Karakterisasi Bentuk Partikel SiC yang Dilapisi dengan MgAl 2 O 4 Berdasarkan Variabel Konsentrasi Ion Logam HALLEY HENRIONO UTOMO 110610063 Dosen Pembimbing Dr. M. Zainuri, M.Si Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Pendahuluan Al/SiC banyak dipergunakan pada industri rumah tangga hingga industri dirgantara tetapi mempunyai kelemahan wetabillity Penelitian Ayu dan Reny Meningkatkan wetabbility, dengan variasi ion logam (spinel)
Tujuan Mengetahui pengaruh konsentrasi spinel (MgAl 2 O 4 ) pada permukaan SiC yang teroksidasi dan mengetahui bentuk permukaaan SiC yang sudah terlapisi dengan spinel
Batasan Masalah Pengaruh spinel (MgAl 2 O 4 ) berdasarkan konsentrasi ion logam pada permukaan SiC yang teroksidasi dan morfologi permukaaan SiC yang sudah terlapisi dengan spinel
Tinjauan Pustaka Keramik adalah senyawa dari unsur unsur logam dan bukan logam Ikatan dalam struktur kristal keramik umumnya ikatan ion kovalen
Sifat sifat keramik 1. Keras 2. Mempunyai ketahanan panas yang tinggi 3. Memilki resistivitas listrik yang tinggi 4. Sangat stabil secara kimia dan tidak mudah rusak apabila terkena larutan yang asam
SiC (Silikon Karbida) SiC merupakan material keramik yang mempunyai ketahanan pada suhu 2200 2700 0 C SiC umumnya mempunyai bentuk kristal heksagonal dan material ini terbentuk pada suhu sekitar 2000 0 C
Sifat sifat SiC 1. Mempunyai kekerasan yang tinggi. 2. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi. 3. Memiliki titik leleh yang tinggi sekitar 2837 0 C, sehingga banyak dipergunakan untuk komposit. 4. Mempunya massa jenis 3.10 gr/cm 3
Struktur SiC
Spinel (MgAl 2 O 4 ) Spinel merupakan material keramik oksida Dengan adanya lapisan tipis spinel hasil reaksi antar muka atau interfacial bonding pada interface logam keramik memiliki peran penting dalam peggabungan atau pengikatan antara logam keramik. Hal ini juga akan mempengaruhi sifat kekerasan dari komposit yang terbentuk.
Sifat Spinel (MgAl 2 O 4 ) 1. Mempunyai kekuatan mekanik yang baik. 2. Mempunyai titik leleh yang tinggi sekitar 2135 0 C. 3. Mempunyai sifat termal yang baik. 4. Mempunyai sifat kimia dan optik yang baik.
Struktur Spinel (MgAl 2 O 4 )
Banyak dipergunakan untuk bantalan arloji, bahan tahan api Memperoleh spinel murni sangat dipengaruhi oleh cara sintesisnya Beberapa cara sintesis adalah teknik hidrotermal, metode aerosol, kopresipitasi, dekomposisi plasma spray, dsb.
Metode Kopresipitasi Kopresipitasi atau pengendapan adalah suatu metode fabrikasi dengan cara kimia. Metode ini memiliki tingkat kemurnian yang tinggi, proses lebih mudah, waktu yang dibutuhkan relatif lebih cepat, peralatan yang dibutuhkan sederhana, dan tidak membutuhkan biaya yang mahal.
Metodologi Percobaan Bahan : Serbuk Al, Serbuk Mg, Serbuk SiC, Larutan HCl 12 M, Larutan NH4OH 25%, Aquades. Peralatan : Ultrasonik cleaner, Magnetik Stirer, Timbangan digital, Furnace, krusibel, XRD, dan SEM
Preparasi Material Pembersihan permukaan SiC Metode kopresipitasi Pelapisan permukaan SiC dengan spinel SiC + spinel di oksidasi Perlakuan panas 300 0 C holding time 2 jam XRD SEM Kesimpulan
Pembahasan Dengan menggunakan metode kopresipitasi pembuatan hasil dari pelarutan Al dan Mg dengan HCl akan menghasilkan larutan berwarna kuning jernih. Lalu ditetesi dengan NH 4 OH.
Hasil EDAX SiC murni dan terdapat oksida Element Wt% At% CK 56.04 73.48 OK 04.42 04.35 SiK 39.54 22.17 Matrix Correction ZAF
SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 0.6 gram Element Wt% At% CK 36.83 54.63 OK 10.83 12.06 MgK 00.23 00.17 AlK 02.96 01.95 SiK 49.15 31.18 Matrix Correction ZAF
SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 1.2 gram Element Wt% At% CK 40.57 58.14 OK 11.55 12.42 MgK 00.26 00.19 AlK 02.85 01.82 SiK 44.77 27.44 Matrix Correction ZAF
SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 3 gram Element Wt% At% CK 45.69 64.09 OK 07.18 07.56 MgK 00.40 00.28 AlK 01.67 01.04 SiK 45.07 27.04 Matrix Correction ZAF
Hasil XRD
Hasil SEM Foto permukaan SiC tanpa spinel Foto permukaan SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 1.2 gram Foto permukaan SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 0.6 gram Foto permukaan SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 3 gram
Nilai Bulkiness factor B f = luas proyeksi partikel/ luas persegi
B f = Luas persegi/ Luas proyeksi partikel = 32.025/72 = 0.4448
B f = Luas persegi/ Luas proyeksi partikel = 28.2625/54 = 0.5234
B f = Luas persegi/ Luas proyeksi partikel = 29.1775/54 = 0.5403
Tabel Bulkiness factor Material Nilai Bulkines Factor (B f ) SiC tanpa spinel 0.4377 SiC terlapisi spinel konsentrasi Mg 0.6 gram SiC terlapisi spinel konsentrasi Mg 1.2 gram SiC terlapisi spinel konsentrasi Mg 3 gram 0.4448 0.5234 0.5403
Nilai Parametri Dengan mencari nilai pusat massa maka akan didapatkan grafik perimetri yang menunjukkan bentuk permukaan dari partikel
Grafik Parametri
Nilai Shape Factor (K s ) Material Shape factor SiC tanpa spinel 7.5 SiC terlapisi spinel dengan Mg 0.6 gram SiC terlapisi spinel dengan Mg 1.2 gram SiC terlapisi spinel dengan Mg 3 gram 7.5 7.6 7.6
Kesimpulan Partikel SiC yang terlapisi spinel (MgAl 2 O 4 ) dengan konsentrasi Mg sangat mempengaruhi kekasaran permukaan tetapi tidak mempengaruhi bentuk partikelnya dan nilai parametrinya semakin panjang.
Saran Dalam pembuatan spinel haruslah memperhatikan pemberian NH 4 OH dan dalam pencucian harus berulang ulang.