 –11–2019, Naskah direvisi: 16 –12–2019, Naskah disetujui: 18 –01–2020) e-mail: mluthfinaufal7@gmail.com
Jl. Tamansari No.71, Lb. Siliwangi, Coblong, Kota Bandung, 40132
2 Pusat Sains dan Teknologi Nuklir Terapan – BATAN
Jl. Terusan Jenderal Gatot Subroto, Kota Bandung, 40284
1 Jurusan Teknik Metalurgi Fakultas Teknologi Manufaktur – UNJANI
Muhammad Luthfi Naufal 1 , Muhammad Waldi 1 , Djoko Hadi Prajitno 2

## DENGAN METODA HVOF

## HASIL PELAPISAN METAL MATRIX COMPOSITE
NiCr+Cr 3 C 2

## KETAHANAN MULUR DAN OKSIDASI SIKLIK BAJA SUS 304
Cyclic Oxidation. Keywords: SUS 304, HVOF Thermal Spray Coating, Metal Matrix Composite, Creep Resistance, lowest change in oxide weight, coating thickness and oxide compounds formed on coating). lowest  creep rate  of    0.000148917  %/hour  and  cyclic  oxidation  resistance  at  600 o (which  has  a tubes of steam power plant application is coating specimen of 3 three components of MMC with the oxide, and the measurement was done for 5 cycles. The recommended coating specimen for boiler minute in 1 cycle. Measurement was done every one cycle to observe weight change of the various temperatures of 600, 700 dan 800 o C in tubes furnace for 1 hour and cooling for 15
load of 0.4 and 0.6 σ y (yield strength) for 30240 minutes (21 days), cylclic oxidation with boiler tubes of steam power plant application. The treatments include creep test at 550 o C with a The purpose of the coating was to improve SUS 304 steel creep resistance and cyclic oxidation on SUS 304 steel surface by the High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) Thermal Spray Coating technique. Cr 3 C 2 + 10% Al 2 O 3 and 60% NiCr + 40% Cr 3 C 2 metal matrix composite coating has been done on METAL MATRIX COMPOSITE NiCr+ Cr 3 C 2 BY HVOF METHOD. Deposition of 60% NiCr + 30%
CREEP AND CYCLIC OXIDATION RESISTANCE OF SUS 304 STEEL AFTER COATING WITH

## ABSTRACT
Composite NiCr+Cr 3 C 2 Dengan Metoda HVOF
(Muhammad Luthfi Naufal, Muhammad Waldi, Djoko Hadi Prajitno)

## PENDAHULUAN
Keputusan  Menteri  Energi  Sumber
Daya  Mineral  Republik  Indonesia  No.  5899
K/20/MEM/2016
tentang Pengesahan Rencana  Usaha  Penyediaan  Tenaga  Listrik PT.  Perusahaan  Listrik  Negara  (PT.  PLN Persero)  Tahun  2016  s/d  2025[1]  melalui pengembangan  PLTU  sebesar  19.813  MW, maka  permintaan  material  yang  tahan terhadap  temperatur  tinggi  akan  meningkat, terutama  material  untuk  peralatan  teknis seperti  ketel  uap  ( boiler )  sebagai  pemasok uap  untuk  menggerakan  turbin  pembangkit listrik. Definisi temperatur tinggi pada kondisi operasi boiler merujuk pada rentang temperatur operasi antara 500 o C – 800 o C[2]. Batu  bara  yang  digunakan  untuk pembangkit  listrik  di  Indonesia  rata-rata menggunakan low  rank  coal atau  lignit dengan nilai kalori 4.200 kkal/kg yang dapat ditngkatkan melalui proses pengeringan atau proses blending [3].  Selain  nilai  kalor,  pada low rank coal memiliki kandungan air sekitar 30 –60%,  sulfur  sekitar  0.4–1%  dan ash sekitar  10 –50%[4],  dengan  keberadaan kandungan tersebut dalam batubara sebagai bahan  bakar,  output  sistem  kombusi  dapat berdampak  negatif  pada  sifat-sifat  material boiler termasuk sifat mekanik, sifat fisika, dan sifat kimia pada permukaan.
Pada  temperatur  tinggi  dengan  ada nya  kandungan ash terdiri  dari  hasil pembakaran  senyawa  okisda  bersifat non- combustible diantaranya SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2 ,  Mn 3 O 4 ,  CaO,  MgO,  Na 2 O,  K 2 O  dapat menyebabkan  erosi  atau  terkikisnya  dinding luar boiler dan terjadi penumpukan endapan pada  dinding  boiler  oleh ash yang  disebut slagging . Ash dapat mengakibatkan terbentuknya fouling yaitu  pembentukan alkali sulfat diantaranya CaSO 4 dan Na 2 SO 4 yang  berasal  dari  hasil  kombinasi  proses pembakaran  antara  batubara  dengan  sulfur yang  ikut  bersama fly  ash sehingga  dapat menginisiasi  korosi  pada  permukaan boiler tubes yang terpapar oleh kombusi batubara[5].
Metode proteksi boiler yang digunakan yaitu  menggunakan  metode  TSC  ( Thermal Spray Coatings ) sebagai perlindungan permukaan  substrat.  TSC  sebagai  metode pembentukan coating metalik  maupun  non metalik  yang  dihasilkan  dari  kondisi  lelehan atau  semi  lelehan  yang  diakibatkan  oleh energi  seperti flame /nyala  api,  busur  listrik dan busur plasma. Energi tersebut digunakan untuk  melelehkan  material  pelapis  (yang berasal  dari  bentuk  serbuk,  atau  batangan kawat)  yang  diumpankan  melalui spray  gun dengan  kecepatan  tinggi  mengarah  pada permukaan logam substrat dengan memanfaatkan  gas  atau atomization  jets [6]. Karakterisasi  TSC  bergantung  teknik  TSC yang digunakan. Penelitian ini menggunakan teknik HVOF thermal spraying yang memiliki ukuran  ketebalan  berkisar  100 –300  μm[7].
TSC  dapat  meningkatkan  umur  pakai komponen,  menciptakan  daya  lekat  yang baik  antara coating dan  substrat,  menekan harga  produksi  menjadi  relatif  rendah  serta tahan  terhadap thermal  shocks ,  korosi  dan erosi[8].
Feedstock yang  digunakan  dalam penelitian  kali  ini  adalah Metal  Matrix Composite (MMC)  berbasis  NiCr  dengan penambahan Cr 3 C 2 serta Al 2 O 3 . MMC adalah material composite dengan menggabungkan dua atau lebih material logam yang berbeda bentuk dan komposisi kimia yang terdiri dari matriks  dan  fasa  penguat  logam  yang  tidak larut  satu  sama  lain.  Material  komposit diklasifikasikan sebagai berikut yaitu matriks terdiri  dari  polimer  (PMC),  metalik  (MMC), ceramic (CMC) serta karbon, dan reinforcement (penguat)  terdiri  dari  partikel, laminar  dan  fiber  yang  terbagi  lagi  menjadi dua  yaitu whiskers dan larges [9].  Tujuan penggunaan MMC antara lain meningkatkan kekuatan  dan  elastisitas,  memiliki high fracture toughness dan keuletan yang tinggi, meningkatkan konduktivitas listrik dan termal, memiliki  ketahanan  aus  yang  baik,  serta memiliki  koefisien  ekspansi  termal  yang kecil[10].
Hal  utama  yang  akan  dikemukakan dalam penelitian ini adalah untuk melengkapi output  dari  data  penelitian  Waldi  dkk,  2018 yang telah berhasil mendeposisikan feedstock MMC  berbasis  matriks  NiCr  pada substrat baja SUS 304 dengan teknik HVOF thermal  spraying ,  dan  karakterisasi  pasca pengujian creep dengan  pembebanan  80% dari yield strength baja SUS 304. Spesimen yang digunakan adalah as-received dari penelitian sebelumnya. Sehingga harapannya  didapatkan  persamaan  regresi linier  dari  plot  grafik  melalui  laju  regangan ε sscr terhadap kenaikan tegangan σ creep , serta menetapkan  kondisi  fisik  coating  apakah kondisi  adheren  setelah  dikondisikan  pada temperatur  tinggi  dan  tegangan  statik σ creep yang lebih rendah. Paduan MMC divariasikan menjadi dua jenis kondisi yaitu 60%  NiCr  +  30%  Cr 3 C 2 +  10%  Al 2 O 3 (3  komponen)  dan  60%  NiCr  +  40%  Cr 3 C 2
(2 komponen) dengan pembebanan 40% dari yield strength .

## METODOLOGI
Material feedstock yang  digunakan untuk coating substrat  dengan  teknologi HVOF  yaitu  serbuk  berbahan  MMC  ( Metal Matriks  Composite )  60%NiCr  +  30%Cr 3 C 2 + 10%Al 2 O 3 (3  komponen)  dan  60%NiCr  + 40%Cr 3 C 2 (2  komponen).  Serbuk  dibawah terdiri  dari  serbuk  Al 2 O 3 (Metco  105  NS), Cr 3 C 2 (Woka  7102)  dan  NiCr  (Metco  43C- NS).  Tahapan  proses  tersebut  meliputi proses sieving untuk  menghasilkan  serbuk dengan  ukuran  mesh  yang  diinginkan  yang disesuaikan dengan tabel 1. Serbuk dengan ukuran
mesh tersebut
dilakukan pencampuran dengan proses blending selama  16  jam  dengan  kecepatan  putaran sebesar 64 rpm untuk menghasilkan
feedstock 3 komponen dan 2 komponen.
Tabel 1. Komposisi feedstock [2]. Kode Feedstock Komposisi Ukuran Serbuk Wt%  gram µm mesh A 3 komponen Matriks (tipe/produsen) NiCr (43C-NS/OERLIKON METCO) 60 420 -37 400 Penguat (tipe/produsen) Cr 3 C 2 -20%NiCr (WOKA 7102/ OERLIKON METCO) 30 210 -45+15 325 Penguat (tipe/produsen) Al 2 O 3 (105 NS/SULZER METCO) 10 70 -45+15 325 Sum 100  700 - - B 2 komponen Matriks (tipe/produsen) NiCr (43C-NS/OERLIKON METCO) 60 420 -37 Shieve Shake 400 Penguat (tipe/produsen) Cr 3 C 2 -20%NiCr (WOKA 7102/ OERLIKON METCO) 40 280 -45+15 325 Sum 100  700 - - BC Bond Coat Matriks (tipe/produsen) NiCr (43C-NS/OERLIKON METCO) 100  500 -106+15 140
Spesimen  dilakukan  proses  preparasi awal  terlebih  dahulu,  sebelum  dilakukan proses coating yaitu  proses grit  blasting dengan  parameter  yang  digunakan  pada Tabel  2.  Proses coating dilakukan  dengan teknologi  HVOF thermal  spray  coating pada
spesimen yang berjumlah 2 spesimen pada 3 komponen  dan  1  spesimen  pada  2 komponen  yang  akan  digunakan  untuk proses  pengujian creep .  Selanjutnya,  untuk proses pengujian oksidasi  siklik berjumlah 3 spesimen pada 3 komponen.
Composite NiCr+Cr 3 C 2 Dengan Metoda HVOF
(Muhammad Luthfi Naufal, Muhammad Waldi, Djoko Hadi Prajitno)
Tabel 2. Parameter proses grit blasting Parameter Nilai Satuan Jenis Abrasif - White aluminium oxide Kekerasan Abrasif 9 Moh scale Bulk Density 2400 Kg/mm 3 Tekanan 5-6 Bar Sudut Spraying 45 Derajat Jarak Nozzle ke Substrat 150 mm Diameter Penembakan 3 mm
Pada  pengujian creep dilakukan dengan  temperatur  550 o C  dengan  variasi pembebanan  0,6  dan  0, 4  σ y pada  3 komponen  dan  0, 4  σ y pada  2  komponen. Proses  oksidasi  siklik  dilakukan  pada tube furnace sebanyak 3 spesimen dengan variasi temperatur  tinggi  yaitu  600 o C,  700 o C  dan 800 o C yang ditahan  dalam tungku selama 1 jam dan didinginkan diluar tungku selama 15 menit sebanyak 5 siklus.
Karakterisasi sampel yang dilakukan meliputi  pengujian  XRD  ( X-Ray  Diffraction ) untuk  mengetahui  fasa  dan  oksidasi  yang terbentuk, pengujian SEM ( Scanning Electron  Microscope ) untuk melihat rekahan yang  terjadi  setelah  dilakukan  proses  uji creep ,  pengujian  metalografi  melihat  bagian permukaan  cross  section  pada  spesimen proses oksidasi siklik dan pengujian kekerasan micro  Vickers untuk  melihat distribusi  kekerasan  pada  spesimen  yang dilakukan  sebanyak  3  kali  pengukuran dengan  menggunakan  beban  sebesar  50 gram selama 10 detik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Oksidasi pada Coatings
Gambar  1  ditunjukkan  data  dari  tiga kondisi  oksidasi  siklik  yang  keseluruhannya menunjukkan  kenaikan  yang  konstan.  Hasil kurva  tersebut  merupakan  hubungan  antara perubahan berat terhadap jumlah siklus pada proses  oksidasi  siklik  yang  telah  dilakukan
pada  spesimen  coating  MMC  3  komponen pada variasi temperatur tinggi (600 o C, 700 o C dan 800 o C). Kenaikan perubahan berat yang terjadi  merupakan  terjadinya  penambahan berat  oksida,  yang  dihasilkan  dari  reaksi oksidasi dengan logam pada kondisi temperatur  tinggi.  Hasil  data  tersebut menunjukkan bahwa dengan kenaikan temperatur    menghasilkan  penambahan berat  oksida  semakin  besar.  Kesimpulan tersebut relevan dengan penelitian sebelumnya  D.Saber  dkk  pada  tahun 2017[19],  dan  A.  Cahit  dkk  pada  tahun 2018[20].
Gambar 1. Kurva  perubahan  berat  pasca- oksidasi siklik.
Perubahan juga terjadi pada spesimen coating MMC  3  komponen  awal berukuran  1  cm  x  1  cm,  yang  dilakukan setelah  proses  oksidasi  siklik  seperti  yang terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Perbandingan coating MMC  3 komponen pada oksidasi siklik.
Melalui  pengamatan  visual,  perubahan terjadi pada saat kondisi sebelum perlakuan panas  dan  setelah  proses  oksidasi  siklik. Pada spesimen kondisi awal memiliki warna lebih  cerah  dibandingkan  dengan  spesimen yang  telah  di  proses  oksidasi  siklik  yaitu memiliki  warna  lebih  gelap  yang  berarti bahwa  spesimen  telah  mengalami  reaksi oksidasi[9,10].
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 2 4 ∆W (m il ig ram ) Siklus 600 ℃ 700 ℃
800 ℃
Analisis  data  XRD  pada coating MMC 3 komponen
kondisi
awal menghasilkan
pola
difraksi yang mengidentifikasi  fasa-fasa  coating  pada Gambar 3.
Gambar 3. Analisis data XRD pada (a) kondisi awal (b) Oksidasi siklik temperatur 600 o C (c) Oksidasi siklik temperatur 800 o C
Terdapat beberapa puncak yang ditunjukkan secara  kualitatif.  Pada  kondisi  awal  data puncak  difraksi  sinar-X  didominasi  oleh matrik  coating  yaitu  NiCr  dan  Cr 3 C 2 .Setelah dioksidasi  pada  suhu  600 o C  Muncul  oksida nikel NiO,Cr 2 O 3 dan NiCr 2 O 4 . Pada temperatur oksidasi yang lebih tinggi muncul Al 3 NiO 4

## Mikrograf Coatings Cross Section
Proses  metalografi  bertujuan  untuk mengamati  dan  mengukur  ketebalan  di bagian coating  cross  section yang  terjadi sebelum  dan  setelah  dilakukan  proses oksidasi  siklik  seperti  yang  terlihat  pada Gambar  4  sampai  dengan  Gambar  7. Keempat  data  hasil  mikrograf  menunjukkan bahwa  terdapat  perbedaan  pada  masing- masing spesimen yang diindikasikan dengan adanya penambahan ketebalan coating pada kondisi  setelah  dilakukan  proses  oksidasi siklik. Penambahan ketebalan coating paling besar yaitu sebesar 174,06 µm terdapat pada kondisi  oksidasi  siklik  temperatur  800 o C
dibandingkan  dengan  kondisi  temperatur 600 o C dan 700 o C.
Berdasarkan  data  yang  diperoleh dari  pengujian  oksidasi  siklik  yang  telah dilakukan, faktor yang mempengaruhi penambahan  ketebalan coating adalah pembentukan lapisan oksida pada
temperatur  tinggi,  yang  diikuti  dengan penambahan  lapisan  oksida  baru  seiring kenaikan temperatur. Selanjutnya, setelah di oksidasi  siklik  porositas  terbentuk  pada bagian interface . Porositas muncul dikarenakan adanya perbedaan CTE
( Coeficient  Thermal  Expansion )  antara substrat dengan coating ,  yang  mana  pada CTE pada
coating lebih
rendah
dibandingkan substrat.
Gambar 4. Hasil  mikrograf  pada coating MMC 3 komponen kondisi awal.
Gambar 5. Mikrograf  lapisan  yang  terbentuk setelah oksidasi siklik pada temperatur 600 o C.
Composite NiCr+Cr 3 C 2 Dengan Metoda HVOF
(Muhammad Luthfi Naufal, Muhammad Waldi, Djoko Hadi Prajitno)
Gambar 6. Mikrograf  lapisan  yang  terbentuk
setelah oksidasi siklik pada
temperatur 700 o C.
Gambar 7. Mikrograf  lapisan  yang  terbentuk setelah oksidasi siklik pada temperatur 800 o C.

## Uji Creep
Gambar 8. merupakan perbandingan bentuk  fisik  pada  variasi  spesimen  uji creep yang dilakukan sebelum dan sesudah proses uji creep .  Gambar  tersebut  menunjukkan bahwa  terjadinya  perubahan  warna  pada spesimen  setelah  dilakukan  proses  memiliki warna yang lebih gelap dibandingkan dengan spesimen  sebelum  proses  pengujian creep , yang  disebabkan  adanya  reaksi  oksidasi dengan  logam  selama  proses  pengujian creep berlangsung.  Pengujian creep tidak dilakukan  hingga rupture dan  cukup  hanya menetapkan  nilai  laju  mulur  pada  kondisi creep tahap II, yang dilakukan selama 30240 menit atau selama kurang lebih dari 21 hari. Kondisi tahap II dilakukan sebagai penetapan
laju  mulur  karena  memiliki  kurva  yang konstan. Pada kondisi tahap II menjadi dasar penetapan laju mulur.
Gambar 8. Perbandingan pada variasi spesimen uji creep (a) coating MMC 2 komponen awal (b) coating MMC 3 komponen 0, 6 σy (c) coating MMC 2 komponen 0, 4 σy (d) coating MMC 3 komponen 0, 4 σy.
Berdasarkan  analisis  kurva  variasi creep pada coating MMC 3 komponen yang ditunjukkan  pada  Gambar  9.  terdapat  tiga kurva yang mengalami kecendrungan kenaikan  laju  mulur  pada  pembebanan 0,4 σ y ,  0,6 σ y dan  0,8 σ y .  Secara  berurutan laju mulur dari setiap kondisi adalah sebagai berikut  0,000148917  %/jam,  0m000343245 %/jam, 0,001832229 %/jam.
Gambar 9. Kurva variasi creep pada coating MMC 3 komponen 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0 10000 20000 30000 ε (% /j a m ) t (menit) NiCr+30%Cr3C2+10%Al2O3 Load 0.8 σy
NiCr+30%Cr3C2+10%Al2O3 Load 0.6 σy NiCr+30%Cr3C2+10%Al2O3  Load 0.4 σy
Korelasi  antara ε sscr ( steady  state creep rate ) terhadap variasi tegangan (0,4 σ y , 0,6 σ y dan  0,8 σ y )  pada coating MMC  3 komponen menunjukkan korelasi yang berbanding  lurus antara kenaikan laju  mulur (ε sscr )  dengan  kenaikan  tegangan  uji  yang diterapkan  seperti  yang  ditunjukkan  pada Gambar 10. Sedangkan korelasi antara ε sscr dan  ln σ y pada coating MMC  3  komponen ditunjukkan  melalui  persamaan  garis  pada Gambar 11.
Gambar 10.  Hubungan
ε sscr terhadap tegangan σ creep pada coating MMC 3 komponen.
Gambar 11.  Persamaan  garis ε sscr vs  ln σ y pada coating MMC 3 komponen.
Analisis  data  XRD  pada coating MMC 3 komponen pada Gambar 12 dengan kondisi  awal  dan  kondisi after  creep menghasilkan pola difraksi untuk mengidentifikasi  fasa-fasa  dari  beberapa peaks yang  ditunjukkan  secara  kualitatif. Fasa-fasa  baru  tersebut  antara  lain  adalah
NiCr yang merupakan based coating dengan peaks yang  paling  dominan  dari  senyawa lainnya  dan  dihasilkan  dari feedstock .  Cr 3 C 2 yang  merupakan reinforcement  particle karbida  dan  dihasilkan  dari feedstock .  Al 2 O 3 yang  merupakan  senyawa reinforcement particle oksida yang dihasilkan dari feedstock pada  saat  deposisi  TSC  ( Thermal  Spray Coating ).
Setelah  dilakukan  proses  uji creep, coating MMC 3 komponen pola difraksi pada temperatur 550 o C memperlihatkan pola yang berbeda dengan kondisi sebelumnya, dimana  ditunjukkan  pembentukan  fasa-fasa baru. Peaks baru  tersebut  menunjukkan oksida  berupa  NiO  yang  dihasilkan  dari reaksi oksidasi dengan unsur Ni. Cr 2 O 3 yang dihasilkan  dari  hasil  reaksi  oksidasi  dengan unsur Cr.  NiCr 2 O 4 yang dihasilkan  dari hasil reaksi NiO dengan Cr 2 O 3 .
Gambar 12. Analisis data XRD pada Coating MMC  3  komponen  uji creep 550 o C pada:
(a) kondisi awal
(b) kondisi after creep
Analisis  data  pada coating MMC  2 komponen  yang  dilakukan  pengujian creep dengan  pembebanan  0,4  dan  0,8 σ y seperti yang disajikan pada Gambar 13.
menghasilkan  dua  kurva  laju  mulur  (ε) terhadap  waktu.  Pengujian creep pada coating MMC 2 komponen bertujuan sebagai pembanding dan melanjutkan hasil penelitian
y = 1E-05e 6,2747x R² = 0,964 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,2 0,4 0,6 0,8 1 εs s c r (% /j a m ) σy (Yield Strength) y = 0,0023x - 0,0115 R² = 0,7568 0 0,0003 0,0006 0,0009 0,0012 0,0015 0,0018 0,0021 0,0024 0,0027 0,003 4,5 5 5,5 6 εs s c r (% /j a m ) ln( σy)
Composite NiCr+Cr 3 C 2 Dengan Metoda HVOF
(Muhammad Luthfi Naufal, Muhammad Waldi, Djoko Hadi Prajitno)
Waldi, dkk
yang dilakukan dengan pembebanan  0,8 σ y saja.  Hasil  Laju  mulur pada pembebanan 0.4 σ y dan 0,8 σ y , secara berurutan  adalah  0.000170008  %/jam  dan 0.002696707 %/jam.
Gambar 13.  Kurva variasi creep pada
coating MMC 2 komponen.
Analisis  hasil  korelasi  antara ε sscr terhadap variasi tegangan (0,4 σ y , 0,6 σ y dan 0,8 σ y )  pada coating MMC  2  komponen menghasilkan korelasi yang berbanding lurus antara  kenaikan  laju  mulur (ε sscr )  dengan kenaikan tegangan (σ y )  seperti  yang  terlihat pada Gambar 14 dengan tampilan hubungan antara ε sscr vs  ln σ y disajikan  pada  Gambar 15.
Gambar 14.  Hubungan persamaan garis ε sscr vs σ y pada coating MMC  2 komponen
Gambar 15.  Hubungan persamaan garis ε sscr vs  ln σ y pada coating MMC  2 komponen.
Analisis  data  XRD  pada coating MMC 2 komponen pada Gambar 16. dengan kondisi  awal  dan  kondisi after  creep menghasilkan pola difraksi untuk mengidentifikasi  fasa-fasa  dari  beberapa peaks yang ditunjukkan secara kualitatif.
Gambar 13. Analisis data XRD pada coating MMC  2  uji creep komponen yaitu  (a)  kondisi  awal  dan  (b) kondisi after creep

## Struktur Mikro pada Coatings
Pengujian  SEM  ( Scanning  Electron Microscopy ) dilakukan pada spesimen sebelum dan setelah proses pengujian creep pada coating MMC  3  komponen  (0,4  dan 0,6 σ y ) dan coating MMC 2 komponen 0,4 σ y dengan hasil yang ditunjukkan pada Gambar 17, 18 dan 19.
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0 10000 20000 30000 ε (% /j a m ) t (menit) NiCr+40%Cr3C2 (Load 0.8 σy)
NiCr+40%Cr3C2 (Load 0.4 σy) 0.000170008 %/jam y = 1E-05e 6,9099x R² = 0,9873 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 0,0035 0,2 0,4 0,6 0,8
1
εs s c r (% /j a m ) σy (Yield Strength)
y = 0,0035x - 0,0175 R² = 0,8876 0 0,0003 0,0006 0,0009 0,0012 0,0015 0,0018 0,0021 0,0024 0,0027 0,003 4,5 5 5,5 6 εs s c r (% /j a m ) ln( σy)
Gambar 17. Hasil uji SEM pada coating MMC 3  komponen  0.6  σ y perbesaran
100x
Gambar 18. Hasil uji SEM pada coating MMC 3  komponen  0,4 σ y perbesaran
1000x
Gambar 19. Hasil uji SEM pada coating MMC 2  komponen  0,4 σ y perbesaran 1000x
Dari  ketiga  hasil  data  SEM  yang dilakukan  pengujian creep ,  menunjukkan bahwa  terdapat  cacat  permukaan  berupa crack pada masing-masing spesimen. Crack berasal dari pengujian creep yang dilakukan dengan  pembebanan  statik  dan  temperatur
tinggi  yang  diterapkan.  Sehingga  semakin besar  pembebanan  statik  dan  temperatur yang diterapkan maka crack yang dihasilkan akan semakin besar.
Jika  dilihat  dari  pembebanan  yang diterapkan  pada  Tabel  3,  maka crack yang paling besar terdapat pada pembebanan 0.6 σ y .  Sedangkan  jika  dilihat  dari  komposisi spesimen  coating  yang  digunakan,  maka crack yang  paling  besar  terdapat  pada coating MMC  2  komponen,  karena  pada coating MMC  3  komponen  terdapat  fasa Al 2 O 3 yang  dapat  meningkatkan  ketahanan mulur yang lebih baik.
Tabel 3.  Perbedaan karakteristik dan hubungan  pembebanan  statik  dan jarak rekahan. Material Load Laju Mulur (%/jam) Besar Rekahan (µm) 3 Komponen 0,6 σ y 0,0003432 23,16 0,4 σ y 0,0001489 3,53 2 Komponen 0,4 σ y 0,0001700 12,64

## Pembahasan Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan pada spesimen coating MMC  3  komponen  dan coating MMC 2 komponen dengan menggunakan metode Micro Vickers
hardness dalam  satuan  HVN  ( Hardness
Vickers  Number ).  Pengujian  kekerasan dilakukan  dengan  titik  uji  pada  daerah substrat, interface antara  substrat  dengan
bond coat dan top coating yang menghasilkan  visualisasi  pada  Gambar  20 dan Gambar 21.
Berdasarkan  analisis  XRD coating MMC  3  komponen  dan  2  komponen, pembentukan  fasa  baru  oksida  NiO,  Cr 2 O 3 dan  NiCr 2 O 4 menyebabkan  penurunan  nilai kekerasan  pada coating .  Penurunan  nilai kekerasan  paling  besar  terjadi  pada  nilai pembebanan  0.8  σy.  Hal  ini  menunjukkan nilai kekerasan menurun seiring peningkatan nilai pembebanan.
Composite NiCr+Cr 3 C 2 Dengan Metoda HVOF
(Muhammad Luthfi Naufal, Muhammad Waldi, Djoko Hadi Prajitno)
Gambar 20.  Hasil  kombinasi  uji  kekerasan coating MMC  3  komponen  uji creep.
Gambar 21.  Hasil  kombinasi  uji  kekerasan coating MMC  2  komponen  uji creep.
Perbandingan nilai kekerasan antara coating 3  komponen  dan  2  komponen menunjukkan bahwa pada coating 3 komponen  memiliki  nilai  kekerasan  yang lebih  tinggi  dibandingkan  dengan coating 2 komponen,  hal  ini  disebabkan  adanya  fasa Al 2 O 3 yang  memiliki  pengaruh  yang  besar
pada coating .  Selain  itu,  keberadaan  fasa tersebut dapat meningkatkan nilai kekerasan di  daerah top  coat yang  menyebabkan  laju mulur coating MMC  3  komponen  lebih lambat,  dengan  kata  lain  substrat  SUS  304 dengan  MMC  3  komponen  memiliki creep resistance yang paling baik.

## SIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa proses oksidasi siklik pada spesimen baja  SUS 304 yang  berbahan  MMC powder feedstock berbasis  60%NiCr  +  30%Cr 3 C 2 + 10%Al 2 O 3 yang  memiliki  resistensi  oksidasi yang  paling  baik  terdapat  pada  temperatur 600 o C.  Sedangkan  pada  kondisi  700 o C  dan 800 o C memiliki resistensi yang paling rendah. Hasil  observasi  fasa  oksida  pasca-oksidasi siklik  pada coating MMC  3  komponen temperatur  600 o C  menunjukkan  adanya pembentukan  fasa  NiO,  Al 2 O 3 dan  Cr 3 O 8. Sedangkan oksidasi  siklik temperatur 800 o C membentuk  fasa  NiCr 2 O 4 ,  NiCrO 4 dan Al 2 NiO 4 . Proses pengujian creep menunjukkan bahwa spesimen coating MMC 3 komponen 0, 4  σ y memiliki  laju  mulur  lebih  rendah dibanding  MMC  2  komponen  yaitu.  Maka dapat disimpulkan SUS 304 dengan coating MMC  3  komponen  (60%NiCr  +  30%Cr 3 C 2 + 10%Al 2 O 3 )  memiliki  sifat creep  resistance yang paling baik.
Korelasi  laju  mulur ε sscr terhadap tegangan (0,4, 0,6 dan 0, 8 σ y ) menunjukkan kenaikan secara eksponensial seiring kenaikan tegangan. Perubahan sifat fisik dan mekanik  paling  baik  terdapat  pada coating MMC 3 komponen 0, 4  σ y dengan menghasilkan laju mulur dan nilai kekerasan yang paling rendah..

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  Mengucapkan  terima  kasih kepada  BATAN  yang  telah  mengakomodasi fasilitas dalam penelitian ini serta semua pihak di  UNJANI  yang  telah  banyak  memberi dukungan terhadap penelitian penulis.
0 100 200 300 400 500 600 700 0 2 4 6 Hardn e s s (VHN ) Test Point Coating MMC 3 Komponen Awal Coating MMC 3 Komponen 0.8 σy Coating MMC 3 Komponen 0.4 σy
Coating MMC 3 Komponen 0.6 σy 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 Hardn e s s (VHN ) Test Point Coating MMC 2 Komponen Awal Coating MMC 2 Komponen 0.4 σy Coating MMC 2 Komponen 0.8 σy Int erfac e Substrat Int erfac e Substrat

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Keputusan  Menteri  ESDM  Republik Indonesia No. 5899 K/20/MEM “Pengesahan RUPTL PT PLN (Persero) tahun 2016 s.d 2025 ”, 2016.
[2]  M.  Waldi,  E.A.  Basuki,  E.A;  B.Prawara, “Perilaku  ketahanan  mulur  baja  SUS 304  dengan  lapisan  HVOF  thermal spray  coating  berbahan  NiCr  matrix composite  untuk  penerapan  proteksi pipa  ketel  uap  di  Pembangkit  Listrik Tenaga  Uap ”, Tesis ,  Institut  Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia, 2018.
[3]  M.  Huda, dkk, “Peluang  aplikasi teknologi  pengeringan  batubara  dan blending  batubara  di  Indonesia  ditinjau dari segi ekonomi dan lingkunga ”, Jurnal Teknologi Mineral dan Batubara, vol. 8, no. 3, hal. 152 –163, 2012.
[4]  A.  S.  Novrizqa,  dkk, ”Studi  numerik karakteristik pengeringan batubara pada fluidized  bed  coal  dyer terhadap pengaruh  variasi  temperatur air  heater dengan tube heater tersusun staggered dan perbandingan volume chamber dan volume  batubara  sebesar  50% ”, Jurnal Teknik POMITS, vol. 2, no. 1, hal. 56-61, 2013.
[5]  W. A. Prameswari, “Analisa pembentukan  slagging  dan  fouling pembakaran  batubara  pada  boiler  B 0201B  pabrik  3  unit  UBB  di  PT.
Petrokimia  Gresik ”, Skripsi ,  Institut Teknologi
Sepuluh
Nopember,
Surabaya, Indonesia, 2017.
[6]  J.  R.  Davis, “Handbook  of  Thermal Spray Technology ”, 2004.
[7]  L. Pawlowski, The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings (Second  Edition),  John  Wiley  &  Sons, 2008.
[8]  M. D. Aprian, “Perilaku mulur pada suhu 550 ℃ SUS  304  hasil  thermal  spray coating berbahan MMC 60% NiCr+30%Cr3C2+10%Al2O3 dengan
teknik  HVOF ”,  Universitas  Jenderal Ahmad Yani, Bandung, Indonesia, 2017.
[9]  A. Contreras, C. Egberto, B. Becerril, M.
Salazar,  and  L.  Ruiz, “Metal  Matrix Composites ,”  Springer  International
Publishing, 2018.
[10]  Y. Nishida, “Introduction to metal matrix composites ,” Springer Japan, 2013.
[11]  E.  Martides,  B.  Prawara,  H.  Ardy,  E. Junianto, and B. Priyono, “The influence of  particles  size  and  composition variation  of  NiCr-CrC  (20NiCr)  metal matrix  composites  coatings  properties on  boiler  tubes  application ”, Materials Science  Forum, vol.  889,  pp.  30 –35,
2017.
[12]  A. Di Gianfrancesco, “Materials for ultra supercritical  and  ultra  supercritical power  plants ,”  Woodhead  Publishing,
2016.
[13]  N. Espallargas, “Future development of thermal  spray  coatings  (First  edition), Woodhead Publishing, 2015.
[14]  ASTM  C633- 13, “Standard test method for  adhesion  or  cohesion  strength  of thermal spray coatings ”, 2017.
[15] G.  E.  Dieter,  ‘Mechanical  Metallurgy (third editon )”, SI Metric Edition, 1928.
[16]  B.  Clyne, et.al. ,  “Creep  deformation  of metals ”, University of Cambridge, 2019.
[17]  ASTM E8/E8M, “Standard test methods for tension testing of metallic materials ”, 2016.
[18]  ASTM  E139-03.01 ,  “Standard  test methods  for  conducting  creep,  creep- rupture,  and  stress-rupture  tests  of metallic materials ”, 2011.
[19]  D.  Saber,  I.  S.  Emam,  and  R.  Abdel- karim, “High temperature cyclic oxidation  of  Ni  based  superalloys  at different temperatures in air ”, Journal of Alloys  and  Compounds ,  vol.  719,  pp.
133 –141, 2017.
[20]  A.  Cahit,  T.  Grund,  A.  Turk,  and  T. Lampke, “A  comparative  study  of oxidation  kinetics  and  thermal  cyclic performance of thermal barrier coatings (TBCs) ”, Surface and Coatings Technology, vol. 371, pp. 47 –67, 2019.