Pelapisan FeCrMnNiCSi pada Grey Cast Iron FC 25 Variabel Tekanan Gas pada Metode Thermal Arc Spray
FeCrMnNiCSi Coating on Grey Cast Iron FC 25 Variable Gas Pressure on

## Thermal Arc Spray Method
Hariyati Purwaningsih * , Rifqi Tantyo Putra, Slamet Raharjo, Agung Purniawan, Rochman Rochiem
Departemen Teknik Material dan Metalurgi FTI ITS
* E-mail: hariyati@mat-eng.its.ac.id

## ABSTRACT
One of the important components of motor fuel engine is cylinder liner. There is a compression and friction combustion process with a piston that produces mechanical energy in cylinder liner. This  process  introduced  several  problems  that  often  arise,  such  as  wear  reducing    because  the piston is moving back and forth continuously causing gas leakage so that compression pressure is reduced.  To  prevent  such  damage  it  is  necessary  to  coat  the  metal  with  other  material  that  has better wear resistance. This study used FeCrMnNiCSi coating material deposited on Gray cast iron FC  25  by  thermal  arc  spray  method  to  analyze  the  influence  of  pressure  air  variation  on morphology  and  mechanical  properties.  SEM  analysis  showed  that  the  higher  pressure  on  the coating process results smaller particles thereby decreasing the porosity. Roughness  testing also showed a decrease in the higher pressure, at a pressure of 6 bar of 127.333 μm. Microhardness showed that the 6 bar pressure indicating hardness was 639.8 HV. At  6 bar pressure also obtained the highest abrasion resistance value is 29.66 rotation / mg. The value of adhesion strength in the 4 bar pressure variables shows the optimum value compared with other pressure variations of 15.02 MPa.
Keywords: cylinder liner, thermal arc-spray, pressure ambient

## PENDAHULUAN
Mesin  bakar  dengan  menggunakan  bensin masih  menjadi pilihan utama untuk digunakan pada  kendaraan.  Menurut  AISI  (Asosiasi Industri  Sepeda  Motor  Indonesia)  jumlah sepeda  motor  yang  terjual  pada  tahun  2016 adalah  sebesar  5,931,585  unit.  Pada  dasarnya mesin  motor  mengubah  energi  kimia  menjadi panas  hasil  pembakaran  bahan  bakar.  Panas yang timbul dipergunakan untuk menggerakkan kendaraan  (Borsoum,  2003). Proses  pengubahan  energi  yang terdapat  pada motor bakar terjadi di dalam  blok  mesin  yang terdiri dari kepala silinder ( cylinder head ), blok silinder  mesin  ( cylinder  block ),  silinder  liner dan  bak  engkol  mesin  (c rankcase )  yang merupakan  inti  bagi  kendaraan  bermotor  roda dua.  Material  yang  sering  digunakan  untuk silinder liner adalah besi cor kelabu (Borsoum,
2003). Pada  penggunaannya  silinder  liner seringkali  dilakukan  reparasi  karena  terjadi keausan maupun modifikasi untuk mendapatkan  kompresi  yang  lebih  besar sehingga  menghasilkan  energi  output  yang lebih  besar  dengan  memperbesar  diameter
silinder  liner.  Namun  memperbesar  diameter silinder liner dapat memperbesar potensi untuk mengalami  kerusakan  karena  ketebalan  dari silinder liner yang semakin berkurang/menipis. Hal  tersebut  juga  dapat  memperbesar terjadinya keausan  pada  dinding  silinder  liner bagian  dalam.  Hal  ini  akan  menimbulkan penambahan  kelonggaran  antara  torak  dan silinder,  sehingga  dapat  menyebabkan kebocoran  gas,  tekanan  kompresi  berkurang dan  tenaga  yang  dihasilkan  juga  berkurang, yang  juga  menyebabkan  umur  pakai  menjadi berkurang.  Agar  keausan  silinder  tidak  terlalu banyak  maka  diupayakan  bahan  yang digunakan memiliki sifat tahanan aus dan juga tahan  terhadap  panas (Daniel dan  Besenhard, 2011). Dilihat  dari  data  jumlah  sepeda  motor yang besar maka kemungkinan kebutuhan akan perbaikan silinder liner  yang  terjadi juga akan semakin meningkat.
Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut perlu adanya tindakan untuk memperbaiki sifat mekanik pada silinder liner salah satunya yaitu dengan melakukan  pelapisan.  Material  pelapis menggunakan  material  dengan  propertis  yang lebih  baik.  Iron  chrome  mangan  nikel  silikon
carbide  (Metcoloy  2),  memiliki properties wear  resistance yang  sangat  baik  dan  tahan akan  temperatur  tinggi,  yang  sesuai  untuk mengatasi  permasalahan  ini.  Metode  yang digunakan  dalam  proses  pelapisan  ini menggunakan thermal  arc  spray .  Proses thermal  arc  spray adalah  salah  satu  metode yang baik karena telah banyak berbagai bahan pelapis dan substrat dapat diterapkan. Pada saat proses  pelapisan  berlangsung  perlu  diberikan tekanan  gas  yang  sesuai  agar  menghasilkan pelapisan optimal.
Thermal  spray  coating digunakan  untuk melindungi  komponen  dari  berbagai  jenis aplikasi wear dan  korosi.  Saat  ini  bidang penerapan thermal spray meliputi;  industri minyak untuk melindungi permukaan komponen  terhadap  lingkungan  yang  tidak bersahabat dan Industri otomotif (Fernandes, et al , 2015).  Pelapisan wire arc spray secara prinsip  tersusun  dari  lelehan  kawat  yang didorong  oleh  gas  bertekanan  tinggi  menuju substrat.  Pada  saat  droplet  diberi  tekanan menuju  substrat  terjadi  kohesi  antar  percikan droplet  yang  dapat  mempengaruhi  properties dari  pelapisan  (Ghosh dan  Bhattacherjee, 2013). Dalam  penelitian  ini wire arc spray digunakan  untuk  mendeposisi  FeCrMnNiSiC dengan  variasi  tekanan.  Selanjutnya  untuk membuktikan hasil dari pelapisan FeCrMnNiSiC  pada  material  silinder  liner yaitu,  besi  cor  kelabu  FC25.  Maka  perlu dilakukan pengujian dan pengamatan hasil dari pelapisan  dengan  variasi  tekanan  pada  proses, yang mana variabel tersebut dapat berpengaruh pada  morfologi  dan  sifat  mekanik  pada  hasil pelapisan.

## METODE
Pada  proses  pelapisan,  menggunakan  parameter feedstock  material,  jarak nozzle ,  sudut nozzle ,  arus listrik,  dan  voltase  yang  tetap  dengan  variasi tekanan gas, sebagai berikut:
1. Feedstock material: FeCrMnNiCSi (Metcoloy2)
2. Tekanan gas : 3 bar , 4 bar, 5 bar dan 6 bar
3. Jarak nozzle : 200 mm 4. Sudut nozzle : 90º 5. Arus listrik : 145Ampere 6. Voltase : 26,7 Volts Proses wire arc spray menggunakan 2 wire satu di sebelah kiri dan yang lain di sebelah kanan, wire FeCrMnNiCSi  pertama  dialiri  oleh  arus  positif, sedangkan  FeCrMnNiCSi wire kedua  dialiri  oleh arus negatif, yang menyebabkan kedua wire tersebut menimbulkan percikan dan melelehkan
FeCrMnNiCSi  di  dalam spray gun.  Setelah  itu, lelehan  FeCrMnNiCSi  diberikan  udara  bertekanan yang mengakibatkan percikan ( splats ) FeCrMnNiCSi  terlempar  dari spray gun  dan terdeposisi  di  permukaan  substrat  baja  FC25. Tekanan gas yang digunakan bervariasi yaitu 3 bar,4 bar, 5 bar dan 6 bar.
Kemudian  dilakukan  pengujian SEM dengan peralatan  SEM  FEI  S50,  pengujian  difraksi  sinar-x PAN analitycal untuk  mengetahui  struktur  kristal dan fase-fase yang terbentuk setelah melalui proses pembuatan  sampel  uji.  Pengujian Adhesi  Coating untuk  menganalisis  kekuatan  adhesi  antara coating dengan substrat perlu melakukan pengujian Pull Off Bonding yang  dilakukan  dengan  menggunakan  alat PosiTest  AT-M
Adhesion  Tester dengan  standar ASTM D-4541. Pengujian Surface Roughness Test dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  kekasaran permukaan sampel yang telah di- coating .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Gambar 1 terlihat hasil pengamatan SEM permukaan  lapisan coating perbesaran  100x. Dengan  variasi  tekanan  udara  (a)  3  bar  (b)  4 bar  (c)  5  bar  (d)  6  bar  pada nozzle . Peningkatan tekanan gas menunjukkan struktur pemukaan  yang  semakin  halus  dengan  ukuran partikel  semakin  kecil  dan  persebaran  yang merata.  Ukuran  partikel  yang  semakin  kecil mampu  mengisi  celah  antara  material coating sehingga  menghasilkan  struktur  permukaan yang  rapat  dan  ukuran  porositas  yang  lebih kecil.
Gambar 1. Hasil pengamatan SEM permukaan lapisan coating perbesaran  100x. Dengan variasi tekanan udara (a) 3 bar  (b)  4  bar  (c)  5  bar  (d)  6  bar pada nozzle Hal tersebut menunjukkan bahwa peningkatan tekanan  gas  pada  proses coating berpengaruh  pada  struktur  permukaan  lapisan. 30 Pelapisan FeCrMnNiCSi pada Grey Cast Iron … (Purwaningsih, dkk) carbide  (Metcoloy  2),  memiliki properties wear  resistance yang  sangat  baik  dan  tahan akan  temperatur  tinggi,  yang  sesuai  untuk mengatasi  permasalahan  ini.  Metode  yang digunakan  dalam  proses  pelapisan  ini menggunakan thermal  arc  spray .  Proses thermal  arc  spray adalah  salah  satu  metode yang baik karena telah banyak berbagai bahan pelapis dan substrat dapat diterapkan. Pada saat proses  pelapisan  berlangsung  perlu  diberikan tekanan  gas  yang  sesuai  agar  menghasilkan pelapisan optimal.
Thermal  spray  coating digunakan  untuk melindungi  komponen  dari  berbagai  jenis aplikasi wear dan  korosi.  Saat  ini  bidang penerapan thermal spray meliputi;  industri minyak untuk melindungi permukaan komponen  terhadap  lingkungan  yang  tidak bersahabat dan Industri otomotif (Fernandes, et al , 2015).  Pelapisan wire arc spray secara prinsip  tersusun  dari  lelehan  kawat  yang didorong  oleh  gas  bertekanan  tinggi  menuju substrat.  Pada  saat  droplet  diberi  tekanan menuju  substrat  terjadi  kohesi  antar  percikan droplet  yang  dapat  mempengaruhi  properties dari  pelapisan  (Ghosh dan  Bhattacherjee, 2013). Dalam  penelitian  ini wire arc spray digunakan  untuk  mendeposisi  FeCrMnNiSiC dengan  variasi  tekanan.  Selanjutnya  untuk membuktikan hasil dari pelapisan FeCrMnNiSiC  pada  material  silinder  liner yaitu,  besi  cor  kelabu  FC25.  Maka  perlu dilakukan pengujian dan pengamatan hasil dari pelapisan  dengan  variasi  tekanan  pada  proses, yang mana variabel tersebut dapat berpengaruh pada  morfologi  dan  sifat  mekanik  pada  hasil pelapisan.

## METODE
Pada  proses  pelapisan,  menggunakan  parameter feedstock  material,  jarak nozzle ,  sudut nozzle ,  arus listrik,  dan  voltase  yang  tetap  dengan  variasi tekanan gas, sebagai berikut:
1. Feedstock material: FeCrMnNiCSi (Metcoloy2)
2. Tekanan gas : 3 bar , 4 bar, 5 bar dan 6 bar
3. Jarak nozzle : 200 mm 4. Sudut nozzle : 90º 5. Arus listrik : 145Ampere 6. Voltase : 26,7 Volts Proses wire arc spray menggunakan 2 wire satu di sebelah kiri dan yang lain di sebelah kanan, wire FeCrMnNiCSi  pertama  dialiri  oleh  arus  positif, sedangkan  FeCrMnNiCSi wire kedua  dialiri  oleh arus negatif, yang menyebabkan kedua wire tersebut menimbulkan percikan dan melelehkan
FeCrMnNiCSi  di  dalam spray gun.  Setelah  itu, lelehan  FeCrMnNiCSi  diberikan  udara  bertekanan yang mengakibatkan percikan ( splats ) FeCrMnNiCSi  terlempar  dari spray gun  dan terdeposisi  di  permukaan  substrat  baja  FC25. Tekanan gas yang digunakan bervariasi yaitu 3 bar,4 bar, 5 bar dan 6 bar.
Kemudian  dilakukan  pengujian SEM dengan peralatan  SEM  FEI  S50,  pengujian  difraksi  sinar-x PAN analitycal untuk  mengetahui  struktur  kristal dan fase-fase yang terbentuk setelah melalui proses pembuatan  sampel  uji.  Pengujian Adhesi  Coating untuk  menganalisis  kekuatan  adhesi  antara coating dengan substrat perlu melakukan pengujian Pull Off Bonding yang  dilakukan  dengan  menggunakan  alat PosiTest  AT-M
Adhesion  Tester dengan  standar ASTM D-4541. Pengujian Surface Roughness Test dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  kekasaran permukaan sampel yang telah di- coating .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Gambar 1 terlihat hasil pengamatan SEM permukaan  lapisan coating perbesaran  100x. Dengan  variasi  tekanan  udara  (a)  3  bar  (b)  4 bar  (c)  5  bar  (d)  6  bar  pada nozzle . Peningkatan tekanan gas menunjukkan struktur pemukaan  yang  semakin  halus  dengan  ukuran partikel  semakin  kecil  dan  persebaran  yang merata.  Ukuran  partikel  yang  semakin  kecil mampu  mengisi  celah  antara  material coating sehingga  menghasilkan  struktur  permukaan yang  rapat  dan  ukuran  porositas  yang  lebih kecil.
Gambar 1. Hasil pengamatan SEM permukaan lapisan coating perbesaran  100x. Dengan variasi tekanan udara (a) 3 bar  (b)  4  bar  (c)  5  bar  (d)  6  bar pada nozzle Hal tersebut menunjukkan bahwa peningkatan tekanan  gas  pada  proses coating berpengaruh  pada  struktur  permukaan  lapisan. 30 Pelapisan FeCrMnNiCSi pada Grey Cast Iron … (Purwaningsih, dkk) carbide  (Metcoloy  2),  memiliki properties wear  resistance yang  sangat  baik  dan  tahan akan  temperatur  tinggi,  yang  sesuai  untuk mengatasi  permasalahan  ini.  Metode  yang digunakan  dalam  proses  pelapisan  ini menggunakan thermal  arc  spray .  Proses thermal  arc  spray adalah  salah  satu  metode yang baik karena telah banyak berbagai bahan pelapis dan substrat dapat diterapkan. Pada saat proses  pelapisan  berlangsung  perlu  diberikan tekanan  gas  yang  sesuai  agar  menghasilkan pelapisan optimal.
Thermal  spray  coating digunakan  untuk melindungi  komponen  dari  berbagai  jenis aplikasi wear dan  korosi.  Saat  ini  bidang penerapan thermal spray meliputi;  industri minyak untuk melindungi permukaan komponen  terhadap  lingkungan  yang  tidak bersahabat dan Industri otomotif (Fernandes, et al , 2015).  Pelapisan wire arc spray secara prinsip  tersusun  dari  lelehan  kawat  yang didorong  oleh  gas  bertekanan  tinggi  menuju substrat.  Pada  saat  droplet  diberi  tekanan menuju  substrat  terjadi  kohesi  antar  percikan droplet  yang  dapat  mempengaruhi  properties dari  pelapisan  (Ghosh dan  Bhattacherjee, 2013). Dalam  penelitian  ini wire arc spray digunakan  untuk  mendeposisi  FeCrMnNiSiC dengan  variasi  tekanan.  Selanjutnya  untuk membuktikan hasil dari pelapisan FeCrMnNiSiC  pada  material  silinder  liner yaitu,  besi  cor  kelabu  FC25.  Maka  perlu dilakukan pengujian dan pengamatan hasil dari pelapisan  dengan  variasi  tekanan  pada  proses, yang mana variabel tersebut dapat berpengaruh pada  morfologi  dan  sifat  mekanik  pada  hasil pelapisan.

## METODE
Pada  proses  pelapisan,  menggunakan  parameter feedstock  material,  jarak nozzle ,  sudut nozzle ,  arus listrik,  dan  voltase  yang  tetap  dengan  variasi tekanan gas, sebagai berikut:
1. Feedstock material: FeCrMnNiCSi (Metcoloy2)
2. Tekanan gas : 3 bar , 4 bar, 5 bar dan 6 bar
3. Jarak nozzle : 200 mm 4. Sudut nozzle : 90º 5. Arus listrik : 145Ampere 6. Voltase : 26,7 Volts Proses wire arc spray menggunakan 2 wire satu di sebelah kiri dan yang lain di sebelah kanan, wire FeCrMnNiCSi  pertama  dialiri  oleh  arus  positif, sedangkan  FeCrMnNiCSi wire kedua  dialiri  oleh arus negatif, yang menyebabkan kedua wire tersebut menimbulkan percikan dan melelehkan
FeCrMnNiCSi  di  dalam spray gun.  Setelah  itu, lelehan  FeCrMnNiCSi  diberikan  udara  bertekanan yang mengakibatkan percikan ( splats ) FeCrMnNiCSi  terlempar  dari spray gun  dan terdeposisi  di  permukaan  substrat  baja  FC25. Tekanan gas yang digunakan bervariasi yaitu 3 bar,4 bar, 5 bar dan 6 bar.
Kemudian  dilakukan  pengujian SEM dengan peralatan  SEM  FEI  S50,  pengujian  difraksi  sinar-x PAN analitycal untuk  mengetahui  struktur  kristal dan fase-fase yang terbentuk setelah melalui proses pembuatan  sampel  uji.  Pengujian Adhesi  Coating untuk  menganalisis  kekuatan  adhesi  antara coating dengan substrat perlu melakukan pengujian Pull Off Bonding yang  dilakukan  dengan  menggunakan  alat PosiTest  AT-M
Adhesion  Tester dengan  standar ASTM D-4541. Pengujian Surface Roughness Test dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  kekasaran permukaan sampel yang telah di- coating .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Gambar 1 terlihat hasil pengamatan SEM permukaan  lapisan coating perbesaran  100x. Dengan  variasi  tekanan  udara  (a)  3  bar  (b)  4 bar  (c)  5  bar  (d)  6  bar  pada nozzle . Peningkatan tekanan gas menunjukkan struktur pemukaan  yang  semakin  halus  dengan  ukuran partikel  semakin  kecil  dan  persebaran  yang merata.  Ukuran  partikel  yang  semakin  kecil mampu  mengisi  celah  antara  material coating sehingga  menghasilkan  struktur  permukaan yang  rapat  dan  ukuran  porositas  yang  lebih kecil.
Gambar 1. Hasil pengamatan SEM permukaan lapisan coating perbesaran  100x. Dengan variasi tekanan udara (a) 3 bar  (b)  4  bar  (c)  5  bar  (d)  6  bar pada nozzle Hal tersebut menunjukkan bahwa peningkatan tekanan  gas  pada  proses coating berpengaruh  pada  struktur  permukaan  lapisan.
Tetesan  cairan  material coating yang dihasilkan  akan  semakin  mengecil  seiring dengan  peningkatan  tekanan  udara.  Tekanan udara yang semakin tinggi dapat meningkatkan kecepatan udara dan kekuatan hantaman udara pada  droplet.  Droplet  dari  material coating dipecah oleh kecepatan dan kekuatan hantaman dari udara. Semakin tinggi tekanan udara yang digunakan  maka  droplet  yang  terpecah  akan semakin  kecil  sehingga  menghasilkan  struktur yang semakin halus. Hal tersebut sesuai dengan pengujian yang telah dilakukan oleh Guin dan Tietz (2015).
Gambar 2. Hasil  uji  SEM  cross-section  area perbesaran 500 kali (a) 3 bar (b) 4 bar (c) 5 bar (d) 6 bar Hasil  SEM  morfologi  bagian  penampang melintang  lapisan coating ditunjukkan  pada Gambar 2 untuk setiap variabel sampel dengan perbesaran  500x.  Pada  penampang  melintang dapat dilihat morfologi bagian batas ( interface ) dengan  material substrat dan  material coating . Dapat  dilihat  pada  bagian interface pada sampel  tidak  terlihat  merata,  hal  ini dipengaruhi  oleh  material coating yang ditembakkan  meleleh  hingga  pada  bagian samping substrat saat proses spraying . Gambar 2 juga menunjukkan pelapisan material coating hasil dari
proses
thermal spray tersusun atas layer yang terbentuk dari partikel
melt,  partikel  semi-melt,  dan  partikel  unmelt (Goodenough et al , 1976).
Pada Gambar 2 (d) tekanan 6 bar memiliki struktur  permukaan  yang  serupa  dengan tekanan  5  bar  namun  perbedaan  ketebalan terlihat jelas. Pengukuran ketebalan menggunakan  hasil  SEM  menunjukkan  nilai sebesar 134,07 μm. Perbedaan ketebalan hasil pengukuran pada setiap  sampel  ditunjukkan  pada Gambar 3 menunjukkan pola  grafik  yang  meningkatan. Nilai  ketebalan  yang  semakin  tinggi  dapat diakibatkan  oleh  tekanan  udara  pada nozzle yang  semakin  tinggi  sehingga  memberikan dorongan  kepada  droplet  yang semakin  cepat yang  menyebabkan  material coating yang terdorong  menuju  substrat  akan  semakin banyak (Honma et al, 2015). Gambar 3. Grafik hasil  pengukuran  ketebalan menggunakan hasil SEM. Pengujian EDS (Energy Dispesion Spectroscopy) Pada hasil uji SEM/EDS, dapat diketahui unsur –unsur  yang  terbentuk pada coating adalah C, O,  Si,  Cr,  Mn,  Fe,  dan  Ni.  Pada Gambar  4. menunjukkan  persebaran  unsur-unsur  dari material coating dari  hasil  pelapisan  dengan tekanan gas 3 bar. Terlihat unsur Fe, Ni, Si dan Mn  yang  memiliki  persebaran  merata  pada material  substrat  maupun  material coating dikarenakan  terdapat  unsur  yang  serupa  pada kedua  material  tersebut.  Persebaran  secara merata unsur Cr terdapat pada material coating . Unsur  C    dan  O  memiliki  persebaran  terlihat tipis  pada  material coating dan  sedikit berkoloni pada daerah interface.
Gambar  4. Persebaran  unsur  material coating pada tekanan gas 3 bar
Pada Gambar 5 menunjukkan  persebaran unsur-unsur  dari  material coating dari  hasil pelapisan dengan tekanan gas 6 bar. Persebaran unsur C dan O terlihat membentuk koloni yang lebih  tebal  pada  area interface dan  pada permukaan coating
merata  pada  material
coating namun  koloni  yang  terbentuk  sedikit lebih  tebal  pada  daerah  interface. Persebaran unsur C dan O pada setiap peningkatan tekanan gas  membentuk  koloni  yang  semakin  tebal pada  area interface maupun  permukaan
coating .  Unsur  tersebut  juga  menunjukkan overlap  dengan  unsur  lain  seperti  Cr  dan  Fe. Selain  itu  terdapat  unsur  Ni  yang  mengalami overlap dengan unsur Fe.
Gambar 5. Persebaran  unsur  material coating pada tekanan gas 6 bar
Pengujian Difraksi Sinar X Pengujian dilakukan pada sampel hasil coating dengan  tekanan  udara  3  bar,  4  bar  dan  6  bar. Hasil ditunjukkan pada Gambar 6. Grafik yang dihasilkan pada setiap sampel tidak mengalami perubahan yang signifikan. Adanya peak yang timbul  mengindikasikan  bahwa  terbentuk senyawa-senyawa  baru hasil coating dengan variasi tekanan udara.
32 Pelapisan FeCrMnNiCSi pada Grey Cast Iron … (Purwaningsih, dkk)
Gambar  4. Persebaran  unsur  material coating pada tekanan gas 3 bar
Pada Gambar 5 menunjukkan  persebaran unsur-unsur  dari  material coating dari  hasil pelapisan dengan tekanan gas 6 bar. Persebaran unsur C dan O terlihat membentuk koloni yang lebih  tebal  pada  area interface dan  pada permukaan coating
merata  pada  material
coating namun  koloni  yang  terbentuk  sedikit lebih  tebal  pada  daerah  interface. Persebaran unsur C dan O pada setiap peningkatan tekanan gas  membentuk  koloni  yang  semakin  tebal pada  area interface maupun  permukaan
coating .  Unsur  tersebut  juga  menunjukkan overlap  dengan  unsur  lain  seperti  Cr  dan  Fe. Selain  itu  terdapat  unsur  Ni  yang  mengalami overlap dengan unsur Fe.
Gambar 5. Persebaran  unsur  material coating pada tekanan gas 6 bar
Pengujian Difraksi Sinar X Pengujian dilakukan pada sampel hasil coating dengan  tekanan  udara  3  bar,  4  bar  dan  6  bar. Hasil ditunjukkan pada Gambar 6. Grafik yang dihasilkan pada setiap sampel tidak mengalami perubahan yang signifikan. Adanya peak yang timbul  mengindikasikan  bahwa  terbentuk senyawa-senyawa  baru hasil coating dengan variasi tekanan udara.
32 Pelapisan FeCrMnNiCSi pada Grey Cast Iron … (Purwaningsih, dkk)
Gambar  4. Persebaran  unsur  material coating pada tekanan gas 3 bar
Pada Gambar 5 menunjukkan  persebaran unsur-unsur  dari  material coating dari  hasil pelapisan dengan tekanan gas 6 bar. Persebaran unsur C dan O terlihat membentuk koloni yang lebih  tebal  pada  area interface dan  pada permukaan coating
merata  pada  material
coating namun  koloni  yang  terbentuk  sedikit lebih  tebal  pada  daerah  interface. Persebaran unsur C dan O pada setiap peningkatan tekanan gas  membentuk  koloni  yang  semakin  tebal pada  area interface maupun  permukaan
coating .  Unsur  tersebut  juga  menunjukkan overlap  dengan  unsur  lain  seperti  Cr  dan  Fe. Selain  itu  terdapat  unsur  Ni  yang  mengalami overlap dengan unsur Fe.
Gambar 5. Persebaran  unsur  material coating pada tekanan gas 6 bar
Pengujian Difraksi Sinar X Pengujian dilakukan pada sampel hasil coating dengan  tekanan  udara  3  bar,  4  bar  dan  6  bar. Hasil ditunjukkan pada Gambar 6. Grafik yang dihasilkan pada setiap sampel tidak mengalami perubahan yang signifikan. Adanya peak yang timbul  mengindikasikan  bahwa  terbentuk senyawa-senyawa  baru hasil coating dengan variasi tekanan udara.
Gambar 6. Hasil uji XRD permukaan material coating FeCrMnNiCS  variasi tekanan udara pada proses coating Hasil analisis pada Gambar 6 menunjukkan pada  tekanan  udara  3  bar  peak  dengan intensitas  tertinggi  membetuk  senyawa iron carbide (FeC) dengan sudut 2θ sebesar 44,917 o sesuai  dengan  JCPDS  no.01-0743848.  Pada variasi  ini  juga  terbentuk  senyawa chrom carbide (CrC)  dan  iron  nickel  (FeNi) dengan intensitas  sebesar  44,29%  dengan  sudut  2θ sebesar  82,352 o dengan  kartu  JCPDS  no.00- 011-0550 dan no.00-003-1049.
Pada  intensitas  yang  lebih  rendah  sebesar 13,34% hasil coating membentuk senyawa iron oxide (Fe 3 O 4 ) dengan sudut 2θ sebesar 35,785 o dengan  kartu  JCPDS  no.01-071-6339. Terbentuknya  senyawa iron  oxide (Fe 2 O 3 ) disebabkan  material coating yang  bereaksi dengan  udara  yang  digunakan  pada  proses pelapisan  maupun  dari  lingkungan  udara  saat proses  berlangsung. Pada  tekanan  gas  yang lebih  tinggi  tidak  menyebabkan  perubahah senyawa.
Hasil  analisis  penampang  lintang  variasi tekanan  udara  3  bar  pada Gambar  7 menunjukkan  pada  tekanan  udara  3  bar peak dengan intensitas tertinggi membetuk senyawa iron  carbide (Fe 3 C)  dengan  sudut  2θ  sebesar 45,068 o sesuai  dengan  JCPDS  no.  00-003- 1056. Pada variasi ini juga terbentuk senyawa chrom  carbide (CrC)  dan iron  chrome (FeCr) dengan intensitas sebesar 21,86% dengan sudut 2θ sebesar 82,697 o dengan kartu JCPDS no.00- 005-0707 dan no.00-014-0519. Pada intensitas yang lebih rendah sebesar 9,95% hasil coating membentuk senyawa iron nickel (FeNi) dengan
sudut 2θ sebesar 65,186 o dengan kartu JCPDS no.01-003-1049.  Pada  intensitas  5,76% senyawa  yang  terbentuk  adalah silicon  oxide (SiO 2 ) dengan  sudut  20,796 o dengan kartu JCPDS no.00-014-0260.
Gambar 7. Hasil  uji  XRD  penampang  lintang material coating FeCrMnNiCS variasi  tekanan  udara  3  bar  pada proses coating
Pembentukan  senyawa  yang  terjadi  dapat ditinjau  dari  pengujian  EDS mapping yang telah  dilakukan  sebelumnya  ditunjukkan  pada Gambar 4 terlihat persebaran unsur-unsur yang mengalami  overlap  sehingga  terjadi  ikatan antar  unsur  dan  membentuk  senyawa  yang ditunjukkan  oleh  hasil  pengujian  XRD  pada Gambar 7.

## Pengujian Kekasaran Permukaan Coating
Gambar 8 menunjukkan grafik hasil pengujian kekasaran  pada  permukaan  hasil coating terhadap  tekanan  udara  pada nozzle .  Grafik menunjukkan  penurunan  nilai  kekasaran  pada tekanan udara pada nozzle yang semakin besar. Nilai  kekasaran  terendah diperoleh  pada sampel  dengan  tekanan  udara  6  bar  dengan nilai sebesar 127,333 µm. Peningkatan tekanan menyebabkan permukaan lapisan coating lebih halus terbukti pada hasil uji mikrografi terlihat pada  Gambar 1 (d)  tampak  partikel  material coat  lebih  kecil  dan  tersebar.  Nilai  kekasaran menjadi  faktor  penting  dan  permukaan  yang lebih  halus  memiliki  hubungan  yang  linear dengan  rendahnya  koefisien  gesek  yang  akan berpengaruh  terhadap  ketahanan  abrasi  dari lapisan coating (Goodenough et al, 1976).
Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 :29-36
Gambar 6. Hasil uji XRD permukaan material coating FeCrMnNiCS  variasi tekanan udara pada proses coating Hasil analisis pada Gambar 6 menunjukkan pada  tekanan  udara  3  bar  peak  dengan intensitas  tertinggi  membetuk  senyawa iron carbide (FeC) dengan sudut 2θ sebesar 44,917 o sesuai  dengan  JCPDS  no.01-0743848.  Pada variasi  ini  juga  terbentuk  senyawa chrom carbide (CrC)  dan  iron  nickel  (FeNi) dengan intensitas  sebesar  44,29%  dengan  sudut  2θ sebesar  82,352 o dengan  kartu  JCPDS  no.00- 011-0550 dan no.00-003-1049.
Pada  intensitas  yang  lebih  rendah  sebesar 13,34% hasil coating membentuk senyawa iron oxide (Fe 3 O 4 ) dengan sudut 2θ sebesar 35,785 o dengan  kartu  JCPDS  no.01-071-6339. Terbentuknya  senyawa iron  oxide (Fe 2 O 3 ) disebabkan  material coating yang  bereaksi dengan  udara  yang  digunakan  pada  proses pelapisan  maupun  dari  lingkungan  udara  saat proses  berlangsung. Pada  tekanan  gas  yang lebih  tinggi  tidak  menyebabkan  perubahah senyawa.
Hasil  analisis  penampang  lintang  variasi tekanan  udara  3  bar  pada Gambar  7 menunjukkan  pada  tekanan  udara  3  bar peak dengan intensitas tertinggi membetuk senyawa iron  carbide (Fe 3 C)  dengan  sudut  2θ  sebesar 45,068 o sesuai  dengan  JCPDS  no.  00-003- 1056. Pada variasi ini juga terbentuk senyawa chrom  carbide (CrC)  dan iron  chrome (FeCr) dengan intensitas sebesar 21,86% dengan sudut 2θ sebesar 82,697 o dengan kartu JCPDS no.00- 005-0707 dan no.00-014-0519. Pada intensitas yang lebih rendah sebesar 9,95% hasil coating membentuk senyawa iron nickel (FeNi) dengan
sudut 2θ sebesar 65,186 o dengan kartu JCPDS no.01-003-1049.  Pada  intensitas  5,76% senyawa  yang  terbentuk  adalah silicon  oxide (SiO 2 ) dengan  sudut  20,796 o dengan kartu JCPDS no.00-014-0260.
Gambar 7. Hasil  uji  XRD  penampang  lintang material coating FeCrMnNiCS variasi  tekanan  udara  3  bar  pada proses coating
Pembentukan  senyawa  yang  terjadi  dapat ditinjau  dari  pengujian  EDS mapping yang telah  dilakukan  sebelumnya  ditunjukkan  pada Gambar 4 terlihat persebaran unsur-unsur yang mengalami  overlap  sehingga  terjadi  ikatan antar  unsur  dan  membentuk  senyawa  yang ditunjukkan  oleh  hasil  pengujian  XRD  pada Gambar 7.

## Pengujian Kekasaran Permukaan Coating
Gambar 8 menunjukkan grafik hasil pengujian kekasaran  pada  permukaan  hasil coating terhadap  tekanan  udara  pada nozzle .  Grafik menunjukkan  penurunan  nilai  kekasaran  pada tekanan udara pada nozzle yang semakin besar. Nilai  kekasaran  terendah diperoleh  pada sampel  dengan  tekanan  udara  6  bar  dengan nilai sebesar 127,333 µm. Peningkatan tekanan menyebabkan permukaan lapisan coating lebih halus terbukti pada hasil uji mikrografi terlihat pada  Gambar 1 (d)  tampak  partikel  material coat  lebih  kecil  dan  tersebar.  Nilai  kekasaran menjadi  faktor  penting  dan  permukaan  yang lebih  halus  memiliki  hubungan  yang  linear dengan  rendahnya  koefisien  gesek  yang  akan berpengaruh  terhadap  ketahanan  abrasi  dari lapisan coating (Goodenough et al, 1976).
Jurnal ILMU DASAR, Vol.19 No. 1, Januari 2018 :29-36
Gambar 6. Hasil uji XRD permukaan material coating FeCrMnNiCS  variasi tekanan udara pada proses coating Hasil analisis pada Gambar 6 menunjukkan pada  tekanan  udara  3  bar  peak  dengan intensitas  tertinggi  membetuk  senyawa iron carbide (FeC) dengan sudut 2θ sebesar 44,917 o sesuai  dengan  JCPDS  no.01-0743848.  Pada variasi  ini  juga  terbentuk  senyawa chrom carbide (CrC)  dan  iron  nickel  (FeNi) dengan intensitas  sebesar  44,29%  dengan  sudut  2θ sebesar  82,352 o dengan  kartu  JCPDS  no.00- 011-0550 dan no.00-003-1049.
Pada  intensitas  yang  lebih  rendah  sebesar 13,34% hasil coating membentuk senyawa iron oxide (Fe 3 O 4 ) dengan sudut 2θ sebesar 35,785 o dengan  kartu  JCPDS  no.01-071-6339. Terbentuknya  senyawa iron  oxide (Fe 2 O 3 ) disebabkan  material coating yang  bereaksi dengan  udara  yang  digunakan  pada  proses pelapisan  maupun  dari  lingkungan  udara  saat proses  berlangsung. Pada  tekanan  gas  yang lebih  tinggi  tidak  menyebabkan  perubahah senyawa.
Hasil  analisis  penampang  lintang  variasi tekanan  udara  3  bar  pada Gambar  7 menunjukkan  pada  tekanan  udara  3  bar peak dengan intensitas tertinggi membetuk senyawa iron  carbide (Fe 3 C)  dengan  sudut  2θ  sebesar 45,068 o sesuai  dengan  JCPDS  no.  00-003- 1056. Pada variasi ini juga terbentuk senyawa chrom  carbide (CrC)  dan iron  chrome (FeCr) dengan intensitas sebesar 21,86% dengan sudut 2θ sebesar 82,697 o dengan kartu JCPDS no.00- 005-0707 dan no.00-014-0519. Pada intensitas yang lebih rendah sebesar 9,95% hasil coating membentuk senyawa iron nickel (FeNi) dengan
sudut 2θ sebesar 65,186 o dengan kartu JCPDS no.01-003-1049.  Pada  intensitas  5,76% senyawa  yang  terbentuk  adalah silicon  oxide (SiO 2 ) dengan  sudut  20,796 o dengan kartu JCPDS no.00-014-0260.
Gambar 7. Hasil  uji  XRD  penampang  lintang material coating FeCrMnNiCS variasi  tekanan  udara  3  bar  pada proses coating
Pembentukan  senyawa  yang  terjadi  dapat ditinjau  dari  pengujian  EDS mapping yang telah  dilakukan  sebelumnya  ditunjukkan  pada Gambar 4 terlihat persebaran unsur-unsur yang mengalami  overlap  sehingga  terjadi  ikatan antar  unsur  dan  membentuk  senyawa  yang ditunjukkan  oleh  hasil  pengujian  XRD  pada Gambar 7.

## Pengujian Kekasaran Permukaan Coating
Gambar 8 menunjukkan grafik hasil pengujian kekasaran  pada  permukaan  hasil coating terhadap  tekanan  udara  pada nozzle .  Grafik menunjukkan  penurunan  nilai  kekasaran  pada tekanan udara pada nozzle yang semakin besar. Nilai  kekasaran  terendah diperoleh  pada sampel  dengan  tekanan  udara  6  bar  dengan nilai sebesar 127,333 µm. Peningkatan tekanan menyebabkan permukaan lapisan coating lebih halus terbukti pada hasil uji mikrografi terlihat pada  Gambar 1 (d)  tampak  partikel  material coat  lebih  kecil  dan  tersebar.  Nilai  kekasaran menjadi  faktor  penting  dan  permukaan  yang lebih  halus  memiliki  hubungan  yang  linear dengan  rendahnya  koefisien  gesek  yang  akan berpengaruh  terhadap  ketahanan  abrasi  dari lapisan coating (Goodenough et al, 1976).
Gambar  8. Grafik  uji  kekasaran  terhadap tekanan udara pada nozzle. Pengujian Kekuatan Lekat Gambar 9 menunjukkan grafik hasil kekuatan lekat coating pada  masing-masing  spesimen terhadap variabel udara bertekanan. Dari hasil pengujian didapatkan nilai kekuatan lekat yang paling  rendah  terdapat  pada  tekanan  udara  3 bar  dengan  nilai  11,496  Mpa.  Kekuatan adhesive paling  tinggi  terjadi  pada  tekanan udara 4 bar dengan nilai 15,026 Mpa.
Gambar  9. Grafik  kekuatan  adhesi  terhadap variasi tekanan udara
Hal  ini dapat  dipengaruhi  oleh  senyawa oksida yang terbentuk dimana semakin rendah oksida  yang  terbentuk  akan  meningkatkan kekuatan  lekat  dari  material coating (Kim et al, 2015). Pada tekanan 4 bar dengan tekanan gas  yang  lebih  tinggi  waktu  yang  ditempuh oleh molten  droplet akan  semakin  singkat sehingga  kemungkinan  unsur  oksigen  untuk bereaksi  akan  semakin  kecil  (Honma et  al, 2015). Di sisi lain pada tekanan gas yang semakin tinggi  memberikan  kekuatan  hantaman  pada molten  droplet yang  semakin  besar  sehingga memecah droplet yang semakin kecil. Droplet yang semakin kecil memberikan luas area yang semakin  besar  sehingga  area  yang  bereaksi dengan  oksigen  semakin  banyak  dan memperbesar  kemungkinan  terbentuknya oksida sehingga diperoleh nilai kekuatan lekat
optimum terdapat pada tekanan 4 bar.
Pengujian Abrasif Permuakaan  lapisan caoting diekspose  pada kertas abrasive grade 240 dengan diameter 120 mm  kemudian  diberikan  beban  sebesar  0,98 Kg.  Pada Gambar  10 terlihat  grafik  yang menunjukkan perubahan  nilai  ketahanan  aus. Setelah melakukan perhitungan, hasil menunjukkan  nilai  ketahanan  aus  yang semakin  meningkat.  Nilai  ketahanan  aus  terus meningkat  hingga  pada  tekanan  udara  6  bar dengan  nilai  ketahanan  aus  sebesar 29,66 (rotasi/mg).
Gambar 10. Grafik  nilai  ketahanan  aus terhadap variasi tekanan udara Peningkatan ketahanan aus yang terjadi ini dapat  diakibatkan  oleh  tingkat  kekasaran material  hasil coating . Permukaan  yang  kasar dan  tidak  merata  menyebabkan  gesekan  yang lebih  besar  sehingga  lebih  banyak  material coating yang tereduksi .

## KESIMPULAN
Peningkatan tekanan gas pada proses pelapisan menghasilkan  partikel  yang  semakin  kecil sehingga porositas semakin menurun. Peningkatan  tekanan  gas  menghasilkan kekasaran permukaan yang semakin kecil/halus. Nilai kekasaran pada tekanan 3 bar sebesar  287,333(μm)  dan  pada  tekanan  6  bar sebesar  127,333(μm). Nilai  pengujian pull off optimum  terdapat  pada  tekanan  4  bar  dengan nilai sebesar 15,026 (μm). Peningkatan tekanan gas  dapat  meningkatkan  ketahanan  abrasi dengan  tekanan  tertinggi  6  bar  memiliki  nilai sebesar 29,66 (rotasi/mg).

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Hibah  Pengabdian  Masyarakat Reguler  Dana Non PNBP ITS Tahun Anggaran 2017 Nomor : 1005/PKS/ITS/2017.

## DAFTAR PUSTAKA
Borsoum,  MW.  2003. Fundamental  of Ceramics .  IOP  Publishing:  Bristol  & Philadelphia Daniel, C. & J. O. Besenhard. 2011. Handbook of  Batteries .  WILEY-VCH  Verlag  GMbH & Co KGaA : Germany Fernandes,  IJ,  D.  Calheiro,  A.G.  Kieling, C.A.M.  Moraes,  T.L.A.C.  Rocha,  F.A. Brehm,  &  R.C.E.  Modolo.  2016. Characterization of rice husk ash produced using  different  biomass  combustion techniques for energy. Journal of Fuel . 165: 351–359 Ghosh, R & S. Bhattacherjee. 2013. A Review Study  on  Precipitated  Silica  and  Activated Carbon  from  Rice  Husk. Chemical Engineering & Process Technology Goodenough, J.B., H.Y-P.Hong & J.A.Kafalas,
1976. Fast  Ion  Na+ - Ion  Transport  In
Skeleton Structure . Massachusetts  Institute of  Technology, Pergamon Press: USA.
Guin,  M.  &  F.  Tietz.  2015.  Survey  of  the transport  properties  of  sodium  superionic conductor  materials  for  use  in  sodium batteries. Journal  of  Power  Sources 273:
1056-1064 Honma,  T.,  Masayoshi  O.,  Takuya  T.,Noriko I., Kenji S., & Takayuki K. 2015. Electrical conductivity  of  Na2O–Nb2O5–P2O5  glass and fabrication of glass–ceramic composites with NASICON type Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12 . Solid State Ionics 269: 19–
23 Kim, J., Seung H.J, Sai B., Alexis E., & Sang
O.K.  2015.  Low  temperature  performance of  sodium–nickel  chloride  batteries  with NaSICON  solid  electrolyte. Journal  of Electroanalytical Chemistry .