Material Keramik

• Keramik berasal dari kata Yunani Keramos yang berarti benda bakaran

• Istilah keramik sebelumnya dipakai untuk produk-produk yang terbuat dari bahan alam (natural earths) yang telah dipanakan pada suhu tinggi

• Saat ini bidang keramik mencakup kelompok yang lebih luas dari produk-produk industri khusus seperti:

– gelas, enamel, refractories, cements, kapur dan plasters, – cermet, electronic ceramics, isolator listrik tegangan tinggi dan rendah,– structural clay products, nuclear ceramics, – whitewares, dan abrasive tertentu

Sifat-Sifat Material Keramik

•Keramik adalah material anorganik bukan logam yang diproses dan /atau digunakan pada suhu tinggi

•Keramik telah mengalami perlakuan panas

•Keramik umumnya merupakan material yang rapuh (britlle) dan keras yang memilik ketahanan tekanan sangat baik tetapi tidak tahan tegangan (do not hold up well) dibandingkan logam

•Keramik tahan abrasi, tahan panas (refraktori) dan dapat menahan beban tekanan besar bahkan pada suhu tinggi

•Kebanyakan keramik secara kimia inert bahkan pada suhu tinggi, yang ditunjukkan oleh tahan terhadap oksidasi dan reduksi pada suhu tinggi

•Ikatan kimia alamiah dalam keramik umumnya bersifat ionik, dan anion berperan penting dalam penentuan sifat-sifat material

•Anion tipikal yang merupakan konstituen penting dalam material keramik adalah karbida (carbides), borida (borides), nitrida (nitrides), dan oksida (oxides)

Jenis-Jenis Keramik

Ada banyak tipe material keramik yang dapat dikelompokkan sesuai dengan cara memproduksi atau menggunakannya, yaitu:

• Whiteware yang terdiri dari china dan porcelain

• Structural clay products

• Glass

• Material refraktori yang tahan pada suhu tinggi

Glass

Material Keramik

Clay products

Cements Advanced Ceramics

Abrasives Refraktori

Fire clays

Silica

White wares

Special

Glasses

Structural clay products

Basic

Glass Ceramics

Contoh-Contoh Material Keramik

1. Semua tipe produk-produk gelas termasuk fibres

2. Semen, kapur, dan plasters

3. Abrasives dan beberapa jenis alat potong

4. Bata, ubin, pipa pembuangan

5. Berbagai macam, isolator listrik, ferro electrics, ferromagnetics dan semiconductors

6. Refraktori yang digunakan pada suhu tinggi

7. Porcelain enamels dan pelapis refraktori untuk logam

8. Dinner-ware, sanitary ware, art ware dsb

Produk-Produk Lempung

• Lempung adalah salah satu material keramik yang digunakan secara luas

• Lempung ditemukan di alam dalam jumlah sangat banyak dan hasil tambang seringkali dapat digunakan secara langsung tanpa ditingkatkan mutunya

• Lempung populer karena mudah disimpan dan dibentuk

• Bila lempung dicampur dengan air dalam perbandingan yang tepat akan membentuk masa plastik yang sangat mudah dibentuk;

• Benda hasil bentukan dikeringkan untuk menguapkan kandungan airnya, kemudian dibakar pada suhu tinggi untuk meningkatkan kekuatan mekaniknya

Produk berbasis lempung dibagi menjadi beberapa kelas :

1. Whitewares

2. Structural clay products

• Whiteware :

• ceramic berubah menjadi putih setelah dibakar pada suhu tinggi,

• yang termasuk dalam kelompok ini adalah: porcelain, pottery, table ware, china, dan sanitary ware dll.

Selain lempung, banyak produk mengandung bahan non-plastis yang

mempengaruhi karakteristik produk akhir karena terjadi perubahan selama

proses pengeringan dan pembakaran terhadap

Porcelain adalah whiteware keramik berglasir ataupun tidak berglasir yang digunakan untuk tujuan teknik. Produk-produk porcelain tipikal adalah :

• Electrical, Chemical, Mechanical, Structural, Thermal ware

Pottery adalah nama generik untuk semua fired clay ware; Istilah ini digunakan lebih spesifik untuk mendesain barang-barang berwarna, porous yang dibakar pada suhu relatif rendah.

Earthenware dibedakan dari pottery karena warnanya yang putih

Baik pottery danearthenware adalah keramik lunak (nonvetreous) yang mampu menyerap air lebih dari 3%

China adalah whiteware berglasir atau tidak berglasir keras dan tidak menyerap air yang digunakan untuk tujuan non teknik, misal: perlengkapan makan (dinnerware) dan hasil karya seni (work of art)

Proses pembuatan china:

• Bodi keramik pertama-tama dibakar biskuit (bisquit fired) untuk memperkeras dan mematangkan material

• Hasil bakaran kemudian diglasir dan dibakar mengkilap (glost fired)

• Pembakaran mengkilap dilakukan pada suhu yang lebih rendah dari pembakaran biskuit

Structural clay products, misalnya:

• bata untuk bangunan (building brick)

• facing brick

• ubin berlubang (hollow tile)

• roofing tile

• drain tile

• gorong-gorong (conduits)

• pipa pembuangan (sewer pipe)

• pot bunga (flower pots)

• stoneware dll

Untuk menekan biaya transport baik bahan baku maupun produk akhir, maka barang-barang tersebut umumnya dibuat dekat tambang lempung

Cara pembuatan produk lempung struktur:

• Material diremuk, dihaluskan, dilumat dan dicetak kemudian dipotong-potong dengan kawat sesuai ukuran yang dikehendaki

• Kemidian dikeringkan dan dibakar pada suhu antara 980o – 1095oC, tergantung suhu pematang lempung

Gelas

• Gelas adalah produk dari bahan silika yang transparan yang dapat berbentuk amorf atau kristal, tergantung pada perlakuan panasnya

• Gelas merupakan produk anorganik dari proses pelelehan salah satu oksida atau beberapa okasida dari silika, boron, kalsium, magnesium, sodium dll didinginkan menjadi material yang keras tanpa proses kristalisasi

• Gelas mirip / menyerupai cairan yang sangat dingin (super-cooled liquid), tetapi karena memiliki struktur molekul gelas memperlihatkan kesamaan dengan bahan-bahan/material kristalin

Abrasives

• Abrasives umumnya dibuat dari material keramik

• Abrasives adalah keras, material yang memiliki ketahanan mekanik digunakan untuk pengikisan (grinding) dan pemotongan (cutting)

• Abrasives dapat mengikis material yang lebih lunak

• Abrasives bisa dari alam (intan, garnet, flint dll.) atau dibuat (silicon carbide dan aluminum oxide)

• Abrasuives buatan lebih disukai karena kekerasannya lebih merata dan struktur dapat dibuat dan sifat-sifat lain yang dikehendaki dapat diperoleh

Jenis-Jenisnya dan Penggunaannya :

1. Intan : adalah material yang terkeras yang satu-satunya abrasive alam yang signifikan

Penggunaannya tipikal:

• memotong bata dan beton

• wire drawing dies

• Alat bor untuk mengebor batuan yang keras

• gerinda

• pemolesan logam-logam karbida keras, gelas, dan keramik

2. Garnet dan Flint :

• Abrasive alam

• digunakan untuk sand paper

3. Emery

• Abrasive alam

• Emery paper digunakan untuk memoles logam (polishing metals)

4. Rottenstone dan Pumice

• Abrasive alam

• Digunakan untuk wood finishing

5. Walnut Shells :

• Abrasive alam

• digunakan untuk membersihkan bagian-bagian mesin pesawat terbang

6. Sandstone

• Abrasive alam

• digunakan untuk mempertajam peralatan perkayuan (wood working tools)

7. Quartz

• Abrasive alam

• Digunakan untuk sand-paper untuk kayu dan pengampelasan halus untuk gelas

10. Aluminium Oksida (Al2O3) :

• Diperoleh dengan memanaskan garam aluminium atau bijih bauksit (dehidrasi). Berbagai macam sifat dapat dibuat tergantung pada perlakuan panas

• Memiliki warna yang lebih muda (colour lighter) dari SiC

• Tidak sekeras SiC, tetapi lebih ulet sehingga lebih tahan terhadap pukulan

• Penggunaan:

• Untuk poles besi cor, logam non-ferrous dan untuk finishing stainless steel

• Floor sanding machines

11. Karbida dari W dan Bo

• Abrasive modern

• Mendekati kekerasan intan

• Boron carbide digunakan dalam polishing pastes

Insulators

• Isolasi listrik umumnya material keramik dan mencegah aliran arus listrik yang melewatinya

• Isolasi listrik adalah agregat yang hanya mengandung ion kovalen dan/atau ikatan molekuler

•Material isolasi adala inert secara listrik dan mengisolasi dua konduktor dengan potensial yang berbeda

•Isolator atau dielektrik memiliki tahanan spesifik dalam rentang 106- 1020 ohm-cm

•Material isolator dapat dipecah (breakdown) di bawah tegangan dan konduktifitas listrik tinggi, karena itu isolator didesain dengan lintasan permukaan yang diperpanjang untuk mengurangi kemungkinan hubung singkat

• Isolator diglasir untuk membuat tidak menyerap air

Karakteristik Insulators

• Konstanta dielektrik relatif di atas satu

• Tahanan lebih tinggi

• Tahanan kurang sensitif karena adanya pengotor

Material isolator tersedia dalam berbagai bentuk seperti:

• isolator blok, blancket, bentuk yang sesuai untuk perpipaan, granular

• Contoh material isolator:

• keramik: asbes, kalsium silikat, rock wool, fibreglass, vermikulit, perlit, haydite, 85% magnesia dengan 15% asbes

• Plastik isolator : porcelain dan Mylar