vi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Sifat Fisis dan Mekanik dari keramik cordierite ……………………... 9 2. Sifat-sifat dari
- Al
2
O
3
………………………. ..
15 3. Komposisi massa campuran cordierite dan alumina…..….………….. 43
4. Parameter Struktur Hasil Refinement sampel cordierite dengan penambahan alumina C
, C
10
, dan C
15
…………………..……..……. 50
5. Data perhitungan hasil penghalusan dengan metode rietveld pada sampel cordierite dengan penambahan alumina 0, 10, dan 15 wt
berbasis silika sekam padi ………………..……..……………………. 51 6. Hasil pengukuran nilai kekerasan ………………………………..…… 52
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Keramik cordierite salah satu fase bagian dalam sistem 2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2
. Cordierite
adalah keramik yang memiliki sifat mekanik, termal, dan dielektrik yang lebih baik dibandingkan keramik lainnya. Selain itu, keramik cordierite
memiliki sifat yang tahan pada temperatur tinggi, tahan korosi terhadap bahan kimia, memiliki kekerasan yang tinggi sehingga tahan abrasi, bersifat isolator
listrik, resistivitas tinggi 10
12
Ω cm, stabilitas kimia, ketahanan api tinggi dan kekuatan mekanik yang tinggi Zhu dan Wang, 2007.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai karakteristik silika sekam padi dengan teknik sintering Sembiring dan Karo Karo, 2009 menyimpulkan
bahwa silika dapat dikendalikan oleh: jenis kekristalan yang variatif, ukuran partikel, luas permukaan dengan tingkat homogenitas tinggi dan kestabilan termal
yang variatif. Silika sekam padi dapat diekstraksi dengan kelarutan silika amorf yang besar dalam larutan alkalis seperti KOH, Na
2
CO
3
, atau NaOH, dan pengendapan silika terlarut menggunakan asam, seperti asam klorida, asam sitrat,
dan asam oksalat. Dengan prosedur ini, padatan silika dengan kemurnian sekitar 93 dapat diperoleh Ginting Suka dkk, 2008.
Pada umumnya, keramik cordierite dapat disintesis dengan menggunakan bahan dasar silika mineral seperti fumed silika, kaoline [Al
2
SiO
5
OH
4
], maupun tetraethylorthosilicate
TEOS dengan metode reaksi padatan solid state reaction,
dan metode sol gel Kurama dan Kurama, 2006. Metode sol gel merupakan salah satu metode sintesis nanopartikel yang cukup sederhana dan
mudah yaitu proses suspensi koloid dari bahan anorganik yang termasuk dalam logam alkosida ke bentuk padatan seperti keramik dan gelas Sembiring, 2014.
Sedangkan dengan metode padatan merupakan metode konvensional yang digunakan dalam mensintesis cordierite dimana oksida pembentuk cordierite
direaksikan melalui proses sintering pada temperatur pembentukan kristal cordierite.
Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Kurama dan Kurama, 2008 menunjukkan bahwa pembentukkan cordierite dengan metode ini terjadi pada
temperatur 1350
o
C dengan bahan kaoline-alumina-talc.
Sumber bahan oksida-oksida pembentuk cordierite banyak dijumpai pada bahan- bahan alam di Indonesia, seperti sumber MgO dapat diperoleh dari bahan bahan
magnesit MgCO
3
, sumber Al
2
O
3
dapat diperoleh dari alumina, sedangkan SiO
2
dapat diperoleh dari pasir kuarsa, dan sekam padi Kobayashi, 2000. Cordierite juga dapat disintesis menggunakan bahan dasar silika mineral seperti fumed silika,
kaolinite, maupun tetraethylorthosilicate TEOS dengan beberapa teknik antara
lain, teknik reaksi padatan solid-state reaction, teknik sol-gel, teknik melting, seperti yang dikemukakan oleh Kurama dan Kurama, 2006, Kobayashi, 2000,
Kurama dan Ozel, 2006. Berdasarkan penelitian sebelumnya, cordierite terbentuk pada temperatur 1300°C-
1400°C melalui metode ekstraksi sol-gel Naskar, 2005 dan melalui reaksi padatan oksida-oksida pada temperatur 1100°C-1200°C Charles, 2001.
Cordierite mempunyai sifat yang cukup stabil dan tahan terhadap temperatur
tinggi hingga 1300°C, memiliki kekuatan mekanik yang lebih tinggi dibandingkan dengan keramik porselin, koefisien termal ekspansi rendah yaitu sekitar 2-3 x
10
-6 o
C, sehingga memiliki sifat termal shock ketahanan kejut yang sangat baik Zhu dan Wang, 2007. Pada penelitian ini, keramik cordierite akan dipadukan
dengan alumina.
Pada sintesis cordierite dengan penambahan alumina akan menghasilkan material paduan yang memiliki sifat-sifat seperti termal ekspansi yang rendah, menurunkan
koefisien, mempertinggi ketahanan terhadap kekuatan mekanik, penyusutan dan bulk density
akan menurun, serta densitas akan meningkat Ye li et al, 2014. Cordierite
yang dipadukan oleh Al
2
O
3
disintering pada temperatur 1200
o
C Pinero et al, 1992. Pada temperatur 1200
o
C menyebabkan terjadinya kristalisasi cordierite hexagonal.
Dikarenakan menggunakan temperatur yang tinggi, maka keramik cordierite yang dipadukan dengan alumina memiliki porositas yang
tinggi, penurunan modulus rupture MOR, menurunkan nilai densitas, serta nilai kekerasan dan kuat tekan yang besar Salwa et al, 2007. Cordierite dengan
paduan alumina ini dapat diaplikasikan dalam pembuatan hot plate, roller klin, crucible
dan lining brick Zhu et al, 2007. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Sijabat, 2007 menunjukkan bahwa semakin besar komposisi
alumina dalam paduan cordierite, maka akan meningkatkan kekerasan. Reaksi Cordierite
+ korundum -Al
2
O
3
dapat reversibel dengan reaksi mullite + spinel, namun reaksi ini berlangsung lambat Smart dan Glasser, 1976.
Dalam penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan alumina Al
2
O
3
0 wt, 10 wt, dan 15 wt terhadap karakteristik keramik cordierite. Karakteristik strukturnya dilakukan dengan menggunakan X-Ray Diffraction
XRD. Selanjutnya dilakukan analisis sifat-sifat fisis densitas, porositas dengan menggunakan metode Archimedes, dan sifat mekanik kekerasan dengan
menggunakan metode Vickers Hardness.
B. Rumusan Masalah
Dikaitkan dengan gagasan penelitian di atas, masalah yang diteliti dipelajari antara lain:
1. Bagaimana pengaruh keramik cordierite dengan penambahan alumina Al
2
O
3
terhadap struktur cordierite? 2. Bagaimana pengaruh penambahan alumina Al
2
O
3
0 wt, 10 wt dan 15 wt terhadap kekerasan pada keramik cordierite?
3. Bagaimana kaitan antara sifat mekanik kekerasan dengan struktur cordierite setelah penambahan alumina?
C. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian yang digunakan antara lain: 1. Mengetahui pengaruh penambahan alumina 0 wt, 10 wt, dan 15 wt
terhadap struktur cordierite. 2. Mengetahui pengaruh penambahan alumina Al
2
O
3
0 wt, 10 wt dan 15 wt terhadap kekerasan pada keramik cordierite
