Makalah Keramik Kelompok 7.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Istilah keramik, sesuai konteks modern, mencakup material anorganik yang sangat luas, keramik mengandung elemen non metalik dan metalik yang dibuat berbagai teknik manufaktur. Secara tradisional, keramik dibuat dari mineral Silikat, seperti lempung, yang dikeringkan dan di bakar pada temperature 1200° - 1800°C agar keras. J adi nampaknnya kata Yunani Keramos Yunani Keramos,, yang berarti “ bahan yang dibakar” atau “ material yang dibakar di tungku / tanur” sudah sangat tepat sejak dulu. Namun demikian keramik modern seringkali dibuat dengan proses tanpa tahap pembakaran di tungku (misalnya penekanan panas, sintering – reaksi, detrifikasi – – gelas, dan sebagainya). Meskipun keramik kadang kadang – kadang dikatakan memiliki karakter nonmetalik secara sederhana untuk membedakannya dari logam dan paduan ini tidak memadai lagi karena kini telah dikembangkan dan digunakan keramik dengan sifat yang luar biasa. Perkembangan teknologi material keramik pada saat ini telah diarahkan kepada spesifikasi kegunaannya dalam berbagai kebutuhan, antara lain : kebutuhan rumah tangga, industri mekanik, elektronika, cordierite, refraktori, teknologi ruang angkasa, keramik berpori , dan lain sebagainya. Industri keramik telah bermula dalam tahun 4500 sebelum Masehi yang di usahakan oleh penduduk di perkampungan neolitik di dalam daerah Shanxi di negeri China. Industri keramik pada masa itu hanya tertumpu pada penghasilan tembikar.Tembikar tertua di temui di England, dapat di kesan kembali pada pertama tahun mas ehi dan penaklukan Roma. Antara masa itu dan 1500 tahun Masehi, perkembangan yang paling penting adalah porselin yang dapat memantulkan cahaya. Aktiviti di England bermula dengan tembikar eistercian pada awal abad ke enam belas. Abad ketujuh belas mulai nampak permulaan industri tembikar Inggris melalui Tofst bersaudara yang membuat tembikar slip di Staffordshire. Dalam abad ke delapan

MAKALAH KIMIA ZAT PADAT “ KERAMIK”

Page 1

belas menampakkan bibit perkembangan yang telah menjadikan industri tembikar te mbikar sebagaimana yang terdapat pada hari ini. Di bagian akhir abad ini pengenalan api elektro telah membawa kepada bibit permulaan industri porselin elektro. Dalam tempoh selepas perang dunia kedua, industri keramik tertumpu kepada produksi yang boleh memberikan ciriciri yang istimewa serta Modern. Ia dihasilkan daripada bahan mentah alami atau sintetis atau campuran yang melibatkan metode berteknologi modern. Keramik jenis ini digolongkan kepada keramik Modern atau advance keramik.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan keramik ? 2. Apa saja komposisi komposisi keramik ? 3. Bagaimana sifat dari bahan keramik? 4. Apa saja jenis-jenis bahan keramik ? 5. Bagaimana proses pembuatan keramik ? 6. Bagaimana metoda uji bahan keramik ? 7. Apa saja kegunaan dan manfaat dari keramik ?

1.3 Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui definisi dari keramik. 2. Untuk mengetahui komposisi dari bahan keramik. 3. Untuk mengetahui sifat dari bahan keramik. 4. Untuk mengetahui jenis-jenis bahan keramik . 5. Untuk mengetahui proses pembuatan keramik. 6. Untuk mengetahui metoda uji bahan keramik. 7. Untuk mengetahui kegunaan dan manfaat dari keramik.


Page 2

belas menampakkan bibit perkembangan yang telah menjadikan industri tembikar te mbikar sebagaimana yang terdapat pada hari ini. Di bagian akhir abad ini pengenalan api elektro telah membawa kepada bibit permulaan industri porselin elektro. Dalam tempoh selepas perang dunia kedua, industri keramik tertumpu kepada produksi yang boleh memberikan ciriciri yang istimewa serta Modern. Ia dihasilkan daripada bahan mentah alami atau sintetis atau campuran yang melibatkan metode berteknologi modern. Keramik jenis ini digolongkan kepada keramik Modern atau advance keramik.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan keramik ? 2. Apa saja komposisi komposisi keramik ? 3. Bagaimana sifat dari bahan keramik? 4. Apa saja jenis-jenis bahan keramik ? 5. Bagaimana proses pembuatan keramik ? 6. Bagaimana metoda uji bahan keramik ? 7. Apa saja kegunaan dan manfaat dari keramik ?

1.3 Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui definisi dari keramik. 2. Untuk mengetahui komposisi dari bahan keramik. 3. Untuk mengetahui sifat dari bahan keramik. 4. Untuk mengetahui jenis-jenis bahan keramik . 5. Untuk mengetahui proses pembuatan keramik. 6. Untuk mengetahui metoda uji bahan keramik. 7. Untuk mengetahui kegunaan dan manfaat dari keramik.


Page 2

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Defenisi Keramik

Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani, keramikos keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. Kamus dan ensiclopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat.

2.2 Komposisi Keramik 2.2.1 Jenis-jenis Bahan Komposisi Keramik

Bahan keramik terdiri dari fasa kompleks yang merupakan senyawa unsur metal dan non metal yang terikat secara ionic maupun kovalen. Keramik pada umumnya mempunyai struktur kristalin dan sedikit electron bebasnya. Susunan kimia keramik sangat bermacam-macam yang terdiri dari senyawa yang sederhana hingga campuran beberapa fasa kompleks. Hampir semua keramik merupakan senyawa-senyawa antara unsur elektropositif dan elektronegatif. Keramik memiliki sifat-sifat antara lain mudah pecah dan getas. Kekuatan dan ikatan keramik menyebabkan tingginya titik lebur, tahan korosi, rendahnya konduktivitas termal, dan tingginya kekuatan kompresif dari material tersebut. Secara umum keramik mempunyai senyawa-senyawa kimia antara lain: SiO 2, Al2O3, CaO, Na2O, TiC, UO2, PbS, MgSiO 3, dan lain-lain.


Page 3

Secara umum komposisi bahan mentah keramik dikelompokkan sebagai berikut : a. Kaolin Kaolin disebut juga clay (tanah liat) , merupakan bahan baku yang dominan untuk pembuatan keramik halus, berwarna putih, abu-abu, krem, hingga kuning. Komposisi kimia kaolin : Al2O 2SiO2 2H2O

39.8%

13,9%

46,3% Bentuknya seperti lempengan kecil-kecil hampir berbentuk segi enam dengan permukaan yang datar. Bentuk kristal; seperti ini menyebabkan tanah liat bila dicampur dengan air mempunyai sifat liat (plastis), mudah dibentuk karena kristal-kristal ini meluncur di atas satu dengan yang lain denga air sebagai pelumasnya. Mineral liat terbentuk dari hasil hancuran iklim terhadap mineral primer atau batuan yang mengandung mineral feldspar, mika, piroksin dan eamfibol. Pada dasarnya mineral liat dapat dibedakan atas 2 kelompok senyawa, yaitu liat silikat dan liat bukan silikat. Liat silikat kemudian dibedakan pila dalam 3 tipe yaitu : tipe 1:1, 2:1, dan tipe 2:2. Tipe dalam hal ini menunjukkan perbandingan antara Si-tetraeder dengan Al-oktaeder . Dengan mengetahui tipe mineral liat juga dapat ditentukan tingkat hancuran suatu tanah. Tanah yang mengandung liat 1:1 menunjukkan suatu tanah yang lebih tua daripada tanah berliat tipe 2:1. Karena Si telah habis tercuci. Disamping liat silikat amorfus, yaitu alofan. Liat bukan silikat merupakan kelompok senyawa hidrus oksida besi dan aluminum. Nama hidrus oksida mencerminkan asosiasi antara molekul air dan oksida. Tanah liat memiliki sifat-sifat yang khas yaitu bila dalam keadaan basah mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan kering akan menjadi keras, sedangkan bila dibakar akan menjadi padat dan kuat. Pada umumnya, masyarakat


Page 4

memanfaatkan tanah liat (lempung) sebagai bahan baku pembuatan bata dan gerabah. Dari penjelasan mengenai tanah liat diatas, dapat disimpulkan : 

fungsi tanah liat

: mempermudah proses pembentukan keramik



Sifat dan keadaan bahan

:

- berbutir kasar - rapuh - dalam keadaan basah mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan kering akan menjadi keras - bila dibakar akan menjadi padat dan kuat - sangat tahan api.

Kaolin yang berasal dari preshidrotermal yaitu pengikisan yang terjadi akibat pengaruh air panas yang terdapat pada retakan dan patahan serta daerah permeable lainnya dalam batu-batuan. Kaolin yang berasal dari proses pelapukan ( sedimentasi) yaitu pelapukan batuan beku dan batuan metamorpik yang reaksinya adalah sebagai berikut :

KAlSi3O8

HAlSi3O8 + KOH

( Hydrolysis)

HAlSi3O8

HAlSiO4 + 2Si O2

( Desilikation)

2HAlSiO4 + H2O

(OH)4Al2Si2O5

( Hydration)

Garis besar deretan reaksi atau perubahan fasa kaolin yang dipanaskan adalah sebagai berikut : a. Tahap pertama : Sekitar 500 oC yaitu reaksi endotermis yang sehubungan

dengan

hilangnya

struktur

air

atau

dehidrasi

kaolinit

dan

pembentukan metakaolin, 2Al2O3.4SiO2. b. Tahap kedua : Sekitar 950oC yakni reaksi eksotermis, sehubungan dengan pengkristalan yang cepat fasa bentuk jarum ( spinel ), disebut γ-Al2O3, oleh Brinley dan Nakahira dinyatakan dengan 2Al 2O3.3SiO2. c. Tahap ketiga : Sekitar 1050 – 1100oC, sehubungan dengan reaksi eksotermis kedua dimana struktur bentuk jarum berubah menjadi fasa mullit dan


Page 5

selanjutnya muncul kristobalit. Jika pemanasan diteruskan akhirnya mullit akan mengkristal dengan baik dengan komposisinya 3Al 2O3.2SiO2.

b. Lempung Lempung atau stone clay adalah bahan campuran untuk badan keramik yang berfungsi : - Meningkatkan workability massa plastis - Meningkatkan kuat kering - Membantu sintering

Lempung digunakan pada keramik karena memiliki plastisitas tinggi dengan tegangan patah tinggi serta pernah digunakan sendiri. Fire clay terdiri dari tiga jenis yaitu: flin fire clay yang memiliki struktur kuat, plastic fire clay yang memiliki workability yang baik, serta high alumina clay yang sering dipergunakan sebagai refraktori dan bahan tahan api.

c. Bentonit Termasuk bahan plastis yang mengandung mineral clay jenis smectite atau monmorilonit. Bentonit memiliki tingkat keplastissan tinggi begitu pula kekuatan keringnya tinggi, tetapi komposisi dalam badan keramik relatif kecil, antara 3-5 % berat. Bentonit jarang digunakan pada pembuatan pottery, tapi banyak digunakan untuk bone china yang sifatnya kurang plastis. Fungsinya sebagai binder atau plasticizer.

d. Feldspar Feldspar adalah suatun senyawa alumina silikat yang mengandung satu atau lebih unsur basa atau alkali seperti K, Na, dan Ca. Feldspar umumnya digunakan dalam pembuatan keramik sebagai bahan fluks (Fluxing Material) yaitu sebagai sumber alumina dalam gas dan sumber alkali dalam gelas serta sumber alkali dalam glasir dan enamel. Ada tiga jenis feldspar yang umum, yaitu potas (K 2O.Al2O3.SiO2), soda (NaO.Al2O3.6SiO2), batua gamping (CaO.Al 2O3.6SiO2), yang semuanya dipakai


Page 6

dalam produk keramik. Feldspar sangat penting sebagai pemberi sifat fluks dalam formulasi keramik. Feldspar bias terdapat di dalam lempung hasil penambangan, atau bisa juga ditambahkan sesuai keperluan. Bahan ini dapat berupa pelebur (fondaut) dengan kandungan aluminosifat-alkali yang beraneka ragam terdiri dari: a. Arthose

: (Si3Al)O8K, Potasis

b. Albite

: (Si3Al)O8 Na, Sodis

c. Anorthite

: (Si3Al)O8Ca, Kalsis

Dari komposisinya dapat dilihat bahwa struktur feldspar tidak berbeda dengan struktur tanah liat, merupakan silikat alamiah, berwarna merah jambu atau kecoklat-coklatan

dan

merupakan

mineral

keramik

dengan

salah

satu

komposisinya adalah NaAlSi 3O8. Feldspar juga merupakan jaringan silikat dan satu diantara empat atom silicon digantikan oleh atom aluminium. Diatas temperature 900oC feldspar umumnya masih dalam keadaan stabil dan tidak mengalami perubahan fasa. Spesifikasi Feldspar untuk keramik (SII No. 1145, 1984) Oksidasi

Porselen (%)

Saniter (%)

K 2O + Na2O Fe2O3 TiO2 CaO

6 - 15 0,5 0,3 0,5

6 - 15 0,7 0,7 0,5

Gerabah halus padat (%) 6 – 15 0,8 1,0

2.2.2 Bahan Dasar Keramik

Bahan dasar keramik terdiri dari fasa kompleks yang merupakan senyawa netral dan non netral yang terikat secara ionic maupun kovalen. Keramik pada umumnya mempunyai struktur kristallin dan sedikit electron bebasnya. Susunanbsenyawa kimianya sangat bervariasi, terdiri dari senyawa yang sederhana hingga campuran dari beberapa fasa kompleks. Pada dasarnya bahan baku keramik terdiri dari : a. Bahan Plastis Bahan ini berupa tanah liat (argiles) dengan kandungan mineral yang bersifat liat dan mineral tambahannyang berasal dari endapan kotoran. Mineral berupa silikat, Mg, Fe, bersifat kapur dan alkali.


Page 7

b. Bahan Pelebur Bahan ini berupa feldspar dengan kandungan alumino silikat alkalin yang beraneka ragam terdiri dari : 

Orthose : (Si3Al)O8K, Potasis



Albithe : (Si3Al)8Na, Sodis



Anorthite : (Si3Al)O8Ca, Kalsis

c. Bahan penghilang Lemak Bahan ini adalah bahan baku yang mudah di haluskan dan koefisien penyusutannya sangat rendah. Biasanya bahan ini berfungsi sebagai penutup kekurangan-kekurangan yang ada karena plastisitas yang eksesif dari tanah liat, terdiri silica (SiO2) atau kwarsa yang berbeda bentuknya.

d. Bahan tahan panas Bahan ini terdapat bahan yang mengandung Mg dan SIlikat aluminium

e. Bahan pencampur Bahan penguat selalu digunakan kaolin, bahan ini merupakan bahan baku utama

dalam

pembuatan

keramik,

berfungsi

untuk

mengontrol

tentang

pembahasan dan distorsi selama pembakaran. Kaolin akan membentuk fasa cair pertama dalam system pada sekitar suhu 900 0C. kemudian fasa kristalisasi utama dan berkutnya Mullite.

2.3 Sifat – Sifat Keramik

Secara umum kramik merupakan paduan antara logam dan non logam , senyawa paduan tersebut memiliki ikatan ionik dan ikatan kovalen . untuk lebih jelasnya mengenai sifat-sifat kramik berikut ini akan dijelaskan lebih detail. a. Sifat Mekanik 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.


Page 8

Aplikasi struktural keramik maju termasuk komponen untuk mesin mobil dan struktur pesawat. Misalnya, TiC mempunyai kekerasan 4 kali kekerasan baja. Jadi, kawat baja dalam struktur pesawat dapat diganti dengan kawat TiC yang mampu menahan beban yang sama hanya dengan diameter separuhnya dan 31 persen berat. Semen dan tanah liat adalah contoh yang lain, keduanya dapat dibentuk ketika basah namun ketika kering akan menghasilkan objek yang lebih keras dan lebih kuat. Material yang sangat kuat seperti alumina (Al2O3) dan silikon karbida (SiC) digunakan sebagai abrasif untuk grinding dan polishing. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Ini merupakan masalah khusus bila bahan ini digunakan untuk aplikasi struktural. Dalam logam, elektronelektron yang terdelokalisasi memungkinkan atom-atomnya berubah-ubah tetangganya tanpa semua ikatan dalam strukturnya putus. Hal inilah yang memungkinkan logam terdeformasi di bawah pengaruh tekanan. Tapi, dalam keramik, karena kombinasi ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser. Keramiknya dengan mudah putus bila gaya yang terlalu besar diterapkan. 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 putus yang 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 mulus penampakannya. 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. Sifat Hantaran Listrik. Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat baik sebagai isolator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3) dapat dipolarisasi

dan

digunakan

sebagai

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


Page 9

kritisnya memiliki hambatan = 0. Akhirnya, keramik yang disebut sebagai piezoelektrik dapat menghasilkan respons listrik akibat tekanan mekanik atau sebaliknya.Sering pula digunakan bahan yang disebut dielektrik. Bahan ini adalah isolator yang dapat dipolarisasi pada tingkat molekular. Material semacam ini digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

Kekuatan dielektrik bahan adalah kemampuan bahan tersebut untuk menyimpan elektron pada tegangan tinggi. Bila kapasitor dalam keadaan bermuatan penuh, hampir tidak ada arus yang lewat. Namun dengan tegangan tinggi dapat mengeksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Bila hal ini terjadi arus mengalir dalam kapasitor, dan mungkin disertai dengan kerusakan material karena meleleh, terbakar atau menguap. Medan listrik yang diperlukan untuk menghasilkan kerusakan itu disebut kekuatan dielektrik. Beberapa keramik mempunyai kekuatan dielektrik yang sangat besar.Porselain misalnya sampai 160 kV/cm. Sebagian besar hantaran listrik dalam padatan dilakukan oleh elektron. Di logam, elektron penghantar dihamburkan oleh vibrasi termal meningkat dengan kenaikan suhu, maka hambatan logam meningkat pula dengan kenaikan suhu. 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 akan mempromosikan konduktivitas

elektron

meningkat

ke

pita

(hambatan

konduksi, menurun)

sehingga dengan

dalam

keramik,

kenaikan

suhu.

Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat ini merupakan bagian bahan "canggih" yang sering digunakan sebagai sensor. Dalam bahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan menginduksi polarisasi dan akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut mengubah tekanan mekanis 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 banyak aplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar. Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar. Kemampuan


Page 10

penghantaran ion didasarkan kemampuan keramik tertentu untuk memungkinkan anion oksigen bergerak, sementara pada waktu yang sama tetap berupa isolator. Zirkonia, ZrO2, yang distabilkan dengan kalsia (CaO), adalah contoh padatan ionik.

b. 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 olehpadatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatantersebut. Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadigetaran-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 temperatur tersebutlah yang dapat membuat keramik pecah.

c. 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


Page 11

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.

d. Sifat Optik Bila cahaya mengenai suatu obyek cahaya dapat ditransmisikan, diabsorbsi,

ataudipantulkan.

mentransmisikan

cahaya,

Bahan

bervariasi

danbiasanya

dalam

dideskripsikan

kemampuan sebagai

untuk

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.

e. 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 0C, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina g , zeolit,


Page 12

lempung asam atau S 2O2 – TiO2 demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis, yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.

f. 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.

2.4 Klasifikasi Keramik

Secara umum keramik dapat diklasifikasi menjadi tipe atau fungsi dengan berbagai cara. Dalam bidang industri keramik dikelompokkan sebagai gerabah produk lempung keras (bata, pipa keramik dan sebagainya), bahan tahan api (bata tahan api, silica, alumina, basa, netral). Semen dan beton, gelas dan enamel vitrous, dan keramik rekayasa. Keramik dari kelompok keramik rekayasa memiliki kekuatan sangat tinggi dan keras, memiliki stabilitas kimia yang luar biasa dan dapat dibuat dengan toleransi dimensi sangat ketat, kelompok inilah yang akan dibahas. Pengenalan komponen keramik rekayasa akhir – akhir ini didasarkan pada pendekatan ilmiah dan menimbulkan revolusi dalam praktek desain rekayasa. Secara umum pengmbangan keramik rekayasa didorong oleh niat untuk membuat material yang memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dan lebih baik, temperatur pemrosesan yang lebih tinggi dan mengingat kelangkaan mineral strategis . berbeda dengan keramik tradisional, yang memanfaatkan mineral alam yang dengan sendirinya agak bervariasi, generasi keramik rekayasa yang baru bergantung pada ketersediaan material yang dimurnikan dan material sintetis, dan pada pengendalian mikrostruktur yang ketat selama pemrosesan, keramik memiliki


Page 13

sifat yang bervariasi dan dalam prosedur desain s eringkali perlu ditetapkan konsep statistika untuk komponen bertegangan tinggi. Desain harus memperhatikan kegetasan inheren, atau ketahanan perambatan letak yang rendah dan bila perlu memodifikasi mode kegagalan. Keramik merupakan material rekayasa yang sangat menjanjikan karena sifatnya yang unik, akan tetapi dalam praktek, produksi pada skala komersial sesuai bentuk yang di spesfikasikan disertai sifat yang ajeg menghadapi berbagai kendala. Berdasarkan komposisi kimia, keramik dapat diklasifikasikan dalam lima kategori utama : 1. Oksida

:

alumina Al2O3 (isolasi busi, grit batu gerinda), magnesia, MgO

(lapisan tahan api untuk tanur, kowi ), zirkonia, ZrO 2 (kepala piston, lapisan tahan api tanur tangki gelas ), zirkonia / alumina (media gerinda ), spinel 2. Karbida

: silicon karbida, SiC (industri kimia kowi, pelindung keramik)

silikon Nitrida, Si3N4 (corong untuk aluminium cair, bantalan temperature – tinggi), boron nitirida, BN (Kowi, batu gerinda untuk baja kekuatan tinggi). 3. Silikat

:

porselin (komponen listrik), steatit (Isolator), mullit (bahan-

bahan – api. 4. Sialon

: berbasis Si – Al – O – N dan M – Si – Al – O – N dimana M =

Li, Be, Mg, Ca, Sc, Y, tanah jarang (mata pahat untuk pemotongan kecepatan tinggi, die ekstrusi, sudut turbin), 5. Keramik :

gelas – (piroceram, cercon, pirosil (cakram rekuperator untuk

alat penukar kalor). 2.5 Jenis – Jenis Keramik

Pada prinsipnya keramik terbagi menjadi dua, yaitu : 1. Keramik Tradisional Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, dll. Yang termasuk keramik ini adalah: barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory).


Page 14

2. Keramik Halus Fine ceramics (keramik modern atau biasa disebut keramik teknik, advanced ceramic, engineering ceramic, techical ceramic) adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida logam

(Al2O3,

ZrO2,

MgO,dll).

Penggunaannya:

elemen

pemanas,

semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis.

Keramik halus dapat dibedakan lagi menjadi beberapa jenis, yaitu : 1. Gerabah (Earthenware)

Dibuat dari semua jenis bahan tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk dan dibakar pada suhu maksimum 1000°C. Keramik jenis ini struktur dan teksturnya sangat rapuh, kasar dan masih berpori. Agar supaya kedap air, gerabah kasar harus dilapisi glasir, semen atau bahan pelapis lainnya. Gerabah termasuk keramik berkualitas rendah apabila dibandingkan dengan keramik batu (stoneware) atau porselin. Bata, genteng, paso, pot, anglo, kendi, gentong dan sebagainya termasuk keramik jenis gerabah. Genteng telah banyak dibuat berglasir dengan warna yang menarik sehingga menambah kekuatannya.

2. Keramik Batu (Stoneware)

Dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api sehingga dapat dibakar pada suhu tinggi (1200°-1300°C). Keramik jenis ini mempunyai struktur dan tekstur halus dan kokoh, kuat dan berat seperti batu. Keramik jenis termasuk kualitas golongan menengah.

3. Porselin (Porcelain)

Adalah jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Oleh karena badan porselin jenis ini berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut keramik putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350°C atau 1400°C, bahkan ada yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500°C. Porselin yang tampaknya tipis dan rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan teksturnya rapat serta keras seperti gelas. Oleh karena keramik ini dibakar pada


Page 15

suhu tinggi maka dalam bodi porselin terjadi penggelasan atau vitrifikasi. Secara teknis keramik jenis ini mempunyai kualitas tinggi dan bagus, disamping mempunyai daya tarik tersendiri karena keindahan dan kelembutan khas porselin. Juga bahannya sangat peka dan cemerlang terhadap warna-warna glasir.

4. Keramik Baru (New Ceramic) K eramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi

seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal optik, keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit keramik, silikon, bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material keramik jenis ini disesuaikan dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan benturan, tahan gesek, tahan panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator, bahan pelapis dan komponen teknis lainnya.

2.6 Konversi Kimia Keramik

Semua produk keramik dibuat dengan mencpurkan berbagai kuantitas bahan baku yang tersebut diatas, membentuknya dan memanaskannya sampai suhu pembakaran. Suhu ini mungkin hanya 700 oC untuk beberapa jenis glasial luar, tetapi banyak pula vitrifikasi yang dilakukan pada suhu setinggi 2000 oC. Pada suhu vitrifikasi terjad sejumlah reaksi, yang merupakan dasar kimia bagi konversi kimia. 1.

Dehidrasi, atau penguapan air kimia pada suhu 150 sampai 650 oC.

2.

Kalsinasi, misalnya CaCO3 pada suhu 600 sampai 900 oC.

3.

Oksidasi besi fero dan bahan organik pada suhu 350 sampai 900 oC.

4.

Pembentukan silika pada suhu 900 oC atau lebih

Beberapa diantara perubahan awal tersebut cukup sederhana, misalnya kalsinasi CaCO3 dan dehidrasi serta dekomposisi kaolinit. Reksi-reaksi lain, misalnya pembentukan silikat, cukup rumit dan berubah-ubah sesuai dengan suhu dan perbandingan penyusunnya. Produk keramik hampir semua mempunyai sifat refraktori, artinya tahan terhadap panas, dan tingkat kerefraktorian dari suatu produk tertentu bergantung pada perbandingan kuantitas oksida refraktori terhadap oksida fluks didalamnya.


Page 16

Oksida refraktori yang terpenting adalah SiO 2, Al2O3, CaO dan MgO, disamping ZrO2, TiO2, Cr 2O3, serta BeO yang lebih jarang dipakai. Oksida fluks yang terpenting adalah Na2O, K 2O, B2O3 dan SnO2, disamping fluorida yang juga digunakan dalam komposisi beberapa fluks tertentu. Pewaris umum dalam semua produk keramik adalah lempung (biasanya kaolinit), dan karena itu reaksi kimia yang berlangsung pada pemansan lempung sangat penting artinya. Efek yang pertama dari panas ialah mendorong air hidrasi keluar; ini terjadi pada suhu 600 sampai 650 oC dengan menyerap sejumlah besar kalor, meninggalkan suatu campuran amorf alumina dan silica, seperti terlihat dari penelitian sinar X. Al2O3.2SiO2.2H2O → Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O Bahkan, sebagian besar alumina dapat diekstraksi dengan asam klorida pada tahap ini. Jika pemanasan dilanjutkan, alumina amorf tersebut berubah dengan cepat pada suhu 940oC menjadi alumina kristal, yaitu γ-alumina sambil mengeluarkan sejumlah besar kalor. Pada suhu yang sedikit lebih tinggi, mulai kira-kira 1000 oC, alumina dan silica bergabung membentuk mulit (3Al 2O3.2SiO2). Pada suhu yang lebih tinggi lagi, silika yang tersisa berubah menjadi kristobalit kristal. Jadi, keseluruhan reaksi fundamental yang terjadi pada pemanasan lempung adalah : 3(Al2O3.2SiO2.2H2O) → 3Al2O3.2SiO2 + 4SiO2 + 6 H2O

2.7 Proses Pembuatan Keramik Proses Pembuatan Keramik Tradisional :

Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu produk keramik, yaitu: 1.

Pengolahan bahan Tujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari

berbagai material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah siap pakai. Pengolahan bahan dapat dilakukan dengan metode basah maupun kering, dengan cara manual ataupun masinal. Didalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain pengurangan ukuran butir, penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air. Pengurangan ukuran butir dapat dilakukan dengan penumbukan at au penggilingan


Page 17

dengan ballmill. Penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan material dengan ukuran yang tidak seragam. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 – 100 mesh.

Pencampuran dan pengadukan bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang homogen/seragam. Pengadukan dapat dilakukan dengan cara manual maupun masinal dengan blunger maupun mixer. Pengurangan kadar air dilakukan pada proses basah, dimana hasil campuran bahan yang berwujud lumpur dilakukan proses lanjutan, yaitu pengentalan untuk mengurangi jumlah air yang terkandung sehingga menjadi badan keramik plastis. Proses ini dapat dilakukan dengan diangin-anginkan diatas meja gips atau dilakukan dengan alat filterpress. Tahap

terakhir

adalah

pengulian.

Pengulian

dimaksudkan

untuk

menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembunggelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli, disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan yang maksimal.

2.

Pembentukan Tahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat

plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki. Ada tiga keteknikan utama dalam membentuk benda keramik: pembentukan tangan langsung (handbuilding), teknik putar (throwing), dan teknik cetak (casting).


Page 18



Pembetukan tangan langsung Dalam membuat keramik dengan teknik pembentukan tangan langsung,

ada beberapa metode yang dikenal selama ini: teknik pijit (pinching), teknik pilin (coiling), dan teknik lempeng (slabbing).



Pembentukan dengan teknik putar Pembentukan dengan teknik putar adalah keteknikan yang paling

mendasar

dan

merupakan

kekhasan

dalam

kerajinan

keramik.

Karena

kekhasannya tersebut, sehingga keteknikan ini menjadi semacam icon dalam bidang keramik. Dibandingkan dengan keteknikan yang lain, teknik ini mempunyai tingkat kesulitan yang paling tinggi. Seseorang tidak begitu saja langsung bisa membuat benda keramik begitu mencobanya. Diperlukan waktu yang tidak sebentar untuk melatih jari-jari agar terbentuk ’feeling’ dalam membentuk sebuah benda keramik. Keramik dibentuk diatas sebuah meja dengan kepala putaran yang berputar. Benda yang dapat dibuat dengan keteknikan ini adalah benda-benda yang berbentuk dasar silinder: misalnya piring, mangkok, vas, guci dan lain-lain. Alat utama yang digunakan adalah alat putar (meja putar). Meja putar dapat berupa alat putar manual mapupun alat putar masinal yang digerakkan dengan listrik. Secara singkat tahap-tahap pembentukan dalam teknik putar adalah: centering (pemusatan), coning (pengerucutan), forming (pembentukan), rising (membuat ketinggian benda), refining the contour (merapikan).



Pembentukan dengan teknik cetak Dalam keteknikan ini, produk keramik tidak dibentuk secara langsung

dengan tangan; tetapi menggunakan bantuan cetakan/mold yang dibuat dari gipsum. Teknik cetak dapat dilakukan dengan 2 cara: cetak padat dan cetak tuang (slip). Pada teknik cetak padat bahan baku yang digunakan adalah badan tanah liat plastis sedangkan pada teknik cetak tuang bahan yang digunakan berupa badan tanah liat slip/lumpur. Keunggulan dari teknik cetak ini adalah benda yang diproduksi mempunyai bentuk dan ukuran yang sama persis. Berbeda dengan teknik putar atau pembentukan langsung


Page 19

3.

Pengeringan Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah

pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi 3 proses penting: (1) Air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan penyusutan berhenti; (2) Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut; dan (3) air yang terserap pada permukaan partikel hilang. Tahap-tahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari retak/cracking

terlebih

pada

tahap

1.

Proses

yang

terlalu

cepat

akan

mengakibatkan keretakkan dikarenakan hilangnya air secara tiba-tiba tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan penyusutan mendadak. Untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal benda keramik diangin-anginkan pada suhu kamar. Setelah tidak terjadi penyusutan, pengeringan dengan sinar matahari langsung atau mesin pengering dapat dilakukan.

4.

Pembakaran Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini

mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat. Pembakaran dilakukan dalam sebuah tungku (furnace) suhu tinggi. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi hasil pembakaran: suhu sintering (matang), atmosfer tungku dan mineral yang terlibat. Pada proses pemanasan, partikel-partikel bubuk menyatu dan memadat. Proses pemadatan ini menyebabkan objek keramik menyusut hingga 20 persen dari ukuran aslinya. Tujuan dari proses pemanasan ini adalah untuk memaksimalkan kekerasan keramik dengan mendapatkan struktur internal yang tersusun rapih dan sangat padat. Pembakaran biskuit

Pembakaran biskuit merupakan tahap yang sangat penting karena melalui pembakaran ini suatu benda dapat disebut sebagai keramik. Biskuit (bisque)


Page 20

merupakan suatu istilah untuk menyebut benda keramik yang telah dibakar pada kisaran suhu 700 – 1000oC. Pembakaran biskuit sudah cukup membuat suatu benda menjadi kuat, keras, kedap air. Untuk benda-benda keramik berglasir, pembakaran biskuit merupakan tahap awal agar benda yang akan diglasir cukup kuat dan mampu menyerap glasir secara optimal.

5.

Pengglasiran Pengglasiran merupakan tahap yang dilakukan sebelum dilakukan

pembakaran glasir. Benda keramik biskuit dilapisi glasir dengan cara dicelup, dituang, disemprot, atau dikuas. Untuk benda-benda kecil-sedang pelapisan glasir dilakukan dengan cara dicelup dan dituang; untuk benda-benda yang besar pelapisan dilakukan dengan penyemprotan. Fungsi glasir pada produk keramik adalah untuk menambah keindahan, supaya lebih kedap air, dan menambahkan efek-efek tertentu sesuai keinginan. Kesemua proses dalam pembuatan keramik akan menentukan produk yang dihasilkan. Oleh karena itu kecermatan dalam melakukan tahapan demi tahapan sangat diperlukan untuk menghasilkan produk yang memuaskan.

Proses Pembuatan Keramik Industri :

1.

Pembentukan Setelah pemurnian, sedikit wax (lilin) biasanya ditambahkan untuk

meekatkan bubuk keramik dan menjadikannya mudah dibentuk. Plastik juga dapat ditambahkan untuk mendapatkan kelenturan dan kekerasan tertentu. Bubuk tersebut dapat menjadi bentuk yang berbeda-beda dengan beragam proses pembentukan (molding). Proses pembentukan ini diantaranya adalah slip casting, pressure casting, injection molding, dan extruction. Setelah dibentuk, keramik kemudian dipanaskan dengan proses yang dikenal dengan nama densifikasi (densification) agar material yang terbantuk lebih kuat dan padat. 

Slip Casting. Slip Casting adalah proses untuk membuat keramik yang berlubang.

Proses ini menggunakan cetakan dengan dinding yang berlubang-lunagng kecil dan memanfaatkan daya kapilaritas air.


Page 21



Pressure Casting. Pada proses ini, bubuk keramik dituangkan pada cetakan dan diberi

tekanan. Tekanan tersebut membuat bubuk keramik menjadi la pisan solid keramik yang berbentuk seperti cetakan. 

Injection Molding. Proses ini digunakan untuk membuat objek yang kecil dan rumit. Metode

ini menggunaan piston untuk menekan bubuk keramik melalui pipa panas masuk ke cetakan. Pada cetakan tersebut, bubuk keramik didinginkan dan mengeras sesuai dengan bentuk cetakan. Ketika objek tersebut telah mengeras, cetakan dibuka dan bagian keramik dipisahkan. 

Extrusion. Extrusion adalah proses kontinu yang mana bubuk keramik dipanaskan

didalam sebuah tong yang panjang. Terdapat baling-baling yang memutar dan mendorong material panas tersebut kedalam cetakan. Karena prosesnya yang kontinu, setelah terbentuk dan didinginkan, keramik dipotong pada panjang tertentu. Proses ini digunakan untuk membuat pipa keramik, ubin dan bata modern.

2.

Densifikasi Proses densifikasi menggunakan panas yang tinggi untuk menjadikan

sebuah keramik menjadi produk yang keras dan padat. Setelah dibentuk, keramik dipanaskan pada tungku (furnace) dengan temperatur antara 1000 sampai 1700 oC. Pada proses pemanasan, partikel-partikel bubuk menyatu dan memadat. Proses pemadatan ini menyebabkan objek keramik menyusut hingga 20% dari ukuran aslinya. Tujuan dari proses pemanasan ini adalah untuk memaksimalkan kekerasan keramik dengan mendapatkan struktur internal yang tersusun rapih dan sangat padat. Kegunaan Keramik Industri

Keramik dinilai dari propertinya. Kegunaan keramik beragam disesuaikan dengan kemampuan dan daya tahannya. Keramik dengan properti elektrik dan magnetik dapat digunakan sebagai insulator, semikoncuktor, konduktor dan


Page 22

magnet. Keramik dengan properti yang berbeda dapat digunakan pada aerospace, biomedis, konstruksi bangunan, dan industri nuklir.

Beberapa contoh penggunaan keramik industri: Peralatan yang dibuat dari alumina dan silikon nitrida dapat digunakan sebagai pemotong, pembentuk dan penghancur logam. Keramik tipe zirconias, silikon nitrida maupun karbida dapat digunakan untuk saluran pada rotorturbocharger diesel temperatur tinggi dan GasTurbine Engine. Keramik sebagai insulator adalah aluminum oksida (AlO 3). Keramik sebagai semikonduktor adalah barium titanate (BaTiO 3) dan strontium titanate (SrTiO3). Sebagai superkonduktor adalah senyawa berbasis tembaga oksida. Keramik dengan campuran semen dan logam digunakan untuk pelapis pelindung panas pada pesawat ulang-alik dan satelit. Keramik Biomedical jenis porous alumina digunakan sebagai implants pada tubuh manusia. Porous alumina dapat berikatan dengan tulang dan jaringan tubuh. Butiran uranium termasuk keramik yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Butiran ini dibentuk dari gas uranium hexafluorida (UF6). Keramik berbasis feldspar dan tanah liat digunakan pada industri bahan bangunan. Keramik juga digunakan sebagai coating (pelapis) untuk mencagah korosi. Keramik yang digunakan adalah jenis enamel. Peralatan rumah tangga yang menggunakan pelapisan enamel ini diantaranya adalah kulkas, kompor gas, mesin cuci, mesin pengering.

Jenis jenis tungku pembakaran :

1. Tungku berkala (periodik). Tungku yang digunakan untuk pembakaran secara berkala, dimana sejumlah bahan keramik dibakar sekaligus sampai masak kemudian tungku didinginkan lagi dan hasil bakarannya dibongkar. Demikian


Page 23

dilakukan berulang secara berkala. Cara ini terlalu boros karena panas yang hilang banyak sekali, terutama panas untuk memanasi badan tungku dan sewaktu tungku dingin kembali. Jenis-jenis tungku berkala : 1. Tungku ladang, tungku yang biasa digunakan untuk membakar bata merah, bersifat tidak permanen. Lamanya pembakaran dari mulai memanasi tungku sampai tungku dingin kembali adalah 5 Se 7 hari. Hasil bakaran pada umunya menghasilkan rendamen rendah (60%). 2. Tungku berkala permanen. Tungku ini berbentuk ruangan permanen (berbentuk segi empat dan lingkaran). Pada sisi bawah tungku diberi lubang-lubang pembakaran. Hasil bakaran pada umumnya merata dan menghasilkan rendamen antara 70 Se 85 0/0.

2. Tungku Kontinu Tungku yang bekerja secara terus menerus (tak berhenti) kecuali produksi berhenti. Proses pembakaran berlangsung berhari-hari, berbulan-bulan, dan hasilnya diambil setiap hari atau dalam jangka waktu tertentu. Jenis tungku ini ada 2, yaitu : 1. Tungku kamar, dikenal dengan tungku Hofman. Berbentuk lorong yang bersekatsekat menjadi beberapa ruangan. Dengan tungku ini hasil produksi cukup besar, dimana 1 kamar menghasilkan A± 3500 bata dan lebih hemat bahan bakar. Umumnya dipakai untu produksi keramik bangunan skala besar (bata & genteng). 2. Tungku terowongan. Berbentuk terowongan yang beratap. Pemabakaran dari samping, masa yang dibakar berjalan melalui lorong ini dengan kereta/lori. Jenis tungku ini termasuk modern untuk saat ini dg bahan bakar cair atau gas. Umumnya dipakai untuk produksi keramik halus, produk produk keramik missal yang mutu dan harganya tinggi seperti produk sanitair.


Page 24

2.8 Karakterisasi Keramik

Atom pembentuk keramik memiliki gaya ikatan yang sangat kuat, berupa pengikatan ionik, kovalen atau campuran dari keduanya. Jadi untuk mengetahui sifat-sifat dan kemampuan suatu bahan keramik, maka perlu dilakukan suatu pengujian atau analisa yang meliputi : 1. Densitas dan Porositas Densitas (rapat massa) didefenisikan sebagai perbandingan antara massa (m) dengan volume (v). untuk pengukuran volume, khususnya bentuk dan ukuran yang tidak beraturan sulit ditentukan. Oleh karena itu salah satu cara untuk menentukan densitas (bulk Density) dan porositas dari sample keramik cordierite berpori yang telah disentering adalah dengan menggunakan metoda Archimedes (standar ASTM C. 373 – 72), memenuhi persamaan berikut :

Dimana : Ws

: massa sampel kering (g)

Wb

: massa sampel setelah direndam air (g)

Wg

: massa sampel digantung didalam air (g)

Wk

: massa kawat penggantung (g)

2. Kekerasan (Vickers Hardness, Hv) Kekerasan didefenisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi atau ketahanan terhadap deformasi dari permukaan bahan. Ada tiga tipe pengujian terhadap ketahanan bahan, yaitu : tekukan (Brinell, Rockwell dan Vickers), pantulan (rebound) dan goresan (scratch). Pada penelitian ini pengukuran kekerasan

(Vickers

Hardness)

dari

sample

keramik

dilakukan

dengan

menggunakan microhardness tester. Kekerasan, Vickers Hardness (Hv) suatu bahan dapat ditentukan dengan persamaan berikut :


Page 25

Dimana : P

= beban yang diberikan (kgf)

D

= Panjang jejak identor (mm)]

Hv

= kekerasan Vickers (kgf/mm2)

3. Kekuatan Patah (Bending Strenght) Kekuatan patah sering disebut Modulus of Rupture (MOR) yang menyatakan ukuran ketahan bahan terhadap tekanan mekanis dan tekanan panas (Thermal stress) (Junshiro H, 1991). Pengkuran kekuatan patah (bending strength) sample keramik digunakan metode tiga titik (triple point bending), nilai kekuatan patah dapat ditentukan dengan standar ASTMC. 733-79 melalui persamaan berikut :

Dimana : P

= beban (kgf)

L

= jarak dua penumpu (cm)

b,h

= dimensi sampel (cm)

4. K oefisien Expansi Thermall (α) Secara umum material keramik bila dipanaskan atau didinginkan akan mengalami perubahan panjang / volume secara bolak balik (reversible) sepanjang material tersebut tidak mengalami kerusakan permanen. Pengukuran nilai koefesien expansi thermall digunakan alat dilatometer. Dari alat ini diperoleh kurva hubungan antara suhu dengan persen expansi, rentang suhu yang digunakan dari hu kamar sampai suhu 1000°C. sedangkan nilai koefisien expansi thermall diperoleh dari nilai slope kurva hubungan suhu dengan persen expansi. Atau koefisien expansi thermall (α) dapat ditentukan melalui persamaan :


Page 26

Dimana : α

= koefisien expansi termal (oC-1)

LT1

= panjang sampel pada suhu T1 (cm)

LT2

= panjang sampel pada suhu T2 (cm)

T1

= suhu awal (0C)

T2

= suhu akhir (0C)

5. Analisa Mikrostruktur Pengamatan

mikrostrukur

material

keramik

dilakukan

dengan

menggunakan Scanning, Electron Microscope (SEM). Dari foto SEM pada sample keramik yang telah disinter dilakukan pengamatan perubahan bentuk dan ukiran butiran dan ukuran butirnya. Sedangkan untuk mengidentifikasi struktur kristal atau fasa-fasa yang terbentuk menggunakan difraksi sinar sinar – X atau XRD. Sinar – X adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek sekitar 0,5 – 2,5 A° dan mendekati jarak antara atom kristal serta mempunyai energi yang besar. Berkat sinar – X dan Monokromatik ini ditembakkan pada suatu permukaan material, maka atom-atom dalam kristal akan menyerap energi dan menghamburkan kembali Sinar – X ke segala arah. Hubungan antara jarak antar bidang, d dalam bidang kristal dengan sudut hamburan θ memenuhi hokum Bragg dengan persamaan : 2 d Sin θ = n λ ………………(6)

gelombang sinar – X yang digunakan.


Page 27

2.9 Karakterisasi 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 atau dalam 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 ReO 3,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 .


Page 28

;

2.10 Kegunaan Keramik

Hampir sebagian besar orang telah menggunakan produk-produk yang terbuat dari keramik,entah itu untuk kebutuhan rumah tangga seperti mangkok, piring, cangkir,teko,tempayan dll. Atau keramik yang digunakan untuk bahan bangunan, seperti batu-bata,genteng keramik, tegel keramik , pipa-pipa keramik untuk pembuangan. Ada juga keramik yang digunakan untuk keperluan keperluan khusus dan dibuat secara khusus pula misalnya keramik isolator yang digunakan untuk kebutuhan industri perlistrikkan. Dengan berkembangnya teknologi maka kini bahkan keramik telah digunakan didalam berbagai keperluan bidang science seperti bidang kedokteran yang dikenal dengan bio ceramics, misalnya beberapa organ tubuh manusia yang rusak ternyata dapat digantikan dengan bahan keramik seperti tulang dan gigi.Keramik juga banyak digunakan di dalam dunia elektronik. Ternyata banyak bagian dari dari produk elektronik yang dibuat dari bahan keramik . Dalam bidang teknologi kedirgantaraan maupun antariksa, ternyata bagian-bagian tertentu dari pesawat terbang maupun pesawat luar angkasa terbuat dari bahan keramik. Sebagai contoh, pesawat antariksa ulang alik Columbia dan Discovery ternyata seluruh badan pesawat bagian luarnya dilapisi dengan mantel yang tahan api yang terbuat dari keramik yang ringan (light refractory brick ) yang tahan terhadap suhu yang sangat tinggi. Tanpa dilapisi bahan keramik tersebut maka pesawat antariksa tidaklah mungkin dapat terbang menjelajah luar angkasa, karena ketika kembali ke bumi akan mengalami gesekan dengan atmosfir yang mengakibatkan terjadinya suhu yang sangat tinggi itu.


Page 29

Bahan keramik juga digunakan dibidang teknologi nuklir. Hal ini disebabkan karena bahan keramik, selain tahan terhadap suhu yang sangat tinggi, juga sekaligus penghantar panas yang sangat buruk . Bahkan bahan keramik merupakan

bahan

satu

satunya

yang

tahan

terhadap

radiasi

nuklir,sehingga reactor nuklir dimanapun menggunakan bahan keramik sebagai pelindung,

agar

radiasi

tidak

menyebar

kemana-mana

karena

sangat

membahayakan .

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani, keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. 2. Komposisi bahan keramik terdiri dari Kaolin, Lempung, Bentonit, dan Feldspar. 3. Keramik terdiri dari berbagai bahan dasar yaitu: bahan dasar plastis, bahan dasar pelebur, bahan penghilang lemak, bahan tahan panas, bahan pencampur. 4. Keramik dapat diperoleh melalui proses pembuatan secara tradisional dan proses pembuatan secara industri.

3.2 Saran

Dalam makalah ini tidak menutup kemungkinan masih terdapat banyak kekurangan baik menyangkut isi maupun penulisan. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan makalah ini dan makalah selanjutnya.


Page 30

Makalah Keramik Kelompok 7.

Recommend Documents