Pengaruh kemurnian bahan baku alumina terhadap temperatur sintering dan karakteristik keramik alumina

PENGARUH KEMURNIAN BAHAN BAKU ALUMINA TERHADAP
TEMPERATUR SINTERING DAN KARAKTERISTIK
KERAMIK ALUMINA

Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh

PD
Fil
l

PD

FE

dit

or

wi

th

Fr

ee

W

rit

er

an

dT

oo

ls

Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Disusun Oleh :
Putri Mawardani
1110097000020

PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2014

PENGARUH KEMURNIAN BAHAN BAKU ALUMINA TERHADAP
TEMPERATUR SINTERING DAN KARAKTERISTIK
KERAMIK ALUMINA

Skripsi
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

an

dT

oo

ls

gelar Sarjana Sains ( S.Si )

rit

er

Disusun Oleh :

Fr

ee

W

Putri Mawardani

PD

FE

dit

or

wi

th

1110097000020

PD
Fil
l

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2014

i

ii

PD
Fil
l
or

dit

FE

PD
th

wi
ee

Fr
er

rit

W
dT

an

ls

oo

iii

PD
Fil
l
or

dit

FE

PD
th

wi
ee

Fr
er

rit

W
dT

an

ls

oo

LEMBAR PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:
1.

Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya yang diajukan untuk memenuhi
salah satu persyaratan memperoleh gelar Strata 1 di UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.

2.

Semua sumber yang saya gunakan dalam penulisan ini telah saya
cantumkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif

dT

oo

Jika dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan hasil karya saya atau

an

merupakan hasil jiplakan dari karya orang lain, maka saya bersedia

Jakarta, Oktober 2014

wi

th

Fr

ee

W

rit

er

menerima sanksi yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

PD

FE

dit

or

Putri Mawardani
NIM. 1110097000020

PD
Fil
l

3.

ls

Hidayatullah Jakarta.

iv

ABSTRAK

PD
Fil
l

PD

FE

dit

or

wi

th

Fr

ee

W

rit

er

an

dT

oo

ls

Telah dilakukan penelitian “Pengaruh Kemurnian Bahan Baku Alumina
terhadap Temperatur Sintering dan Karakteristik Keramik Alumina”. Riset
dilakukan dengan menggunakan dua jenis bahan baku yaitu alumina PA dan
alumina teknis. Sintesa alumina dilakukan melalui tahapan kompaksi dengan
tekanan sebesar 12 metrik ton (679 MPa), dilanjutkan pembakaran (sintering)
dengan variasi temperatur 12500, 13500, 14500,15500, dan 16000C dengan holding
temperature pada 9500C, heating rate 20C/min dan holding time 2 jam, serta
karakterisasi. Karakterisasi yang dilakukan meliputi uji densitas dan porositas,
observasi struktur mikro, analisa elemen, serta pengujian kekerasan dan fracture
toughness. Dari hasil karakterisasi diketahui bahwa kemurnian bahan baku
berpengaruh terhadap temperatur sintering keramik alumina, dimana semakin
tinggi tingkat kemurnian bahan alumina, maka semakin rendah temperatur
sintering keramik alumina. Hasil ini didukung oleh hasil foto SEM yang
menunjukan sampel keramik alumina PA setelah disinter pada 15500C
memperlihatkan proses densifikasi keramik dimulai pada temperatur ini.
Sementara sampel keramik alumina teknis baru memperlihatkan proses
densifikasi setelah proses sinter hingga 16000C. Hasil karakterisasi juga
menunjukan bahwa kemurnian bahan baku alumina berpengaruh terhadap sifat
fisis dan sifat mekanis keramik alumina, dimana semakin tinggi kemurnian bahan
alumina, dihasilkan keramik alumina dengan nilai densitas, nilai kekerasan dan
nilai fracture toughness yang lebih tinggi. Keramik alumina PA memiliki nilai
densitas, nilai kekerasan dan nilai fracture toughness yang lebih tinggi
dibandingkan dengan alumina teknis. Karakteristik tertinggi keramik α-alumina
PA dicapai pada saat temperatur sintering 16000C dengan densitas 3.489 g/cm3,
nilai kekerasan 1668 VHN dan ketangguhan retak (fracture toughness) 5.774 MPa
m1/2. Karakteristik tertinggi keramik alumina teknis dicapai pada temperatur sinter
16000C dengan densitas 3.082 gr/cm3, nilai kekerasan 999 VHN dan ketangguhan
retak (fracture toughness) 1.564 Mpa m1/2.
Kata Kunci : alumina PA, alumina teknis, temperatur sintering, densitas keramik,
kekerasanvickers, ketangguhan retak (fracture touhgness).

v

ABSTRACT

PD
Fil
l

PD

FE

dit

or

wi

th

Fr

ee

W

rit

er

an

dT

oo

ls

A research had been done to find out “The Effect of Alumina Raw Material
Purity Level to Temperature Sintering and Alumina Ceramics
Characteristics”. This research was done with two types of raw material of
alumina, PA alumina and technical alumina. Alumina synthesis was done under
compacting step with pressure 12 metrics ton (679 MPa), the next step is sintering
with various heating temperature 12500, 13500, 14500, 15500, and 16000C with
holding temperature 9500C, heating rate 20C/min and holding time 2 hours, and
characterization. Characterization was works with several tests such as test of
density and porosity, microstructure observation, elemental analysis, vickers
hardness and fracture toughness. From that characterization known that the purity
of raw material affected temperature of sintering alumina ceramics, the higher
purity made lower temperature. This result is supported by SEM photo result that
showed sample of PA alumina ceramic after sintered with temperature 15500C
which the densification process is started at that temperature. While on the other
hand technical alumina starts its densification process in temperature 1600 0C. The
characterization also showed that the level of purity of alumina raw materials
affected physical and mechanical properties of alumina ceramic, the higher level
of purity product makes higher level of density, hardness, and fracture toughness.
PA alumina has higher level of density, hardness, and fracture toughness compare
with technical alumina. The highest characteristic of α-alumina PA ceramics is
started when sintering temperature level reached 16000C with density level 3.489
gr/cm3, the hardness 1668 VHN, and fracture toughness 5.774 MPa m1/2. The
highest characteristic of alumina technical ceramics is started when sintering
temperature level reached 16000C with density level 3.082 gr/cm3, the hardness
999 VHN and fracture toughness 1.545 MPa m1/2.
Keywords : PA alumina, technical alumina, sintering temperature, ceramics
density, vickers hardness, fracture toughness.

vi

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakaatuh
Alhamdulillahirobbil’aalamiin, puji syukur kepada Allah SWT atas segala
kemudahan yang telah diberi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Sholawat serta salam tak lupa selalu tercurahkan untuk baginda Rosululloh SAW,
keluarganya, para sahabatnya, para pengemban risalahnya.

ls

Pada penyusunan skripsi ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan

dT

oo

dan jauh dari kata sempurna. Hal ini dikarenakan keterbatasan ilmu pengetahuan

an

dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, dengan hati terbuka penulis

er

mengharapkan saran dan kritik yang membangun sehingga penulis dapat

W

rit

mengembangkan pengetahuan dan memperbaiki kesalahan-kesalahan yang ada di

Fr

ee

kemudian hari.

wi

th

Dalam proses penyusunan skripsi ini penulis mengucapkan terima kasih

dit

or

kepada:

FE

1. Prof. Dr. Komarudin Hidayat, MA, selaku Rektor UIN Syarif Hidayatullah

PD

Jakarta.

PD
Fil
l

2. Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.

3. Dr. Sutrisno, M.Si. Selaku Ketua Prodi Fisika Universitas Islam Negeri
Syarif Hidayatullah Jakarta.
4. Arif Tjahjono, M.Si selaku dosen pembimbing satu yang selalu memberikan
saran dan motivasi.
5. Dr. Tika Mustika, B.Eng, M.T. selaku pembimbing dua sekaligus
pembimbing lapangan saya yang rela meluangkan waktu kepada penulis
ditengah kesibukan beliau dan selalu mensupport penulis.
6. Dr. Ir. Jarot Raharjo M.Sc selaku pembimbing yang selalu mensupport
penelitian penulis.
7. Ambran Hartono, M.Si selaku dosen penguji.

vii

8. Ibu Daumi tercinta yang selalu mendukung dan memotivasi serta mendoakan.
Bapak Sutiyasono yang selalu bekerja keras untuk membiayai pendidikan
penulis hingga selesai.
9. Kakak-kakak tercinta Hapsari Dewi dan Setio Adi Saputro yang selalu setia
menemani Penulis dan selalu memotivasi penulis. Juga teman satu perjuangan
Jayanti Puspita Dewi, Nur Oktiviani, Bella Yunita, yang selalu menghibur
dan menyemangati penulis ditengah kebimbangan saat proses penelitian.
10. Kepada pembimbing lapangan saya Mba Sri, Mba Rina, Mba Idam, Mas

ls

Lukmana seluruh keluarga besar Pusat Teknologi Material.

dT

oo

11. Seluruh dosen Prodi Fisika UIN Syarif Hidayatulloh Jakarta, Ibu Riri, Ibu

an

Tati, Pak Edi, Pak Oki, Pak Agus, Ibu Nunung, Pak Wahyudi dan Pak Pri

er

yang tak lelah menjawab semua pertanyaan penulis. Terima kasih semua atas

W

rit

ilmu yang telah diberikan.

Fr

ee

12. Teman-teman satu perjuangan Material 2010 (Izza Farhatin Ilmi, Desti

th

Suryani, Febri Rosandi, Muhammad Fajar, Deden Mid`zanul Akbar) dan

wi

Keluarga Besar Fisika (Komikus) 2010 Nurul Aqidah, Erlita Lilian, Annisa

dit

or

Nurul Aini, Fitria Ariani, Apriyanti Nurani, Rizki Maharani, Rahma Dwi

FE

Prasetya, Desri Akbari, Muhammad Andri, Abdurahman Aziz Akbar, Irman

PD

Supriyadi, Bangun Budiono, Fatturahman Surya Kartadinata, Dewo Kusumo,

PD
Fil
l

Agung Nurani, Rino Amalsa, Kevin Bangun Sentono, Nur Taufik Zamari,
Mamduh Dliyaul Jawad, yang saling support satu sama lain.
13. Keluarga besar KomDa FaST UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Akhir kata, saya berharap ALLAH SWT berkenan untuk membalas kebaikan
dari semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat
bagi pengembangan ilmu.
Jakarta, Oktober 2014

Putri Mawardani

viii

DAFTAR ISI

Lembar Judul............................................................................................... i
Lembar Pengesahan Pembimbing.............................................................. ii
Lembar Pengesahan Ujian.......................................................................... iii
Lembar Pernyataan..................................................................................... iv

oo

ls

Abstrak......................................................................................................... v

dT

Abstract......................................................................................................... vi

an

Kata Pengantar............................................................................................ vii

rit

er

Daftar Isi....................................................................................................... ix

ee

W

Daftar Tabel................................................................................................. xii

th

Fr

Daftar Gambar............................................................................................. xiii

dit

or

wi

Daftar Lampiran.......................................................................................... xv

FE

Bab I Pendahuluan...................................................................................... 1

PD
Fil
l

PD

1.1 Latar Belakang........................................................................................ 1
1.2 Permasalahan Penelitian......................................................................... 5
1.3 Tujuan Penelitian.................................................................................... 5
1.4 Batasan Masalah..................................................................................... 5
1.5 Manfaat Penelitian.................................................................................. 6
1.6 Sistematika Penulisan............................................................................. 6

Bab II Tinjauan Pustaka............................................................................. 7
2.1 Keramik....................................................................................................7
2.2 Keramik Alumina.....................................................................................8
2.3 Metalurgi Serbuk..................................................................................... 14

ix

2.3.1 Teori Serbuk.................................................................................. 17
2.3.2 Pemprosesan Pemisah Ukuran Partikel Serbuk............................. 19
2.4 Sintering................................................................................................... 20
2.5 Densitas.................................................................................................... 26
2.6 Porositas................................................................................................... 27
2.7 Kekerasan................................................................................................. 27
2.8 Fracture Toughness.................................................................................. 29

ls

2.9 Penyusutan............................................................................................... 30

dT

oo

2.9.1 Susut Massa................................................................................... 30

an

2.9.2 Susut Volume.................................................................................30

ee

W

rit

er

2.10 Karakterisasi Material SEM................................................................... 31

th

Fr

Bab III Metode Penelitian........................................................................... 34

or

wi

3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian................................................................. 34

dit

3.2 Alat Dan Bahan........................................................................................ 34

PD

FE

3.2.1 Alat Penelitian................................................................................34

PD
Fil
l

3.2.2 Bahan Penelitian............................................................................ 36
3.2.3 Alat Karakterisasi.......................................................................... 37
3.3 Diagram Alir Penelitian........................................................................... 39
3.4 Variabel Penelitian................................................................................... 40
3.5 Prosedur Penelitian.................................................................................. 40
3.5.1 Penimbangan Bahan...................................................................... 40
3.5.2 Pengayakan Bahan......................................................................... 40
3.5.3 Pembuatan Sampel Uji Dengan Kompaksi.................................... 40
3.5.4 Sintering......................................................................................... 41
3.6 Karakterisasi............................................................................................ 42
3.6.1 Sifat Fisis Dan Mekanis................................................................... 42

x

3.6.1.1 Susut Volume......................................................................... 42
3.6.1.2 Densitas Dan Porositas.......................................................... 42
3.6.1.3 Kekerasan Vickers................................................................. 44
3.6.1.4 Pengujian Fracture Toughness............................................... 45
3.6.2 Struktur Mikro SEM-EDX............................................................... 46

Bab IV Hasil Dan Pembahasan.................................................................. 47

ls

4.1 Penyusutan Volume Setelah Sintering..................................................... 47

dT

oo

4.2 Densitas Dan Porositas............................................................................ 49

an

4.3 Struktur Mikro......................................................................................... 54

ee

W

rit

er

4.4 Sifat Mekanis........................................................................................... 61

th

Fr

Bab V Penutup............................................................................................. 66

or

wi

5.1 Kesimpulan.............................................................................................. 66

PD

FE

dit

5.2 Saran........................................................................................................ 67

PD
Fil
l

Daftar Pustaka............................................................................................. 68

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan sifat alumina kemurnian 94%, 96%, dan 99.5....... 11
Tabel 2.2 Ukuran dari Partikel...................................................................... 18
Tabel 4.1 Penyusutan Keramik Alumina Setelah Sintering.......................... 47
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Densitas dan Porositas Keramik Alumina..50

oo

ls

Tabel 4.3 Tabel Nilai Kekerasan Vickers keramik alumina PA dan teknis.. 61

PD
Fil
l

PD

FE

dit

or

wi

th

Fr

ee

W

rit

er

an

dT

Tabel 4.4 Nilai fracture toughness keramik Alumina PA dan Teknis......... 64

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Korundum................................................................ 10
Gambar 2.2 Bentuk-bentuk Partikel Serbuk.............................................. 18
Gambar 2.3 Pemodelan Partikel................................................................ 21
Gambar 2.4 Tahap Pertama Proses Sintering............................................ 23
Gambar 2.5 Tahap Pertengahan Sintering................................................. 24

dT

oo

ls

Gambar 2.6 Tahap Akhir Sintering............................................................24

an

Gambar 2.7 Pertumbuhan Ikatan Mikrostruktur Antar Partikel Keramik

rit

er

Selama Proses Sinter.............................................................. 25

ee

W

Gambar 2.8 Model Sintering Dua Partikel................................................ 25

th

Fr

Gambar 2.9 Bentuk Identer vickers........................................................... 27

or

wi

Gambar 2.10 Pengujian vickers................................................................... 28

FE

dit

Gambar 2.11 Berkas Elektron...................................................................... 31

PD

Gambar 2.12 Skematik SEM....................................................................... 32

PD
Fil
l

Gambar 3.1 Alat-alat Penelitian.................................................................36
Gambar 3.2 Bahan-bahan penelitian.......................................................... 37
Gambar 3.3 Alat Karakterisasi...................................................................38
Gambar 3.4 Diagram Alir Penelitian......................................................... 39
Gambar 3.5 Skema Proses Kompaksi........................................................ 41
Gambar 4.1 Penyusutan Keramik Alumina............................................... 48
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Densitas keramik alumina PA dan keramik
Alumina teknis....................................................................... 50
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Porositas keramik alumina PA dan keramik
Alumina teknis....................................................................... 52

xiii

Gambar 4.4 SEM 2000x Serbuk Alumina Sebelum Sintering................... 54
Gambar 4.5 Hasil Identifikasi elemen serbuk alumina teknis....................55
Gambar 4.6 Cross Section keramik alumina PA dan alumina teknis Pebesaran
10.000x.................................................................................. 57
Gambar 4.7 Cross Section keramik alumina PA dan alumina teknis
Pebesaran 2.000x................................................................. 57
Gambar 4.8 Hasil identifikasi elemen cross section alumina teknis.......... 60

ls

Gambar 4.9 Grafik perbandingan Nilai Kekerasan keramik alumina PA dan

dT

oo

alumina teknis ....................................................................... 62

an

Gambar 4.10 Grafik Nilai Fracture Toughness Keramik Alumina dengan

PD
Fil
l

PD

FE

dit

or

wi

th

Fr

ee

W

rit

er

P=9.8..................................................................................... 64

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Pengukuran Susut Massa dan Volume Alumina PA..............72
Lampiran 2 Pengukuran Susut Massa dan Volume Alumina teknis......... 74
Lampiran 3 Perhitungan Densitas dan Porositas Alumina PA.................. 76
Lampiran 4 Perhitungan Densitas dan Porositas Alumina teknis............. 79

dT

oo

ls

Lampiran 5 Pengolahan Data Kekerasan Vickers untuk Alumina PA...... 82

an

Lampiran 6 Pengolahan Data Kekerasan Vickers untuk Alumina teknis. 84

rit

er

Lampiran 7 Pengolahan Data Fracture Toughness Alumina PA.............. 86

PD
Fil
l

PD

FE

dit

or

wi

th

Fr

ee

W

Lampiran 8 Pengolahan Data Fracture Toughness Alumina teknis......... 87

xv

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Alumina dengan rumus kimia Al2O3 merupakan material yang sering
digunakan dalam berbagai aplikasi karena mempunyai sifat fisika dan kimia
yang tinggi, seperti kekuatan yang sangat tinggi, sangat keras, isolasi elektrik

oo

ls

yang baik, ketahanan panas yang tinggi, temperatur lebur yang tinggi,

dT

ketahanan abrasi dan korosi yang tinggi. Bahkan dalam beberapa tahun

an

terakhir, permintaan alumina dengan kemurnian tinggi berkembang pesat

rit

er

diberbagai sektor seiring dengan meningkatnya pertumbuhan mobil,

ee

W

komputer, semikonduktor, dan sektor lain.

Fr

Umumnya, alumina diproduksi dengan tingkat kemurnian 99.6-

wi

th

99.9%1melalui proses bayer dan material bauksit sebagai bahan baku

or

pembuatan alumina.2 Proses ini digunakan untuk produk refraktori, busi,

FE

dit

armor, tabung termokopel, substrat IC dan elektronik. Semua alumina

PD

kemurnian tinggi dengan kadar 99.99% serta memiliki partikel halus yang

PD
Fil
l

seragam, telah banyak digunakan dalam tabung transluen untuk lampu sodium
bertekanan tinggi, material kristal tunggal seperti safir, dan material abrasif
untuk pita magnetik.3

Alumina bagi industi keramik sama halnya seperti baja bagi industri
logam dan termasuk salah satu jenis keramik yang paling sering digunakan.
Aplikasinya sangat luas dipakai di berbagai bidang. Lee dan Rainforth (1994)
(dalam Juliana Anggono (2008)) menyatakan, pangsa pasar bahan berbasis
alumina dalam jumlah berat adalah dalam aplikasi refraktoris (50%), abrasif

1

Shinji Fujiwara, et al. Development of New high-Purity Alumina Vol. I, (Sumitomo
Kagaku, 2007), h. 1
2
Prof. DR. Ir. D.N Adnyana, APU., Aluminium dan Aplikasinya, (Depok: Universitas
Indonesia), h. 15
3
Shinji Fujiwara, et al, Op.Cit., h.1

1

(20%), porselen dan busi (15%), sebagai keramik teknik (10%).4 Di Indonesia
belum terdapat pabrik pemurnian atau pengolahan bauksit menjadi alumina,
upaya penguasaan teknologi pengolahan saat ini adalah pada tahap penelitian
lebih lanjut mengenai proses pemurnian alumina.
Alumina mempunyai beberapa bentuk fasa altropik, antara lain fasa Al2O3, delta-Al2O3, theta- Al2O3 dan α-Al2O3. Alumina fasa alpha merupakan
salah satu bahan keramik yang banyak digunakan dan dikembangkan dalam
industri dan laboratorium penelitian untuk berbagai keperluan.5Fasa alpha

ls

merupakan fasa paling stabil pada alumina, terutama pada temperatur tinggi.

oo

Alpha alumina atau korundum mempunyai struktur kristal heksagonal dengan

an

dT

parameter kisi a = 4.7588, c = 12.9910 nm.6 Kation (Al3+) menempati 2/3

er

bagian dari sisipan oktahedral sedangkan anion (O2-) menempati HCP.

W

rit

Bilangan koordinasi dari struktur korundum adalah 6, maka tiap ion Al3+

ee

dikelilingi 6 ion O2- dan tiap ion O2- dikelilingi oleh 4 ion Al3+ untuk

th

Fr

mencapai muatan netral.7 Aplikasi korundum (α-Al2O3) disamping sebagai

wi

bahan paling tahan temperatur tinggi sampai 17000C, juga merupakan material

dit

or

yang sangat keras dan kuat sehingga sering dipakai sebagai bahan mekanik.

FE

Disamping itu sifat listrik atau konduktivitas listriknya sangat rendah sehingga

PD

sangat cocok digunakan sebagai bahan isolator listrik.8

PD
Fil
l

Proses pembuatan keramik secara konvensional dibuat menggunakan
metode metalurgi serbuk. Beberapa tahap proses yang panjang melibatkan
proses

penentuan

distribusi

ukuran

serbuk,

pencampuran

(mixing),

penambahan aditif/binders, proses kompaksi dan pembakaran (sintering) dan
4

Juliana Anggono, Penyusutan dan Densifikasi Keramik Alumina : Perbandingan Antara
Hasil Proses Slip Casting dengan Reaction Bonding, (Surabaya : Universitas Kristen Petra, 2008),
h. 2
5
Tumpal P, et al., Pembuatan dan Karakterisasi termal Keramik Alpha-Alumina,
(Serpong: Prosiding Pertemuan ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan, 2004), h. 220.
6
Akmal Johan, Karakterisasi Sifat Fisis dan Mekanik Bahan Refraktori α-Al2O3
Pengaruh Penambahan TiO, (Palembang: Jurnal Penelitian Sains, Universitas Sriwijaya, 2009), h.
1-2
7
Muhammad Rais, Studi Analisis Simulasi tentang korelasi Temperatur Sintering dan
Presentase Aditif Mulit dengan Sifat Mekanik Keramik Alumina, (Medan : USU, 2007), h. 4
8
Ramlan, et al., Pembuatan Keramik Beta Alumina (Na2O-Al2O3) dengan Aditif MgO dan
Karakterisiasi Sifat Fisis serta Struktur Kristalnya, Vol 7 No. 1, Juni, (Serpong: Jurnal Fisika
Himpunan Fisika Indonesia Publishing, 2007), h. 11.

2

terakhir proses permesinan. Pada proses metalurgi serbuk, proses sinter
merupakan proses untuk mendapatkan bahan yang padat dan kompak.9
Metode metalurgi serbuk bekerja dengan baik apabila ukuran alumina yang
digunakan

dalam

skala

nanopartikel.

Metode

ini

cenderung

lebih

membutuhkan biaya relatif tinggi karena bahan baku serbuk yang mahal (high
cost material) dan prosesnya yang panjang (blending, pressing, sintering)
memakan waktu yang lama. Borgonovo (2010) menyatakan, keuntungan dari
metode ini adalah kecenderungan partikel alumina untuk teraglomerasi sangat

ls

rendah jika ukuran serbuk matriks sama dengan fase penguatnya dan produk

dT

oo

akhirnya mendekati bentuk cetakannya.10

an

Beberapa cara digunakan untuk mengurangi temperatur sintering keramik

er

alumina antara lain: memperkecil ukuran butiran hingga ukuran nano, atau

W

rit

dengan menambahkan bahan aditif yang memiliki titik lebur yang lebih

Fr

ee

rendah dari alumina.11 Beberapa variabel yang mempengaruhi mikrostruktur

th

dan sintering ada dua, yaitu variabel material dan variabel proses. Variabel

wi

material atau variabel yang berkorelasi dengan bahan dasar meliputi Serbuk

dit

or

(ukuran, bentuk, distribusi ukuran, aglomerasi, distribusi jenis mateial dll) dan

FE

chemistry (komposisi, impuritas, non-stokiometri, dll). Variabel proses atau

PD

variabel yang berhubungan dengan sintering meliputi temperatur, waktu,

PD
Fil
l

tekanan, atmosfer, heating dan cooling rate.12
Kirk (1995) (dalam Tino Umbar (2013)) menyatakan, densitas maksimum
dapat dicapai melalui temperatur sintering yang mendekati titik leleh bahan.13
Mekanisme sintering dimulai dengan adanya kontak antara butir yang
dilanjutkan dengan pelebaran titik kontak akibat proses difusi atom-atom.
9

Tino Umbar, et al., Pembuatan Keramik Alumina dengan menggunakan Metode
Metalurgi Serbuk dengan Variasi Temperatur dan Komposisi, (Serpong: STTN-BATAN, 2013), h.
6
10
Anonim, Aplikasi Komposit Alumina Berpenguat Al2O3 Pada Temperatur Tinggi, pada
http://gogetitnararia.wordpree.com/2012/03/13/aplikasi-komposit-alumina-berpenguat-al2o3-padatemperatur-tinggi dengan sumber Cecilia Borgonovo. 2010. ―Thesis : Aluminium Nano-composite
for Elevated Temperatur Application, diakses pada 1 Maret 2014, pukul 13.27
11
Muhammad Rais, op.Cit., h. 9.
12
Ender Suvaci, Sintering of Ceramics Theory and Practice, Anadolu University, Dept.
Of Material Science and Engineering Turkey, (South Africa : Element Six, Spring, 2008), h.7
13
Tino Umbar, loc.Cit., h. 6

3

Difusi yang berlebihan menyebabkan penyusutan volum pori yang terjadi
selama proses sintering berlangsung.14 Temperatur sintering untuk densifikasi
alumina meningkat seiring dengan peningkatan kemurnian alumina. Penelitian
terbaru menyatakan bahwa serbuk alumina kemurnian tinggi yang dibuat
dengan metode kimia memungkinkan alumina untuk disinter pada temperatur
dibawah 16000C. 15
Rao (2003) telah melakukan riset temperatur sintering dengan
menggunakan α-alumina kemurnian tinggi. Hasil variasi temperatur sintering

ls

menunjukan bahwa pada temperatur sintering rendah yaitu 13000C, densitas

dT

oo

alumina sebesar 98% telah tercapai bahkan dihasilkan sifat mekanis dan

an

ketahanan aus yang baik.

er

Juliana Anggono (2008) meneliti proses pembuatan keramik alumina

W

rit

yang menggunakan bahan baku α-Al2O3 (bentuk polygon dan flakes) dengan

ee

dua metode berbeda yaitu slip casting dan reaction bonding. Setelah proses

th

Fr

sinter sampai 16000C dihasilkan keramik alumina dengan berat jenis paling

wi

tinggi dicapai oleh 60% Wt α-Al2O3 paling tinggi, yaitu tercapainya 49% berat

dit

or

jenis (b.j) teoritis dan menunjukan keberadaan porositas paling rendah

FE

dibandingkan sampel dengan 40% dan 50% Wt α-Al2O3. Perbandingan

PD

densitas dengan sampel hasil reaction bonding yang disinter pada temperatur

PD
Fil
l

14000C mencapai 47% b.j teoritis serta menunjukan bahwa tidak terjadi
penyusutan (zero shrinkage) pada sampel yang dipanasi sampai 13000C dan
14000C.16

Pada penelitian ini, riset akan difokuskan untuk mengetahui pengaruh
kemurnian bahan baku alumina terhadap temperatur sintering dan karakteristik
keramik alumina. Alumina disinter pada rentang temperatur 12500C hingga
16000C dalam lingkungan normal. Digunakan 2 jenis alumina yaitu alumina
kemurnian tinggi dan alumina teknis. Dilakukan karakterisasi untuk
mengetahui sifat fisis, sifat mekanis serta struktur mikro dari alumina,
14

Ibid., h. 6
Pinggen Rao, et al. Mechanichal and Wear Properties of Low Temperatur Sintered
High Purity α-Al2O3 Ceramics, (Jepang : Osaka National Research Institute, 2003), h. 1
16
Juliana Anggono, loc.Cit., h. 2
15

4

meliputi pengukuran densitas/porositas, pengukuran kekerasan dan fracture
toughness, serta observasi struktur mikro menggunakan SEM.

1.1 Permasalahan Penelitian
Pada sintesa keramik alumina dengan metode metalurgi serbuk terdapat
beberapa masalah, yaitu :
1. Belum diketahui pengaruh kemurnian bahan baku alumina terhadap
temperatur sintering dari keramik alumina.

ls

2. Belum diketahui pengaruh kemurnian alumina yang disintesa dengan

an

dT

oo

parameter proses yang sama, terhadap sifat fisis dan mekanis alumina.

er

1.2 Tujuan Penelitian

W

rit

Berdasarkan permasalah di atas, maka penelitian ini bertujuan sebagai

Fr

ee

berikut:

wi

sintering keramik alumina.

th

1. Mengetahui pengaruh kemurnian bahan baku alumina terhadap temperatur

dit

or

2. Mengetahui pengaruh kemurnian bahan baku alumina terhadap sifat fisis

PD
Fil
l

1.3 Batasan Masalah

PD

FE

dan sifat mekanis keramik alumina.

Dalam penelitian ini batasan masalah yang dibahas meliputi :
1. Alumina yang digunakan adalah alumina dengan kemurnian tinggi (PA
99%) dan alumina teknis.
2. Sintering dilakukan dengan variasi temperatur pada 12500 C, 13500 C,
14500 C, 15500 C, dan 16000 C dengan holding temperature pada 9500C,
holding time 2 jam dan heating rate 20C/min.
3. Karakterisasi Material meliputi
a. Karakterisasi sifat fisis: uji densitas/porositas dan observasi morfologi
menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy).
b. Pengujian sifat mekanis: uji kekerasan (vickers) dan fracture
toughness.

5

1.4 Manfaat Penelitian
Pemahaman mengenai pengaruh kemurnian bahan baku alumina terhadap
temperatur sintering dan karakteristik keramik alumina diharapkan dapat
dijadikan acuan dalam pemilihan bahan dan penentuan parameter proses
sintesa alumina untuk mendapatkan karakteristik yang lebih unggul.

1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan penelitian ini terdiri atas lima bab. Adapun

ls

sistematika dari penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut :

dT

oo

BAB 1 PENDAHULUAN

an

Bab ini berisi latar belakang, tujuan, rumusan, batasan masalah dan

er

manfaat penelitian dan sistematika penelitian.

W

rit

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Fr

ee

Bab ini berisi tentang kajian-kajian dasar sebagai teori pendukung

th

penelitian yang berisi tentang keramik alumina yang didapat dari berbagai

wi

sumber buku, e-book maupun jurnal.

dit

or

BAB 3 METODE PENELITIAN

FE

Bab ini berisi tentang alat dan bahan, langkah-langkah, variabel penelitian

PD

dan pengujian atau karakterisasi bahan.

PD
Fil
l

BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang analisa dari data yang diperoleh pada saat penelitian
dan pembahasan dari data yang diperoleh.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merisi kesimpulan dari proses dan hasil penelitian yang telah
dilakukan, serta saran untuk penelitian selanjutnya.

6

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Keramik
Johnson dan Alan (1995) menyatakan, material keramik merupakan kandidat
yang ideal dalam berbagai aplikasi karena mempunyai karakteristik seperti

ls

kekerasan, kekakuan, dan stabilitas temperatur yang baik. Selain itu, untuk

dT

oo

meningkatkan karakteristik menjadi high melting atau memiliki temperatur

an

dekompsosisi yang tinggi, banyak keramik yang didesain dengan sifat seperti

er

densitas rendah, kuat pada temperatur tinggi, tahan terhadap reaksi kimia dan

W

rit

korosi, serta mempunyai ketahaan aus yang tinggi. Namun keramik pada

ee

umumnya mempunyai sifat fractrure toughness yang rendah, seperti rendahnya

th

Fr

ketahanan keramik terhadap perambatan retak bahkan pada kerusakan retak yang

or

wi

sangat kecil.17

FE

dit

Van Vlanck (1985) (dalam Haries (2009)) menyatakan, keramik mengandung

PD

senyawa antara logam dan non logam. Senyawa ini mempunyai ikatan ionik dan

PD
Fil
l

ikatan kovalen, berbeda sifat dengan logam.18 Demikian pula Ismunandar (2004)
menyatakan, dua ikatan yang dapat terjadi dalam keramik, yaitu ikatan ionik dan
kovalen. Sifat keseluruhan material bergantung pada ikatan yang dominan.
Keramik juga memiliki karakteristik lainnya seperti kapasitas panas yang baik dan
kondukstivitas listrik yang rendah, sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor,
konduktor bahkan superkonduktor, dan dapat bersifat magnetik dan nonmagnetik.
Klasifikasi bahan keramik dapat dibedakan menjadi dua kelas : kristal dan
amorf (non crystaline). Dalam bahan kristal terdapat keteraturan unsur-unsurnya
17

William B. Johnson and Alan S. Nagelberg, Phase Diagram in advance ceramics :
Aplication of Phase to the Produsction of Advance Composite, (Delware : Academic Press Inc,
1995), h.86
18
Haries Handoyo, Pembuatan Keramik dengan Metode Metalurgi Serbuk, (Yogyakarta :
2009), h.6

7

untuk jarak dekat maupun jauh, sedangkan dalam bahan amorf dimungkinkan
keteraturan unsur dan ukuran butirnya tidak ada jenis ikatan yang dominan (ionik
atau kovalen) dan struktur internal (kristal atau amorf) mempengaruhi sifat-sifat
bahan keramik. Aplikasi bahan keramik maju diterapkan pada komponen mesin
mobil dan struktur pesawat. Misalnya bahan titanium karbida (TiC) mempunyai
kekerasan 4 kali lebih besar dari baja. Jadi, kawat baja dalam struktur pesawat
dapat diganti dengan kawat TiC yang mampu menahan beban yang sama dengan
diameter dan berat separuhnya. Contoh lainnya adalah semen dan tanah liat,

ls

keduanya dapat dibentuk ketika basah namun ketika kering akan menghasilkan

dT

oo

objek yang lebih keras dan lebih kuat. Material yang sangat kuat seperti alumina

an

(Al2O3) dan silikon karbida (SiC) merupakan bahan yang tahan abrasi sehingga

(2004),

kelemahan

W

Ismunandar

utama

keramik

adalah

ee

Menurut

rit

er

sering digunakan sebagai alat grinding dan polishing.19

Fr

kerapuhannya, yakni kecendrungan untuk patah dengan tiba-tiba saat terjadi

wi

th

deformasi plastis. Ini merupakan masalah khusus jika bahan ini digunakan untuk

or

aplikasi struktural. Dalam logam, elektron-elektron yang terdelokalisasi

FE

dit

memungkinkan atom-atomnya berubah-ubah tanpa semua ikatan dalam

PD

strukturnya putus. Hal inilah yang memungkinkan logam terdeformasi dibawah

PD
Fil
l

pengaruh tekanan. Tetapi, dalam keramik karena kombinasi ikatan ion dan
kovalen tadi menyebabkan partikel-partikelnya tidak mudah bergeser. Sehingga
keramik dengan mudah putus bila gaya yang diberikan terlalu besar. 20
2.2 Keramik Alumina
Salah satu penggunaan bahan keramik adalah Alumina (Al2O3). Alumina
dengan rumus kimia Al2O3 merupakan material yang sering digunakan dalam
berbagai aplikasi karena alumina mempunyai karakteristik sifat fisika dan kimia
yang tinggi, seperti kekuatan yang sangat tinggi, sangat keras, isolasi elektrik
yang baik, ketahanan panas yang tinggi, temperatur lebur yang tinggi, ketahanan
19

Ismunandar, Keramik, pada http://kimianet.lipi.go.id, diakses pada 6 Juli 2014, pukul

20

Ibid., h. 1

16.05.

8

abrasi dan korosi yang tinggi. Bahkan dalam beberapa tahun terakhir, permintaan
alumina dengan kemurnian tinggi berkembang pesat diberbagai sektor seiring
dengan meningkatnya pertumbuhan mobil, komputer, semikonduktor, dan sektor
lain.
Alumina merupakan oksida keramik atau keramik teknik yang paling banyak
digunakan diantara dua puluh macam oksida keramik yang ada dan dianggap
sebagai pelopor keramik rekayasa material. Kandungan alumina (Al2O3)
bergantung pada permintaan pasar biasanya berkisar 85-99.9%.21 Alumina murni

oo

ls

diproduksi dengan menggunakan proses bayer dengan material bauksit sebagai

dT

bahan baku pembuatan alumina. Proses ini digunakan untuk produk refraktori,

an

busi, armor, tabung termokopel, substrat IC dan elektronik. Alumina kemurnian

rit

er

tinggi dengan kadar 99.99% mempunyai partikel halus yang seragam dan telah

W

banyak digunakan dalam tabung transluen untuk lampu sodium bertekanan tinggi,

Fr

ee

material kristal tunggal seperti safir, dan material abrasif untuk pita magnetik.22

wi

th

Lee and Rainforth (1994) (dalam Juliana Anggono (2008)) mengatakan, pangsa

or

pasar bahan berbasis alumina dalam jumlah berat adalah dalam aplikasi refraktoris

FE

dit

(50%), abrasif (20%), porselen dan busi (15%), sebagai keramik teknik (10%) .23

PD

Alumina Oksida (Al2O3) memiliki struktur keramik heksagonal dimana

PD
Fil
l

parameter kisi a = 4.7588, c= 12.991, c/a = 2.72.24 Densitas alumina 3.97-3.986
g/cm3.25 Alumina oksida (Al2O3) mempunyai dua fasa dasar yaitu α-Al2O3 dan Al203 atau biasa digolongkan ke dalam alumina murni, sedangkan diantara kedua
fasa itu ada -Al2O3 yang merupakan bentuk alumina tidak murni. Worall (1986)
(dalam Rais (2007)) menyatakan, α-Alumina merupakan bentuk struktur yang
paling stabil dari struktur alumina sampai temperatur tinggi. α-Alumina atau yang
21

R.E Smallman, Metalurgi Fisika Modern & Rakayasa Material. (Jakarta : Erlangga,
2001), h.356
22
Shinji Fujiwara, et al. Development of New high-Purity Alumina Vol. I, (Sumitomo
Kagaku, 2007), h. 1
23
Juliana Anggono, Penyusutan dan Densifikasi Keramik Alumina : Perbandingan
Antara Hasil Proses Slip Casting dengan Reaction Bonding, (Surabaya : Universitas Kristen
Petra), h. 2
24
James F. Shackelford and Wiliam Alexander, Material Science and Engineering
Handbook Third Edition, (USA : CRC Press LLC, 2001), h.70
25
Ibid, h. 103

9

biasa disebut korundum memiliki struktur dasar kristal heksagonal (hexsagonal
closed packed-HCP). Kation korundum (Al3+) menempati 2/3 bagian dari sisipan
oktahedral, anion (O2-) menempati posisi HCP. Bilangan koordinasi dari struktur
korundum adalah 6, maka tiap ion Al3+ dikelilingi 6 ion O2- dan tiap ion O2dikelilingi oleh 4 ion Al3+ untuk mencapai muatan netral.26 Aplikasi korundum (αAl2O3) disamping sebagai bahan paling tahan temperatur tinggi sampai 17000C,
juga merupakan material yang sangat keras dan kuat sehingga sering dipakai
sebagai bahan mekanik. Disamping itu sifat listrik atau konduktivitas listriknya

ls

sangat rendah sehingga sangat cocok digunakan sebagai bahan isolator listrik.27 -

dT

oo

Alumina ( ‖-Al2O3) merupakan nama dari aluminat yang memiliki komposisi

an

perbandingan masa Na2O terhadap Al2O3, dengan kisaran 1 : 5 sampai 1 : 11 yang

er

dikenal sebagai konduktor ion Na’. -Alumina sendiri adalah salah satu jenis

W

rit

superionik yang dapat digunakan sebagai elektrolit baterai. Bahan ini digunakan

ee

pada sistem penyimpanan energi listrik yang menyediakan bentuk baterai siap

PD
Fil
l

PD

FE

dit

or

wi

th

Fr

pakai dan dapat digunakan di daerah yang jauh dari jaringan listrik.28

Gambar 2.1. Struktur Korundum 29

26

Muhammad Rais, Studi Analisis Simulasi tentang korelasi Temperatur Sintering dan
Presentase Aditif Mulit dengan Sifat Mekanik Keramik Alumina, (Medan : USU, 2007), h. 4
27
Ramlan, et al., Pembuatan Keramik Beta Alumina (NA2O-Al2O3) dengan Aditif MgO
dan Karakterisiasi Sifat Fisis serta Struktur Kristalnya Vol 7 No. 1 Juni, (Serpong : Jurnal Fisika
Himpunan Fisika Indonesia Publishing, 2007), h. 11
28
Marzuki Silalahi, Pembuatan Tabung Keramik β”-Alumina, JUSAMI Vol. 10, No. 3,
Juni, (Serpong : Jusami press, 2009), h.261-262
29
Philippe Boch and Jean Claude Niepce, Ceramic Materials Processes, Properties and
Applications, (USA : ISTE, 2007), h. 201

10

Sifat fisis dan Mekanis Keramik Alumina secara umum, yaitu:
: Aluminium Oksida

2. Rumus Molekul

: Al2O3

3. Berat Molekul

: 101,96

4. Deskripsi

: Berbentuk serbuk berwarna putih

5. Densitas

: 3960 kg/m3

6. Kelarutan dalam air

: tidak larut dalam air

7. Titik didih

: ~ 30000C

8. Titik leleh

: 20500C

9. ∆Hf0 solid

: -1675.7 kJ/mol

10. Kekerasan

: 1500-1800 kgf/mm2

11. Kuat Tekan

: 230-350 MPa

rit

er

an

dT

oo

ls

1. Sinonim

: 8-9 X 10-6 0C-1

ee

W

12. Koefisien Ekspansi termal

: 24-26 W/m0K

th

Fr

13. Konduktivitas termal

wi

Secara spesifik, sifat-sifat alumina dengan kemurnian 94%. 96%, dan 99.5%

FE

dit

or

dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut :30

PD
Fil
l

ALUMINA

PD

Tabel 2.1 Perbandingan sifat-sifat alumina kemurnian 94%, 96%, dan 99.5%

Mechanical

94 %

96 %

99.5 %

3.69

3.72

3.89

0

0

0

White

white

Ivory

Flexural Strength (MPa)

330

345

379

Elastic Modulus (GPa)

300

300

375

Density (gm/cc)
Porosity (%)
Color

30

Anonim, Aluminium Oxcide, Al2O3 Ceramics Properties, pada http://accuratus.com,
diakses pada 17 April 2014, pukul 12.46 wib

11

Shear Modulus (GPa)

124

124

152

Bulk Modulus (GPa)

165

172

228

Poisson’s Ratio

0.21

0.21

0.22

Compressive Strength (MPa)

2100

2100

2600

Hardness (Kg/mm2)

1175

1100

1440

3.5

3.5

4

1700

1700

1750

18

25

35

8.1

8.2

8.4

880

880

880

16.7

14.6

16.9

9.1

9.0

9.8

0.0007

0.0011

0.0002







>1014

>1014

>1014

Fracture Toughness KIC (MPa.m1/2)

ls

Maximum Use Temperature

dT

oo

(no load) (°C)

an

Thermal

ee

Coefficient of Thermal Expansion

W

rit

er

Thermal Conductivity (W/m.°K)

–6

th

Fr

(10 /°C)

or

wi

Specific Heat (J/Kg.°K)

FE

dit

Electrical

PD

Dielectric Strength (ac-kv/mm)

PD
Fil
l

Dielectric Constant (@ 1 MHz)
Dissipation Factor (@ 1 kHz)
Loss Tangent (@ 1 kHz)
Volume Resistivity (ohm.cm)

Karakteristik keramik alumina memiliki kekerasan yang tinggi, modulus
elastisitas tinggi, kekuatan mekanis yang baik, tahan aus, namun, sifat listrik atau
konduktivitas listriknya sangat rendah, tahan korosi dan bahan kimia. Dense finegrained alumina keramik mempunyai nilai modulus young 400 GPa (dua kali
modulus baja), rasio poisson 0.25, kekerasan vickers 20 GPa dan kekuatan

12

bending σF 300-500 MPa.

31

Untuk aplikasi pada temperatur tinggi yang tahan

korosi, sinteri alumina dapat dicapai pada temperatur 16000C, namun nilai
tegangan (stress) tidak lebih dari beberapa MPa.
Chawla (1993) dan Kai et al. (1991) (dalam Akmal Johan (2009))
menyatakan, untuk pengaplikasian alumina ada beberapa karakteristik yang
diperlukan, antara lain32:
1. Mempunyai densitas yang tinggi dan porositas rendah

ls

2. Mempunyai ukuran butir yang kecil untuk aplikasi temperatur rendah

dT

oo

3. Mempunyai ukuran butir yang besar untuk aplikasi temperatur tinggi

an

4. Mempunyai kemurnian yang tinggi.

rit

er

Menurut Akmal Johan (2009), ukuran butir yang sangat kecil sangat

ee

W

diperlukan pada aplikasi temperatur rendah karena pada temperatur rendah

Fr

kekuatan dan ketangguhan alumina meningkat dengan menurunya ukuran butir.

wi

th

Untuk aplikasi temperatur tinggi diperlukan alumina dengan ukuran butir besar

or

agar tidak terjadi pertumbuhan butir yang tidak terkendali yang dapat menurunkan

FE

dit

kekuatan alumina tersebut. Proses sintering pada temperatur rendah dapat

PD

menghasilkan butir alumina yang relatif kecil, tetapi pada saat yang sama terdapat

PD
Fil
l

pula porositas dalam jumlah besar. Pada sintering temperatur tinggi, porositas
dapat dikurangi dengan adanya pergerakan batas butir akan tetapi terjadi pula
pertumbuhan butir yang tidak terkendali.33
Penggunaan keramik alumina pada armor (jaket anti peluru, lapisan pelindung helikopter atau tank) mampu menghentikan kecepatan proyektil yang
tinggi (~1.000 m/s) atau lelehan lemparan logam tinggi dengan kecepatan
(~10.000 m/s). Sehingga dibutuhkan produk dengan modulus tinggi dan kekuatan
mekanis yang tinggi dibawah tekanan untuk aplikasi armor.34 Selain itu, keramik
alumina secara luas digunakan untuk industri elektronik. Sparks plugs untuk
31

Philippe Boch and Jean Claude Niepce, op.Cit., h. 205
Akmal Johan, Karakterisasi Sifat Fisik dan Mekanik Bahan Refraktori α-Al2O3
Pengaruh Penambahan TiO2,(Sumatra Selatan : Jurnal Penelitian Sains Publisher, 2009) h. 2
33
Akmal Johan, loc.Cit., h. 2
34
Philippe Boch and Jean Claude Niepce, op.Cit., h. 208
32

13

automobil menggunakan material antara aluminous ceramic dan alumina dengan
komposisi ~94% Al2O3. Pada bidang elektronik, substrat insulasi seperti kapasitor
dan resistor. Kelebihan alumina adalah sifat resistivitas yang tinggi, sifat mekanik
bagus (kekerasan, kekuatan mekanik). Aplikasi lainnya, α-Al2O3 porous dengan
ketahanan kimia dan panas yang dimilikinya digunakan dalam aplikasi seperti
sebagai membran ultrafiltrasi, pemisah gas.35
2.3 Metalurgi Serbuk

ls

Callister (1994) (dalam Daniel (2011)) mengatakan, metalurgi serbuk adalah

dT

oo

proses pembentukan produk dari serbuk dengan atau tanpa penekanan, yang

an

diikuti dengan proses perlakuan panas untuk memperoleh kepadatan yang

er

diinginkan. Dalam metalurgi serbuk, serbuk dapat berfungsi sebagai bahan utama

W

rit

produk atau bahan pengikat sehingga dalam prosesnya, serbuk dapat dicampur

ee

dari dua jenis bahan serbuk atau lebih.36 Suryana (1986) (dalam Haries (2009))

th

Fr

mengatakan, metalurgi serbuk adalah pengetahuan dan seni tentang pembuatan

wi

dan pemakaian serbuk logam atau paduannya. Teknik metalurgi serbuk meliputi

dit

or

pembuatan benda yang tidak dapat atau tidak mudah dihasilkan dengan peleburan,

FE

contohnya pembuatan logam-logam refraktori dan benda berpori. Benda jenis

PD

tersebut lebih ekonomis daripada metode casting. Barang-barang hasil metalurgi

PD
Fil
l

serbuk memiliki beberapa sifat yang lebih unggul daripada yang dibuat dengan
proses peleburan.37

Proses metalurgi serbuk melibatkan tiga langkah dasar yaitu pembentukan
serbuk, pencetakan serbuk, dan pen-sinter-an serbuk. Sementara Haries (2009)
menyatakan, metode pembuatan keramik secara garis besar meliputi tahapantahapan berikut ini:

35

Ibid, h. 209-210
Daniel Subekti, Analisa Sifat Fisik, Sifat Mekanik, Struktur produk Proses indirect
Pressureless Sintering Berbahan Serbuk Ni dan Sifat Termal Berbahan Serbuk Cu Dengan
Supporting Powder Besi Cor, (Semarang : Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, 2011),
diakses melalui http://eprints.undip.ac.id/41328/2/halaman_isi.pdf, pada 13 Agustus 2014, pukul
14.43
37
Haries Handoyo, Op.Cit., h.10
36

14

1. Pemilihan Bahan dasar (raw material selection)
Pada tahap ini, bahan dipilih berdasarkan kebutuhan. Beberapa hal yang
dipertimbangkan adalah karakteristik material yang dihasilkan, biaya dan
kemudahan dalam memperoleh bahan tersebut. Bahan dasar kemudian
diolah lebih lanjut sehingga siap untuk diproses.
2. Persiapan Powder (powder preparation)
Umumnya bahan dasar pembuatan keramik selalu dalam bentuk serbuk.
Beberapa keuntungan serbuk diantaranya dapat diperkecil ukuran partikel

ls

dan memodifikasi distribusi ukurannya. Serbuk harus dibuat sekecil

dT

oo

mungkin karena kekuatan mekanik dari keramik berbanding terbalik

an

dengan ukuran serbuk. Pembuatan serbuk dapat dilakukan dengan

er

menggunakan penggerus manual seperti mortar, ayakan atau dapat juga

W

rit

menggunakan ball mill.

ee

3. Pencetakan (molding)

th

Fr

Secara umum ada tiga metode pencetakan keramik, yaitu pressing,

wi

casting, dan plastic molding. Dry pressing dan slip casting merupakan

dit

or

teknik pencetakan yang dapat digunakan untuk membuat keramik berpori.

FE

Menurut Askeland (1987) (dalam Tino Umbar (2013)), dalam proses

PD

pencetakan keramik biasanya digunakan aditif untuk mempermudah

PD
Fil
l

pencetakan dan untuk membantu mengontrol struktur mikro dari material
yang akan dihasilkan. Dalam proses pencetakan, aditif memiliki berbagai
fungsi antara lain sebagai bahan pengikat (binder), plasticizer, dispersant
dan lubricant. Fungsi penting dari binder adalah untuk meningkatkan
kekuatan dari keramik hasil pencetakan, sebelum mengalami perlakuan
panas atau biasa disebut green body. Binder/lubricant yang biasa
digunakan antara lain PVA dan PEG. Sunendar (2005) (dalam Haries
(2009)) menyatakan PVA merupakan polimer yang tidak berbau dan tidak
beracun dan dapat terdekomposisi pada temperatur diatas 2000C.
4. Pengeringan (drying)
Pada tahap ini, green body hasil proses kompaksi dikeringkan agar kadar
air yang terdapat didalamnya berkurang. Pengeringan dapat dilakukan

15

secara alami dengan didiamkan di udara terbuka, desikator ataupun dengan
bantuan alat pemanas.
5. Pembakaran (sintering)
Setelah pengeringan, green body dipanaskan lebih lanjut untuk
menghilangkan binder yang terdapat didalamnya. Aditif lain seperti
plasticizer, lubricant dan dispersant juga dihilangkan pada tahap ini.
Temperatur pemanasan harus memperhatikan temperatur dekomposisi dari
aditif yang digun

Dokumen baru

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

98 2954 16

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

36 752 43

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

34 651 23

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

15 423 24

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

24 579 23

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

49 971 14

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

49 885 50

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

14 536 17

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

21 795 30

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

33 957 23