BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Keramik Kata keramik berasal dari bahasa Yunani keramos yang berarti tembikar atau peralatan yang terbuat dari tanah. Definisi keramik secara ilmiah adalah bendabenda yang dibuat dari bahan lunak yang berasal dari alam yang dijadikan keras dengan cara pemanasan. Material keramik adalah non logam, senyawa inorganik, biasanya senyawa ikatan oksigen, karbon, nitrogen, boron dan silikon. Keramik pada industri tidak bisa dibayangkan sebagai benda-benda seni. Beberapa contoh keramik industri adalah pipa selokan, insulator listrik, bata tahan panas dan lainnya (Pearso, Chris, 2008). Kamus dan ensiklopedia tahun 1950-an mendefenisikan 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 barasal dari tanah liat.defenisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logan dan anorganik yang berbentuk padat. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan yang umum dipakai adalah felspard, ball clay, kwarsa, kaolin dan air (Yusuf, 2010). Pada tahun 1992 Jepang mentargetkan mesin-mesin mobilnya berbahan keramik sekitar 7-8 kg, sedangkan Eropa antara 1-2 kg. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur Kristal, komposisi kimia dan mineral bawaanya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan geologi dimana bahan itu diperoleh. Disamping itu keramik mempunyai sifat rapuh, keras dan kaku. Keramik secara umum mempunyai kekuatan tekan lebih baik dibanding kekuatan tariknya (Yusuf, 2010). Keramik industri dibuat dari bubuk yang telah diberi tekanan sedemikian rupa kemudian dipanaskan pada temperatur tinggi. Keramik tradisional seperti porcelain, ubin (keramik lantai) dan tembikar dibuat dari bubuk yang terdiri dari berbagai material seperti tanah liat (lempung), talc, silika dan feldspar. Akan tetapi, sebagian besar keramik industri dibentuk dari bubuk kimia khusus seperti silikon karbida, alumina dan barium titanat. Material yang digunakan untuk membuat II-1

2 II-2 keramik ini biasanya digali dari perut bumi dan dihancurkan hingga menjadi bubuk (Nadlifatun, dkk, 2011). Beberapa contoh penggunaan keramik industry, yaitu : 1. Peralatan yang dibuat dari alumina dan silicon dan digunakan sebagai pemotong, pembentuk dan penghancur logam. 2. Keramik tipe zirconias, silicon nitride maupun karbida dapat digunakan untuk saluran pada rotorturbo charger diesel temperature tinggi dan gas turbine engine. 3. Keramik sebagai semikonduktor adalah barium titanate (BaTiO 3 ) dan strontium titanate (SrTiO 3 ). Sebagai superkonduktor adalah senyawa berbasis tembaga oksida. 4. Keramik dengan campuran semen dan logam digunakan untuk pelapis pelindung panas pada pesawat ulang-alik dan satelit. 5. Keramik biomedical jenis porous alumina digunakan sebagai implants pada tubuh manusia. Porous alumina dapat berikatan dengan tulang dan jaringan tubuh. 6. Butiran uranium temasuk keramik yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Butiran ini dibentuk dari gas uranium hexafluorida (UF6) 7. Keramik berbasis feldspar dan tanah liat digunkan pada industry bahan bagunan. 8. Keramik juga digunakan sebagai casting (pelapis) untuk mencegah korosi. Keramik yang digunakan adalah jenis enamel. Peralatan rumah tangga yang menggunakan pelapisan enamel ini diantaranya adalah kulkas, kompor gas, mesin cuci dan mesin pengering. (Yusuf, 2010). Keramik berdasarkan pembentukannya dapat dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Keramik tradisional Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, dll. Yang termasuk kedalam keramik ini adalah barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory) (Nadlifatun, dkk, 2011). 2. Keramik halus (keramik industri)

3 II-3 Fine ceramics (keramik modern atau biasa disebut keramik teknik) adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO, dll). Penggunaannya yaitu sebagai elemen pemanas, semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis (Nadlifatun, dkk, 2011). Keramik berdasarkan propertinya (kemampuan dan daya tahannya) dapat dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Keramik dengan properti elektrik dan magnetik dapat digunakan sebagai semikonduktor, konduktor dan magnet. 2. Keramik dengan properti yang berbeda dapat digunakan pada aerospace, biomedis, konstruksi bangunan dan industri nuklir (Yusuf, 2010). Keramik dapat pula diklasifikasikan menjadi 3, yaitu : 1. Keramik struktural Keramik struktural yaitu nitrida, karbida, semikonduktor, alumunium oksida/alumina, zirconium, disebut juga termomeknis karena tahan terhadap kejutan termal dan mekanis. Ciri keramik struktural : Tahan terhadap suhu tinggi, diatas C. Tahan terhadap korosi lingkungan yang panas. Bahan keramik kurang rapat jika dibandingkan dengan baja, hal ini menjadikannya lebih ringan dari baja, maka keramik sering dibuat untuk mesin mobil dan pesawat. Mudah menghalau panas karena daya hantar termal keramik cukup baik, maka keramik juga digunakan untuk system pendingin mesin, wadah piranti sirkuit elektronik yang terbuat dari aluminium oksida atau nitride (Yusuf, 2010). Tabel 2.1 Ciri Khas Keramik Struktural No. Ciri Khas Bahan Penggunaan 1. Sifat Mekanis Nitrida, Alumina boron Turbin gas, Mesin Tahan suhu tinggi karbida, Tic, TIN, CW, diesel, Alat pemotong, Tahan gesekan Karbon, Boron, Boron Onderdil heavy-duty,

4 II-4 Lubrikan Planting khusus 2. Sifat termal Tahan termal Isolator termal Konduktor termal nitrida, alumina, BaTiO 3, SrTiO 3. Karida, Nitrida, MgO, BaTiO 3, SrTiO 3, Kalsium Oksida, Titanium Oksida, Zirekonia, Boron Oksida, Karbida, Aluminium Nitrida, Alumina pelumas padat/bearing militer Magnetohidrodinamika (MHD), Tanur Industri, Reaktor nuklir, Piranti elektronik, radiator 2. Keramik elekronik/elektroteknik (fungsional) Keramik fungsional misalnya silikon dalam semikonduktor, kobalt dan zirkonium oksida yang banyak digunakan sebagai sensor. Silikon nitrida banyak digunakan seebagai turbin turbokompresor mesin diesel, isolator bagian mesin yang panas (Yusuf, 2010). Tabel 2.2 Ciri khas Keramik Fungsional No Ciri Khas Bahan Penggunaan 1 Sifat listrik Tahanan listrik Piezoelektrisitas Konduktor listrik 2 Dielektrik Konduktor ionik Alumina, karbida, berilium oksida Timbel zirkonat/titanat PLTZ perovskit, litium niobat, BaTiO 3, SrTiO 3, kwarsa, lantanum khromat Zirkonia, BaTiO 3, SrTiO 3, karbida BaTiO 3, SrTiO 3 BaTiO 3, SrTiO 3, zirkonia, Socket semikonduktor Osilator listrik, printer, alat ignisi/pemijar Resistor eksoterm, kapasitor mini Kapasitor tegangan tinggi Detektor oksigen, elektrolit padat

5 semikonduktor pemencar elektron alumina Zirkonia, BaTiO 3, SrTiO 3 Lantanum borida, BaTiO 3, SrTiO 3 Detektor gas, baterai surya, varistor Penembak katoda, layar datar 3 Sifat magnetik mutu magnet Fe 2 O 3, MnO, BaO Perekat magnetik 4 Sifat optik trasparansi transmisi optik polarisator/pendar Fotosensitivitas Aluminan, natrium oksida, MgO SiO 2, BaTiO 3 Zirkonium oksida, Titanium oksida, BaTiO 3, timbel oksida, lantanum oksida, keramik tanah jarang, kalium arsenida, gelas Nd, YAG Gelas tertahologinasi perak ferit, data penyimpanan Lensa optik suhu tinggi, lampu natrium Serat optik, kamera observasi dalam, detektor optik memori optik (reversibel) Laser semikonduktor, dioda berpendar Gelas tabir lensa Optik infra merah Penyimpanan citra Gelas fluorida, kalkogenida militer 5 Sifat biologis Alumina, apatit Gigi buatan, tulang 6 Sifat kimia Absorpsi Katalis Silika multipori, gelas alumina multi pori Zeolit buatan Absorben, katalis bioreaktor Katalis perlindungan lingkungan Anti korosi Zirkonia, BaTiO 3, SrTiO 3, alumina Reaktor suhu tinggi

6 II-5 Tabel 2.3 Keramik canggih yang menyerbu industri kontruksi No Mekanisme Penerapan 1 Subsitusi sederhana Trotoar jalan, dek jembatan, perlindungan api bagai baja dan pipa II-6 2 Lingkungan yang memerlukan 3 Perombakan konstruksi (mendasar) Landasan bandara (pesawat canggih, naik tegak), dinding fasilitas uji mesin, lingkungan panas, bangunan laut, bangunan kawasan industri (cemaran), struktur diruang angkasa, bejana dan reaktor zat-zat murni dan berbahaya, reaktor nuklir. Wadah/ reaktor yang memantau diri (keramik cerdas mengenali ion tertentu), dek jembatan penangkap klorida, dan konstruksi cerdas lainnya. 3. Biokeramik (bisa tergolong struktural maupun fungsional) Biokeramik adalah keramik yang digunakan untuk memperbaiki atau merekonstruksi bagaian tubuh yang terkena penyakit atau cacat. Biokeramik itu dapat berupa : Kristal tunggal (saffir). Polikristal (alumina atau hidroksiapatif). Gelas Gelas keramik Komposit (baja-stainless-gelas yang diperkuat serat atau polietilenhidroksiapatit). Pengelompokan biokeramik, yaitu : Biokeramik bionert, misalnya alumina, zirkonia. Biokeramik terserap ulang yaitu trikalsium fosfat.

7 Biokeramik bioaktif, misalnya hidroksiapatit, gelas bioaktif, gelas keramik. Biokeramik berpori untuk penumbuhan dalam jaringan, misalnya logam terlapis hidroksiapatit, alumina (Yusuf, 2010). Sifat-sifat bahan dielektrik sangat penting dalam elektronika atau listrik karena : 1. Dapat menyimpan muatan listrik. 2. Dapat menahan arus searah. 3. Dapat melewatkan arus bolak balik (Yusuf, 2010). 2.2 Sifat sifat Bahan Baku Keramik Barium Titanat (BaTiO 3 ) Sifat sifat Barium Karbanoat (BaCO 3 ) Sifat sifat fisika : 1. Fase : solid 2. Molar mass : 197,34 g/mol 3. Appearance : white crystal 4. Density : 4,28 g/cm 3 5. Melting point : 1811 o C 6. Boiling point : 1360 o C (decomp) Sifat- sifat kimia : 1. Suka larut dalam air II-7 2. Tidak larut dalam H 2 SO 4 3. Larut dalam asam-asam mineral, seperti HCl, HNO 3 dan etanol Sifat-sifat Titranium Oksida (TiO 2 ) Sifat sifat fisika : 1. Fase : solid 2. Densitas : 4 gr/cm 3 3. Porosity : 0 % 4. Massa jenis (suhu kamar) : 4,506 g/cm 3 5. Massa jenis cair pada titik lebur : 4,11 g/cm 3 6. Titik lebur : 1941 K (1668 o C, 3034 o F) 7. Titik didih : 356 K (3287 o C, 5949 o F) 8. Resistivitas nlistrik : (20 o C), 0,420 µω.m

8 9. Konduktivitas termal : (300 K) 21,9 W/(m.K) 10. Ekspansi termal : (25 o K) 8,6 µm/(m.k) Sifat sifat kimia : 1. Sukar larut dalam air. 2. Tahan terhadap korosi. 3. Tahan terhadap suhu tinggi. 4. Tahan terhadap air laut dan klorin Sifat sifat Barium Titanat (BaTiO 3 ) Sifat sifat fisika : 1. Fase : solid 2. Warna : putih 3. Densitas : 6,02 gr/cm 3 II-8 4. Titik lebur : 1625 o C 5. Tidak berasa Sifat sifat kimia : 1. Tidak laruut dalam air. 2. Tahan terhadap korosi. 3. Tahan terhadap suhu tinggi. 2.3 Barium titanat (BaTiO 3 ) Sejak penemuan tahun 1943 tentang keramik ferroelektrik BaTiO 3 yang mempunyai permitivitas tinggi, maka banyak diteliti lebih Iuas dalam industri elektronik. Salah satu aplikasi yang paling penting pada keramik berbahan dasar BaTiO 3 adalah kapasitor. Bahan ini mendapatkan perhatian karena banyak manfaatnya, diantaranya adalah sebagai bahan kapasitor, pembatas arus listrik, dan pemanas dengan suhu konstan, karena memiliki sifat konstanta dielektrik dan ferroelektrik yang tinggi (Yunasfi, 2001). Barium titanat merupakan suatu bahan yang bersifat ferroelektrik dan mempunyai struktur kristal perovskite (ABX3) yang sampai saat ini banyak diteliti secara luas. Barium titanat ini mempunyai struktur kristal yang jauh lebih sederhana bila dibanding dengan bahan ferroelektrik lainnya. Bahan ini ditinjau dari segi penggunaannya sangat praktis karena sifat kimia dan mekaniknya sangat stabil,

9 mempunyai sifat ferroelektrik pada suhu ruang sampai diatas suhu ruang karena mempunyai suhu Curie (Tc) pada 120 C, sementara dalam aplikasi elektronik suhu Curienya berkisar 60 C dan dibutuhkan permitivitas yang lebar terhadap suhu (Yunasfi, 2001). Material ini telah banyak digunakan dalam aplikasi di bidang elektronik seperti sensor, transducers, infrared detector dan multi layer ceramic capacitor (MLCCs). Hal ini dikarenakan barium titanat lebih ramah lingkungan, memiliki Tcurie yang lebih rendah daripada material dielektrik lain, dan memiliki konstanta dielektrik yang tinggi (Sunendra, P Bambang, dkk, 2010.). Ferroelektrik adalah gejala terjadinya perubahan polarisasi listrik secara spontan pada material tanpa gangguan medan listrik dari luar. Ferroelektrifitas merupakan fenomena yang ditunjukkan oleh kristal dengan suatu polarisasi spontan dan efek histerisis yang berkaitan dengan perubahan dielektrik dalam menanggapi penerapan medan listrik. Ferroelektrik merupakan kelompok material II-9 dielektrik dengan polarisasi listrik internal yang lebar dan dapat diubah dengan menggunakan medan listrik yang sesuai (J. Y. Seo and S. W. Park, 2004). 2.4 Keramik Barium titanat (BaTiO 3 ) Barium titanat (BaTiO 3 ) adalah suatu bahan yang bersifat feroelektrik dan mempunyai struktur kristal perovskite (ABO 3 ), yang sampai saat ini masih banyak diteliti secara luas. BaTiO 3 ini mempunyai struktur kristal yang jauh lebih sederhana bila dibanding dengan bahan feroelektrik lainnya. Ditinjau dari segi penggunaannya, bahan ini sangat praktis karena sifat kimia dan mekaniknya sangat stabil, mempunyai sifat feroelektrik pada temperatur ruang sampai di atas temperatur ruang karena mempunyai temperatur Curie (Tc) pada C. Bahan ini dapat dibuat dengan mudah dan digunakan dalam bentuk keramik (Yunasfi, 2001). Keramik BaTiO 3 mempunyai nilai konstanta dielektrik yang sangat besar pada temperatur ruang. Keramik BaTiO 3 ini sangat banyak digunakan dalam industri bahan elektronik, terutama sebagai bahan kondensor, dan juga banyak digunakan pada peralatan pembangkit tekanan tinggi, detektor infra merah, dan industriindustri peralatan elektronik lainnya. Besarnya nilai konstanta dielektrik ini sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah temperatur kalsinasi saat pembuatan keramiknya. Oleh karena itu, nilai konstanta dielektrik dari suatu keramik merupakan suatu fungsi temperatur. Semakin tinggi temperatur kalsinasi saat

10 pembuatan keramiknya maka nilai konstanta dielektriknya semakin besar pula (Yunasfi, 2001). Bahan baku dari pembuatan keramik BaTiO 3 terdiri dari campuran bubuk barium karbonat (BaCO 3 ) dan bubuk titanium oksida (TiO 2 ) dengan perbandingan 2,5 : 1. Dengan bantuan temperatur kalsinasi yang tinggi maka akan terjadi reaksi pembentukan keramik dari campuran kedua jenis bubuk ini. Reaksi pembentukan keramik tersebut adalah sebagai berikut : BaCO 3 (s) + TiO 2 (s) BaTiO 3 (s) + CO 2 (g) Keramik BaTiO 3 ini akan terbentuk secara sempurna melalui 3 tingkatan temperatur kalsinasi, yaitu : Pada temperatur C mulai terjadi reaksi pembentukan keramik yang disertai dengan pelepasan gas CO 2 dari hasil samping reaksinya. II-10 Pada saat temperatur C mulai terjadi persenyawaan antara atom barium dan atom titan, dengan timbulnya pemuaian atom-atom ini. Pada temperatur mencapai C terjadi penyusutan atom-atom yang mengalami pemuaian tersebut dan reaksinya berakhir, sehingga terbentuk keramik BaTiO 3 dengan sempurna (Yunasfi, 2001). 2.5 Sifat-sifat Keramik barium Titanat (BaTiO 3 ) Keramik memiliki sifat kimia, mekanik, fisika, panas, elektrik, dan magnetik yang membedakannya dari material lain seperti logam dan plastik. a. Sifat Kimia Keramik industri sebagian besar adalah oksida (senyawa ikatan oksigen), akan tetapi ada juga senyawa karbida (senyawa ikatan karbon dan logam berat), nitrida (senyawa ikatan nitrogen), borida (senyawa ikatan boron) dan silida (senyawa ikatan silikon) (Nadlifatun, dkk, 2011). Keramik lebih resisten terhadap korosi dibandingkan dengan plastik dan logam. Keramik biasanya tidak bereaksi dengan sebagian besar cairan, gas, akali dan asam. Jenis-jenis keramik memiliki titik leleh yang tinggi dan beberapa diantaranya masih dapat digunakan pada temperatur mendekati titik lelehnya. Keramik juga stabil dalam waktu yang lama (Nadlifatun, dkk, 2011). b. Sifat Mekanik

11 Ikatan keramik sangat kuat yang dapat lihat dari kekakuan ikatan dengan mengukur kemampuan keramik menahan tekanan dan kelengkungan. Jumlah tekanan yang diperlukan untuk melengkungkan benda biasanya digunakan untuk menentukan kekuatan keramik. Salah satu keramik yang keras adalah Zirconium dioxide yang memiliki bend strength mendekati senyawa besi (Nadlifatun,dkk, 2011). Walaupun keramik memiliki ikatan yang kuat dan tahan pada temperatur tinggi, material ini sangat rapuh dan mudah pecah bila dijatuhkan atau ketika dipanaskan dan didinginkan seketika (Nadlifatun, dkk, 2011). c. 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. Keramik yang ringan II-11 mungkin dapat sekeras logam yang berat dan 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 (Nadlifatun, dkk, 2011). d. Sifat Panas 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. Silikon karbida dan silikon nitrida lebih dapat bertahan dari kontraksi dan ekspansi pada perubahan temperatur tinggi daripada keramik-keramik lain. Oleh karena itu material ini digunakan pada bagian-bagian mesin seperti rotor pada turbin dalam mesin jet yang memiliki variasi perubahan temperatur yang ekstrim (Nadlifatun, dkk, 2011). e. Sifat Elektrik Beberapa jenis keramik dapat menghantarkan listrik. Jenis keramik silikon karbida, kurang dapat menghantarkan listrik tapi masih dapat dikatakan sebagai

12 semikonduktor. Jenis keramik porcelain dapat bertindak sebagai insulator (alat untuk memisahkan elemen-elemen pada sirkuit listrik agar tetap pada jalurnya masing-masing) pada temperatur rendah tapi dapat menghantarkan listrik pada temperatur tinggi (Nadlifatun, dkk, 2011). f. Sifat Magnetik Keramik yang mengandung besi oksida (Fe 2 O 3 ) dapat memiliki gaya magnetik yang mirip dengan magnet besi, nikel dan kobal. Keramik berbasis besi oksida ini biasa disebut ferrite. Keramik magnetis lainnya adalah oksidaoksida nikel, senyawa mangan dan barium. Keramik bermagnet biasanya digunakan pada motor elektrik dan sirkuit listrik dan dapat dibuat dengan resistensi tinggi terhadap demagnetisasi. Ketika elektron-elektron disejajarkan sedemikian rupa, keramik dapat menghasilkan medan II-12 magnet yang sangat kuat dan sukar demagnetisasi (menghilangkan medan magnet) dengan memecah barisan elektron tersebut (Nadlifatun, dkk, 2011). 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 SiO 2, Al 2 O 3, CaO, MgO, ZrO 2, TiO 2, Cr 2 O 3, serta BeO yang lebih jarang dipakai (Nadlifatun, dkk, 2011). 2.6 Berbagai Macam Proses yang Digunakan Untuk Memperoleh Keramik Slip Casting Slip casting adalah proses untuk membuat keramik yang berlubang. Proses ini menggunakan cetakan dengan dinding yang berlubang-lubang 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

13 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 (Sumahamijaya, 2009) Densifikasi Proses densifikasi menggunakan panas yang tinggi untuk II-13 menjadikan sebuah keramik menjadi produk yang keras dan padat. Setelah dibentuk, keramik dipanaskan pada tungku (furnace) dengan temperatur antara C sampai C. 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. 2.7 Pressure casting Pressure casting adalah proses yang akan digunakan untuk memperoleh keramik barium titanat (BaTiO 3 ). Pemilihan ini didasarkan pada prosedur proses pembuatan keramik barium titanat (BaTiO 3 ), yaitu bubuk BaCO 3 dan TiO 2 yang keluar dari mixer lalu dituangkan pada cetakan dan diberi tekanan. Tekanan ini akan membuat bubuk keramik menjadi padat/lapisan solid keramik dan akan berbentuk seperti cetakannya. Keunggulan dari proses ini : - Mudah dalam penggunaanya - Efisiensi terhadap bahan baku 2.8 Proses Pembuatan Keramik Barium Titanat (BaTiO 3 )

14 Bahan baku dalam pembuatan keramik BaTiO 3 adalah terdiri dari campuran bubuk barium karbonat (BaCO 3 ) dan bubuk titanium oksida (TiO 2 ) dengan perbandingan komposisi 2,5 : 1, kedua bahan baku ini dimasukkan kedalam mixer melalui screw conveyor. Tujuan melewatkan bahan melalui screw conveyor adalah agar menghomogenkan dan memudahkan proses pencampuran didalam mixer. Pencampuran di mixer berfungsi untuk, yaitu : Mencampurkan kedua bahan baku agar menyatu menjadi campuran yang seragam/homogen. Memperoleh material bahan baku dan komposisi yang homogen. Meningkatkan densitas keramik. Memudahkan proses selanjutnya. Kemudian kedua bahan baku akan masuuk ke dalam mixer dan akan dicampur secara merata, sehingga diperoleh bubuk keramik yang telah homogen. Bubuk keramik yang keluar dari mixer dialirkan ke bagian pemadatan untuk dibentuk dan dipadatkan. Pemadatan dilakukan dengan cara penekanan. II-14 Penekanan merupakan suatu proses dimana bahan baku bubuk dimasukkan dalam suatu wadah/cetakan dengan bentuk tertentu lalu ditekan dengan menggunakan alat pneumatic press. Penekanan dilakukan dengan daya tekan 3000 kg/cm 2. Penekanan ini dilakukan dengan daya tekan yang tinggi agar keramik yang terbentuk tidak rapuh (tidah mudah pecah) dan ketika dikalsinasi permukaan lempengan keramik tidak melengkung. Keramik mentah yang keluar dari pneumatic press kemudian dibawa menggunakan belt conveyor ke gudang penyimpanan sementara. Setelah tahap pencetakan, keramik mentah akan mengalami proses densifikasi, yaitu proses pembakaran /kalsinasi dengan suhu tinggi sehingga keramik menjadi utuh. Tujuan proses ini adalah suapaya keramik yang diperoleh padat dan strukturnya internalnya yang tersusun rapi, pada proses ini partikel- partikel serbuk bereaksi sehingga membentuk senyawa barium titanat (BaTiO 3 ), dimana reaksi pembentukan yang terjadi, yaitu : BaCO 3 (s) + TiO 2 (s) BaTiO 3 (s) + CO 2 (g) Keramik BaTiO 3 ini akan terbentuk secara sempurna melalui 3 tingkatan temperatur kalsinasi, yaitu :

15 1. Pada temperatur 900 o C, dilakukan selama 3 jam. Pada tahap ini partikel partikel keramik akan saling kontak setelah proses pemadatan. Disini serbuk dalam keadaan bebas dan disini mulai terjadi reaksi pembentukan keramik yang disertai dengan pelepasan gas CO 2 sebagai produk sampingnya. 2. Pada saat temperatur 1100 o C, dilakukan selama 3 jam. Merupakan tahap pembentukan ikatan, terjadi proses pemadatan keramik dan permukaan kontak kedua partikel semakin lebar. Perubahan ukuran butiran maupun pori belum terjadi. Disini mulai terjadi persenyawaan antara atom barium dan atom titan, dengan timbulnya pemuaian atoom atom ini. 3. Pada temperatur mencapai 1350 o C, dilakukan selama 3 jam Merupakan tahap antara pembentukan batas butiran. Pada tahap ini terjadi densifikasi dan eliminasi pori sepanjang batas butir, terjadi pemebesaran ukuran butiran samapai kanal-kanal pori tertutup serta terjadi penyusutan butiran, II-15 sehingga terbentuk fasa baru. Variasi waktu kalsinasi dilakukan agar kenaikan temperatur dilakukan secara bertahap sehingga reaksi menjadi lebih sempurna dan keramik yang dihasilkan akan berkualitas baik (Yunasfi, 2001).