Titanium Dalam Tubuh

5/11/2018 Titanium Dalam Tubuh

1/9

\'K a r a k t e r is a s i L a p is a n P a s if K o r o s i Im p la n t C o m m e r s ia l P u re T it a n u m G r a d e 2 D e n g a n V a ri a s i K e k a s a ra n P e rm u k a a n

. P a d a C a ir a n T u b u h B u a t a n ( M . K a r o k a r o , A . P u r n i a w a n , D . M . F e l l i c ia )KARAKTERISASI LAPISAN PASIF KOROSI

IMPLANTCOMMERSIALPURETITANIUMGRADE2DENGAN VARIASI KEKASARAN PERMUKAAN

PADA CAIRAN TUBUH BUATANM. Karokaro, A. Purniawan, D.M. Fellicia

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya (60111), IndonesiaTelp/Fax: 62-31-5997026, email: [email protected]

Allsract: TItanium is chosen as favorite biomaterial in denture and bone surgery implantation because ofT; asanodic material which is so reactive with oxygen, forming TI01as a passive layer; it cause harmless reaction tothe human body tissue. To analyze passive layer corrosion characterization of CP Ti Grade 2 with roughnessvariation grit 180 and grit 2000 if its used as implant itcan be done with immersion and potensiodynamic testwith Hank's solution (NaCI 0.80, CaCl1 0.14, KCl 0040,NaHCOJ 0.35, Glucose 1.00, NaHI'04 0.10, MgClr6HP0.10, NajIPO,r2Hp 0.06, MgSO,r7Hp 0.06 giL) pH 704and temperature 371C.After immersion test it:rcontinued with Scanning Electron Microscopes to analyze passive layer characterization form. By this experi-ment could be measured the highest corrosion rates in specimen with roughness surface grit 180 and center hole.. The lowest corrosion rate was found in specimen with roughness surface grit 2000 and no treatment in the. surface. Roughness and treatment in the specimen surfaces gave effect in the corrosion rates because it hadcorrelation with Ti01 passive layerform. Small corrosion rates became the most important things for biomaterial. .With this character CP ngrade 2 became the properly material for implant prostesis in the human body.Keywords: Cp Tt Grade 2, immersion, passive layer, potensiodynamic,Allstrak: Titanium (I'i) menjadi biomaterial pilihan yang banyak digunakan dalam implantasi gig; dan bedahtulang dikarenakan n sebagai material anodlk sangat reaktif dengan oksigen membentuk lapisan oksida no] 'sehingga reaksi jaringan yang diakibatkan oleh penanaman Ti dalam tubuh relatif kecil. Untuk mengetahuikarakierisasi lapisan pasif korosi Cp Titanium Grade 2 dengan variasi kekasaran permukaan grit 180 dan grit2000 apabila diaplikasikan sebagai implant pada tubuh maka dilakukan pengujian imersi dan polarisasipotensiodinamik metode tofel denganlarutan Hanks (NaCI0.80, CaCI10.14, KCl 0040,NaHC010.35,Glucose1.00, NaHj'04 0.10, MiClr6Hp 0.10, NajIPO,r2Hp 0.06, MgS0,r 7Hp 0.06 giL) pada pH 7,4 dantemperatur37IC. Setelah pengujian imersi dilakukan pengujian SEM (Scanning Electron Microscopes) untukmengkarakterisasi lapisan paslf yang terbentuk.Dari pengujian didapatkan nilai laju korosi (mpy) Cp Tipalingtinggi pada spesimen dengan grit kekasaran permukaan 180 lubang dan laju korosi paling rendah pada spesimengrit kekasaran permukaan 2000 poles. Kekasaran dan perlakuan pada permukaan spesimen berpengaruh padanilai laju korosi karena hubungannya dengan pembentukan lapisan pasijTi01 Dengan nilai laju korosi sanga:kecil maka Cp Ti grade 2 merupakan material yang layak digunakan sebagai implant prostesis.Kata kunci: Cp TiGrade 2, imersi, lapisan pasifipotensiodinamikPendabuluan

Definisi dari korosi adalah penurunan mutumaterial akibat reaksi elektrokirnia denganlingkungan sekitar (Trethewey, 1991). Biladitinjau dari interaksi yang terjadi, korosi adalahproses transfer elektron dari logam kelingkungannya. Logam bertindak sebagai selyang rnemberikan elektron (anoda) danlingkungan bertindak sebagai penerima elektron(katoda). Sedangkan penurunan mutu yangdiakibatkan interaksi secara fisik bukan disebutkorosi, namun biasa dikenal sebagai erosi dankeausan.

Biomaterial ada1ahpenggunaan material yangmemiliki kecenderungan tidak bereaksi (inert)sebagai pengganti fungsi dari jaringan tubuhyang kontak langsung dengan cairan tubuh.Disebut sebagai biomaterial yang ideal ketikasuatu bahan/material memiliki biokompatibilitasyang baik, sifat mekanik yang baik dan prosesmanufaktur yang mudah. Properties palingpenting yang diperlukan oleh material adalahbiokompatibilitas, hal ini dikarenakan adanyahubungan dengan reaksijaringan, perubahan darisifat (mekanik, fisik dan kimia) dan juga.kemungkinan degradasi material. Ductility,

97
mailto:[email protected]:[email protected]


2/9

IN D US TR I J um allJm ia h S ain s d an T ekrio Jo gi,V ol. 7 N o.2 Ju ni 2 00 8 h ala ma n 9 7 - 1 05toughnes s, c re ep , dan wear r es is ta nc e adalahproperties mekanik yang diperlukan untuk bio-material sedangkan ..metode fabrikasi,konsistensi, tingkat kenyamanan dan biayaproduksi adalah karakter manufaktur yangpadaakhimya menentukan pemilihan penggunaanbahan impJant.

-Biomaterial adalahsubstansi yang berasaldanalam atau sintetis yang digunakan sebagaiperalatan medis. Pada umumnya, peranan bio-material adalah sebagai pengganti atau tambahanpada komponen biologik. Biokompatibilitasdalam tenninologi umum menjelaskan suatukeadaan dimana tak terjadi interaksi yangberbahaya antara material asing atau peralatandengan tuan rumah biologis. Ada dua hal yangperlu mendapat pertimbangan: (1) efek bioma-terial pada tuan rumah biologis dan (2) efek darisistem biologis pada material. Tujuan daripenelitian in v it ro (tidakmenggunakan makhlukhidup sebagai mediator) dan in vivo (dalamtubuh makhluk hidup) adalah untukmengidentifikasi potensi toksisitas dari bioma-terial dalam tubuh dan untuk mendeteksi potensikegagalan dari peralatan terse but padapenggunaannya secara khusus. Karena imphintmetalik langsung dipakai sebagai material untukfiksasi rigid, maka korosi dan perubahanpennukaan dari material-material ini hampirselalu terkait dengan respons biologis (Andri

- dkk, 2000). Terjadinya reaksi dari sistim tubuhterhadap material implant ditentukan dari faktorbisa tidaknya material tersebut diterima danmemenuhi fungsi pada tubuh. Biokompatibilitasmerupakan sistim yang mencakup flsik, kimia,biologis, medik dan aspek desain (Spenser et ai,1998).

Material implant yang ditanamkan pada tubuhpada dasamya sangat sensitif dan menolak bendaasing. Cairan tubuh memiliki kadar garam 0,9% pada pH 7,4 dengan temperatur 37IC.Kondisi cairan tubuh yang sangat kompleks dankorosifmengakibatkan material implant rentanterkorosi, oleh karena itu dibutuhkan materialyang relatif inert dan tidak menyebabkan reaksijaringan dalam tubuh. Sejalan denganperkembangan teknologi, terdapat beberapapilihan material implant yang dapat disesuaikan

dengan kebutuhan penggunaan.Permukaan merupakan hal yang -penting

dalam biomaterial, interaksi pada pennukaanimplant dengan cairan tubuh secara alamimenunjukkan adanya penurunan reaksi antararespon tubuh terhadap implant danperkembangan dari permukaan implariljaringan.

. S u rfa ce~;~~~,iomoleculeadsorption

Gambar 1. Skema Res pon Tub uhpada Pennukaan B ioma te ri alTitanium salah satu material metal yangbanyak digunakandalam dunia implant, hal ini

dikarenakan minimalisnya reaksi jaringan yangdiakibatkan oleh penanamannya didalam tubuh.Titanium adalah material yang sangat anodikdimana dengan adanya oksigen maka secaraalami terbentuk lapisan oksida keramik (Ti02 )pada pennukaan Titanium. Dengan adanya Ti02maka reaksi korosi yang menyebabkankegagalan material dapat dihindarLSaiah satujenis dari material Titanium adalah C ommersia l .P ure Titanium G rade 2.

Titanium memiliki biokornpatibilitas yangsempurna dalam kaitannya dengan tinggirendahnya daya konduksi elektronik danmemiliki resistansi korosi tinggi. Titanium danoksidanya menunjukkan pelepasan ion dalamkuantitas rendah didalam lingkunganmengandung air. Ti02 mempunyai tiga bentukallotrophic yaitu anatase, brookite dan rutiledengan sifat dan reaksi perubahan energi sepertipada Tabel l dan 2. Brookite dan anatase adalahbentuk metastabil dan berubah bentuk secaraeksotennal dan irrevertsible ke rutile akibatfungsi thermal maupun akibat pengerjaanmekanik pada temperatur kamar.

98


3/9

K a ra kte ris as i L ap is an P a sif K or os i Im plan t C om m ers iB f P ure T itanum G rade 2 D eng an V arias l K ekas ara n P erm uka anP ada C airan Tubuh B ua lan (M . K arokaro , A . P um iaw an, D .M . F ellicia )

Dengan bentuk kristal HCP pada temperaturkamar atau biasa disebut sebagai phase alphaCP Ti grade 2 merupakan salah satu materialdimana tingkat katahanan integrasi antara ma-

. terial dengan jaringan tubuh dipengaruhi oleh~ - - - - ~ - - - - - - - - ~ - - - - - - - - - - ~ - -kualitas kekasaran (Gambar 2). Penggunaan

Titanium sebagai implant didasarkan padadensitas yang rendah, ketahanan korosi yangsempurna, modulus mekanikal yang cocokdengan tulang bila dibanding dengan materiallain. Berdasarkan jumlah oksigen yangterkandung maka Commer cia l P u re Titaniumdikasifikasikan menjadi 4 grade mulai darigrade 4 dengan kandungan oksigen maksimal0.4% dan grade I minimal 0.18%.

Pada penelitian ini dipelajari pengaruh variasikekasaran permukaan Cp Titanium Grade 2sebagai implant prostesis terhadap karakteristiklapisan pasif hasil korosi dimana karakterisasilapisan pasif ini ditentukan dengan penguj ianimersi dan potensiodinamik dalam medialarutan Hanks sebagai pendekatan cairan tubuh.

Tabel 1. Sifat Kristalografi Brookite & Rutile .Propertia Brookite RutileC z y s t a I structure Orthorhombic Tetragonal .optical Biaxial(+) Uniaxia l (+)Density, r l c m 3 . 4.0 4.23Mlhsscale 5.56 7-7.5Unit ce ll ~hls.8TI0.2 D~12.8TI0.2Dimensions,mna 0.9166 0.4584b 0.5436c 0.5135 2.953

Tabel 2. Reaksi Perubahan EnergiTiC14(g) + 02(g) - Ti02 (rutile, solid) + 2Cla (g)

Tempt. i\H, i\G, Log Kpbc kl/mola kl/mol"827 174.7 -116.0 5.511027 174.7 105.41327 -170.9 90.0Studi Cigada menunjukkan bahwa semakin

tingginya ketebalan oksida pada paduan tita-nium atau titanium mumi maka mengakibatkanberkurangnya secara drastis kepasifan arusdidalarn cairan fisiologis sehingga mencegahpelepasan ion titanium didalam cairan badan, Disamping ketebalan, struktur oksidajuga memilikiperan utarna dalam penurunan pelepasan ion.Tingkat pelepasan ion berubah-ubah sesuaidengan kondisi cairan pada lingkungan tubuhdan pengaruh reaksi lebih lanjut antara sel danimplant. Rutile adalah padatan yang memilikistruktur tetragonal dengan kemampuan difusiion yang lebih baik dibanding anatase, olehkarena itu struktur ini akan memperbaiki

." resistansi dissolusi (Muller dan Markus, 2001).

f . " : " ' i ; )\2)'0Gambar 2. Struktur Kristal TiOe (Rutile)

Tabel 3. Komposisl Kimia MaterialCP Titanium Grade 2

Unsur Komposisi Un sur KomposisiAl 0.0055 Mn 0.006V


4/9

I N D U S T R I Ju rn a ll lm ia h S a ins da n T e kno lo g i, V ol. 7 N o.2 Jun i 20 08 ha lam an 97 - 1 05

MetodologiMaterial atau spesimen yang digunakan

dalam percobaan ini Comrnersial Pure TitaniumGrade 2 dengan komposisi sebagaimanaditunjukkan pada Table 3 dan 4.Sebelum dilakukan pengujian imersi danpotensiodinamik maka spesimen digosok pada.mesin hand grinder menggunakan kertas gosokdengan grit 180, 260, 320, 4009 600, 1000 dan2000 sambil dialiri air. Penggosokan dilakukanpada satu sisi, dengan arah gosokan sejajardengan operator. Tiap pergantian grit arahpenggosokan selalu tegak lurus diantara grityang satu dengan grit berikutnya. Selanjutnyadilakukan polishing dengan menggunakanclothes yang teJah ditaburi bubuk alumina.Kemudian diberikan tiga perlakuan pennukaanseperti pada Gambar 3

.

.. .

(a) (b) (c)Gambar 3. Perlakuan permukaan Spesimen CP Ti

Grade 2 dengan polishing grit 180 dan 2000 (a) tanpaperlakuan tambahan (b) pengoresan secara sejajar

dengan jarak antar gores an 2 mm (c) lubang tengahPada pengujian immerse semua permukaan

.spesimendicelup pada lamtan Hank's sedangkanpada pengujian potensiodinamik bagian atasspesimen ditutup resin, sebelum ditutup denganresin permukaan spesimen disambung dengankabel terlebih dahulu. Spesimen iniyangnantinyaakan berfungsi sebagai elektroda kerja padapengujian. Pendekatan cairan tubuhekstracellular dilakukan dengan menggunakanlarutan Hanks (NaCI 0.80, CaCI2 0.14, KC 10.40, NaHCO) 0.35, Glucose 1.00, NaHl040.10, MgCI2.6H20 0.10, N~HP04.2H20 0.06,MgS04.7H20 06 giL) pada pH 7,4 dan. temperatur 37 1C.

Spesimen dicelupkan kedalam kotak yangberisi .Iarutan cairan tubuh sintesis (larutanHanks) yang bekerja pada pH 7,4 dantemperatur 37 1C dengan lama pencelupanselama 36 hari dan pengambilan data setiap 6hari reduksi berat. Dengan nilai reduksi beratdapat diketahui nilai laju korosi Cp TitaniumGrade 2 dalam dan mpy.Pada Gambar 4 tampak

Garnbar 4. Pengujian Imersiproses imersiyang dilakukandalam larutan Hank'spada temperatur 37 1C dan pH 7,4.Dalam penelitian ini digunakan metodepengujian elektrokimia dengan teknikpolarisasi(ASTM 1994. vol 03.02.G5). Metode pengujianini dilakukan dengan menggunakan komputercontrolled potensiostat. Potensiostat yang telahdilengkapi dengan potensial scan (metodePotentiodinamik) sebagai alat pengujian dilaboratorium ini adalah Gamry instrumentalyang ..terdapat dalam komputer. Output dari pengujianini adalah berupa kurva polarisasi tafel yangkemudian dilakukan pengamatan terhadapperubahan-perubahan yang terjadi pada kurvapolarisasi tersebut.

Spesimen yang telah disiapkan berfungsisebagai elektroda kerja dan dirangkai dalamgelas ukur yang telah berisi larutan Hanksbeserta elektroda acuan (SCE) dan elektrodabantu (platina) dan dihubungkan dengan kabelyang telah tersambung ke Gamry InstrumentCard yang sudah terdapat dalam komputer.Sebelum program dilaksanakan elektroda-elektroda yang sudah terhubung dibiarkanselama 10 men it agar potensial dan arus yangmengalir stabil.

Program aplikasi untuk Gamry Instrumentadalah gamry instrument Frame Work. Untukmenjalankan pengujian dalam menu pop-up piliheksperimen, DC. corrosion dan lalupotentiodynamic. Parameter utama yang hamsdiinput adalah range potensial ( initial) E d a nfinal E dan scan rate. Range potensial yang'diinput adalah -500 mV pada scan rate 5 mVdengan final potensialnya adalah 1500mV. Lamaproses pengujian tergantung dari parameter

100


5/9

K ara kte ris as i L ap is an P as if K oro si Im p la nt C om m ers ia i P ure 7 ifa nu m G ra de 2 D en gan V arias i K ekasa ran P em iukaanP ad a C airan Tubuh B ua ta n (M . K aroka ro , A . P um ia wa n, D .M . F ellic ia )

in itial E , Final E dan scan rate . O utput daripen go lahan y an g dilkukan o leh komputer adalahkur va po la ris as i.

P en g ujia n p ote nsio din am ik d ila ku ka n d en g anm ernasukkan inputan y ang diperlukan seperti.b e sa r i ni si al, f ina l po tensi al , dan s ca n ro te . U n tu kmaterial Cp T itanium grade 2 harga in itialpotensialny a adalah -500mV dan harga finalpotensialny a adalah 1500m V dengan scan rate1 m V . D en sity un tuk m aterial C p T itan ium G rade2 adalah 5.45 gr/cm" dengan equivalent weightsebesar 23.95 g /equiv .

. P erhitun gan laju ko ro si da r i leor, d alam kurv apolarisasi dihtung dengan c ara (ASTM vol03.02 .G02 )

(1)CR : L aju Korosi (mm /y r) untuk iCO ITJ.lAlcm 2)K, : 3.27 x 10 -3 mm gliA em y rI : R apat arus saat E (exchange currentCO IT . CO ITdensity)P : density (g /cm ')EW : Equivalent W eight.Sedangkan untuk perhitungan Laju korosipengujian im merse didapatkan dengan rum ussebagai berikut :P trati (mass loss in mg) (C fac tor)en e ratio n = --'------=-__:==----:.-----'-;:-(area in m m") (density g /cm ")

(2)Nilai C : 1 untukmm dan 0.061 untukm ilsD ari n ilai weight loss, dapat dihitung nilaic orrosion rate ny a deng an m eng gunakan rum us:ACR = = ( pe ne tra tio n in mm /m ils) 36 5

. tim e in day sD im ana ACR : Appearance Corrosion Rate

(3)

Basil dan PembahasanGambar 5 menunjukkan gambar Scanning

elec tron m ic roscope (SEM ) dari strukturpermukaan CP Ti G rade 2 setelah dilakukanpeng asaran pada pennukaan deng an g rit 180 dan2.000.

(a)

(b)Gambar 5. SEM Cp Ti grade 2

dengan perbesaran 2000xdengan kekasaran permukaan

(a) grit 180 (b) grit 2.000D a ri h asil p en gu jian k oro si d en gan p en gu jia n

im merse pada larutan H anks terdapat pola lajukorosi pada material CP T i G rade 2 sepertiditunjukkan pada G am bar 6. V ariasi kekasarandan bentuk pennukaan m em iliki peng aruh y angc ukup sig nifikan pada laju ko ro si.

03T------------------------~02502> -e - o :60. 1

0.05 Po l e s Go re s lIbangPerlakuan spesimen .

~ril180.G~

Gambar 6. Hasil pengujian immerse pada IarutanHanks dengan perbedaan perlakuan .

dan grit dari kertas gosok.Pada Gambar 6 tampak bahwa urutan dari

y ang mem iliki laju korosi tertingg i adalah .spesim en yang diberikan lubang pada

101


6/9

IN OU ST RI Jum al IIm iah S ain s dan T ekn olog i, V ol. 7 N o.2 Ju ni 200 8 ha la man 97 - 105permukaan, d igores pada pennukaan dan y angterakhir adalah spesirnen y ang tidak diberikanp erla ku an a pa -a pa b aik p ad a g rit p en nu kaa n 180rnaupun grit perrnukaan 2000. Adanyapernbentukan ]ubang rnaupun goresm eny ebabkan tidak m eratany a sebaran lapisanpasif pada perm ukaan, sehing ga perlindung anIapisan pasiftidak m aksim al. N ilai laju korosispesimen dengan lubang ditengah lebih besardibanding deng an spesim en g ores dikarenakankeliling lubang lebih besar dibanding panjangg ores hal itum engakibatkan sem akin besam yad aera h y an g lap isa n p asifn ya tid ak b isa te rb en tu kd en gan m ak sirn al. P ad a p en elitian in i n ilai irn ersidan po tensiod inamik tidak terpautjauh. H al in id ik are nak an p ad a p en gu jian im ersi terjad i a era sipada sirkulasi laru tan Hank 's sehingga ikatanan tara T i dengan oksigen membentuk Ti0 2sernakin kuat karena sernakin besar kosen trasioksigen dan ag itasi maka akan mempercepat.korosi , da l a r n h al in i a dala h d en ga n te rb en tu kn yalapisan oksida y aitu T i0 2 Pada pengujian lajuk oro si sec ara m an ual (irnersi) bany ak faktor b aikinternal m aupun eksternal spesim en yangm em peng aruhi. T api dengan m eng gunakan Eu-ropean Standardisation dim ana suatu m aterialim plant ham s m em ilik i n ilai laju korosi kurangdan 0.475 m py m aka m enurut pengujian in i, CPT iG rade 2 dapat dikategorikan lay ak sebagaisalah satu m aterial im plan t prostesis tubuh.

Talel Selin CP TI deng ll n Kekl iS il lr fl llP erm u ka an 1 BO Go re s

.-------------~

log current

Gambar 7 . T a fe l S can CP Ti G ra de 2d e n g a n Grit P errn uk aa n 1 80 Go re s

Tafel 902111Cf>TI G-


7/9

Ka ra k te ris a si la p is an Pa s if K o ro s i Im p / a n t C o m m e rs ia l P u re T it a n um G r a d e 2 D e ng an V a ria si K e ka sa ra n P e nn uk aa nP ad a C a ira n T ub uh S ua ta n (M . Karokaro, A . Pum iawan . D .M ..Fel l icia)

TafelScanCP TiGl'lIte 2 denganKekfSllrallPen,ukllEn GI' l ICle 2000 LuballQ

G am bar 11. T afel S can C PT I G rad e 2 .d eng an Keka sa ra n Pennuka an Grit 2000 LubangTafel !lean C P Ti dengan I(el~asaranPermu IWlan Grade 2000 Pole ..

Icgcurrtl1tGamba r 12 . T afel S can C PT I G rad e 2. d e ng an Keka sa ra n Pennukaa n Grit 2000 Po le sBerdasarkan perhitungan dengan mengguna-k a n Persamaan (1) maka didapatkan nilai laju

korosi (mpy) untuk spesimenCP Ti Grade 2 .potensiodinamik yang ditujukkan dalam Tabel5 .

T ab el 5. N ilai laju ko rosi (rop y) C P T i Grade 2. d eng an me tode po te ns io d in amik

Perlakuan .Grit 180 Grit 2000Poles 0.00909 0.00545Gores 0.01725 0.00800Lubang 0.01725 0.00779

Pada dasarnya kurva polarisasi mempunyai3daei:"ahyaitu daerah aktif, pasif dan transpasifdan daerah aktif dapat dibagi menjadi menjadi 2.daerah yaitu daerah anodik dan katodik. Padapenelitian ini pembahasan ditekankan pada 2daerah yaitu daerah katodik, anodik (daerahaktif) dan pasif.berdasarkan potensial Vs SCE(Hg /Hg2). Hal itu dikarenakan dalampengaplikasian pada tubuh, tidak akan adareaksi transpasif Titanium dengan potensialtinggi yaitulebih dari 1750v.

Daerah katodik yaitu daerah yang terdapataotara potensial minimum yang terukur sampaidengan potensial passive primer (Ep; ' Daerahanodik adalah daerah potensial korosi potensialpassive primer (Ep,) sampai dengan daerah E ;sedangkan daerah passive adalah daerah diatasE,hingga potensial maximum terukur. Berikutini adalah grafik perbandingan daerah-daerahyang tersebut pada CP Titanium Grade 2 yangdipotensiodinamik dengan media Iarutan .Hank's.

Daerah aktif ditunjukkan oleh harga E corr' E pdan E . Daerah aktif ini sendiri terbagi atas 2rbagian yaitu daerah katodik yaitu saat harga .potensial awal dari kurva sampai dengan hargapotensial korosi bebas dan daerah anodik yaitu .dari harga potensial korosi bebas sampai denganharga potensial awal passivasi. Perilaku korosiaktif-pasif dapat dilihat dari daerah ini yaitudaerah E sampai dengan E . Rendahnyacarr ppharga E terhadap E pada suatu materialp p carrmempunyai arti bahwa material tersebutcenderung untuk menjadi passive. Laju pasivasiyang merupakan properties terpenting dalampembentukan lapisan pasif Titaniumdikategorikan cepat karena konduktivitas listrikdari Titanium rendah. Kebanyakan logammenjadi semikonduktor dalam proses konduksisedangkan pada saat proses pembentukkanlapisan pasif yang ada melibatkan elektrikbahkan sampai ionik.Dari hasil pengujian yang diIakukan spesimen .yang diberi lubang tengah baik grit 180 ataupun2000 memiliki niIai E yang lebih tinggippdibanding spesimen grit lainnya, hal itu

. menandakan bahwa material dengan lubangtengah lebih mudah terkorosi. Dibandingkandengan spesimen gores, spesimen lubang inimemiliki range antara E dan E yang lebihcorr pp .besar. Dari nilai ini dapat dilakukanpenganalisaan bahwa pada spesimen lubang,reaksi anodik berlangsung lebih lama sebelumterbentuknya lapisan pasif sempuma. Pada grit180 niIai E r' E dan E selatifsama.Ca r p p rDaerah pasif adalah daerah yang berada padapotensial yang Iebih positif daripada hargapotensial korosinya. Lapisan Passive initerbentuk pada pennukaan logam berupa lapisan

103


8/9

I NDUSTR I Jum al IIm iah S ain s d a n T ek no lo gi, V ol. 7 No . 2 Jun i 2008 ha lam an 97 - 105oksida yang tipis, saat lapisan pasif ini terbentuklaju korosi akan berkurang sejalan denganmeningkatnya kerapatan arus diharga yang lebihrendah, hal ini dikarenakan lapisan oksidamerupakan lapisan penghalang difusi dariproduk reaksi. Lapisan pasif utama yangterbentuk pada pennukaan Titanium adalah Ti02dan untuk daerah pasifini merupakan daerah E,sampai dengan potensial maksimal yangterukur.Terlihat bahwa material Titanium mempunyai

. lapisan pasif yang absolut dikarenakan lapisanpasifTitanium yang terbentuk kuat akibat Tita-nium mempunyai afinitas terhadap oksigenyang besar. Untuk material. yang mempunyaikeeenderungan untuk pasif akan mempunyaiketahanan korosi yang bagus pada keeepatansedang sampai dengan tinggi (Fotana, 1986).Dari data pengujian diketahui bahwa nilai Edan E,.tidakjauh berbeda. Hal ini menunju~bahwa Titanium adalah material yang sangatreaktif dimana range antara potensial awalterbentuk lapisan pasifberlangsung sangat cepatsampai pada akhirnya terbentuk lapisan pasifsempuma pada E r Dari kurva polarisasi hasil pengukuranpotensiodinamik dapat dicari besar laju korosidari material yang diuji, dengan eara memilihanali.satafel fit pada menupop up I V curve. Tafelfit sendiri adalah analisa dengan cara menarikgaris yang sejajar dengan garis daerah katodikdananodik sehingga dua garis sejajar tesebutberpotongan. Perpotongan pada garis yangsejajar dengan sumbu Yadalah Ecotr dan per-potongan yang sejajar garis sumbu x adalah leotr'

Tabel 6. Nilai laju korosi (mpy) CP Ti Grade 2dengan metode potensiodinamik

Grit Perlakuan Beta A BetaC~mVldecade2 ~mVldecade21 8 0 Poles 7 1 4 1 5 3 , 7

Gores 9 1 8 2 7 6Lubang 9 7 5 4 1 4 , 9

2 0 0 0 Poles 7 4 0 4 7 6Gores 9 0 8 4 9 1

Lubang 9 3 1 5 2 0Tabel 6 menunjukkan nilai dari Beta A dan

Beta C. Beta A dan Beta C adalah menyatakankemiringan dari garis tinier hasil ekstrapo lasi

pada kurva polarisasi. Beta A menunjukkankinetika reaksi anodik dan Beta C menunjukkankinetika reaksi katodik. Hal ini mempunyai artibahwajika harga Beta C lebih rendah daripadaBetaA maka reaksi anodik lebih besar daripadareaksi katodik sehingga logam lebih akan mudahterkorosi (karena rapat arusnya kecil). Dari Tabel5 didapatkan nilai semua Beta Ajauh lebih besardaripada nilai Beta C-nya, hal ini mempunyaiarti bahwa CP Ti grade 2 sebenamya terkorosinamun produk korosi yang ada merupakanlapisan passive Ti02 yang justru melindungilogam Titanium terhadap ekspose darilingkungan.

Pada Tafel fit perpotongan gads yang sejajarpada kurva dapat ditarik harga disumbu X. '.Harga disumbu X ini adalah harga Icorr. hargaIcorr merupakan salah satu harga yang pentingdalam penentuan laju korosi karena harga leotrakan dikali dengan equ iva lent weight dan dibagidensitasnya untuk mendapatkan laju korosi,harga I C Q r r yang kecil berarti laju korosi yangterjadijuga kecil, Tabe16menunjukkan besarnyaICOlT yang didapat dari pengujian.

. Tabel 7. Nilai dari l c o l Tpada pengujian potensiodinamik

Grit Perlakuan ICOIT(10.7 A)Poles 5,27Gores 10

Lubang 10Poles 3 . 1 6Gores 4 . 6 4

Lubang 4.52

180

2000

Berdasarkan pada data di Tabel 7 tersebutdidapatkan nilai lrotr paling tinggi pada spesimendengan grit kekasaran permukaan 180 lubangdan yang paling rendah adalah spesimen dengangrit kekasaran pennukaan 2000 poles. Hal itumenunj ukkan bahwa dengan kekasaranperrnukaan grit 180 dan lubang tengah

.mengakibatkan laju korosinya menjadi lebihtinggi dibanding dengan spesimen lainnya.Dengan grit kekasaran permukaan 2000 poles, .nilai Icorr paling rendah dibandingkan spesimenyang lainnya, hal itu dikarenakan terbentuknya

1 0 4


9/9

K a r a k t e r is a s i L a p is a n P a s if K o r o s i Im p la n t C o m m e rs ia l P u re T it a n um G r a d e 2 C e n g a n V a n a s i K e k a s a ra n P e rm u k a a n. P a d a C a ir a n T u b u h B u a t a n ( M . K a r o k a r o , A . P u m ia w a n , C .M . F e J l ic i a )

lapisanpasifyang lebihsernpurnadibandingdenganspesimen lainnya.

Dari hasilpengujian potensiodinamik tampakadanya perbedaan laju korosi pada spesimendengan berbedanya kekasaran d a n perlakuanpada pennukaan spesimen. Nilai laju korosi CP .Ti dengan grit 180 memiliki nilai yang lebihtinggi dibanding dengan dengan grit pennukaan2000. Hal ini disebabkan dengan tingkatkestabilan lapisan oksida yang berbeda antarakekasaran pennukaan grit 180 dan kekasaran

. pennukaan grit 2000. Dengan pennukaan kasarmaka lapisan oksida yang terbentuk lebihmudah untuk lepas. Hal ini mengakibatkankurang maksimalnya perlindungan lapisanoksida pada CP Ti Grade 2 dengan kekasaranpennukaan grit 180 bila dibanding dengan CPTi Grade 2 dengan kekasaran pennukaan grit2000.KesimpulanDari penelitian .ini dapat diambil kesimpulansebagai berikut :1. Pada penelitian ini didapatkan nilai lajukorosi(mpy) pada media larutan Hank's untuk

pengujian potensiodinamik dan immerse. paling tinggi adalah spesimen dengankekasaran permukaan grit 180 dan diberilubang tengah yaitu 0.01725 untuk pengujianpotensiodinamik dan 0.018178 untukpengujian imersi, sedangkan nilai yangpaling rendah adalah spesimen dengan

kekasaran pennukaan grit 2000 poles yaitu0.00545 untuk potensiodinamik dan0.006910 untuk irnersi.

2. Spesirnen dengan kekasaran pennukaan grit2000 poles memiliki rapat arus korosi yangpaling kecil bila dibandingkan dengan yanglainyaitu 3.16 x 1Q-7'halni mengindikasikanbahwa laju korosinya yang sangat rendah.

3. Sesuai dengan Europien Standardisationdimana material implant harus memiliki lajukorosi kurang dari 0.475 mpy maka denganlaju korosi material paling besar CPTiGrade2 pada penelitian ini yaitu 0.006910 mpy,maka material ini sangat direkomendasikandigunakan sebagai implant prostesis.

Daftar PustakaTrethewey, KR. (1991). "Korosi Untuk

Mahasiswa dan Rekayasawan Jakarta"Andri,Andreas. Murtejo, Urip. (2000). "Aspek

Bio logis Osteosintesis pada Pembedahan. Dr.Sutomo. Surabaya"

Spenser Nicholas D, Textor Marcus. (1998),"Surface Modification, Surface Analysis and .Biomaterlals", ET H Zurich

Fontana, Mars G (1986), "Corrosion Engineer",McGraw H i ll B oo k Company. S in ga po re .

MUller, Markus. (2001), "Anodic PlasmaChemical Surface Treatment OfTitanium ForMedical ImplantApplications", MaterialScience. ETH-Zurich

105

Titanium Dalam Tubuh

Documents

Transcript of Titanium Dalam Tubuh