Keramik adalah senyawa logam atau bukan logam yang memiliki ikatan atom ionik dan kovalen, sehingga memiliki titik lebur tinggi dan bersifat isolator. Keramik terdiri dari keramik tradisional dan modern, dan memiliki berbagai sifat yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi seperti refraktori, kaca, abrasive, semen, dan bio-keramik.
2. KERAMIK
• Senyawa logam atau bukan logam yang mempunyai
ikatan atom ionik dan kovalen
• Ikatan ionik dan kovalen menyebabkan keramik
mempunyai titik lebur tinggi dan bersifat isolator
• Keramik terdiri dari
• Keramik tradisional, disusun oleh tanah liat, silika dan feldspar. Cth. bata,
ubin, genteng dan porselen, tahan sampai dengan suhu 1200C
• Keramik halus, dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau
logam, seperti: oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO,dll). tahan sampai dengan
suhu 2000 C.
3. Bahan baku keramik yang umum dipakai adalah
felspard, ball clay, kwarsa, kaolin, dan air. Sifat
keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal,
komposisi kimia dan mineral bawaannya. Oleh karena
itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan
geologi dimana bahan diperoleh. Secara umum
strukturnya sangat rumit dengan sedikit elektron-
elektron bebas.
4. Sebagian besar keramik diikat secara ionik dan hanya sedikit
diikat secara kavalen
Ikatan ionik biasanya mempunyai diameter atom kation < atom
anion, akibatnya atom kation selalu dikelilingi atom anion.
Jumlah atom tetangga terdekat (mengelilingi) atom tertentu
dikenal sbg bilangan koordinasi (Coordination number).
- atom bermuatan positif(atom logam) : kation
- atom bermuatan negatif (non logam) : anion
Struktur Kristal
5. Kristal keramik akan stabil jika anion yang
mengelilingi kation jika semuanya bersinggungan
dengan kation.
STABIL STABIL TAK STABIL
Gambar 1. Stable and unstable anion-cation coordination
configuration.
6. Sifat-sifat keramik
a. Sifat Mekanik
Sifat mekanik : keras, kuat dan stabil pada suhu
tinggi tetapi getas dan mudah patah.
Contoh ; SiC dan Si3N4 digunakan untuk turbin dan
motor.
7. b. Sifat Termal
Sifat termal bahan keramik adalah kapasitas
panas, koefisien ekspansi termal, dan
konduktivitas termal.
Pada perubahan temperatur yang besar dan
tiba-tiba dapat melemahkan keramik. Kontraksi
dan ekspansi pada perubahan temperatur
tersebutlah yang dapat membuat keramik
pecah.
8. c. Sifat elektrik
Keramik dikenal sangat baik sebagai isolator.
Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3)
keramik yang disebut sebagai
piezoelektrik dapat menghasilkan respons listrik
akibat tekanan mekanik atau sebaliknya.
9. d. Sifat kimia
Salah satu sifat khas dari keramik adalah kes
tabilan 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.
10. e. Sifat fisik
• Keramik biasanya memiliki densitas
yangkecil. Sebagian keramik yang
ringan mungkin dapat sekeras
logam yang berat. Keramik yang
keras juga tahan terhadap gesekan.
11. Bahan Baku Keramik
Ada tiga bahan utama yang digunakan untuk membuat produk
keramik klasik, yaitu lempung, feldspar, dan pasir.
Lempung adalah aluminium silikat hidrat yang tidak terlalu murni yang
terbentuk sebagai hasil pelapukan dari batuan beku yang
mengandung feldspar.
Reaksinya dilukiskan sebagai berikut :
K2CO3 + Al2O3.2SiO2.2H2O + 4 SiO2
K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + 2H2O
12. Ada tiga jenis feldspar yang umum, yaitu
potas (K2O. Al2O3.SiO2), soda (NaO.
Al2O3.6SiO2), dan gamping (CaO.
Al2O3.6SiO2), yang kesemuanya dipakai
dalam produk keramik. Feldspar sendiri
berfungsi sebagai pemberi sifat fluks
dalam formulasi keramik.
13. Bahan keramik tradisional adalah tembikar,
lempung, semen, refraktori dan berbagai hasil
berkaitan dengan silikat.
Bahan keramik modern terdiri daripada keramik
oksida (Al2O3, ZrO2, TiO2, BaTiO2, dan
sebagainya) dan keramik bukan oksida (Si3N4,
TiN, SiC, B4C dan sebagainya).
14. Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk
berbagai aplikasi karena mempunyai karakter :
1.Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
2.Tahan korosi
3.Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan
superkonduktor
4.Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik
5.Keras dan kuat, namun rapuh.
15. Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan
konduktivitas listrik yang berada di antara
insulator dan konduktor. Semikonduktor disebut
juga sebagai bahan setengah penghantar listrik.
Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator
pada temperatur yang sangat rendah, namun
pada temperatur ruangan besifat sebagai
konduktor. Bahan semikonduksi yang sering
digunakan adalah silikon, germanium, dan
gallium arsenide.
16. Beberapa keramik yang penting sebagai bahan
teknik antara lain
1. Refractory (batu tahan api)
2. Glass(kaca)
3. Abrasive
4. Cement(semen)
17. Batu tahan api
Dari sifat kimianya batu tahan api dibagi
menjadi:
• batu tahan api asam (acid refractories)
,biasanya terbuat dari quartz dan
mengandung banyak silika . memiliki
titiklebur antara 1650-1730 0C, mulai
melunak pada 1550 0C. Digunakan pada
konventor bassemer dan dapur lain yang
menggunakan acid lining.
18. • batu tahan api basa (basic refractories)
,banyak mengandung magnesia (MgO)
dibuat dari dolomit / magnesit. Batu tahan
api dolomit dapat tahan sampai 1800-
1950 0C, batu tahan api dolomit dapat
tahan sampai 2000 0C
• batu tahan api netral (neutral
refractories), banyak mengandung
alumina (Al2O3) dan silika (SiO2) terbuat
dari kaolinit dapat tahan antara 1600 –
1670 0C
19. Glass (kaca)
Kaca merupakan materi bening (tembus pandang)
yang biasanya di hasilkan dari campuran silikon atau
bahan silikon dioksida (SiO2), yang secara kimia
sama dengan kuarsa (kwarts). Biasanya dibuat dari
pasir. Suhu lelehnya adalah 2000 C. Memiliki sifat
sifat transparan, non toxic inert (tidak bereaksi
dengan berbagai bahan kimia ). Tidak
mengakibatkan kontaminasi yang cukup keras.
Kaca dibuat dari berbagai campuran oksida .
20. Abrasives
Abrasive adalah bahan yang digunakan untuk
menghakuskan permukaan benda lain dengan cara
menggosokan bahan abrasive kepermukaan yang akan
dihaluskan sehingga terjadi pengikisan. Bahan abrasive
digunakan untuk membuat gerinda atau serbuk/pasta
polishing.
Bahan abrasive terbuat dari berbagai oksida dan karbida yang
sangat keras seperti alumina, silica, silicon carbide, tungsten
carbide dll.
21. Cement (semen)
Semen adalah semacam bahan perekat ,berupa
serbuk yang bila dicampur dengan air menjadi pasta
dan setelah didinginkan beberapa saat akan
menjadi keras. Ada semen yang untuk menjadi
keras memerlukan banyak air sperti misalnya
Portland cement dan ada juga yang untuk menjadi
keras tanpa dicampur air misalnya kapur bubuk
(Ca(OH)2) dan gips (CaSO4).
22. Portland cement dibuat dengan batu kapur dan
tanah liat, yang kemudian dihaluskan lalu dibakar.
Pembakaran didalam kilang putar (rotary klin ) ini
menyebabkan bahan-bahan tadi berdifusi dan
menjadi clinker yang keluar dari kilang berbentuk
bola-bola .
Clinker ini dicampur dengan dengan sebuah gips
lalu dihancurkan lagi menjadi serbuk-serbuk yang
halus.
23. Bio-keramik
Material ini didisain secara khusus seperti
polycrystalline alumina atau hydroxyapatite
atau partial stabilized zirconia,gelas keramik
(bio-activeglass)
24. Keburukan dari keramik adalah cacat(flaws),
seperti retak(cracks), ruang hampa (voids),
terperangkapnya kotoran/udara (inclusion).
Dimana cacat ini akan mudah menyebar. Bila
cacatnya berukuran 10 sampai dengan 50
mikron meter maka akan mengurangi
kekuatannya sekitar 5% dari kekuatan
teoritisnya
