1. Disusun Untuk Memenuhi Tugas Material Teknik Semester 2

2. KERAMIK
Gambar Keramik
Keramik adalah semua benda-benda yang terbuat
dari tanah liat/lempung yang mengalami suatu
proses pengerasan dengan pembakaran suhu
tinggi. Pengertian keramik yang lebih luas dan
umum adalah “Bahan yang dibakar tinggi” termasuk
didalamnya semen, gips, metal dan lainnya.
Bahan keramik terdiri dari fasa yang merupakan
senyawa antara unsur logam dan bukan logam.
Senyawa ini mempunyai ikatan ionik dan/atau
ikatan kovalen.jadi sifat-sifatnya berbeda dengan
logam. Kebanyakan fase keramik mempunyai
struktur kristalin. Dibanding dengan logam, struktur
kristal bahan keramik lebih rumit.

3. Keramik secara umum tersusun dari bahan-bahan berikut:
1. Clay(Tanah Liat)
Sifat keadaan bahan dari Clay adalah
berbutir kasar,
rapuh dan tidak plastis jika dibandingkan dengan lempung sedimenter
Clay mengandung hidrated alumunium silica (Al2O3.SiO.H2O) yang berfungsi
Mempermudah proses pembentukan keramik
Mempunyai sifat plastik sehingga mudah dibentuk
Mempunyai daya ikat bahan baku yang tidak plastis.
2. Kwarsa (Flint)
Kwarsa adalah bentuk lain dari batuan silica (SiO2), yang mempunyai fungsi
Mengurangi susut kering, jadi mengurangi ada retakan dalam pengeringan
Mengurangi susut waktu dibakar sehingga tetap kualitas tetap baik

4. 3. Feldspard
Feldspard yang disusun oleh K2O. Al2SO3.6SiO2 ini merupakan suatu
kelompok mineral yang berasal dari batuan karang. Pada saat keramik
dibakar,maka Feldspard meleleh dan membentuk lelehan gelas yang
menyebabkan partikel- partikel clay bersatu bersama sehingga
memberikan kekerasan dankekuatan pada keramik.Feldspard sangat
berguna karena mengandung soda dan Potash sehinggatidak larut dalam
air.
Feldspard mengandung semua bahan- bahan penting untuk membentuk
Glasir. Glasir sendiri bertujuan
untuk memperhalus permukaan keramik,
melindungi keramik,mempercantik dekorasi dan memperindah bila
dengan berbagai variasi warna .
Sebagai bahan pelebur ,feldspard merupakan bahan yang tidak plastis,
sehingga dapat mengurangi susut kering dan kekuatan kering.

5. Structure & Sifat Keramics
Senyawa keramik disifati oleh ikatan covalent & ionic
antar atom. Ikatan ini lebih kuat dibanding ikatan
metallic pada logam. Shg keramik memiliki kekerasan
dan kekakuan tinggi, tetapi keuletan rendah. Elektron
yang terikat kuat dalam ikatan ini menyebabkan
keramik bersifat konduktor yang buruk. Ikatan kuat ini
juga menyebabkan keramik memiliki titik leleh tinggi,
beberapa keramik pada suhu tinggi bukan meleleh tapi
terurai senyawanya.

6. Ceramics biasanya membentuk struktur kristal. Struktur kristal
umumnya lebih kompleks dari pada kebanyakan logam. Hal ini karena:
o Molekul keramik biasanya terdiri dari atom-atom dg ukuran yg jauh
berbeda.
o Muatan ion sering berbeda seperti pada SiO2 dan Al2O3.
o Beberapa keramik terbentuk dari tiga unsur atau lebih, seperti
Al2Si2O5(OH)4.
Struktur kristalnya dapat berbentuk single crystals atau polycrystals.
Sifat mekanik dan fisik keramik dipengaruhi oleh ukuran butir (grain
size); bahan dg butiran halus (finer-grain) menghasilkan kekuatan
(strength) dan keuletan (toughness) lebih baik.
Beberapa keramik lain diasumsikan membentuk struktur amorphous
atau glassy phase. Contohnya, kaca (glass). Kaca terbentuk dari leburan
silica (fused silica). Variasi sifat dan warna kaca didapat dari
penambahan bahan keramik glassy seperti oksida aluminium, boron,
calcium, dan magnesium.
Beberapa keramik yg berstruktur kristal menggunakan glassy phase
keramik sebagai binder

7. Didalam keramik juga terdapat kristal ion sebagai struktur
mikro.Dibawah ini dikemukakan struktur khas kristal ion yang sering
ditemui dalam keramik
1. Struktur Kristal Tipe AX
 Jenis struktur kristal garam batu
Bentuk kubik berpusat muka (FCC). Cth.; NaCl, CsCl,
ZnS dan intan.
 Struktur sesium Klorida
Bentuk kubik sederhana (simple cubic)
 Struktur ZnS
Bentuk Sphalerite
 Struktur intan
Bentuk sama seperti ZnS, tetapi seluruh atomnya diisi
atom C.

8. 2. Struktur kristal AmXp
Al2O3 (korundum).
Bentuk heksagonal tumpukan padat
3. Struktur kristal AmBnXp
BaTiO3.
Bentuk kristal perouskite

9. 2. Sifat Mekanik
Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan
korosi.
Bhan keramik umumnya memiliki kekuatan tarik yang rendah karena
ketahanan terhadap geseran terhadap pangkal retak.
3. Sifat Kimia
Salah satu sifat khas dari keramik adalah kestabilan kimia. Sifat kimia
dari permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif.

10. Mechanical Properties of Ceramics
Sifat mekanik dasar bahan keramik adl kaku/keras (rigid) dan
getas (brittle), kurva tegangan-regangan membentuk elastis
sempurna.
Kekerasan (hardness) dan modulus elastisitas lebih besar
dibandingkan logam.
Secara teoritis, kekuatan keramik lebih besar dibandingkan
logam krn memiliki ikatan atom ionic dan covalent yg lebih kuat
dibandingkan metallic. Tetapi jenis ikatan atom ini tidak
memungkinkan terjadinya slip saat dibebani tegangan besar.
Sehingga keramik sulit mengalami deformasi plastis dan lebih
sulit menyerap tegangan.

11. Klasifikasi/penggolongan keramik
Traditional ceramics, silikat yang digunakan untuk produk tanah
liat seperti batu bata, ubin, genteng, kerajinan pecah belah,
abrasive umum, dan semen.
New ceramics, keramik yg dikembangkan belakangan berbasis
pada non silicates seperti oxides dan carbides, umumnya
memiliki sifat mekanik dan fisik yang lebih unggul dibanding
keramik tradisional.
Glasses, pada dasarnya berbasis pada silika dan dibedakan dari
keramik lainnya karena struktur non-crystalline.
Glass ceramics, glasses yg telah diubah menjadi memiliki struktur
kristal yang besar dg proses perlakuan panas.

12. Seperti pada logam, ketidak-sempurnaan struktur kristal
keramik meliputi: vacancies, interstitialcies, displaced atom, dan
microscopic cracks. Cacat internal ini mendorong terjadinya
konsentrasi tegangan, khususnya pada beban tarik (tensile),
tekuk (bending), dan kejut (impact). Akibatnya keramik lebih
mudah pecah dibandingkan logam. Kekuatan tarik dan keuletan
(toughness) keramik relatif rendah. Dan kekuatannya lebih sulit
diprediksi karena cacat internal sering terjadi random terutama
utk keramik yg dibuat secara tradisional. Keramik pada dasarnya
lebih kuat terhadap beban tekan (compression) dibanding tarik
(tensile) dan kejut (impact).

13. Sifat Sifat Bahan Keramik
1. Sifat Listrik
Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat
baik sebagaiisolator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3) dapat
dipolarisasi dan digunakansebagai kapasitor.
Sering pula digunakan bahan yang disebut dielektrik. Bahan ini adalah
isolator yang dapat dipolarisasi pada tingkat molekular.Material
semacam ini digunakanuntuk menyimpan muatan listrik.
Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan.
Sifat inimerupakan bagian bahan "canggih" yang sering digunakan
untuk tranduser,yang ditemui pada mikrofon, dan sebagainya.

14. 4. Sifat Termal
Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien
ekspansitermal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan
adalah kemampuan bahanuntuk mengabsorbsi panas dari lingkungan.
Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk
vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut.Keramik
biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan.
Jadigetaran-getaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan
karena ikatannya kua tmaka getaran yang besar tidak akan
menimbulkan gangguan yang terlalu banyak pada kisi kristalnya.
Contoh paling baik penggunaan keramik untuk insulasi panas adalah
pada pesawat ruang angkasa.

15. 5. Sifat Optik
Bila cahaya mengenai suatu obyek cahaya dapat ditransmisikan,
diabsorbsi, ataudipantulkan. Bahan bervariasi dalam kemampuan
untuk mentransmisikan cahaya, dan biasanya dideskripsikan sebagai
transparan. Dua mekanisme penting interaksi cahaya dengan partikel
dalam padatan adalah polarisasi elektronik dan transisi elektron antar
tingkat energi. Banyak aplikasi memanfaatkan sifat optik bahan
keramik ini. Transparansi gelas membuatnya bermanfaat untuk
jendela, lensa, dan objek-objek seni.

16. A. Keramik Dielektrik
Bahan dielektrik memisahkan dua konduktor listrik tanpa ada aliran listrik diantaranya.
Dielektrik adalah isolator, dan memegang peran inert dalamrangkaian listrik. Sifat
utama suatu isolator adalah “kekuatan” dielektrik. Pengguanaan paling penting dari
dielektrik keramik adalah untuk kapasitor. Selain itu diklasifikasikan juga oleh sifat
khas dielektrik yaitu untuk kompensasi temperatur dan untuk konstanta dielektrik
yang tinggi.
B. Keramik Piezoelektrik
Beberapa jenis kristal keramik tidak memiliki simetri. Puat muatan positip dan negatif
tidak identik. Akibatnya, setiap se satuan berperan sebagai dwikutub listrik kecil
dengan ujung positip dan negatif.
Kedua keadaan ini menunjukkan bahwa gaya mekanik dan dimensi dapat diganti oleh
muatan listrik atau tegangan. Bahan dengan karakteristik tersebut diatas disebu
piezoelektrik (bersal dari tekanan-listrik)
BaTiO3 adalah bahan keramik pertama yang dipergunakan sebagai
bahan piezoelektrik.
C. Keramik Semikonduktor
Meskipun bahan keramik pada umumnya merupakan,isolator,keramik dapat berubah
menjadi semikonduktor bila mengandung elemen transisi valensi ganda

17. Traditional Ceramics
Bahan tambang silicates, seperti tanah liat dg berbagai komposisi,
dan silica, seperti kwarsa (quartz), terdapat sangat berlimpah di alam
dan merupakan bahan baku dasar keramik tradisional.
1. Tanah liat (clay)
paling banyak digunakan sbg bahan baku keramik. Terdiri dari partikel
halus hydrous aluminum silicate yg jika dicampur dg air akan
mudah dibentuk dan dicetak. Tanah liat yang paling umum adl berbasis
pada bahan kaolinite (Al2Si2O5(OH)4). Bahan ini jika dipanaskan pada
suhu tinggi akan menyatu menjadi rapat (dense) dan kuat. Perlakuan
panas ini dikenal dg nama pembakaran (firing).

18. 2. Silica
juga termasuk bahan baku utama keramik tradisional, komponen
dasar pada kaca (glass), dan komponen utama pd produk keramik seperti
whiteware, refractories (keramik tahan api), dan abrasives (keramik
gosok). Silica tersedia di alam dlm berbagai bentuk, yg paling utama adl
kwarsa (quartz). Sumber utama kwarsa adl batu pasir (sandstone). Silica
umumnya dicampur dlm berbagai proporsi dg tanah liat dan feldspar utk
mendapatkan sifat yg tepat. Feldspar adl bahan crystalline yg terdiri dari
aluminum silicate dicampur dg salah satu dari potassium, sodium,
calcium, atau barium. Contohnya, campuran potassium memiliki rumus
kimia KAlSi3O8. Campuran tanah liat, silica, dan feldspar digunakan utk
membuat periuk-belangga, kerajinan china, dan barang pecah belah
lainnya.

19. 3. Alumina
juga termasuk bahan baku utama keramik tradisional. Dihasilkan dari
bahan tambang bauxite, terdiri dari campuran hydrous aluminum oxide
dan aluminum hydroxide ditambah senyawa besi atau manganese.
Bahan tambang lain adl corundum, yg mengandung alumina dlm
jumlah besar. Contoh kristal corundum adl batu permata shapire dan
ruby. Alumina digunakan sebagai abrasive pd batu gerinda dan lapisan
tahan api pada furnace.
4. Silicon carbide,
keramik yg digunakan luas sebagai abrasive, dihasilkan melalui
pemanasan campuran pasir (sumber silicon) dan kokas (carbon) pada
suhu sekitar 2200 ºC, shg menghasilkan SiC dan CO.

20. I. Produk Keramik Tradisional
1. Pottery (bahan tembikar) & Tableware (peralatan makan). Ini adl
produk tertua yg dimulai sejak ribuan tahun lalu dan digunakan
hingga sekarang. Meliputi seluruh produk peralatan makan yg kita
gunakan sehari-hari termasuk earthenware (tembikar dari tanah),
stoneware (tembikar dari batu), dan china (porcelain/tembikar china).
Bahan baku produk ini biasanya dari tanah liat (clay) dikombinasikan
dg mineral lain seperti silica dan feldspar.
2. Brick (batu bata) & Tile (ubin). Batu bata bangunan, pipa keramik,
genteng keramik, saluran air keramik, dan ubin dibuat dari berbagai
tanah liat yg mengandung silica dan bahan berpasir yg tersedia
berlimpah di alam. Produk-produk ini dibentuk dg cetakan dan
dibakar pada suhu relatif rendah.

21. 3. Refractories (keramik tahan panas).
Keramik tahan panas, sering dlm bentuk batu bata (bricks),
sangat penting bagi proses industri yg memerlukan tanur
(furnace) dan wadah (crucible) utk pemanasan dan atau peleburan
bahan. Bahan tahan panas (refractory materials) hrs memiliki sifat
tahan terhadap suhu tinggi, daya hantar panas rendah (thermal
insulation), dan tahan terhadap reaksi kimia dg bahan (logam) yg
dipanaskan/dilebur. Keramik yg digunakan sebagai refractory
materials meliputi: alumina, silica, magnesium oxide (MgO) dan
calcium oxide (CaO).
4. Abrasives
Keramik tradisional yg digunakan sebagai produk abrasive
seperti batu gerinda dan kertas ampelas adalah alumina dan
silicon carbide (SiC). Meskipun silicon carbide lebih keras (SiC:
2600 HV, Al2O3: 2200 HV) tetapi alumina lebih banyak digunakan
sebagai batu gerinda karena memberikan hasil yang lebih baik
saat menggerinda baja.

23. NEW CERAMIC (keramik baru) adalah bahan keramik yg
telah dikembangkan secara sintetis melalui beberapa dekade utk
meningkatkan teknik pemrosesan yg dapat mengontrol dg baik
struktur dan sifat bahan keramik.
Keramik baru umumnya berbasis pada senyawa selain
variasi aluminum silicate, dan secara kimia lebih sederhana dari
pada keramik tradisional, contohnya: oxides, carbides, nitrides,
dan borides. Garis pemisah antara keramik tradisional dan baru
sangat samar karena aluminum oxide dan silicon carbide
termasuk kelompok keramik tradisional.
Pembedaannya lebih didasarkan pada metode
pemrosesan dari pada komposisi kimianya.

24. New Ceramics Oxides: - Alumina
Alumina adl bahan terpenting dlm oxide ceramics, dewasa ini di
produksi secara sintetis dari mineral bauxite memakai metode tanur
listrik (electric furnace).
Melalui control ukuran partikel dan ketidak-murnian, metode
pemrosesan yang lebih baik, dan pencampuran dg sejumlah kecil
bahan keramik lain, kekuatan (strength) dan keuletan (toughness)
alumina dapat ditingkatkan secara substansial dibanding alumina
tradisional. Alumina memiliki sifat: good hot hardness, daya hantar
panas rendah, dan daya tahan korosi baik.
Alumina banyak digunakan sebagai bahan abrasive (batu
gerinda), bio-ceramics (tulang dan gigi buatan), electrical insulators,
komponen elektronik, bahan paduan pada kaca (glass), dinding tahan
api/panas (refractory), pahat potong, badan busi (spark plug barrels),
dan komponen engineering lain.

25. New Ceramics – Carbides-1
Keramik Karbida (carbide ceramics) meliputi silicon carbide (SiC),
tungsten carbide (WC), titanium carbide (TiC), tantalum carbide (TaC),
dan chromium carbide (Cr3C2).
Silicon carbide (SiC), merupakan keramik buatan manusia yg
metode pembuatannya telah dikembangkan sejak satu abad yg lalu, shg
sering dikelompokkan sbg keramik tradisional. Selain digunakan
sebagai bahan abrasive (penggosok), juga sebagai elemen penahan
panas dan bahan tambahan dlm pembuatan baja.
WC, TiC, dan TaC memiliki kekerasan dan tahan aus yg sangat tinggi,
digunakan sebagai pahat potong dan aplikasi lain yg memerlukan sifat-
sifat tersebut.
Tungsten carbide (WC) adl diantara ketiga bahan tersebut yg
pertama kali dikembangkan, dan paling penting serta paling luas
digunakan. WC dibuat dengan cara karburisasi (carburizing) serbuk
tungsten yg dihasilkan dari reduksi bijih tungsten seperti wolframite
(FeMnWO4) dan scheelite (CaWO4).

26. New Ceramics - Carbides - 2
Titanium carbide (TiC) diproduksi dg karburisasi bahan tambang rutile
(TiO2) atau ilmenite (FeTiO3).
Tantalum carbide (TaC) dibuat dg karburisasi serbuk tantalum murni
atau tantalum penta-oxide (Ta2O5).
Chromium carbide (Cr3C2) memiliki stabilitas kimiawi yg baik dan tidak
mudah teroksidasi. Diproduksi dg cara karburisasi chromium oxide
(Cr2O3) sebagai senyawa awal.
Selain SiC, semua keramik karbida diatas harus dikombinasikan
dg metallic binder (pengikat logam) seperti cobalt atau nickel.
Akibatnya, serbuk karbida diikat dalam kerangka (framework) logam
membentuk apa yg dikenal dengan cemented carbide, sebuah bahan
komposit, khususnya sebuah cermet (berasal dari kata ceramics dan
metal).

27. New Ceramics - Nitrides -
Bahan keramik nitride yg penting adl: silicon nitride (Si3N4), boron
nitride (BN), dan titanium nitride (TiN). Keramik nitride umumnya bersifat
keras (hard) dan getas (brittle), melebur pada suhu tinggi (tetapi tidak
setinggi carbides), dan insulator listrik kecuali TiN.
Silicon Nitride (Si3N4) memberi harapan utk aplikasi struktur suhu
tinggi. Teroksidasi pada suhu sekitar 1200 ºC dan terurai secara kimia
pada suhu sekitar 1900 ºC. Memiliki ekspansi panas rendah, daya tahan
baik terhadap kejutan panas (thermal shock) dan melar (creep), dan tahan
korosi dg dilebur logam non-besi. Banyak digunakan pada turbin gas,
rocket engines, dan bejana peleburan logam.

28. Boron Nitride (BN) memiliki beberapa struktur mirip carbon, (1)
hexagonal mirip graphite, dan (2) kubus mirip diamond, yang memiliki
kekerasan mendekati diamond, shg struktur ini disebut cubic boron
nitride (cBN) atau borazon. cBN diproduksi dg memanaskan BN hexagonal
dibawah tekanan sangat tinggi. cBN banyak digunakan sebagai pahat
potong dan batu gerinda, dan cocok digunakan utk memotong baja.
Titanium Nitride (TiN) berbeda dg keramik nitride yg lain, bersifat
penghantar listrik yg baik. Memiliki kekerasan tinggi, daya tahan aus baik,
dan koefisien gesek (friction) dg logam besi rendah. Ideal digunakan
sebagai bahan pelapis (coating) pahat potong, ketebalan coating sekitar
0.006 mm.
Oxy-nitride ceramic (SiAlON), terdiri dari silicon, aluminum,
oxygen, dan nitrogen (Si4Al2O2N6). Sifatnya mirip dg silicon nitride,
tetapi lebih tahan terhadap oksidasi pd suhu tinggi. Digunakan sebagai
pahat potong dan aplikasi suhu tinggi lainnya.

29. Glass
Istilah “glass” sebenarnya digunakan utk menyatakan suatu kondisi
(state) zat yg amorphous atau non-crystalline dari material padat.
Kondisi glass ini terjadi jika bahan didinginkan cepat dari kondisi
cair sehingga tidak memiliki cukup waktu utk membentuk struktur
kristal. Kondisi ini dapat terbentuk pada semua jenis bahan, tetapi
sangat terjadi pada logam.
Sebagai jenis bahan glass adalah jenis keramik yg berada pada
kondisi glassy dalam keadaan padat.

30. Chemistry ( Kimia ) and Sifat Glass Pada Keramik
Penyusun utama bahan glass adl silica (SiO2), paling umum
ditemukan sebagai mineral kuarsa (quartz) dalam batu pasir dan pasir
silica. Kuarsa terbentuk alami sebagai zat kristal, tetapi setalah dilebur
dan didinginkan akan membentuk silica yg berkaca.
Kaca silica memiliki koefisien ekspansi panas (thermal expansion
coefficient) yg sangat rendah, sehingga sangat tahan terhadap thermal
shock. Sifat ini ideal utk aplikasi suhu tinggi, karena itu, Pyrex dan gelas
kaca kimia yg dirancang utk dipanaskan, dibuat dg proporsi kaca silica
yg besar.
Komposisi bahan kaca selain silica biasa ditambahkan oksida-
oksida lain untuk menurunkan titik lebur sehingga lebih mudah diproses
dan untuk mengontrol sifat-sifatnya. Tetapi silica tetap sebagai
komponen utama (50 – 75%), karena merupakan pembentuk sifat glass
terbaik, yaitu membentuk kondisi glassy pada saat didinginkan dari
kondisi cair. Keramik lain biasanya mengkristal saat pemadatan
(solidificasi).

31. Fungsi Oksida-oksida lain pada bahan Kaca
Oksida-oksida tersebut dilarutkan pada kondisi padat dg silica dan berfungsi:
o Bekerja sebagai flux (mendorong terjadinya fusi) selama pemanasan
o Meningkatkan fluiditas pada kondisi cair untuk memudahkan pemrosesan
(casting)
o Memperlambat terjadinya devitrification, yaitu kecenderungan untuk membentuk
kristal dari kondisi glassy
o Menurunkan koefisien muai panas pada produk akhir.
o Meningkatkan daya tahan kimiawi terhadap pengaruh kondisi asam, basa, dan
air
o Memberi warna pada bahan kaca (glass)
o Merubah index bias (refraction) untuk aplikasi optik (contoh: lensa).

32. I. Glass Product
Window Glass. Contoh produk ini adalah kaca soda-kapur
(soda-lime glass) dan kaca jendela (window glass). Formula dari kaca
soda-kapur dikenal sejak terbentuknya industri peniupan kaca pada
1800-an dan sebelumnya. Produk kaca ini dibuat dengan
mencampurkan soda (Na2O) dan kapur (CaO) dengan silica (SiO2).
Komposisinya diatur secara empiris sehingga bisa menghindari
terjadinya kristalisasi selama pendinginan dan mencapai kestabilan
kimiawi pada produk akhir. Kadang ditambahkan magnesia (MgO)
untuk membantuk mengurangi devitrification.

33. Containers. Pada waktu terdahulu, komposisi yg sama dg
basic soda-kapur digunakan utk membuat botol dan kaleng kaca dg
metode peniupan kaca manual. Proses modern untuk membentuk
containers mampu mendinginkan kaca lebih cepat. Kapur digunakan
utk meningkatkan fluiditas dan menghambat kristalisasi selama
pendinginan. Karena proses pendinginan dapat dilakukan dg lebih
cepat maka peran kapur (CaO) disini menjadi kurang penting.
Sehingga komposisi kapur dapat dikurangi. Pengurangan kapur akan
meningkatkan stabilitas kimiawi dan mengurangi daya larut kaleng
kaca.
Light Bulb Glass. Bahan kaca yg digunakan utk bola lampu
pijar dan aplikasi kaca tipis lainnya (seperti gelas minum, ornamen
lampu hias) adalah komposisi soda tinggi dan kapur rendah;
ditambah sedikit magnesia dan alumina.

34. Laboratory Glassware. Produk ini meliputi botol-botol kimia (seperti
pipa kaca, gelas kimia, tabung kaca). Bahan ini harus tahan terhadap
reaksi kimia dan thermal shock. Bahan dg komposisi silica tinggi
cocok karena memiliki muai panas rendah, produk ini dinamai
“Vicor”, bersifat sulit terlarut dalam air dan asam. Penambahan oksida
boric (B2O3) dapat menghasilkan kaca yg koefisien muai panasnya
rendah. Beberapa kaca laboratorium mengadung B2O3 sekitar 13%.
Nama “Pyrex” digunakan untuk produk kaca borosilicate yg
dikembangkan oleh Corning Glass Work.
Glass Fibers. Serat kaca (glass fibers) dibuat untuk sejumlah aplikasi
penting seperti fiberglass reinforced plastics, insulation wool, dan
fiber optics.

35. 1. Fiberglass reinforced plastics. Bahan yg digunakan adalah:
E-glass, mengandung CaO dan Al2O3 dalam jumlah besar,
memiliki kekuatan tarik baik, dan harganya relatif murah dan S-
glass, memiliki kekuatan tarik lebih tinggi, tapi harganya lebih
mahal.
2. Insulating fiber glass wool. Dibuat dari kaca silica soda-kapur.
3. Fiber optics. Kaca yg digunakan untuk serat optik memiliki inti
(core) yg kontinu dan panjang dg indeks bias (refractive index)
tinggi dikelilingi oleh kaca dg indeks bias lebih rendah. Sehingga
memiliki kemampuan mengirimkan (transmit) cahaya sebagai
media komunikasi.
4. Optical glasses. Contoh produk ini adalah bahan yg digunakan
untuk kaca mata, lensa optik kamera, mikroskop, dan teleskop.
Bahan kaca ini memiliki indeks bias yg berbeda dengan komposisi
yang homogen. Bahan produk ini umumnya dibagi dua: crowns
(indeks bias rendah) dan flint (mengandung oksida timbal (PbO)
shg indeks bias tinggi).

36. Glass - Ceramics
Glass-ceramics (keramik kaca) adl jenis bahan keramik yg diproduksi
dg konversi bahan kaca (glass) menjadi struktur poly-crystalline
melalui heat treatment. Proporsi fasa crystalline pd produk akhir
umumnya berkisar 90 – 98%, dg sisanya berupa bahan vitreous (seperti
kaca) yg tidak terkonversi.
Ukuran butir (grain size) biasanya antara 0.1 – 1.0 m, jauh lebih
kecil dibandingkan ukuran keramik konvensional. Struktur mikro ini
menjadikan glass-ceramics jauh lebih kuat (stronger) dibandingkan
kaca. Dan biasanya tidak tembus cahaya (berwarna abu-abu atau
putih).

37. Carbon
Carbon tersedia dalam dua jenis bentuk sebagai bahan teknik yg penting dan
komersial: graphite dan diamond.
Graphite digunakan pada aplikasi yang memerlukan daya tahan panas tinggi
(refractory).
Diamond digunakan pada aplikasi dimana kekerasan menjadi faktor terpenting
(seperti cutting dan grinding tools).
Graphite
Graphite memiliki kandungan tinggi kristal karbon dalam bentuk layer.
Ikatan antar atom di dalam layer berupa ikatan covalent sehingga berkekuatan
tinggi, tetapi ikatan paralel antar layer berupa ikatan van der Waals yang lemah.
Dalam bentuk serat (fiber), graphite diorientasikan pada arah bidang
hexagonal sehingga menghasilkan bahan filament yg memiliki kekuatan dan
modulus elastisitas sangat tinggi. Graphite ini digunakan sebagai bahan
composite, mulai dari raket tenis hingga komponen pesawat tempur.
Graphite memiliki karakter tertentu pada suhu tinggi yang sangat berguna dan
tidak biasa. Daya tahan terhadap thermal shock dan kekuatannya meningkat
seiring dengan naiknya suhu. Kekuatan tarik pada suhu ruang sekitar 100 MPa,
dan naik dua kali lipat pada suhu 2,500 ºC.

38. Diamond
Diamond memiliki struktur kristal kubus (cubic crystalline) dengan
ikatan covalent antar atom, merupakan struktur tiga dimensi bukan
layer seperti pada graphite. Sehingga memiliki kekerasan yang sangat
tinggi. Diamond alami kristal tunggal (ditambang di Afrika Selatan)
memiliki kekerasan 10,000 HV, sedangkan kekerasan diamond sintesis
(polycrystalline) sekitar 7,000 HV.
Diamond digunakan sebagai pahat potong dan batu gerinda untuk
memesin bahan yang keras dan getas, atau bahan yang sangat
abrasive. Misalnya, pahat diamond digunakan untuk memotong
keramik, fiberglass, dan hardened metals selain baja.
Diamond juga digunakan sebagai pahat dressing untuk menajamkan
batu gerinda yg memiliki bahan abrasive lain seperti alumina dan
silicon carbide.
Diamond juga memiliki kecenderungan teroksidasi dalam udara pada
suhu sekitar 650 ºC.

39. Boron
Silicon adalah unsur semi-metal pada group yg sama dg aluminium
di tabel periodic unsur.
Boron terkandung di kulit bumi hanya sekitar 0.001%, umumnya
dalam bentuk mineral borax (Na2B4O7 – 10H2O) dan kernite
(Na2B4O7 – 4H2O).
Boron bersifat ringan, semi-konduktor (konduktivitas berbeda
tergantung suhu; bersifat insulator pada suhu rendah dan konduktor
pada suhu tinggi), dan sangat kaku (modulus elastisitas tinggi) dalam
bentuk serat.
Sebagai bahan industri, boron biasanya digunakan dalam bentuk
senyawa. Misalnya, digunakan sebagai larutan pada proses nickel
electroplating, sebagai unsur penyusun komposisi kaca tertentu
(B2O3), katalis pada reaksi kimia organik, dan pahat potong cubic
boron nitride (cBN). Serta dalam bentuk murni sebagai serat pada
bahan composites.

40. Silicon
Silicon merupakan salah satu unsur terbesar terkandung dalam kulit
bumi (sekitar 26%). Tersedia di alam sebagai senyawa kimia dengan
unsur lain di dalam karang, pasir, lempung (clay), dan tanah; bukan
dalam bentuk silicon dioksida (SiO2).
Sebagai unsur, Silicon memiliki struktur kristal mirip dengan diamond,
tetapi kekerasan lebih rendah.
Silicon bersifat keras tetapi getas, ringan, tidak aktif secara kimiawi
dalam suhu ruang, dan dikelompokkan sebagai semi-konduktor.
Jumlah terbesar silicon pada proses manufaktur adalah dalam senyawa
keramik (SiO2 pada kaca dan silicates pada clay) dan sebagai unsur
paduan pada paduan baja, aluminium dan tembaga. Juga digunakan
sebagai zat reduksi pada proses metalurgi tertentu.
Silicon murni menjadi bahan utama pada proses manufaktur komponen
semikonduktor elektronik. Mayoritas IC (integrated circuit) dibuat dari
silicon.

41. Jenis Badan Keramik Menurut Kepadatan
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.

42. 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.

43. 4. Keramik Baru (New Ceramic), adalah 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.
Peralatan dan Bahan
Badan keramik adalah bagian utama dalam pembuatan
keramik dan bahan utamanya biasa disebut dengan bahan mentah
keramik.
Contoh bahan mentah keramik alam seperti kaolin, lempung,
felspar, kuarsa, pyrophillit dan sebagainya.
Sedangkan bahan keramik buatan seperti mullit, SiC, Borida,
Nitrida, atau tumbuh-tumbuhan H3BO3 dan sebagainya.

44. Bahan mentah keramik digolongkan menjadi 5 (lima) yaitu :
1. Bahan Pengikat Contoh : kaolin, ball clay, fire clay, red clay
2. Bahan Pelebur Contoh : felspar, kapur
3. Bahan Pengisi Contoh : silika, grog (samot)
4. Bahan Tambahan Contoh : water glass, talk, pyrophillit
5. Bahan Mentah Glasir. (Bahan yang membuat lapisan gelas pada
permukaan benda keramik setelah melalui proses pembakaran pada suhu
tertentu), diantaranya adalah :
- bahan mengandung SiO2 – pasir kuarsa – lempung – felspar·
- bahan mengandung oksida basa – potas felspar – batu kapur – soda
abu·
- Bahan mengandung Al2O3 – kaolin – felspar
- Bahan tambahan Contoh :
- bahan pewarna Contoh : senyawa cobalt, senyawa besi, senyawa nikel,
senyawa chrom dan sebagainya.
- bahan perekat Contoh : gum
- bahan penutup Contoh
ksida sirkon, oksida seng
- bahan pelebur Contoh : asam borat, borax, Na2CO3, K2CO3, BaCO3
,Pb3O4 dan sebagainya. -
- untuk bahan opacifer : SnO2, ZrO dan sebagainya -

45. Cara Pembuatan
Ada beberapan cara atau teknik pembuatan keramik, yaitu :
a. Teknik coil (lilit pilin)
b. Teknik tatap batu/pijat jari
c. Teknik slab (lempengan)
Cara pembentukan dengan tangan langsung seperti coil, lempengan
atau pijat jari merupakan teknik pembentukan keramik tradisional
yang bebas untuk membuat bentuk-bentuk yang diinginkan.
Bentuknya tidak selalu simetris. Teknik ini sering dipakai oleh
seniman atau para penggemar keramik.
d. Teknik putar
Teknik pembentukan dengan alat putar dapat menghasilkan banyak
bentuk yang simetris (bulat, silindris) dan bervariasi. Cara
pembentukan dengan teknik putar ini sering dipakai oleh para
pengrajin di sentra-sentara keramik. Pengrajin keramik tradisional
biasanya menggunakan alat putar tangan (hand wheel) atau alat putar
kaki (kick wheel). Para pengrajin bekerja di atas alat putar dan
menghasilkan bentuk-bentuk yang sama seperti gentong, guci dll

46. e. Teknik cetak
eramkTeknik pembentukan dengan cetak dapat memproduksi
barang dengan jumlah yang banyak dalam waktu relatif singkat
dengan bentuk dan ukuran yang sama pula. Bahan cetakan yang
biasa dipakai adalah berupa gips, seperti untuk cetakan berongga,
cetakan padat, cetakan jigger maupun cetakan untuk dekorasi
tempel. Cara ini digunakan pada pabrik-pabrik keramik dengan
produksi massal, seperti alat alat rumah tangga piring, cangkir,
mangkok gelas dll
Disamping cara-cara pembentukan diatas, para pengrajin keramik
tradisonal dapat membentuk keramik dengan teknik cetak pres,
seperti yang dilakukan pengrajin genteng, tegel dinding maupun
hiasan dinding dengan berbagai motif seperti binatang

47. Proses Pembuatan Keramik
Tahap-tahap membuat keramik Ada beberapa tahapan proses yang harus
dilakukan untuk membuat suatu produk keramik,yaitu:
1. Pengolahan bahan
Didalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus
dilakukan antara lain
 pengurangan ukuran butir,penyaringan
 pencampuran,
 pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air.
 Pengulian
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).

48. 3. Pengeringan
Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah
pengeringan. Tujuanutama 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 lapisanantarpartikel lempung mendifusi ke permukaan,
menguap, sampai akhirnya partikel-partikelsaling bersentuhan dan
penyusutan berhenti;
(2) Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut; dan
(3) air yang terserap pada permukaan partikel hilang.
4. Pembakaran
Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini
mengubah massayang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat.
Pembakaran dilakukan dalam sebuahtungku/furnace suhu tinggi. Selama
pembakaran, badan keramik mengalami beberapa reaksi-reaksi penting.
Pengglasiran merupakan tahap yang dilakukan sebelum dilakukan
pembakaran glasir. Bendakeramik biskuit dilapisi glasir dengan cara
dicelup, dituang, disemprot, atau dikuas

49. Bahan-bahan keramik dapat digunakan membuat berbagai
komponen/produk sepertidibawah ini :
1. Keramik Konvensional
Keramik berstruktur
Penggunaan : pot bunga, lantai dan dinding.
Keramik putih
Penggunaan : peralatan meja makan (seperti piring, teko,
mangkuk), peralatan kamar mandi, perhiasan rumah.
2. Keramik Modern
Keramik Oksida
Contohnya: Mata pahat, Komponen mesin.
Keramik Bukan Oksida
Contohnya ialah Turbin gas, Komponen mesin, Abrasif, Mata pahat
Keramik Komposit
Contohnya ialah komponen mesin, mata pahat
Keramik Kaca
Contohnya ialah untuk instrument bagian-bagian mekanik dalam
kapalterbang.

50. Berbagai metode dikembangkan utk menambah kekuatan keramik dg
meminimalkan cacat permukaan dan cacat internal:
a. Membuat bahan awal lebih seragam (uniform)
b. Mengurangi ukuran butiran (grain) pada produk keramik
polycrystalline.
c. Meminimalkan porosity
d. Memberi tagangan tekan (compressive) pada permukaan; misalnya
dengan melapisi bahan yg memiliki muai panas rendah.
e. Menggunakan fiber reinforcement
f. Menerapkan perlakuan panas (heat treatment), seperti quenching
pada alumina dari suhu sekitar daerah deformasi plastis untuk
menambah kekuatan.
Metode meningkatkan kekuatan keramik

52. Kebanyakan bahan keramik lebih ringan dibanding logam dan lebih berat
dari pada polymers.
Suhu cair (melting) lebih tinggi dibanding logam, dan beberapa keramik
cenderung terurai dari pada mencair.
Daya hantar listrik dan panas lebih rendah dibanding logam; tetapi jarak
nilainya sangat besar shg beberapa keramik digunakan sbg insulator,
tetapi ada bebarapa yg digunakan sbg konduktor listrik.
Koefisien muai panas lebih rendah dibanding logam, tetapi lebih
menimbulkan kerusakan krn sifat getasnya. Keramik dg muai panas relatif
tinggi dan daya hantar panas rendah lebih mudah pecah akibat
terbentuknya gradien suhu yg besar. Kerusakan ini disebut thermal shock
atau thermal cracking.
SIFAT FISIK KERAMIK

53. Keramik merupakan senyawa unsur logam dan bukan logam,
kebanyakan keramik adalah isolator akan tetapi beberapa diantaranya
memiliki sifat semikonduktivitas yang mempunyai nilai teknis.Polimer
organik selalu melakukan cahaya bila tipis, keramik dapat tembus
cahaya (gelasoptik) atau tidak tembus cahaya seperti spinel maknit.
Keramik tahan terhadap tekanan akan tetapi tidak tahan gaya tarik.
Gelas serat (fiberglass) mempunyai kekuatan tarik melebihi
bajasehingga dapat digunakan sebagai penguat; sedang gelas sangat
rapuh dan bahan yang mudah pecah sehingga perlu ditangani dengan
hati-hati.Contoh-contoh tersebut diatas sangat terbatas akan tetapi
menggambarkan bahwa bahan keramik mempunyai berbagai
karakteristik. Berbagai jenis keramik memegang peranan berarti dalam
penggunaan teknologi dan kebutuhan masyarakat. Akan tetapi
keramik lebih rumit dibandingkan bahan lainnya oleh karena itu
memerlukan pengenalan dan pengertian teknis yang lebih baik.