Karakteristik struktur , sifat keramik dan Teknik pemerosesan keramik

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 di-pretekan 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 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. 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 dibuat dari tanah liat .
Contoh: porselen, bata ubin, gelas dll.

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.

  • Isostatik: Penekanan serbuk dilakukan dengan menggunakan cairan.
  • Hot pressing:Penekanan dilakukan secar simultan denga perlakuan panas pada serbuk.

d.      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.

12 Comments Add yours

  1. Hanna Raito Izzachi mengatakan:

    makasih buanyak mbak… bener-bener sangat membantu

  2. sols mengatakan:

    hahahaha………
    bagus juga materinya
    hahahahaha……
    hahahaha……..
    hahahaha,…….

    kuliah dimana?

    1. fiqrotul mengatakan:

      makasih gan …
      di UM

  3. sandy mengatakan:

    mkch z mbak materi’y…

  4. Fajar Mustika mengatakan:

    mkasih y….. postingannya bagus

  5. Andi Enal Palaloi mengatakan:

    bisa ngak di cantumin identitas lengkanya biar bisa di jadii referensi ,,,,,,

  6. yusuf Apandi mengatakan:

    oleh aku jadikan referensi ya mbak?

  7. yusuf Apandi mengatakan:

    Kalo boleh tahu judul buku, karya, dan penerbitnya siapa ya mbak., bolehkan aku jadikan rujukan

  8. Faisal mengatakan:

    Terima kasih mba sangat membantu skali materinya ..

  9. Oscar mengatakan:

    makasih banyak ..sangat membantu sekali ..bisa gak tampilkan referensi tentang degradasi keramik

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s