terdapat struktur kristal kubik. Karena fasa c-ZrO
2
dapat meredam penjalaran retak mikro sehingga material tetap dalam keadaan stabil.
2.2 SIFAT-SIFAT DAN APLIKASI KERAMIK ZIRKONIA
Ada beberapa macam tipe keramik zirkonia yang tergantung dari struktur kristalnya yaitu keramik PSZ partialy stabilized zirkonia, keramik TZP tetragonal zirkonia
polycrystalline, dan keramik FSZ fully stabilized zirkonia. Keramik PSZ dan TZP umumnya digunakan sebagai komponen mekanik cutting tools, bio ceramic, dan bahan
refraktori karena kedua jenis keramik ketahanan terhadap suhu tinggi, tahan korosi dan memiliki kekerasan yang sangat tinggi, serta kekuatan mekanik yang tinggi. Gernot,
1998. Sedangkan keramik FSZ banyak terdapat kekosongan vacancy, sehingga memiliki konduktifitas listrik yang tinggi, tetapi sifat mekaniknya jauh lebih rendah
dibandingkan dengan PSZ atau TZP Nguyen, 1993 Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisis Beberapa Keramik Zirkonia
Material Densitas grcm
3
Modulus ElastisGPa
MOR, MPa
Ketangguhan MPa m
12
Mg -PSZ 5,71
206 641
3 TZP 6,02
205 1021
4 Y-PSZ 5,81
185 713 4
FSZ 5,60 -
300 2
PSZ Nilcra Brand Bio-Ceramic
5,74 205 360-340 3
Awan Maghrifah : Pembuatan Keramik Paduan Zirkonia ZrO2 dengan Alumina Al2O3 dan Karakterisasinya. USU e-Repository © 2008.
2.3 KERAMIK ALUMINA Al
2
O
3
Senyawa alumina Al
2
O
3
bersifat polimorfi yaitu diantaranya memiliki struktur alpa g–Al
2
O
3
dan gamma –Al
2
O
3
. Bentuk struktur yang lain misalnya beta - Al
2
O
3
adalah alumina tidak murni yang merupakan paduan antara Al
2
O
3
-Na
2
O dengan formula Na
2
O.11 Al
2
O
3
[Worral, 1986]. Alpa g–Al
2
O
3
merupakan bentuk struktur yang paling stabil sampai suhu tinggi dan memiliki nama lain yaitu korundum. Struktur
dasar kristal korudum adalah tumpukan padat heksagonal Hexagonal Closed Paked – HCP [Worral, 1986, Walter, 1970]. Kationnya Al
3+
menempati 23 bagian dari sisipan oktohedral, sedangkan anionnya O
2-
menepati posisi HCP. Bilangan koordinasi dari struktur korudum adalah 6, maka tiap ion Al
3+
dikelilingi oleh 6 ion O
2-
, dan tiap ion O
2-
dikelilingi oleh 4 ion Al
3+
untuk mencapai muatan yang netral [Worral, 1986]. Bentuk struktur kristal korudum ditunjukan pada Gambar II.1. Struktur gamma –
Al
2
O
3
menyerupai struktur dasar spinel yaitu A
3
B
6
C
12
atau AB
2
O
4
, dengan A dan B masing-masing adalah kation valensi dua dan tiga. Struktur gamma –Al
2
O
3
jika dinyatakan dalam bentuk formula spinel adalah Al
8
O
12
, dan bila dibandingkan dengan formulasi spinel A
3
B
8
O
12,
maka gamma –Al
2
O
3
hanya memiliki 8 kation sedangkan pada spinel total kationya harus 9. jadi pada struktur kristal gamma –Al
2
O
3
kekurangan satu kation dan hal ini merupakan bentuk cacat struktur vacancy defect pada kristal tersebut [Walter, 1970]. Struktur gamma –Al
2
O
3
merupakan senyawa alumina yang stabil dibawa 1000
C dan umumnya lebih reaktif dibangdingkan dengan struktur alpha
g–Al
2
O
3.
Awan Maghrifah : Pembuatan Keramik Paduan Zirkonia ZrO2 dengan Alumina Al2O3 dan Karakterisasinya. USU e-Repository © 2008.
Gambar 2.2 Struktur kristal korundum g–Al
2
O
3
[Worral, 1986]
Senyawa alumina secara komersial dihasilkan melalui proses ekstraksi bayer process dari bahan alam yaitu mineral bauxit. Mineral tersebut mengandung Al
2
O
3
bervariasi pada kisaran 40-60 berat dan sisanya berupa bahan ikutan misalnya : SiO
2
, Fe
2
O
3
, dan TiO
2
[Walter, 1970]. Proses ekstraksi mineral bauxit dilakukan pada suhu 160-170 C
dan tekanan 0,4 Mpa dengan menggunakan larutan NaOH [Worral, 1986, Walter, 1970]. Dari hasil proses tersebut diperoleh senyawa AlOH
3
yang sudah bebas dari bahan ikutannya. Selanjutnya melalui proses perlakuan panas kalsinasi akan diperoleh
Al
2
O
3
dengan struktur korundum atau alpa alumina g–Al
2
O
3
tergantung suhu kalsinasi [Worral, 1986, Walter H, 1970]. Sumber bahan baku alumina berasal dari
bauxit yang merupakan bahan alam yang banyak terdapat di Sumatera dan Kalimantan. Melalui proses ekstraksi bauxit dapat diperoleh senyawa alumina hidroksida AlOH
3
, apabila AlOH
3
diberikan perlakuan termal sampai suhu 700-800 C akan menjadi –
Al
2
O
3
, dan struktur alumina ini akan berubah menjadi g – Al
2
O
3
pada suhu sekitar 1000
Awan Maghrifah : Pembuatan Keramik Paduan Zirkonia ZrO2 dengan Alumina Al2O3 dan Karakterisasinya. USU e-Repository © 2008.
– 1100 C.
g–Al
2
O
3
merupakan struktur yang paling stabil terhadap perubahan suhu, dan dikenal dengan nama korundum. Keramik alumina corundum memiliki sifat-sifat
antara lain titik lebur sekitar 2050 C, sangat keras, kekutan mekanik yang tinggi dan
sifat isolator listrik. Kegunaan keramik alumina sangat luas, misalnya sebagai
komponen elektrik elektronik, refraktor, komponen mekanik dan otomotif.
Tabel 2.2. Sifat-Sifat Keramik Alumina Al
2
O
3
1. densitas, grcm
3
2. Koefisien Termal Ekspansi, C
-1
3. Kekuatan Patah , Mpa 4. Sifat daya hantar panas
5. kekerasan Hv, kgfmm
2
6. titik lebur, C
7. ketangguhan , Mpa m
12
3,96 8-9 x 10
-6
350 Konduktor
1500-1800 2050
4,9
2.4 PROSES PEMBUATAN MATERIAL KERAMIK
