Karakteristik toko terhadap service struktur.docx

Karakteristik struktur , sifat keramik dan
Teknik pemerosesan keramik
Posted by fiqrotul on Desember 14, 2011
I. Karakteristik struktur keramik

Struktur kristal keramik (terdiri dari berbagai ukuran atom yang berbeda atau minimal terdiri dari
2 jenis unsur) merupakan salah satu yang paling kompleks dari semua struktur bahan. Ikatan
antara atom-atom ini umumnya ikatan kovalen (berbagi elektron, sehingga ikatan ini kuat) atau
ion (terutama ikatanantara ion bermuatan, sehingga ikatan ini kuat). Ikatan ini jauh lebih kuat
daripada ikatan logam. Akibatnya, sifat-sifat seperti kekerasan dan ketahanan panas dan listrik
secara signifikan lebih tinggi keramik dari pada logam. Keramik dapat berikatan kristal tunggal
ataudalam bentuk polikristalin. Ukuran butir mempunyai pengaruh besar terhadap kekuatan dan
sifat-sifat keramik; ukuran butir yang halus (sehingga dikatakan keramik halus), semakin tinggi
kekuatan dan ketangguhannya.
Kebanyakan bahan pembentuk keramik memiliki ikatan ion, ikatan kovalen dan ikatanantara.
Sebagai missal, bagian ikatan ion dalam sistem Mg-O, Al-O, Zn-O dan Si-O dapat dikatakan
masing-masing 70%, 60%, 60% dan 50%. Yang sangat menarik adalah bahwa pada
ReO3,V2O3 dan TiO, yang merupakan oksida dan tidak pernah menunjukkan sifat liat ataudapat
di deformasikan, tetapi memiliki hantaran listrik yang relatif dapat disamakan dengan logam
biasa.
Dalam Kristal yang rumit, berbagai macam atom berperan dan ikatannya merupakan ikatan

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

II. 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 merupakan material yang kuat, keras dan juga tahan korosi. Selain itu keramik
memiliki kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi. Keterbatasan utama keramik
adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang
sedikit. Di dalam keramik, karena kombinasi dari ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya
tidak mudah bergeser.
Faktor rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat.Dalam padatan
kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular) dan sepanjang bidang cleavage
(keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putusyang dihasilkan mungkin memiliki tekstur
yang penuh butiran atau kasar. Material yang amorf tidak memiliki butiran dan bidang kristal
yang teratur, sehingga permukaan putus kemungkinan besar terjadi. Kekuatan tekan penting

untuk keramik yang digunakan untuk struktur seperti bangunan. Kekuatan tekan keramik
biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik dipretekan dalam keadaan tertekan
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 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 diubahubah 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.
Bahan bervariasi dalam kemampuan untuk mentransmisikan cahaya, danbiasanya dideskripsikan
sebagai transparan, translusen, atau opaque. Material yang transparan, seperti

gelas,mentransmisikan cahaya dengan difus, seperti gelasterfrosted, disebut bahan translusen.
Batuan yang opaque tidak mentransmisikan cahaya.Dua mekanisme penting interaksi cahaya
dengan partikel dalam padatan adalahpolarisasi elektronik dan transisi elektron antar tingkat
energi. Polarisasi adalahdistorsi awan elektron atom oleh medan listrik dari cahaya. Sebagai

akibat polarisasi,sebagian energi dikonversikan menjadi deformasi elastik (fonon), dan
selanjutnya panas.
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 C, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina g , zeolit,
lempung asam atau S 2O 2 – TiO 2 demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis,
yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.
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.
III.

Contoh

Keramik adalah material anorganik dan non-metal. Umumnya keramik adalah senyawa
antara logam dan non logam. Untuk mendapatkan sifat-sifat keramik biasanya diperoleh dengan
pemanasan pada suhu tinggi. Keramik:tradisional , modern .
Keramik
tradisional
:biasanya
Contoh: porselen, bata ubin, gelas dll.

dibuat

dari

tanah

liat

Keramik modern : mempunyai ruang lingkup lebih luas dari keramik tradisional dan mempunyai
efek dramatis pada kehidupan manusia seperti pemakaian pada bidang elektronik,
komputer, komunikasi, aerospace dll.
IV. Teknik pemerosesan keramik
a.

Pembubukan

Bahan-bahan dasar keramik umumnya berbentuk bubukan. Bahan dasar tersebut dapat diperoleh
dengan metode konvensional atau non konvensional. Metode konvensional misalnya kalsinasi;
yaitu menguraikan suatu bahan padatan menjadi beberapa bagian yang lebih sederhana; Milling
yaitu menggiling atau menghaluskan bahan; mixing yaitu mencampurkan beberapa bahan
menjadi satu bahan. Sedangkan metode nonkonvensional misalnya teknik larutan sepaerti
metode sol-gel, metode fase uap, atau dekomposisi garam. Dalam proses pembubukan tersebut ,

.

seringkali harus ditambahkan bahan penstabil agar suhu dapat diturunkan atatu bahan organik

yang berfungsi sebagai pengikat atau pelunak bubukan sehingga mudah dibentuk.
b.

Pembentukan

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

Penekanan

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

Uniaxial

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

d.



Isostatik: Penekanan serbuk dilakukan dengan menggunakan cairan.



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

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

dipanaskan bentuk pori akan semakin kecil. Karena itu ukuran sampel yang telah disinter akan
semakin kecil juga.
Sintering terbagi menjadi 2 jenis, yaitu berdassarkan ada tidaknya fase cair selama proses
sintering. Sintering yang terjadi disertai adanya fase cair disebut sintering fase cair, dan sintering
yang terjadi tanpa fase cair disebut sintering padat.
Tahap sintering dilakukan untuk memadat kompakan bahan, yang sudah dicetak dan dikeringkan
dengan suhu tinggi.
e.

Anneling dan Aging

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

Tahap akhir

Pada tahap ini, bahan keramik dikenakan berbagai perlakuan akhir sehingga sipa dipalikasika
sesuai dengan sifat bahan yang diinginkan. Perlakuan tersebut misalnya mengasah, memoles,

memberi lapisan logam, memberi mantel untuk perlindungan dan lain-lain.
Secara bagan proses pembuatan bahan keramik adalah :
Proses pembubukan atau penghalusan –> Pembentukan –> Pengeringan —> sintering –>
anealing dan aging –> Aplikasi akhir.