Nitridasi Plasma, Mesin Serta Cara Pengoperasiannya

Plasma nitriding adalah proses perlakuan permukaan bahan dengan menyisipkan nitrogen (biasa disebut nitridasi) dan cara penyisipannya dengan cara plasma, yaitu gas nitrogen diubah dalam wujud plasma terlebih dahulu sebelum disisipkan. Cara plasma ini ditempuh dengan memberikan beda potensial antara ujung-ujung elektroda, dimana di antara ujung-ujung elektroda tersebut diisi oleh gas nitrogen. Proses nitridasi ini dilakukan pada tekanan rendah.. Proses plasma nitriding dapat dilakukan pada tekanan sekitar 0,2 mbar sampai dengan 8 mbar pada temperatur 400 C s/d 565 C.

Saat proses nitridasi, dapat dilihat dalam reaktor plasma yaitu cahaya pijar (glow discharge) yang terjadi disebabkan oleh emisi foton dari atom-atom nitrogen yang tereksitasi. Terbentuknya ion-ion nitrogen, dan akibat beda potensial antara kedua ujung elektroda (anoda-katoda) membuat ion-ion nitrogen yang bermuatan positif bergerak menuju katoda. Sementara itu, di bagian katoda inilah diletakkan bahan uji, sehingga bahan uji nantinya akan tersisipi oleh atom nitrogen. Dalam proses tumbukan dan difusi nitrogen ke dalam bahan uji ini, tentunya terdapat perubahan energi, yaitu energi kinetik diubah menjadi energi panas. Energi panas inilah yang akhirnya menaikkan suhu reaktor plasma. Suhu reaktor plasma ini sering dijadikan parameter pengujian proses nitridasi plasma.

Mesin nitridasi plasma terdiri dari beberapa bagian yang meliputi:

1. Reaktor plasma (bejana) sebagai ruang terjadinya reaksi plasma. Reaktor ini dibuat dari bahan stainless steel.
2. Elektroda terbuat dari stainless steel. Elektroda ini terdiri dari katoda yang biasanya berbentuk seperti lempengan bundar, serta anoda yang biasanya berbentuk selimut silinder. Katoda adalah tempat kita meletakkan speciment yang akan dinitridasi.
3. Resistor (R) dumping.
4. Pompa vakum yang digunakan untuk menghampakan tabung reaktor.
5. Sumber tegangan tinggi DC, untuk memberikan beda potensial antara anoda dan katoda.
6. Alat ukur seperti amperemeter, voltmeter, termometer dan alat ukur tekanan vakum.

Skema mesin nitridasi plasma (bejana tunggal) disajikan pada Gambar dibawah:

Cara mengoperasikan mesin nitridasi plasma:

1. Mesin masih dalam keadaan mati, masukkan speciment yang akan dinitridasi, kemudian tutup kembali bejana reaktor, pastikan benar-benar rapat.
2. Hidupkan mesin, pertama-tama lakukan pemvakuman, yaitu dengan menghidupkan pompa vakum.
3. Setelah sampai pada tingkat vakum yang dikehendaki, alirkan gas isian ke reaktor sampai dengan tekanan yang dikehendaki dan mulailah dengan memberikan tegangan pada kedua ujung elektroda.
4. Naikkan tegangan perlahan, sampai terjadi plasma di dalam raktor, naikkan terus secara perlahan sampai pada tegangan tertentu atau biasanya pada suhu tertentu (disebut suhu operasi nitridasi plasma).
5. Tahan mesin sampai waktu yang telah ditentukan.
6. Proses nitridasi plasma telah selesai. matikan mesin, sesuai prosedur yang ada.

Tentang prinsip kerja mesin nitridasi plasma, baca artikel:
Mekanisme Breakdown Voltage, Sparking Potential - Hukum Paschen

Pelajari prinsip menghambat panas dalam Mesin Nitridasi Plasma  melalui artikel:
Perisai Radiasi Termal (Thermal Radiation Shield)

loading...