Penelitian tentang kadar komposisi kawat ortodonti lepasan stainless steel pada kelompok A, B, dan C dengan menggunakan alat Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) dengan hasil dalam bentuk persen (wt%) dari unsur yang terdeteksi.
Gambar 36. Gambar spektrum hasil pengukuran EDS pada (A) kelompok A, (B)
Pada gambar 5 menggambarkan perwakilan spektrum dari hasil analisis EDS pada kawat ortodonti lepasan stainless steel pada kelompok A, B, dan C. Pada gambar 5A, EDS mendeteksi unsur pada kelompok A yaitu besi (Fe), kromium (Cr), nikel (Ni), silikon (Si), karbon (C), oksigen (O) dan nitrogen (N). Pada gambar 5B, EDS mendeteksi unsur pada kelompok B yaitu besi (Fe), kromium (Cr), nikel (Ni), silikon (Si), karbon (C), oksigen (O), nitrogen (N) dan natrium (Na). Pada gambar 5C, EDS mendeteksi unsur pada kelompok C yaitu besi (Fe), kromium (Cr), nikel (Ni), silikon (Si), karbon (C) dan oksigen (O), natrium (Na), klorin (Cl), kalium (K) dan molibdenum (Mo).
Tabel 2. Kadar Komposisi Kawat Ortodonti Lepasan pada Kelompok A, B, dan C
Unsur
Tabel 2 menunjukkan nilai rerata dan standar deviasi kadar komposisi kawat ortodonti lepasan pada kelompok A, B, dan C. Nilai rerata unsur besi (Fe) pada kelompok A adalah 66,672 ± 4,296, kelompok B adalah 65,682 ± 4,979 dan kelompok C adalah 64,267 ± 63,560. Nilai rerata menunjukkan unsur Fe paling tinggi terdapat pada kelompok A kemudian kelompok B dan paling rendah pada kelompok C.
Nilai rerata unsur kromium (Cr) pada kelompok A adalah 15,497 ± 0,842, kelompok B adalah 16,659 ± 1,422 dan kelompok C adalah 16,272 ± 1,591. Nilai rerata menunjukkan unsur Cr paling tinggi terdapat pada kelompok B kemudian kelompok C dan paling rendah pada kelompok A.
Nilai rerata unsur nikel (Ni) pada kelompok A adalah 7,121 ± 0,401, kelompok B adalah 7,185 ± 0,474 dan kelompok C adalah 6,896 ± 0,786. Nilai rerata menunjukkan unsur Ni paling tinggi terdapat pada kelompok B kemudian kelompok A dan paling rendah pada kelompok C.
Nilai rerata unsur silikon (Si) pada kelompok A adalah 0,565 ± 0,249, kelompok B adalah 0,187 ± 0048 dan kelompok C adalah 0,228 ± 0,128. Nilai rerata menunjukkan unsur Si paling tinggi terdapat pada kelompok A kemudian kelompok C dan paling rendah pada kelompok B.
Nilai rerata unsur karbon (C) pada kelompok A adalah 0,000 ± 0,000, kelompok B adalah 0,000 ± 0,000 dan kelompok C adalah 0,000 ± 0,000. Nilai rerata unsur C pada kelompok A, B, dan C adalah sama.
Nilai unsur nitrogen (N) berdasarkan hasil pengukuran pada kelompok A 0,500 wt%, kelompok B 1,440 wt% dan pada kelompok C tidak terdeteksi.
Selain unsur utama terdapat beberapa unsur yang terdeteksi berdasarkan hasil pengukuran yaitu unsur aluminium (Al) pada kelompok A 0,140 wt%, kelompok B 0,000 wt% dan pada kelompok C 0,120 wt%. Unsur oksigen (O) pada kelompok A 1,120 wt%, kelompok B 2,470 wt% dan pada kelompok C tidak terdeteksi. Unsur natrium (Na) pada kelompok B 1,070 wt%, kelompok C 8,690 wt% dan pada kelompok A tidak terdeteksi.
Unsur kobalt (Co) 3,120 wt%, klorin (Cl) 0,960 wt%, kalium (K) 0,820 wt%, molibdenum 0,240 wt% terdapat pada kelompok C dan pada kelompok A dan B tidak terdeteksi.
BAB 5 PEMBAHASAN
Ortodonti lepasan adalah salah satu jenis ortodonti yang digunakan untuk merawat maloklusi.5,6 Bagian dari alat ortodonti lepasan yang digunakan untuk memperbaiki posisi gigi adalah kawat. Kawat ortodonti lepasan merupakan bagian dari alat ortodonti lepasan yang digunakan untuk memperbaiki posisi gigi. Salah satu kawat yang digunakan untuk perawatan ortodonti lepasan karena sifatnya kombinasi sifat mekanik, ketahanan korosi, dan biaya cukup murah adalah kawat stainless steel.7,8,9 Kawat ortodonti lepasan biasanya menggunakan stainless steel austenitik AISI tipe 304 yang biasa disebut dengan stainless steel 18-8 karena kandungan kromium dan nikel nya. 13,14 Komposisi kawat stainless steel AISI tipe 304 terdiri dari besi, kromium, nikel, silikon, karbon, fosfor, sulfur, nitrogen dan dapat ditambakan molibdenum dengan kadar yang berbeda-beda.
Masing-masing elemen paduan pada stainless steel memiliki fungsi atau efek masing-masing.23
Berdasarkan hasil pengukuran kadar komposisi kawat ortodonti lepasan menggunakan EDS didapatkan adanya unsur-unsur penyusun pada kawat seperti besi, kromium, nikel, silikon, karbon, nitrogen, dan unsur tambahan yang terdeteksi. Unsur besi (Fe) merupakan elemen logam penyusun utama dalam komposisi stainless steel.14 Hasil pengukuran menunjukkan kelompok A memiliki kadar komposisi unsur besi (Fe) paling tinggi yaitu 66,372 wt% dan paling rendah pada kelompok C 64,267 wt%. Unsur besi (Fe) yang murni biasanya sangat lemah dan bersifat korosif sehingga dengan penambahan elemen paduan lainnya dapat membentuk stainless steel.30
Unsur kromium (Cr) merupakan elemen yang paling penting pada stainless steel karena memberikan ketahanan terhadap korosi. Kromium (Cr) dalam jumlah yang cukup menghasilkan alloy yang tahan terhadap korosi karena dapat membentuk lapisan oksida (passive layer).8,9,23 Kromium juga ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan keuletan.31 Secara umum, keuletan (ductility) berperan dalam kemampuan dibentuk (formability) dan tahan terhadap fraktur kawat.24 Hasil pengukuran menunjukkan pada
kelompok B memiliki kadar komposisi unsur kromium (Cr) paling tinggi yaitu 16,659 wt% dan paling rendah pada kelompok A 15,497 wt%. Kadar komposisi unsur kromium (Cr) pada stainless steel AISI tipe 304 adalah 18-20 wt%.21,22 Kawat ortodonti lepasan kelompok B pada unsur kromium (Cr) lebih mendekati kadar komposisi yang seharusnya walaupun berada dibawah rentang komposisi kromium (Cr) pada kawat stainless steel AISI tipe 304.
Penambahan unsur nikel (Ni) mengakibatkan peningkatan stabilitas struktur austenit. Nikel dapat meningkatkan keuletan (ductility) dan ketangguhan (toughness).
Nikel juga dapat meningkatkan ketahanan terhadap korosi.11,23,24 Hasil pengukuran menunjukkan pada kelompok B memiliki kadar komposisi unsur nikel (Ni) paling tinggi yaitu 7,185 wt% dan paling rendah pada kelompok C 6,896 wt%. Kadar komposisi kawat ortodonti lepasan unsur nikel (Ni) pada stainless steel AISI tipe 304 yaitu 8,00-10,50 wt%.21,22 Kawat ortodonti lepasan kelompok B pada unsur nikel (Ni) lebih mendekati kadar komposisi yang seharusnya walaupun berada dibawah rentang komposisi Ni pada kawat stainless steel AISI tipe 304.
Unsur silikon (Si) memiliki fungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi (ketahanan korosi) lingkungan asam atau lingkungan pengoksidasi yang kuat.23 Hasil pengukuran menunjukkan pada kelompok A memiliki kadar komposisi unsur silikon (Si) paling tinggi yaitu 0,565 wt% dan paling rendah pada kelompok B 0,187 wt%.
Kadar unsur silikon (Si) pada kelompok A, B, dan C masih berada pada rentang kadar komposisi AISI tipe 304 yaitu maksimal 0,75 wt%.23
Unsur karbon (C) adalah salah satu unsur untuk menstabilkan dan memperkuat struktur austenit stainless steel. Karbon (C) juga secara substansial dapat meningkatan kekuatan mekanik kawat. Karbon dapat menurunkan ketahanan terhadap korosi.23 Kandungan karbon (C) yang lebih tinggi akan menghasilkan permukaan yang lebih kasar, tingkat kekerasan lebih tinggi, lebih tinggi kerapuhan dan kemampuan yang lebih rendah untuk menahan tekukan.14 Diketahui bahwa EDS tidak dapat secara efektif mengukur elemen ringan seperti karbon. Hasil menunjukkan unsur karbon (C) dapat dideteksi dan memiliki kadar komposisi yang sama yaitu 0,000 wt% pada ketiga kelompok. Kadar komposisi unsur karbon (C) 0,000 wt% kemungkinan disebabkan karena ketika pada saat
penembakan berkas elektron pada sisi sampel kawat yang diukur pada ketiga kelompok tidak terdapat unsur karbon (C). Kadar komposisi stainless steel AISI tipe 304 pada unsur karbon (C) yaitu maksimal 0,08 wt%.
Salah satu unsur untuk menstabilkan dan memperkuat struktur austenit adalah nitrogen (N). Nitrogen (N) termasuk unsur dalam komposisi kawat stainless steel AISI tipe 304 yang secara substansial dapat meningkatkan kekuatan mekanik dan ketahanan terhadap korosi apalagi dikombinasikan dengan molibdenum.11,23 Unsur nitrogen (N) ditemukan kelompok A 0,500 wt% dan B 1,440 wt% dan tidak ditemukan pada kelompok C. Unsur nitrogen (N) yang hanya ditemukan di beberapa sampel kemungkinan disebabkan karena unsur nitrogen tidak dapat dideteksi EDS pada sampel yang lain.
Hasil penelitian menunjukan terdapat unsur selain unsur utama yang terdeteksi pada pengukuran ini yaitu unsur aluminium (Al), oksigen (O), natrium (Na), kobalt (Co), klorin (Cl), kalium (K) dan molibdenum (Mo). Penambahan unsur tersebut kemungkinan disebabkan adanya kontaminan pada saat dilakukan pengujian.
Pada hasil pengukuran kadar komposisi kawat ortodonti lepasan yang diuji, terdapat unsur yang tidak terdeteksi EDS yang termasuk dalam elemen komposisi stainless steel AISI tipe 304 yaitu unsur mangan (Mn), fosfor (P) dan sulfur (S) dengan kadar komposisi nya masing-masing. Unsur mangan (Mn) umumnya digunakan pada stainless steel untuk meningkatkan keuletan (ductility) pada suhu tinggi (panas).23 Pada suhu rendah, mangan dapat menstabilkan struktur austenit kawat. Unsur sulfur (S) dan fosfor (P) dapat meningkatkan machinability (teknik pemesinan) tetapi ketika kadar komposisi nya melebihi batas yang sudah ditentukan juga secara substansial akan mengurangi ketahanan korosi, keuletan dan sifat fabrikasi, seperti weldability dan formability.23
Hasil penelitian ini menunjukkan adanya kadar komposisi yang berbeda pada setiap unsur kawat ortodonti lepasan pada ketiga kelompok yang dapat disebabkan karena kawat tersebut di proses dan di produksi dengan pabrik yang berbeda untuk setiap kelompok kawat.32
BAB 6