Makalah Keramik Kelompok 7.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Istilah keramik, sesuai konteks modern, mencakup material anorganik

yang sangat luas, keramik mengandung elemen non metalik dan metalik yang

dibuat berbagai teknik manufaktur. Secara tradisional, keramik dibuat dari mineral

Silikat, seperti lempung, yang dikeringkan dan di bakar pada temperature 1200° -

1800°C agar keras. Jadi nampaknnya kata Yunani Keramos, yang berarti “ bahan

yang dibakar” atau “ material yang dibakar di tungku / tanur” sudah sangat tepat

sejak dulu. Namun demikian keramik modern seringkali dibuat dengan proses

tanpa tahap pembakaran di tungku (misalnya penekanan panas, sintering – reaksi,

detrifikasi– gelas, dan sebagainya). Meskipun keramik kadang – kadang

dikatakan memiliki karakter nonmetalik secara sederhana untuk membedakannya

dari logam dan paduan ini tidak memadai lagi karena kini telah dikembangkan

dan digunakan keramik dengan sifat yang luar biasa.

Perkembangan teknologi material keramik pada saat ini telah diarahkan

kepada spesifikasi kegunaannya dalam berbagai kebutuhan, antara lain :

kebutuhan rumah tangga, industri mekanik, elektronika, cordierite, refraktori,

teknologi ruang angkasa, keramik berpori , dan lain sebagainya. Industri keramik

telah bermula dalam tahun 4500 sebelum Masehi yang di usahakan oleh penduduk

di perkampungan neolitik di dalam daerah Shanxi di negeri China. Industri

keramik pada masa itu hanya tertumpu pada penghasilan tembikar.Tembikar

tertua di temui di England, dapat di kesan kembali pada pertama tahun masehi dan

penaklukan Roma. Antara masa itu dan 1500 tahun Masehi, perkembangan yang

paling penting adalah porselin yang dapat memantulkan cahaya. Aktiviti di

England bermula dengan tembikar eistercian pada awal abad ke enam belas. Abad

ketujuh belas mulai nampak permulaan industri tembikar Inggris melalui Tofst

bersaudara yang membuat tembikar slip di Staffordshire. Dalam abad ke delapan

MAKALAH KIMIA ZAT PADAT “ KERAMIK”

belas menampakkan bibit perkembangan yang telah menjadikan industri tembikar

sebagaimana yang terdapat pada hari ini.

Di bagian akhir abad ini pengenalan api elektro telah membawa kepada

bibit permulaan industri porselin elektro. Dalam tempoh selepas perang dunia

kedua, industri keramik tertumpu kepada produksi yang boleh memberikan ciri-

ciri yang istimewa serta Modern. Ia dihasilkan daripada bahan mentah alami atau

sintetis atau campuran yang melibatkan metode berteknologi modern. Keramik

jenis ini digolongkan kepada keramik Modern atau advance keramik.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan keramik ?

2. Apa saja komposisi keramik ?

3. Bagaimana sifat dari bahan keramik?

4. Apa saja jenis-jenis bahan keramik ?

5. Bagaimana proses pembuatan keramik ?

6. Bagaimana metoda uji bahan keramik ?

7. Apa saja kegunaan dan manfaat dari keramik ?

1.3 Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui definisi dari keramik.

2. Untuk mengetahui komposisi dari bahan keramik.

3. Untuk mengetahui sifat dari bahan keramik.

4. Untuk mengetahui jenis-jenis bahan keramik .

5. Untuk mengetahui proses pembuatan keramik.

6. Untuk mengetahui metoda uji bahan keramik.

7. Untuk mengetahui kegunaan dan manfaat dari keramik.


BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Defenisi Keramik

Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani, keramikos yang

artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran.

Kamus dan ensiclopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu

hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar

seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua

keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup

semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat.

2.2 Komposisi Keramik

2.2.1 Jenis-jenis Bahan Komposisi Keramik

Bahan keramik terdiri dari fasa kompleks yang merupakan senyawa unsur

metal dan non metal yang terikat secara ionic maupun kovalen. Keramik pada

umumnya mempunyai struktur kristalin dan sedikit electron bebasnya. Susunan

kimia keramik sangat bermacam-macam yang terdiri dari senyawa yang sederhana

hingga campuran beberapa fasa kompleks. Hampir semua keramik merupakan

senyawa-senyawa antara unsur elektropositif dan elektronegatif. Keramik

memiliki sifat-sifat antara lain mudah pecah dan getas. Kekuatan dan ikatan

keramik menyebabkan tingginya titik lebur, tahan korosi, rendahnya konduktivitas

termal, dan tingginya kekuatan kompresif dari material tersebut. Secara umum

keramik mempunyai senyawa-senyawa kimia antara lain: SiO2, Al2O3, CaO,

Na2O, TiC, UO2, PbS, MgSiO3, dan lain-lain.


Secara umum komposisi bahan mentah keramik dikelompokkan sebagai

berikut :

a. Kaolin

Kaolin disebut juga clay (tanah liat) , merupakan bahan baku yang

dominan untuk pembuatan keramik halus, berwarna putih, abu-abu, krem, hingga

kuning.

Komposisi kimia kaolin :

Al2O 2SiO2 2H2O

39.8% 13,9%

46,3%

Bentuknya seperti lempengan kecil-kecil hampir berbentuk segi enam

dengan permukaan yang datar. Bentuk kristal; seperti ini menyebabkan tanah liat

bila dicampur dengan air mempunyai sifat liat (plastis), mudah dibentuk karena

kristal-kristal ini meluncur di atas satu dengan yang lain denga air sebagai

pelumasnya.

Mineral liat terbentuk dari hasil hancuran iklim terhadap mineral primer

atau batuan yang mengandung mineral feldspar, mika, piroksin dan eamfibol.

Pada dasarnya mineral liat dapat dibedakan atas 2 kelompok senyawa, yaitu liat

silikat dan liat bukan silikat. Liat silikat kemudian dibedakan pila dalam 3 tipe

yaitu : tipe 1:1, 2:1, dan tipe 2:2. Tipe dalam hal ini menunjukkan perbandingan

antara Si-tetraeder dengan Al-oktaeder. Dengan mengetahui tipe mineral liat juga

dapat ditentukan tingkat hancuran suatu tanah. Tanah yang mengandung liat 1:1

menunjukkan suatu tanah yang lebih tua daripada tanah berliat tipe 2:1. Karena Si

telah habis tercuci. Disamping liat silikat amorfus, yaitu alofan. Liat bukan silikat

merupakan kelompok senyawa hidrus oksida besi dan aluminum. Nama hidrus

oksida mencerminkan asosiasi antara molekul air dan oksida.

Tanah liat memiliki sifat-sifat yang khas yaitu bila dalam keadaan basah

mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan kering akan menjadi keras,

sedangkan bila dibakar akan menjadi padat dan kuat. Pada umumnya, masyarakat


memanfaatkan tanah liat (lempung) sebagai bahan baku pembuatan bata dan

gerabah.

Dari penjelasan mengenai tanah liat diatas, dapat disimpulkan :

fungsi tanah liat : mempermudah proses pembentukan keramik

Sifat dan keadaan bahan :

- berbutir kasar

- rapuh

- dalam keadaan basah mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan

kering akan menjadi keras

- bila dibakar akan menjadi padat dan kuat

- sangat tahan api.

Kaolin yang berasal dari preshidrotermal yaitu pengikisan yang terjadi

akibat pengaruh air panas yang terdapat pada retakan dan patahan serta daerah

permeable lainnya dalam batu-batuan. Kaolin yang berasal dari proses pelapukan

(sedimentasi) yaitu pelapukan batuan beku dan batuan metamorpik yang reaksinya

adalah sebagai berikut :

KAlSi3O8 HAlSi3O8 + KOH (Hydrolysis)

HAlSi3O8 HAlSiO4 + 2Si O2 (Desilikation)

2HAlSiO4 + H2O (OH)4Al2Si2O5 (Hydration)

Garis besar deretan reaksi atau perubahan fasa kaolin yang dipanaskan

adalah sebagai berikut :

a. Tahap pertama : Sekitar 500oC yaitu reaksi endotermis yang sehubungan

dengan hilangnya struktur air atau dehidrasi kaolinit dan pembentukan

metakaolin, 2Al2O3.4SiO2.

b. Tahap kedua : Sekitar 950oC yakni reaksi eksotermis, sehubungan

dengan pengkristalan yang cepat fasa bentuk jarum (spinel), disebut γ-Al2O3, oleh

Brinley dan Nakahira dinyatakan dengan 2Al2O3.3SiO2.

c. Tahap ketiga : Sekitar 1050 – 1100oC, sehubungan dengan reaksi

eksotermis kedua dimana struktur bentuk jarum berubah menjadi fasa mullit dan


selanjutnya muncul kristobalit. Jika pemanasan diteruskan akhirnya mullit akan

mengkristal dengan baik dengan komposisinya 3Al2O3.2SiO2.

b. Lempung

Lempung atau stone clay adalah bahan campuran untuk badan keramik

yang berfungsi :

- Meningkatkan workability massa plastis

- Meningkatkan kuat kering

- Membantu sintering

Lempung digunakan pada keramik karena memiliki plastisitas tinggi

dengan tegangan patah tinggi serta pernah digunakan sendiri. Fire clay terdiri dari

tiga jenis yaitu: flin fire clay yang memiliki struktur kuat, plastic fire clay yang

memiliki workability yang baik, serta high alumina clay yang sering dipergunakan

sebagai refraktori dan bahan tahan api.

c. Bentonit

Termasuk bahan plastis yang mengandung mineral clay jenis smectite atau

monmorilonit. Bentonit memiliki tingkat keplastissan tinggi begitu pula kekuatan

keringnya tinggi, tetapi komposisi dalam badan keramik relatif kecil, antara 3-5 %

berat. Bentonit jarang digunakan pada pembuatan pottery, tapi banyak digunakan

untuk bone china yang sifatnya kurang plastis. Fungsinya sebagai binder atau

plasticizer.

d. Feldspar

Feldspar adalah suatun senyawa alumina silikat yang mengandung satu

atau lebih unsur basa atau alkali seperti K, Na, dan Ca. Feldspar umumnya

digunakan dalam pembuatan keramik sebagai bahan fluks (Fluxing Material)

yaitu sebagai sumber alumina dalam gas dan sumber alkali dalam gelas serta

sumber alkali dalam glasir dan enamel.

Ada tiga jenis feldspar yang umum, yaitu potas (K2O.Al2O3.SiO2), soda

(NaO.Al2O3.6SiO2), batua gamping (CaO.Al2O3.6SiO2), yang semuanya dipakai


dalam produk keramik. Feldspar sangat penting sebagai pemberi sifat fluks dalam

formulasi keramik. Feldspar bias terdapat di dalam lempung hasil penambangan,

atau bisa juga ditambahkan sesuai keperluan.

Bahan ini dapat berupa pelebur (fondaut) dengan kandungan alumino-

sifat-alkali yang beraneka ragam terdiri dari:

a. Arthose : (Si3Al)O8K, Potasis

b. Albite : (Si3Al)O8Na, Sodis

c. Anorthite : (Si3Al)O8Ca, Kalsis

Dari komposisinya dapat dilihat bahwa struktur feldspar tidak berbeda

dengan struktur tanah liat, merupakan silikat alamiah, berwarna merah jambu atau

kecoklat-coklatan dan merupakan mineral keramik dengan salah satu

komposisinya adalah NaAlSi3O8. Feldspar juga merupakan jaringan silikat dan

satu diantara empat atom silicon digantikan oleh atom aluminium. Diatas

temperature 900oC feldspar umumnya masih dalam keadaan stabil dan tidak

mengalami perubahan fasa.

Spesifikasi Feldspar untuk keramik (SII No. 1145, 1984)

Oksidasi Porselen (%) Saniter (%)Gerabah halus

padat (%)K2O + Na2O 6 - 15 6 - 15 6 – 15

Fe2O3 0,5 0,7 0,8TiO2 0,3 0,7 -CaO 0,5 0,5 1,0

2.2.2 Bahan Dasar Keramik

Bahan dasar keramik terdiri dari fasa kompleks yang merupakan senyawa

netral dan non netral yang terikat secara ionic maupun kovalen. Keramik pada

umumnya mempunyai struktur kristallin dan sedikit electron bebasnya.

Susunanbsenyawa kimianya sangat bervariasi, terdiri dari senyawa yang

sederhana hingga campuran dari beberapa fasa kompleks.

Pada dasarnya bahan baku keramik terdiri dari :

a. Bahan Plastis

Bahan ini berupa tanah liat (argiles) dengan kandungan mineral yang

bersifat liat dan mineral tambahannyang berasal dari endapan kotoran. Mineral

berupa silikat, Mg, Fe, bersifat kapur dan alkali.


b. Bahan Pelebur

Bahan ini berupa feldspar dengan kandungan alumino silikat alkalin yang

beraneka ragam terdiri dari :

Orthose : (Si3Al)O8K, Potasis

Albithe : (Si3Al)8Na, Sodis

Anorthite : (Si3Al)O8Ca, Kalsis

c. Bahan penghilang Lemak

Bahan ini adalah bahan baku yang mudah di haluskan dan koefisien

penyusutannya sangat rendah. Biasanya bahan ini berfungsi sebagai penutup

kekurangan-kekurangan yang ada karena plastisitas yang eksesif dari tanah liat,

terdiri silica (SiO2) atau kwarsa yang berbeda bentuknya.

d. Bahan tahan panas

Bahan ini terdapat bahan yang mengandung Mg dan SIlikat aluminium

e. Bahan pencampur

Bahan penguat selalu digunakan kaolin, bahan ini merupakan bahan baku

utama dalam pembuatan keramik, berfungsi untuk mengontrol tentang

pembahasan dan distorsi selama pembakaran. Kaolin akan membentuk fasa cair

pertama dalam system pada sekitar suhu 9000C. kemudian fasa kristalisasi utama

dan berkutnya Mullite.

2.3 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 biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi.

Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang

tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik.


Aplikasi struktural keramik maju termasuk komponen untuk mesin mobil

dan struktur pesawat. Misalnya, TiC mempunyai kekerasan 4 kali kekerasan baja.

Jadi, kawat baja dalam struktur pesawat dapat diganti dengan kawat TiC yang

mampu menahan beban yang sama hanya dengan diameter separuhnya dan 31

persen berat. Semen dan tanah liat adalah contoh yang lain, keduanya dapat

dibentuk ketika basah namun ketika kering akan menghasilkan objek yang lebih

keras dan lebih kuat. Material yang sangat kuat seperti alumina (Al2O3) dan

silikon karbida (SiC) digunakan sebagai abrasif untuk grinding dan polishing.

Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk

patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Ini merupakan masalah

khusus bila bahan ini digunakan untuk aplikasi struktural. Dalam logam, elektron-

elektron yang terdelokalisasi memungkinkan atom-atomnya berubah-ubah

tetangganya tanpa semua ikatan dalam strukturnya putus. Hal inilah yang

memungkinkan logam terdeformasi di bawah pengaruh tekanan. Tapi, dalam

keramik, karena kombinasi ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak

mudah bergeser. Keramiknya dengan mudah putus bila gaya yang terlalu besar

diterapkan.

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

putus yang 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 mulus penampakannya. 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. Sifat

Hantaran Listrik. Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal

sangat baik sebagai isolator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3) dapat

dipolarisasi dan digunakan sebagai 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.Sering pula digunakan bahan yang disebut dielektrik. Bahan ini adalah

isolator yang dapat dipolarisasi pada tingkat molekular. Material semacam ini

digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

Kekuatan dielektrik bahan adalah kemampuan bahan tersebut untuk

menyimpan elektron pada tegangan tinggi. Bila kapasitor dalam keadaan

bermuatan penuh, hampir tidak ada arus yang lewat. Namun dengan tegangan

tinggi dapat mengeksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Bila hal ini

terjadi arus mengalir dalam kapasitor, dan mungkin disertai dengan kerusakan

material karena meleleh, terbakar atau menguap. Medan listrik yang diperlukan

untuk menghasilkan kerusakan itu disebut kekuatan dielektrik. Beberapa keramik

mempunyai kekuatan dielektrik yang sangat besar.Porselain misalnya sampai 160

kV/cm. Sebagian besar hantaran listrik dalam padatan dilakukan oleh elektron. Di

logam, elektron penghantar dihamburkan oleh vibrasi termal meningkat dengan

kenaikan suhu, maka hambatan logam meningkat pula dengan kenaikan suhu.

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 akan

mempromosikan elektron ke pita konduksi, sehingga dalam keramik,

konduktivitas meningkat (hambatan menurun) dengan kenaikan suhu.

Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat

ini merupakan bagian bahan "canggih" yang sering digunakan sebagai sensor.

Dalam bahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan

menginduksi polarisasi dan akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut

mengubah tekanan mekanis 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 banyak aplikasi

komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar. Salah

satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar. Kemampuan


penghantaran ion didasarkan kemampuan keramik tertentu untuk memungkinkan

anion oksigen bergerak, sementara pada waktu yang sama tetap berupa isolator.

Zirkonia, ZrO2, yang distabilkan dengan kalsia (CaO), adalah contoh padatan

ionik.

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 5000C,

permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina g , zeolit,


lempung asam atau S2O2 – TiO2 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.

2.4 Klasifikasi Keramik

Secara umum keramik dapat diklasifikasi menjadi tipe atau fungsi dengan

berbagai cara. Dalam bidang industri keramik dikelompokkan sebagai gerabah

produk lempung keras (bata, pipa keramik dan sebagainya), bahan tahan api (bata

tahan api, silica, alumina, basa, netral). Semen dan beton, gelas dan enamel

vitrous, dan keramik rekayasa.

Keramik dari kelompok keramik rekayasa memiliki kekuatan sangat tinggi

dan keras, memiliki stabilitas kimia yang luar biasa dan dapat dibuat dengan

toleransi dimensi sangat ketat, kelompok inilah yang akan dibahas. Pengenalan

komponen keramik rekayasa akhir – akhir ini didasarkan pada pendekatan ilmiah

dan menimbulkan revolusi dalam praktek desain rekayasa. Secara umum

pengmbangan keramik rekayasa didorong oleh niat untuk membuat material yang

memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dan lebih baik, temperatur pemrosesan

yang lebih tinggi dan mengingat kelangkaan mineral strategis . berbeda dengan

keramik tradisional, yang memanfaatkan mineral alam yang dengan sendirinya

agak bervariasi, generasi keramik rekayasa yang baru bergantung pada

ketersediaan material yang dimurnikan dan material sintetis, dan pada

pengendalian mikrostruktur yang ketat selama pemrosesan, keramik memiliki


sifat yang bervariasi dan dalam prosedur desain seringkali perlu ditetapkan konsep

statistika untuk komponen bertegangan tinggi. Desain harus memperhatikan

kegetasan inheren, atau ketahanan perambatan letak yang rendah dan bila perlu

memodifikasi mode kegagalan. Keramik merupakan material rekayasa yang

sangat menjanjikan karena sifatnya yang unik, akan tetapi dalam praktek,

produksi pada skala komersial sesuai bentuk yang di spesfikasikan disertai sifat

yang ajeg menghadapi berbagai kendala.

Berdasarkan komposisi kimia, keramik dapat diklasifikasikan dalam lima

kategori utama :

1. Oksida : alumina Al2O3 (isolasi busi, grit batu gerinda), magnesia, MgO

(lapisan tahan api untuk tanur, kowi ), zirkonia, ZrO2 (kepala piston, lapisan tahan

api tanur tangki gelas ), zirkonia / alumina (media gerinda ), spinel

2. Karbida : silicon karbida, SiC (industri kimia kowi, pelindung keramik)

silikon Nitrida, Si3N4 (corong untuk aluminium cair, bantalan temperature –

tinggi), boron nitirida, BN (Kowi, batu gerinda untuk baja kekuatan tinggi).

3. Silikat : porselin (komponen listrik), steatit (Isolator), mullit (bahan-

bahan – api.

4. Sialon : berbasis Si – Al – O – N dan M – Si – Al – O – N dimana M =

Li, Be, Mg, Ca, Sc, Y, tanah jarang (mata pahat untuk pemotongan kecepatan

tinggi, die ekstrusi, sudut turbin),

5. Keramik : gelas – (piroceram, cercon, pirosil (cakram rekuperator untuk

alat penukar kalor).

2.5 Jenis – Jenis Keramik

Pada prinsipnya keramik terbagi menjadi dua, yaitu :

1. Keramik Tradisional

Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan

bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, dll. Yang termasuk keramik ini adalah: barang

pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk

industri (refractory).


2. Keramik Halus

Fine ceramics (keramik modern atau biasa disebut keramik teknik,

advanced ceramic, engineering ceramic, techical ceramic) adalah keramik yang

dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida

logam (Al2O3, ZrO2, MgO,dll). Penggunaannya: elemen pemanas,

semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis.

Keramik halus dapat dibedakan lagi menjadi beberapa jenis, yaitu :

1. Gerabah (Earthenware)

Dibuat dari semua jenis bahan tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk

dan dibakar pada suhu maksimum 1000°C. Keramik jenis ini struktur dan

teksturnya sangat rapuh, kasar dan masih berpori. Agar supaya kedap air, gerabah

kasar harus dilapisi glasir, semen atau bahan pelapis lainnya. Gerabah termasuk

keramik berkualitas rendah apabila dibandingkan dengan keramik batu

(stoneware) atau porselin. Bata, genteng, paso, pot, anglo, kendi, gentong dan

sebagainya termasuk keramik jenis gerabah. Genteng telah banyak dibuat

berglasir dengan warna yang menarik sehingga menambah kekuatannya.

2. Keramik Batu (Stoneware)

Dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api

sehingga dapat dibakar pada suhu tinggi (1200°-1300°C). Keramik jenis ini

mempunyai struktur dan tekstur halus dan kokoh, kuat dan berat seperti batu.

Keramik jenis termasuk kualitas golongan menengah.

3. Porselin (Porcelain)

Adalah jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung

murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Oleh karena badan

porselin jenis ini berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut

keramik putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350°C atau 1400°C,

bahkan ada yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500°C. Porselin yang

tampaknya tipis dan rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan

teksturnya rapat serta keras seperti gelas. Oleh karena keramik ini dibakar pada


suhu tinggi maka dalam bodi porselin terjadi penggelasan atau vitrifikasi. Secara

teknis keramik jenis ini mempunyai kualitas tinggi dan bagus, disamping

mempunyai daya tarik tersendiri karena keindahan dan kelembutan khas porselin.

Juga bahannya sangat peka dan cemerlang terhadap warna-warna glasir.

4. Keramik Baru (New Ceramic)

Keramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi

seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal

optik, keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit

keramik, silikon, bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material

keramik jenis ini disesuaikan dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan

benturan, tahan gesek, tahan panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator,

bahan pelapis dan komponen teknis lainnya.

2.6 Konversi Kimia Keramik

Semua produk keramik dibuat dengan mencpurkan berbagai kuantitas

bahan baku yang tersebut diatas, membentuknya dan memanaskannya sampai

suhu pembakaran. Suhu ini mungkin hanya 700oC untuk beberapa jenis glasial

luar, tetapi banyak pula vitrifikasi yang dilakukan pada suhu setinggi 2000oC.

Pada suhu vitrifikasi terjad sejumlah reaksi, yang merupakan dasar kimia bagi

konversi kimia.

1. Dehidrasi, atau penguapan air kimia pada suhu 150 sampai 650oC.

2. Kalsinasi, misalnya CaCO3 pada suhu 600 sampai 900oC.

3. Oksidasi besi fero dan bahan organik pada suhu 350 sampai 900oC.

4. Pembentukan silika pada suhu 900oC atau lebih

Beberapa diantara perubahan awal tersebut cukup sederhana, misalnya

kalsinasi CaCO3 dan dehidrasi serta dekomposisi kaolinit. Reksi-reaksi lain,

misalnya pembentukan silikat, cukup rumit dan berubah-ubah sesuai dengan suhu

dan perbandingan penyusunnya.

Produk keramik hampir semua mempunyai sifat refraktori, artinya tahan

terhadap panas, dan tingkat kerefraktorian dari suatu produk tertentu bergantung

pada perbandingan kuantitas oksida refraktori terhadap oksida fluks didalamnya.


Oksida refraktori yang terpenting adalah SiO2, Al2O3, CaO dan MgO, disamping

ZrO2, TiO2, Cr2O3, serta BeO yang lebih jarang dipakai. Oksida fluks yang

terpenting adalah Na2O, K2O, B2O3 dan SnO2, disamping fluorida yang juga

digunakan dalam komposisi beberapa fluks tertentu.

Pewaris umum dalam semua produk keramik adalah lempung (biasanya

kaolinit), dan karena itu reaksi kimia yang berlangsung pada pemansan lempung

sangat penting artinya. Efek yang pertama dari panas ialah mendorong air hidrasi

keluar; ini terjadi pada suhu 600 sampai 650oC dengan menyerap sejumlah besar

kalor, meninggalkan suatu campuran amorf alumina dan silica, seperti terlihat dari

penelitian sinar X.

Al2O3.2SiO2.2H2O → Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O

Bahkan, sebagian besar alumina dapat diekstraksi dengan asam klorida pada tahap

ini. Jika pemanasan dilanjutkan, alumina amorf tersebut berubah dengan cepat

pada suhu 940oC menjadi alumina kristal, yaitu γ-alumina sambil mengeluarkan

sejumlah besar kalor. Pada suhu yang sedikit lebih tinggi, mulai kira-kira 1000oC,

alumina dan silica bergabung membentuk mulit (3Al2O3.2SiO2). Pada suhu yang

lebih tinggi lagi, silika yang tersisa berubah menjadi kristobalit kristal. Jadi,

keseluruhan reaksi fundamental yang terjadi pada pemanasan lempung adalah :

3(Al2O3.2SiO2.2H2O) → 3Al2O3.2SiO2 + 4SiO2 + 6 H2O

2.7 Proses Pembuatan Keramik

Proses Pembuatan Keramik Tradisional :

Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu

produk keramik, yaitu:

1. Pengolahan bahan

Tujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari

berbagai material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah

siap pakai. Pengolahan bahan dapat dilakukan dengan metode basah maupun

kering, dengan cara manual ataupun masinal. Didalam pengolahan bahan ini ada

proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain pengurangan ukuran butir,

penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air.

Pengurangan ukuran butir dapat dilakukan dengan penumbukan atau penggilingan


dengan ballmill. Penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan material dengan

ukuran yang tidak seragam. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh.

Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 – 100 mesh.

Pencampuran dan pengadukan bertujuan untuk mendapatkan campuran

bahan yang homogen/seragam. Pengadukan dapat dilakukan dengan cara manual

maupun masinal dengan blunger maupun mixer.

Pengurangan kadar air dilakukan pada proses basah, dimana hasil

campuran bahan yang berwujud lumpur dilakukan proses lanjutan, yaitu

pengentalan untuk mengurangi jumlah air yang terkandung sehingga menjadi

badan keramik plastis. Proses ini dapat dilakukan dengan diangin-anginkan diatas

meja gips atau dilakukan dengan alat filterpress.

Tahap terakhir adalah pengulian. Pengulian dimaksudkan untuk

menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembung-

gelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli,

disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan

yang maksimal.

2. Pembentukan

Tahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat

plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki. Ada tiga keteknikan utama dalam

membentuk benda keramik: pembentukan tangan langsung (handbuilding), teknik

putar (throwing), dan teknik cetak (casting).


http://3.bp.blogspot.com/-ordJ9gaVv5M/ThzLqiu64TI/AAAAAAAAAWU/e0-A5CWv_FE/s1600/New+Picture.png

Pembetukan tangan langsung

Dalam membuat keramik dengan teknik pembentukan tangan langsung,

ada beberapa metode yang dikenal selama ini: teknik pijit (pinching), teknik pilin

(coiling), dan teknik lempeng (slabbing).

Pembentukan dengan teknik putar

Pembentukan dengan teknik putar adalah keteknikan yang paling

mendasar dan merupakan kekhasan dalam kerajinan keramik. Karena

kekhasannya tersebut, sehingga keteknikan ini menjadi semacam icon dalam

bidang keramik. Dibandingkan dengan keteknikan yang lain, teknik ini

mempunyai tingkat kesulitan yang paling tinggi. Seseorang tidak begitu saja

langsung bisa membuat benda keramik begitu mencobanya. Diperlukan waktu

yang tidak sebentar untuk melatih jari-jari agar terbentuk ’feeling’ dalam

membentuk sebuah benda keramik. Keramik dibentuk diatas sebuah meja dengan

kepala putaran yang berputar. Benda yang dapat dibuat dengan keteknikan ini

adalah benda-benda yang berbentuk dasar silinder: misalnya piring, mangkok,

vas, guci dan lain-lain. Alat utama yang digunakan adalah alat putar (meja putar).

Meja putar dapat berupa alat putar manual mapupun alat putar masinal yang

digerakkan dengan listrik.

Secara singkat tahap-tahap pembentukan dalam teknik putar adalah: centering

(pemusatan), coning (pengerucutan), forming (pembentukan), rising (membuat

ketinggian benda), refining the contour (merapikan).

Pembentukan dengan teknik cetak

Dalam keteknikan ini, produk keramik tidak dibentuk secara langsung

dengan tangan; tetapi menggunakan bantuan cetakan/mold yang dibuat dari

gipsum. Teknik cetak dapat dilakukan dengan 2 cara: cetak padat dan cetak tuang

(slip). Pada teknik cetak padat bahan baku yang digunakan adalah badan tanah liat

plastis sedangkan pada teknik cetak tuang bahan yang digunakan berupa badan

tanah liat slip/lumpur. Keunggulan dari teknik cetak ini adalah benda yang

diproduksi mempunyai bentuk dan ukuran yang sama persis. Berbeda dengan

teknik putar atau pembentukan langsung


3. Pengeringan

Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah

pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis

yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan

terjadi 3 proses penting: (1) Air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke

permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan

penyusutan berhenti; (2) Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut; dan (3) air

yang terserap pada permukaan partikel hilang. Tahap-tahap ini menerangkan

mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari

retak/cracking terlebih pada tahap 1. Proses yang terlalu cepat akan

mengakibatkan keretakkan dikarenakan hilangnya air secara tiba-tiba tanpa

diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan

penyusutan mendadak.

Untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal benda

keramik diangin-anginkan pada suhu kamar. Setelah tidak terjadi penyusutan,

pengeringan dengan sinar matahari langsung atau mesin pengering dapat

dilakukan.

4. Pembakaran

Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini

mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat.

Pembakaran dilakukan dalam sebuah tungku (furnace) suhu tinggi. Ada beberapa

parameter yang mempengaruhi hasil pembakaran: suhu sintering (matang),

atmosfer tungku dan mineral yang terlibat.

Pada proses pemanasan, partikel-partikel bubuk menyatu dan memadat.

Proses pemadatan ini menyebabkan objek keramik menyusut hingga 20 persen

dari ukuran aslinya. Tujuan dari proses pemanasan ini adalah untuk

memaksimalkan kekerasan keramik dengan mendapatkan struktur internal yang

tersusun rapih dan sangat padat.

Pembakaran biskuit

Pembakaran biskuit merupakan tahap yang sangat penting karena melalui

pembakaran ini suatu benda dapat disebut sebagai keramik. Biskuit (bisque)


merupakan suatu istilah untuk menyebut benda keramik yang telah dibakar pada

kisaran suhu 700 – 1000oC. Pembakaran biskuit sudah cukup membuat suatu

benda menjadi kuat, keras, kedap air. Untuk benda-benda keramik berglasir,

pembakaran biskuit merupakan tahap awal agar benda yang akan diglasir cukup

kuat dan mampu menyerap glasir secara optimal.

5. Pengglasiran

Pengglasiran merupakan tahap yang dilakukan sebelum dilakukan

pembakaran glasir. Benda keramik biskuit dilapisi glasir dengan cara dicelup,

dituang, disemprot, atau dikuas. Untuk benda-benda kecil-sedang pelapisan glasir

dilakukan dengan cara dicelup dan dituang; untuk benda-benda yang besar

pelapisan dilakukan dengan penyemprotan. Fungsi glasir pada produk keramik

adalah untuk menambah keindahan, supaya lebih kedap air, dan menambahkan

efek-efek tertentu sesuai keinginan.

Kesemua proses dalam pembuatan keramik akan menentukan produk yang

dihasilkan. Oleh karena itu kecermatan dalam melakukan tahapan demi tahapan

sangat diperlukan untuk menghasilkan produk yang memuaskan.

Proses Pembuatan Keramik Industri :

1. Pembentukan

Setelah pemurnian, sedikit wax (lilin) biasanya ditambahkan untuk

meekatkan bubuk keramik dan menjadikannya mudah dibentuk. Plastik juga dapat

ditambahkan untuk mendapatkan kelenturan dan kekerasan tertentu. Bubuk

tersebut dapat menjadi bentuk yang berbeda-beda dengan beragam proses

pembentukan (molding). Proses pembentukan ini diantaranya adalah slip casting,

pressure casting, injection molding, dan extruction. Setelah dibentuk, keramik

kemudian dipanaskan dengan proses yang dikenal dengan nama densifikasi

(densification) agar material yang terbantuk lebih kuat dan padat.

Slip Casting.

Slip Casting adalah proses untuk membuat keramik yang berlubang.

Proses ini menggunakan cetakan dengan dinding yang berlubang-lunagng kecil

dan memanfaatkan daya kapilaritas air.


Pressure Casting.

Pada proses ini, bubuk keramik dituangkan pada cetakan dan diberi

tekanan. Tekanan tersebut membuat bubuk keramik menjadi lapisan solid keramik

yang berbentuk seperti cetakan.

Injection Molding.

Proses ini digunakan untuk membuat objek yang kecil dan rumit. Metode

ini menggunaan piston untuk menekan bubuk keramik melalui pipa panas masuk

ke cetakan. Pada cetakan tersebut, bubuk keramik didinginkan dan mengeras

sesuai dengan bentuk cetakan. Ketika objek tersebut telah mengeras, cetakan

dibuka dan bagian keramik dipisahkan.

Extrusion.

Extrusion adalah proses kontinu yang mana bubuk keramik dipanaskan

didalam sebuah tong yang panjang. Terdapat baling-baling yang memutar dan

mendorong material panas tersebut kedalam cetakan. Karena prosesnya yang

kontinu, setelah terbentuk dan didinginkan, keramik dipotong pada panjang

tertentu. Proses ini digunakan untuk membuat pipa keramik, ubin dan bata

modern.

2. Densifikasi

Proses densifikasi menggunakan panas yang tinggi untuk menjadikan

sebuah keramik menjadi produk yang keras dan padat. Setelah dibentuk, keramik

dipanaskan pada tungku (furnace) dengan temperatur antara 1000 sampai 1700oC.

Pada proses pemanasan, partikel-partikel bubuk menyatu dan memadat. Proses

pemadatan ini menyebabkan objek keramik menyusut hingga 20% dari ukuran

aslinya. Tujuan dari proses pemanasan ini adalah untuk memaksimalkan

kekerasan keramik dengan mendapatkan struktur internal yang tersusun rapih dan

sangat padat.

Kegunaan Keramik Industri

Keramik dinilai dari propertinya. Kegunaan keramik beragam disesuaikan

dengan kemampuan dan daya tahannya. Keramik dengan properti elektrik dan

magnetik dapat digunakan sebagai insulator, semikoncuktor, konduktor dan


magnet. Keramik dengan properti yang berbeda dapat digunakan pada aerospace,

biomedis, konstruksi bangunan, dan industri nuklir.

Beberapa contoh penggunaan keramik industri:

Peralatan yang dibuat dari alumina dan silikon nitrida dapat digunakan

sebagai pemotong, pembentuk dan penghancur logam.

Keramik tipe zirconias, silikon nitrida maupun karbida dapat digunakan

untuk saluran pada rotorturbocharger diesel temperatur tinggi dan Gas-

Turbine Engine.

Keramik sebagai insulator adalah aluminum oksida (AlO3). Keramik

sebagai semikonduktor adalah barium titanate (BaTiO3) dan strontium

titanate (SrTiO3). Sebagai superkonduktor adalah senyawa berbasis

tembaga oksida.

Keramik dengan campuran semen dan logam digunakan untuk pelapis

pelindung panas pada pesawat ulang-alik dan satelit.

Keramik Biomedical jenis porous alumina digunakan sebagai implants

pada tubuh manusia. Porous alumina dapat berikatan dengan tulang dan

jaringan tubuh.

Butiran uranium termasuk keramik yang digunakan untuk pembangkit

listrik tenaga nuklir. Butiran ini dibentuk dari gas uranium hexafluorida

(UF6).

Keramik berbasis feldspar dan tanah liat digunakan pada industri bahan

bangunan.

Keramik juga digunakan sebagai coating (pelapis) untuk mencagah korosi.

Keramik yang digunakan adalah jenis enamel. Peralatan rumah tangga

yang menggunakan pelapisan enamel ini diantaranya adalah kulkas,

kompor gas, mesin cuci, mesin pengering.

Jenis jenis tungku pembakaran :

1. Tungku berkala (periodik). Tungku yang digunakan untuk pembakaran secara

berkala, dimana sejumlah bahan keramik dibakar sekaligus sampai masak

kemudian tungku didinginkan lagi dan hasil bakarannya dibongkar. Demikian


dilakukan berulang secara berkala. Cara ini terlalu boros karena panas yang hilang

banyak sekali, terutama panas untuk memanasi badan tungku dan sewaktu tungku

dingin kembali.

Jenis-jenis tungku berkala :

1. Tungku ladang, tungku yang biasa digunakan untuk membakar bata merah,

bersifat tidak permanen. Lamanya pembakaran dari mulai memanasi tungku

sampai tungku dingin kembali adalah 5 Se 7 hari. Hasil bakaran pada

umunya menghasilkan rendamen rendah (60%).

2. Tungku berkala permanen. Tungku ini berbentuk ruangan permanen

(berbentuk segi empat dan lingkaran). Pada sisi bawah tungku diberi

lubang-lubang pembakaran. Hasil bakaran pada umumnya merata dan

menghasilkan rendamen antara 70 Se 85 0/0.

2. Tungku Kontinu

Tungku yang bekerja secara terus menerus (tak berhenti) kecuali produksi

berhenti. Proses pembakaran berlangsung berhari-hari, berbulan-bulan, dan

hasilnya diambil setiap hari atau dalam jangka waktu tertentu.

Jenis tungku ini ada 2, yaitu :

1. Tungku kamar, dikenal dengan tungku Hofman. Berbentuk lorong yang

bersekatsekat menjadi beberapa ruangan. Dengan tungku ini hasil produksi

cukup besar, dimana 1 kamar menghasilkan A± 3500 bata dan lebih hemat

bahan bakar. Umumnya dipakai untu produksi keramik bangunan skala

besar (bata & genteng).

2. Tungku terowongan. Berbentuk terowongan yang beratap. Pemabakaran

dari samping, masa yang dibakar berjalan melalui lorong ini dengan

kereta/lori. Jenis tungku ini termasuk modern untuk saat ini dg bahan bakar

cair atau gas. Umumnya dipakai untuk produksi keramik halus, produk-

produk keramik missal yang mutu dan harganya tinggi seperti produk

sanitair.


2.8 Karakterisasi Keramik

Atom pembentuk keramik memiliki gaya ikatan yang sangat kuat, berupa

pengikatan ionik, kovalen atau campuran dari keduanya. Jadi untuk mengetahui

sifat-sifat dan kemampuan suatu bahan keramik, maka perlu dilakukan suatu

pengujian atau analisa yang meliputi :

1. Densitas dan Porositas

Densitas (rapat massa) didefenisikan sebagai perbandingan antara massa

(m) dengan volume (v). untuk pengukuran volume, khususnya bentuk dan ukuran

yang tidak beraturan sulit ditentukan. Oleh karena itu salah satu cara untuk

menentukan densitas (bulk Density) dan porositas dari sample keramik cordierite

berpori yang telah disentering adalah dengan menggunakan metoda Archimedes

(standar ASTM C. 373 – 72), memenuhi persamaan berikut :

Dimana :

Ws : massa sampel kering (g)

Wb : massa sampel setelah direndam air (g)

Wg : massa sampel digantung didalam air (g)

Wk : massa kawat penggantung (g)

2. Kekerasan (Vickers Hardness, Hv)

Kekerasan didefenisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi atau

ketahanan terhadap deformasi dari permukaan bahan. Ada tiga tipe pengujian

terhadap ketahanan bahan, yaitu : tekukan (Brinell, Rockwell dan Vickers),

pantulan (rebound) dan goresan (scratch). Pada penelitian ini pengukuran

kekerasan (Vickers Hardness) dari sample keramik dilakukan dengan

menggunakan microhardness tester. Kekerasan, Vickers Hardness (Hv) suatu

bahan dapat ditentukan dengan persamaan berikut :


Dimana :

P = beban yang diberikan (kgf)

D = Panjang jejak identor (mm)]

Hv = kekerasan Vickers (kgf/mm2)

3. Kekuatan Patah (Bending Strenght)

Kekuatan patah sering disebut Modulus of Rupture (MOR) yang

menyatakan ukuran ketahan bahan terhadap tekanan mekanis dan tekanan panas

(Thermal stress) (Junshiro H, 1991). Pengkuran kekuatan patah (bending strength)

sample keramik digunakan metode tiga titik (triple point bending), nilai kekuatan

patah dapat ditentukan dengan standar ASTMC. 733-79 melalui persamaan

berikut :

Dimana :

P = beban (kgf)

L = jarak dua penumpu (cm)

b,h = dimensi sampel (cm)

4. Koefisien Expansi Thermall (α)

Secara umum material keramik bila dipanaskan atau didinginkan akan

mengalami perubahan panjang / volume secara bolak balik (reversible) sepanjang

material tersebut tidak mengalami kerusakan permanen. Pengukuran nilai

koefesien expansi thermall digunakan alat dilatometer. Dari alat ini diperoleh

kurva hubungan antara suhu dengan persen expansi, rentang suhu yang digunakan

dari hu kamar sampai suhu 1000°C. sedangkan nilai koefisien expansi thermall

diperoleh dari nilai slope kurva hubungan suhu dengan persen expansi. Atau

koefisien expansi thermall (α) dapat ditentukan melalui persamaan :


Dimana :

α = koefisien expansi termal (oC-1)

LT1 = panjang sampel pada suhu T1 (cm)

LT2 = panjang sampel pada suhu T2 (cm)

T1 = suhu awal (0C)

T2 = suhu akhir (0C)

5. Analisa Mikrostruktur

Pengamatan mikrostrukur material keramik dilakukan dengan

menggunakan Scanning, Electron Microscope (SEM). Dari foto SEM pada

sample keramik yang telah disinter dilakukan pengamatan perubahan bentuk dan

ukiran butiran dan ukuran butirnya.

Sedangkan untuk mengidentifikasi struktur kristal atau fasa-fasa yang terbentuk

menggunakan difraksi sinar sinar – X atau XRD. Sinar – X adalah gelombang

elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek sekitar 0,5 – 2,5 A° dan

mendekati jarak antara atom kristal serta mempunyai energi yang besar. Berkat

sinar – X dan Monokromatik ini ditembakkan pada suatu permukaan material,

maka atom-atom dalam kristal akan menyerap energi dan menghamburkan

kembali Sinar – X ke segala arah. Hubungan antara jarak antar bidang, d dalam

bidang kristal dengan sudut hamburan θ memenuhi hokum Bragg dengan

persamaan :

2 d Sin θ = n λ………………(6)

dimana n adalah orde difraksi (bilangan bulat = 1, 2, 3…) dan adalah panjang

gelombang sinar – X yang digunakan.


2.9 Karakterisasi 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 atau dalam 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.


;

2.10 Kegunaan Keramik

Hampir sebagian besar orang telah menggunakan produk-produk yang terbuat dari

keramik,entah itu untuk kebutuhan rumah tangga seperti mangkok, piring,

cangkir,teko,tempayan dll. Atau keramik yang digunakan untuk bahan bangunan,

seperti batu-bata,genteng keramik, tegel keramik , pipa-pipa keramik untuk

pembuangan. Ada juga keramik yang digunakan untuk keperluan keperluan

khusus dan dibuat secara khusus pula misalnya keramik isolator yang digunakan

untuk kebutuhan industri perlistrikkan.

Dengan berkembangnya teknologi maka kini bahkan keramik telah digunakan

didalam berbagai keperluan bidang science seperti bidang kedokteran yang

dikenal dengan bio ceramics, misalnya beberapa organ tubuh manusia yang rusak

ternyata dapat digantikan dengan bahan keramik seperti tulang dan gigi.Keramik

juga banyak digunakan di dalam dunia elektronik. Ternyata banyak bagian dari

dari produk elektronik yang dibuat dari bahan keramik .

Dalam bidang teknologi kedirgantaraan maupun antariksa, ternyata bagian-bagian

tertentu dari pesawat terbang maupun pesawat luar angkasa terbuat dari bahan

keramik. Sebagai contoh, pesawat antariksa ulang alik Columbia dan Discovery

ternyata seluruh badan pesawat bagian luarnya dilapisi dengan mantel yang tahan

api yang terbuat dari keramik yang ringan (light refractory brick) yang tahan

terhadap suhu yang sangat tinggi. Tanpa dilapisi bahan keramik tersebut maka

pesawat antariksa tidaklah mungkin dapat terbang menjelajah luar angkasa,

karena ketika kembali ke bumi akan mengalami gesekan dengan atmosfir yang

mengakibatkan terjadinya suhu yang sangat tinggi itu.


http://fiqrotul.wordpress.com/2011/12/14/karakteristik-struktur-dan-sifat-keramik/struktur-kristal/

Bahan keramik juga digunakan dibidang teknologi nuklir. Hal ini disebabkan

karena bahan keramik, selain tahan terhadap suhu yang sangat tinggi, juga

sekaligus penghantar panas yang sangat buruk . Bahkan bahan keramik

merupakan bahan satu satunya yang tahan terhadap radiasi

nuklir,sehingga reactor nuklir dimanapun menggunakan bahan keramik sebagai

pelindung, agar radiasi tidak menyebar kemana-mana karena sangat

membahayakan .

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani, keramikos yang

artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses

pembakaran.

2. Komposisi bahan keramik terdiri dari Kaolin, Lempung, Bentonit,

dan Feldspar.

3. Keramik terdiri dari berbagai bahan dasar yaitu: bahan dasar

plastis, bahan dasar pelebur, bahan penghilang lemak, bahan tahan

panas, bahan pencampur.

4. Keramik dapat diperoleh melalui proses pembuatan secara

tradisional dan proses pembuatan secara industri.

3.2 Saran

Dalam makalah ini tidak menutup kemungkinan masih terdapat banyak

kekurangan baik menyangkut isi maupun penulisan. Oleh karena itu, kami

mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan

makalah ini dan makalah selanjutnya.


Makalah Keramik Kelompok 7.

Documents

Transcript of Makalah Keramik Kelompok 7.