STRUKTUK,PENGGUNAAN DAN PROSES PEMBUATAN KERAMIK ~ OTAK TEKNIK

STRUKTUK,PENGGUNAAN DAN PROSES PEMBUATAN KERAMIK

Disusun oleh

Muhammad Azhar Rizki

Latar Belakang

Keramik pada dasarnya terbuat dari tanah liat dan umumnya di gunakan untuk perabot rumah tangga dan bata untuk pembangunan perumahan. Pada masa kini keramik telah mengalami kemajuan, Bahan keramik sudah di gunakan dalam bidang Teknik Elektro, Sipil, Mekanik, Nuklir bahkan bahan keramik ini di gunakan juga dalam bidang Kedokteran. Bahan keramik sebagian sudah di gunakan dalam motor bakar seperti untuk komponen-komponen mesin diesel misalnya untuk turbo charge, klep dan kepala piston.

Keramik merupakan campuran dari beberapa unsur, baik unsur logam maupun non logam. Sifat dan Karakteristik Keramik - Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah. - Tahan korosi - Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor - Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik Keras dan kuat, namun rapuh

Struktur Keramik

Struktur kristal keramik (terdiri dari berbagai ukuran atom yang berbeda atau minimal terdiri dari 2 jenis unsur) merupakan salah satu yang paling kompleks dari semua struktur bahan. Ikatan antara atom-atom ini umumnya ikatan kovalen (berbagi elektron, sehingga ikatan ini kuat) atau ion (terutama ikatanantara ion bermuatan, sehingga ikatan ini kuat). Ikatan ini jauh lebih kuat daripada ikatan logam. Akibatnya, sifat-sifat seperti kekerasan dan ketahanan panas dan listrik secara signifikan lebih tinggi keramik dari pada logam. Keramik dapat berikatan kristal tunggal ataudalam bentuk polikristalin. Ukuran butir mempunyai pengaruh besar terhadap kekuatan dan sifat-sifat keramik; ukuran butir yang halus (sehingga dikatakan keramik halus), semakin tinggi kekuatan dan ketangguhannya.

Kebanyakan bahan pembentuk keramik memiliki ikatan ion, ikatan kovalen dan ikatanantara. Sebagai missal, bagian ikatan ion dalam sistem Mg-O, Al-O, Zn-O dan Si-O dapat dikatakan masing-masing 70%, 60%, 60% dan 50%. Yang sangat menarik adalah bahwa pada

ReO₃,V₂O₃ dan TiO, yang merupakan oksida dan tidak pernah menunjukkan sifat liat ataudapat di deformasikan, tetapi memiliki hantaran listrik yang relatif dapat disamakan dengan logam biasa.

Dalam Kristal yang rumit, berbagai macam atom berperan dan ikatannya merupakan ikatan campuran dalam banyak hal. Struktur Kristal demikian dapat dimengerti apabila mengingat bahwa Kristal tersusun oleh kombinasi dari polyhedron koordinasi, dimana satuan kecil dari kation dikelilingi oleh beberapa anion. Salah satu contoh adalah silikat yang merupakan bahan baku penting bagi keramik.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Struktur Kristal Keramik

Struktur senyawa keramik dapat berbentuk kristal, glas,serta kombinasi antara kristal dan glas. Namun pada umumnya struktur keramik berbentuk kristal. Tiga faktor penting yang menentukan struktur dari campuran keramik: stoikiometri kristal, rasio jari-jari, dan kecenderungan untuk kovalen dan berkoordinasi tetrahedral.

1. Stoikiometri kristal

Secara umum, formula kimia keramik dinyatakan:

· MaXc

· MaNbXc

Pada formula di atas M dan N dapat digantikan dengan suatu logam, sedangkan X merupakan unsur nonlogam yang dapat membentuk senyawa stabil dengan logam. Dalam keramik elektronik komersial, umumnya X adalah O (Oksigen), tetapi juga bisa unsur yang lain seperti: Cl (Cloroda atau unsure halide yang lain), N (Nitrogen), C (Carbon), S (Sulfur).

2. Konsep Rasio Jari-Jari

Rasio ukuran ion kecil r dan ukuran ion besar R akan menentukan jumlah ion-ion besar yang dapat dikemas (dipak) disekitar ion kecil. Dengan dua asumsi bahwa ion-ion berbentuk bola dan sel electron ion-ion yang bertanda sama tidak saling tumpang tindih, maka susunan pengemasan dan bentuk geometri kristal dapat diprediksikan. Akibat dari asumsi ini adalah bahwa ruji ion kecil akan selalu lebih besar daripada jari-jari maksimum terhitung dari suatu pengemasan tertentu. Dengan kata lain, ion-ion kecil akan selalu menjaga sel-sel electron ion besar dari tumpang tindih. Apabila keadaan ini dicapai, susunan pengemasan akan menjadi stabil.

Untuk mencapai keadaan energi terendah, kation dan anion akan cenderung memaksimalkan daya tarik yang terjadi dan meminimalkan tolakan. Jika jari-jari ion kecil lebih besar daripada 0,155R akan memungkinkan bagi ion kecil untuk menjaga empat ion besar dari tumpang tindih.Misalnya empat atom yang mengandung kation berada disekitar sebuah atom anion, sehingga jari-jari meningkat seperti yang ditunjukkan pada Gambar.1.Susunan atom pada Gambar. 1 (a) tidak stabil karena anion-anion tolak menolak.Bila anion hanya menyentuh (Gambar 1b), konfigurasi disebut kritis stabil dan digunakan untuk menghitung jari-jari kritis dimana satu struktur menjadi tidak stabil dengan yang lain.

Gambar 1 : Susunan atom

Di bawah ini adalah gambar Koordinasi ion-ion sebagai fungsi rasio jari-jari

Gambar 2 : koordinasi ion-ion

3. Kecenderungan Kristal untuk Kovalensi dan koordinasi tetrahedral

Dalam banyak senyawa, koordinasi tetrahedral diamati meskipun faktanya jari-jari akan memprediksi sebaliknya.Kecenderungan kristal untuk kovalensi dan koordinasi tetrahedral dipengaruhi oleh kuat ikatan antara kation dan anion.Kuat ikatan didefinisikan sebagai valensi ion dibagi bilangan koordinasi. Semisal dalam MgO memiliki koordinasi octahedral dan bilangan koordinasi CN = 6.Atom Mg memiliki valensi 2. Sedangkan kuat ikatan MgO adalah 2/6.Ini berarti Mg2+ terkoordinasi secara tetrahedron dengan kekuatan ikatan 2/6.Secara kualitatif ini mengukur fraksi relative muatan 2+ yang dialokasikan atau diberikan pada masing-masing koordinasi Anion.Anion O2- dikoordinasikan oleh kation Mg2+ sehingga valensinya memenuhi 2-.Jadi dalam MgO, masing-masing atom oksigen dikoordinasi oleh 6 ion Mg2+ = 6x (2/6) = 2.

Untuk memprediksikan bentuk struktur kristal senyawa keramik yang terbentuk dari hasil sintesis biasanya dengan mempertimbangkan ketiga faktor diatas.Selain itu untuk memprediksi struktur senyawa keramik yang belum diketahui biasanya dengan menerapkan aturan-aturan pauli.

Aturan pauli berbentuk lima statemen (pernyataan) umum.Aturan ini didasarkan pada stabilitas geometri pengemasan ion-ion dengan ukuran berbeda, dipadukan dengan stabilitas elektrostatis.

Aturan 1

Masing-masing kation akan dikoordinasikan oleh polyhedran anion, dengan jumlah ion ditentukan oleh ukuran relative kation dan anion melalui penetuan rasio jari-jari r_c/r_a.

Aturan 2

Koordinasi polyhedron dasar disusun dalam 3 dimensi, sebagi cara untuk mempertahankan kenetralan muatan lokal (listrik).

Aturan 3

Koordinasi polykedron lebih suka menghubungkan sudut ketepi, tepi ke muka. Aturan ini didasarkan pada kenyataan bahwa kation lebih suka memaksimalkan jaraknya terhadap kation yang lain sebagai upaya meminimalkan tolakan elektrostatis.

Aturan 4

Menyatakan bahwa aturan 3 menjadi sangat penting ketika bilangan koordinasi kecil dan valensi kation tinggi.

Aturan 5

Susunan sederhana umumnya lebih disukai daripada susunan yang komleks.

Cara menerapkan aturan pauli untuk memprediksi senyawa yang belum diketahui:

· Jika kation lebih kecil dari anion, pada umumnya strukturnya FCC atau HCP

· Rasio energy kation atau anion membantu untuk memutuskan tempat sela mana yang ditempati, dan sejauh ini umumnya tempat octahedral dan tetrahedral

· Rasio tempat sela dan jumlah atom menentukan stoikiometri senyawa

4. Kisi Terkemas Padat

Aturan struktur menjadi dasar dalam memahami struktur keramik. Terdapat lima aturan yang mengatur tata letak atom-atom yang secara umum terkemas dengan dasar FCC (face centered cubic) dan HCP (hexagonal closed package).Kebanyakan senyawa keramik berbentuk kristal dalam struktur terkemas padat. FCC dan HCP merupakan dua jenis kisi yang terkemas padat, terdiri atas tumpukan lapisan bidang-bidang atom terkemas padat.

Pada umunya ion-ion yang lebih besar (anion) membentuk struktur terkemas padat, dan ion-ion lebih kecil (kation) menempati sela-selanya. Dalam keramik, anion umumnya oksida. Anion yang lain dari ion halogen yakni: F, CL, Br, l dan nitrogen,sulfur. Ketikaanion memiliki ukuran yang lebih besar dari oksigen, contohnya zirconium dan uranium, strukturnya dapat dipandang sebagai susunan kation terkemas padat dengan oksigen sela-selanya.

Struktur terkemas padat terdiri atas tumpukan lapisan bidang-bidang atom terkemas padat.Diasumsikan suatu lapisan bidang oksigen dalam kristal logam oksida.Dalam lapisan ini setiap oksigen memiliki 6 tetangga terdekat ion oksigen. Ion-ion oksigen ini tidak saling bersentuhan, yang mengilustrasikan situasi dalam kristal nyata dengan anion sedikit terpisah dari yang lain karena adanya intervernsi kation. Lapisan oksigen yang pertama ini diasumsikan sebagai lapisan A. Tempat atom-atom dalam lapisan terkemas padat berikutnya disebut dengan lapisan B, yang berada diatas lapisan pertama, dengan syarat bahwa pada setiap susunan segitiga pada lapisan A, ditempati diatasnya oleh atom dari lapisan B.

Penumpukan selanjutnya lapisan terkemas padat diatas lapisan B menghasilkan kisi FCC dan HCP. Kisi FCC terbentuk ketika lapisan ketiga (lapisan C) ditumpuk diatas lapisan B, dengan atom-atom menempati diatas susunan segitiga atom-atom pada lapisan B. Kisi FCC berulang ketika lapisan keempat ditambahkan diatas lapisan C, dengan atom-atom langsung diatas atom-atom lapisan A. Jadi kisi FCC tersusun dengan urutan tumpukan (ABCA . . .) yang berulang secara tak hingga. Meskipun kisi ini dibuat dengan urutan tumpukan lapisan bidang heksagonal, dalam 3 dimensi membentuk sel satuan kubik.

Dibawah ini gambar struktur kristal FCC

Gambar 3 : Struktur kristal FCC

Sedangkan untuk kisi HCP dibentuk oleh tumpukan lapisan A yang lain langsung diatas urutan lapisan A-B.lapisan A kedua ini ditumpuk diatas susunan segitiga atom-atom dalam lapisan B. Sehingga kisi HCP tersusun dengan urutan tumpukan (ABA) yang berulang secara tak hingga membentuk kisi ABABAB…..

Struktur HCP memiliki sel primitip kisi heksagonal, tetapi dengan basis dua atom. Sedangkan sel primitip FCC berbasis satu atom.Baik HCP maupun FCC mempunyai perbandingan c/a = 2/3 a akar 6 = 1,633 dan jumlah tetangga terdekat 12 buah atom, serta energy ikatan yang hanya bergantung pada jumlah ikatan tetangga terdekat peratom.

Dibawah ini gambar struktur kristal HCP

Gambar 4 : Struktur Kristal HCP

a. Strukur CsCl

CsCl memiliki struktur SC (simple cubic) dengan basis satu atom Cs satu atom Cl. Dalam struktur Cscl, yang ditunjukan dalam gambar.5, anion berada dalam pengaturan kubik sederhana, dan kation menepati pusat dari setiap cell.

Di bawah ini adalah gambar Struktur CsCl

Gambar 5 : Struktur CsCl

Setiap sel satuan mengandung satu molekul CsCl, dengan posisi atom

Cs : 0 0 0 Cl : ½ ½ ½

Kedua atom Cs dan Cl pada struktur CsCl terpisah sejauh 1/2 akar 3a (setengah diagonal ruang).Jumlah titik terdekat setiap atom adalah 8 atom yang berbeda jenis.CsCl memiliki konstanta kisi 4,11 Ǻ.

Keelektronegatifan atom Cs dan atom Cl dalam skala pauling adalah 0,79 dan 3,16.perbedaan keelektronegatifan antara kedua atom tersebut adalah 2,37.Dengan demikian CsCl merupakan senyawa ionik yang terdiri dari ion-ion Cs+ dan Cl-. Kisi Kristal dari sesium klorida adalah kubus sederhana atau kubus primitif (primitive cubic) seperti ditunjukkan pada gambar... kelompok ruang dari kisi CsCl adalah Pm3m (nomor 221). Panjang sisi sel satuan dari kisi CsCl adalah a = 412,3 pm.

Di bawah ini adalah gambar kisi kubus sederhana dari CsCl dengan (a) ion Cl^-sebagai origin dan (b) ion Cs⁺ sebagai origin

Gambar 6 : Kisi Kubus Sederhana CsCl

Kisi Kristal sesium klorida bukan kubus berpusat badan (body centered cubic) karena ion yang terdapat pada pusat kubus berbeda dengan ion-ion yang terdapat di pojok-pojok kubus. Pada gambar diatas ion Cs+ dikelilingi oleh 8 ion Cl- seharga dengan geometri kubus sederhana, ion Cl- dikelilingi oleh 8 ion Cs+ seharga dengan geometri yang sama. Bilangan koordinasi ion Cs+ dan ion Cl- yang terdapat dalam kisi Kristal CsCl adalah 8. Di dalam sel satuan Kristal CsCl hanya terdapat satu spesies CsCl. Beberapa senyawa yang mengkristal dengan struktur sesium klorida adalah CsCl, CsBr, CsI, CsCN, NH4Cl, NH4Br, TlCl, TlBr, TlI.

b. Struktur Rutile

Rutile adalah salah satu polimert mineral Ti02, memiliki suatu struktur yang didasarkan pada pengamasan kuasi HCP dari atom-atom oksigen. Meskipun kation mengisi separo tempat oktahedral yang tersedia dalam HCP, hasil sel satunya adalah teragonal.

Di bawah ini adalah gambar Struktur Rutile

Keelektronegatifan atom Ti dan atom O dalam skala pauling adalah 1,54 dan 3,44. Perbedaan keelektronegatifan antara kedua atom tersebut adalah 1,90. Dengan demikian TiO2 merupakan senyawa ionik yang terdiri dari ion-ion Ti4+ dan O2-. Kisi Kristal dari rutil adalah tetragonal primitive seperti ditunjukkan pada gambar... kelompok ruang dari kisi rutil adalah P4/mmm (nomor 136). Panjang sisi sel satuan dari kisi TiO2 adalah a = 459,37 pm dan c = 295,81 pm.

Di bawah ini adalah Gambar 2.8 kisi Kristal rutil (TiO2), ion Ti4+ dikelilingi oleh 6 ion O2- terdekat dengan geometri oktahedral. Ion O2- dikelilingi oleh 3 ion Ti4+ dengan geometri trigonal planar

5. Struktur Kristal Komposit

Struktur alami menjadi kompleks karena ukuran muatan persyaratan seyiap ion berbeda.Dua dari struktur kompleks yang lebih penting adalah spindel dan perovskitas; dijelaskan dibawah ini.

a. Struktur Perovskit

Perovskit adalah mineral alami dangan komposit CaTiO3. Itu dinamai mineralog pada abad ke-19 Rusia, Count Perovski. Para rumus umum adalah ABX₃; dimana semakin besar kation, Ca dalam hal ini, dikelilingi oleh 12 oksigen, dan B lebih kecil (Ti^{4 +}) ion dikoordinasikan oleh 6 oksigen

Perovskites, seperti spinel dibahas dalam sub bagian berikutnya dapat menampung sejumlah besar kombinasi kationik selama keselruhan Kristal netral. Misalnya; NaWo_3,CaSnO_3,dan YA1O₃semua mengkristal dalam struktur itu atau versi yang dimodifikasi itu.Yang dimodifikasi versi biasanya terjadi ketika kation yang lebih besar adalah kecil, yang cenderung untuk memiringkan sumbu B oktahedra sehubungan dengan tetangga mereka.

Dibawah ini adalah gambar Struktur Perovskite

Gambar 9 : Gambar Struktur Perovskite

Kisi perovskit merupakan kisi primitive karena ionTi4+ hanya menempati pojok-pojok kubus.Bilangan koordinasi ion Sr2+ adalah 12, sedangkan bilangan koordinasi ion Ti4+ adalah 6.

b. Struktur Spinel

Struktur ini diberi nama setelah ditemukanya mineral alam MgAl₂O₄, dan Rumus umumnya adalah AB₂O₄. Dimana kation A dan B berada di pada keadaan oksidasi +2 dan +3. dimana penekanan adalah pada stacking 31 FCC dari ion oksigen, kation, pada sisi lain, menempati seperdelapan dari situs tetrahedral dan satu-setengah dari situs oktahedral

Di bawah ini adalah gambar (a) struktur spinel (b) struktur spinel yang ditunjukkan oleh tumpukan atom O dalam kisi terkemas

Ketika menempati lokasi oktahedral, spinel ini disebut spinel normal. Biasanya kation yang lebih besar cenderung untuk mengisi situs oktahedral lebih besar, dan wakil sebaliknya. Spinel invers Dalam, ion + A2 dan satu-setengah B^{3 +} ion menempati situs oktahedral, sementara separuh lainnya dari ion + B3 menempati tetrahedral situs.

Seperti yang dibahas secara lebih rinci dalam Bab. 6, biloks dari kation di spinel tidak perlu terbatas pada +2 dan +3, namun mungkin kombinasi apapun asalkan kristal tetap netral.

Sifat Sifat Keramik

Secara umum keramik merupakan antara logam dan non logam ,senyawa paduan tersebut memiliki ikatan ionik dan ikatan kovalen utuk lebih jelas mengenai sifat-sifat keramik berikut ini akan dijelaskan lebih ditail.

c. Sifat mekanik

Keramik merupakan material yang kuat, keras dan juga tahan korosi.Selain itu keramik memiliki kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Di dalam keramik, karena kombinasi dari ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser.

Faktor rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat Dalam padatan kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular) dan sepanjang bidang cleavage (keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putusyang dihasilkan mungkin memiliki tekstur yang penuh butiran atau kasar. Material yang amorf tidak memiliki butiran dan bidang kristal yang teratur, sehingga permukaan putus kemungkinan besar terjadi. Kekuatan tekan penting untuk keramik yang digunakan untuk struktur seperti bangunan. Kekuatan tekan keramik biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik di-pretekan dalam keadaan tertekan.

d. Sifat Termal

Sifat termal bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansitermal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut.

Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadi getaran-getaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan karena ikatannya kuat maka getaran yang besar tidak akan menimbulkan gangguan yang terlalu banyak padakisi kristalnya.

Sebagian besar keramik memiliki titik leleh yang tinggi, artinya walaupun pada temperatur yang tinggi material ini dapat bertahan dari deformasi dan dapat bertahan dibawah tekanan tinggi. Akan tetapi perubahan temperatur yang besar dan tiba-tiba dapat melemahkan keramik. Kontraksi dan ekspansi pada perubahan temperature tersebutlah yang dapat membuat keramik pecah.

e. Sifat Elektrik

Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat baik sebagai solator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO 3) dapat dipolarisasi dan digunakan ebagai kapasitor. Keramik lain menghantarkan elektron bila energi ambangnya dicapai, dan oleh karena itu disebut semikonduktor. Tahun 1986, keramik jenis baru, yakni superkonduktor temperatur kritis tinggi ditemukan. Bahan jenis ini di bawah suhu kritisnya memiliki hambatan = 0. Akhirnya, keramik yang disebut sebagai piezoelektrik dapat menghasilkan respons listrik akibat tekanan mekanik atau sebaliknya.

Elektron valensi dalam keramik tidak berada di pita konduksi,sehingga sebagian besar keramik adalah isolator. Namun, konduktivitas keramik dapat ditingkatkan dengan memberikan ketakmurnian. Energi termal juga akanmempromosikan elektron ke pita konduksi, sehingga dalam keramik, konduktivitasmeningkat (hambatan menurun) dengan kenaikan suhu.

Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat ini merupakan bagian bahan “canggih” yang sering digunakan sebagai sensor. Dalambahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan menginduksipolarisasi dan akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut mengubah tekananmekanis menjadi tegangan listrik. Bahan piezoelektrik digunakan untuk tranduser,yang ditemui pada mikrofon, dan sebagainya.

Dalam bahan keramik, muatan listrik dapat juga dihantarkan oleh ion-ion. Sifat ini dapat diubah-ubah dengan merubah komposisi, dan merupakan dasar banyakaplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar.Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar.

f. Sifat Optik

Bila cahaya mengenai suatu obyek cahaya dapat ditransmisikan, diabsorbsi, ataudipantulkan. Bahan bervariasi dalam kemampuan untuk mentransmisikan cahaya, danbiasanya dideskripsikan sebagai transparan, translusen, atau opaque. Material yang transparan, seperti gelas,mentransmisikan cahaya dengan difus, seperti gelasterfrosted, disebut bahan translusen. Batuan yang opaque tidak mentransmisikan cahaya.Dua mekanisme penting interaksi cahaya dengan partikel dalam padatan adalahpolarisasi elektronik dan transisi elektron antar tingkat energi. Polarisasi adalahdistorsi awan elektron atom oleh medan listrik dari cahaya. Sebagai akibat polarisasi,sebagian energi dikonversikan menjadi deformasi elastik (fonon), dan selanjutnya panas.

g. Sifat Kimia

Salah satu sifat khas dari keramik adalah kestabilan kimia. Sifat kimia dari permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif. Karbon aktif, silika gel, zeolit, dsb, mempunyai luas permukaan besar dan dipakai sebagai bahan pengabsorb. Kalau oksida logam dipanaskan pada kira-kira 500 C, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina g , zeolit, lempung asam atau S 2O 2 – TiO 2 demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis, yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.

h. Sifat Fisik

Sebagian besar keramik adalah ikatan dari karbon, oksigen atau nitrogen dengan material lain seperti logam ringan dan semilogam. Hal ini menyebabkan keramik biasanya memiliki densitas yang kecil. Sebagian keramik yang ringan mungkin dapat sekeras logam yang berat. Keramik yang keras juga tahan terhadap gesekan. Senyawa keramik yang paling keras adalah berlian, diikuti boron nitrida pada urutan kedua dalam bentuk kristal kubusnya. Aluminum oksida dan silikon karbida biasa digunakan untuk memotong, menggiling, menghaluskan dan menghaluskan material-material keras lain.

Penggunaan Keramik

Keramik adalah material anorganik dan non-metal. Umumnya keramik adalah senyawa antara logam dan non logam. Untuk mendapatkan sifat-sifat keramik biasanya diperoleh dengan pemanasan pada suhu tinggi.

Penggunaan keramik dapat dibedakan menjadi dua yaitu keramik modern dan keramik tradisional.

1. Keramik tradisional: biasanya dibuat dari tanah liat .
Contoh: porselen, bata ubin, gelas dll.

2. Keramik modern : mempunyai ruang lingkup lebih luas dari keramik tradisional dan mempunyai efek dramatis pada kehidupan manusia seperti pemakaian pada bidang elektronik, komputer, komunikasi, aerospace, pada permesinan contohnya adalah kepala piston, dll.

Proses Pembuatan Keramik

a. Pembubukan

Bahan-bahan dasar keramik umumnya berbentuk bubukan. Bahan dasar tersebut dapat diperoleh dengan metode konvensional atau non konvensional. Metode konvensional misalnya kalsinasi; yaitu menguraikan suatu bahan padatan menjadi beberapa bagian yang lebih sederhana; Milling yaitu menggiling atau menghaluskan bahan; mixing yaitu mencampurkan beberapa bahan menjadi satu bahan. Sedangkan metode nonkonvensional misalnya teknik larutan sepaerti metode sol-gel, metode fase uap, atau dekomposisi garam. Dalam proses pembubukan tersebut , seringkali harus ditambahkan bahan penstabil agar suhu dapat diturunkan atatu bahan organik yang berfungsi sebagai pengikat atau pelunak bubukan sehingga mudah dibentuk.

b. Pembentukan

Metode pembentukan ini bermacam-macam, misalnya metode pres isostatik dan aksial; metode cetak lepas, yaitu dicetak hingga kering lalu dilepas; metode cetak balut yaitu bahn dibiarkan tetap berada daalm cetakn atau cetak injeksi yaitu bahan dimasukan ke dalam cetakan dengan cara diinjeksikan ke dalamnya.

c. Penekanan

Penekanan atau disebut juga kompaksi dilaukan untuk membentuk serbuk keramik menjadi suatu bentuk padatan berupa pelet mentah. Pelet mentah adalah serbuk yang telah menjadi bentuk padat tetapi belum disinter. Prosedur dasar penekanan dibagi menjadi 3 yaitu:

· Uniaxial: Serbuk dibentuk dalam cetakan logam dengan penekanan satu arah. Penenkanan ini dapat memproduksi banyak pelet dan tidak mahal dibanding metode lain. Berdasarka cara kerjanya, penekanan ini dibagi menjadi 3 yaitu : single action uniaxial pressing, double action uniaxial pressing, dan uniaxial pressing with a floating mould or die.

· Isostatik: Penekanan serbuk dilakukan dengan menggunakan cairan.

· Hot pressing:Penekanan dilakukan secar simultan denga perlakuan panas pada serbuk.

d. Sintering

Sintering adalah metode pemanasan yang dilakukan terhadap suatu material ( biaasnya dalam bentuk serbuk) pada suhu dibawah titik lelehnya sehingga menjadi bentuk padatan . Serbuk berubah menjadi padatan karena pada suhu tersebut partikel-partikel akan saling melekat. Setelah disintering bentuk porositas berubah cenderung berbrntuk bola. Selain itu semakin lama dipanaskan bentuk pori akan semakin kecil. Karena itu ukuran sampel yang telah disinter akan semakin kecil juga.

Sintering terbagi menjadi 2 jenis, yaitu berdassarkan ada tidaknya fase cair selama proses sintering. Sintering yang terjadi disertai adanya fase cair disebut sintering fase cair, dan sintering yang terjadi tanpa fase cair disebut sintering padat.

Tahap sintering dilakukan untuk memadat kompakan bahan, yang sudah dicetak dan dikeringkan dengan suhu tinggi.

e. Anneling dan Aging

Anealing adalah proses pemanasan yang lebih rendah dari sebelumnya. Dengan maksud agar parameter dan sifat yang diinginkan mencapai optimum. Sedangkan aging adalah proses pendinginan selama beberapa waktu tertentu.

f. Tahap akhir

Pada tahap ini, bahan keramik dikenakan berbagai perlakuan akhir sehingga sipa dipalikasika sesuai dengan sifat bahan yang diinginkan. Perlakuan tersebut misalnya mengasah, memoles, memberi lapisan logam, memberi mantel untuk perlindungan dan lain-lain.

Secara bagan proses pembuatan bahan keramik adalah :

Proses pembubukan atau penghalusan –> Pembentukan –> Pengeringan —> sintering –> anealing dan aging –> Aplikasi akhir.

KESIMPULAN

1. Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit.

2. Penggunaan keramik dapat dibedakan menjadi dua yaitu keramik modern dan keramik tradisional. Contoh keramik tradisoional seperti porselen, bata ubin, gelas dll. Contoh keramik modern seperti pemakaian pada bidang elektronik, komputer, komunikasi, aerospace, pada permesinan contohnya adalah kepala piston, dll.

3. Proses pembuatan keramik melalu bebebarapa proses diantaranya adalah Proses pembubukan atau penghalusan –> Pembentukan –> Pengeringan —> sintering –> anealing dan aging –> Aplikasi akhir.

About Admin

This is dummy text. It is not meant to be read. Accordingly, it is difficult to figure out when to end it. But then, this is dummy text. It is not meant to be read. Period.