TUGAS AKHIR SF 1380 SINTERABILITAS KORUNDUM HASIL ELEKTRODEPOSISI Al(NO 3 ) 3

TUGAS AKHIR SF 1380 SINTERABILITAS KORUNDUM HASIL ELEKTRODEPOSISI Al(NO 3 ) 3 MARIA ULFA NRP 1105 100 052 Dosen Pembimbing Drs. Suminar Pratapa, M.Sc., Ph.D. JURUSAN FISIKA Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009 i

TUGAS AKHIR SF 1380 SINTERABILITAS KORUNDU SINTERABILITAS KORUNDUM HASIL ELEKTRODEPOSISI Al(NO 3 ) 3 MARIA ULFA NRP 1105 100 052 Dosen Pembimbing Drs. Suminar Pratapa, M.Sc.,Ph.D. JURUSAN FISIKA Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009 ii

FINAL PROJECT SF 1380 SINTERABILITY OF CORUNDUM DERIVED FROM ELECTRODEPOSITED Al(NO 3 ) 3 MARIA ULFA NRP 1105 100 052 Advisor Drs. Suminar Pratapa, M.Sc., Ph.D. PHYSICS DEPARTMENT Faculty of Mathematics and Natural Science Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009 iii

LEMBAR PENGESAHAN SINTERABILITAS KORUNDUM HASIL ELEKTRODEPOSISI Al(NO 3 ) 3 TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains pada Bidang Studi Material Program Studi S-1 Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh: MARIA ULFA Nrp. 1105 100 052 Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir: Drs. Suminar Pratapa, M.Sc., Ph.D.... SURABAYA, AGUSTUS 2009 iv

SINTERABILITAS KORUNDUM HASIL ELEKTRODEPOSISI Al(NO 3 ) 3 Nama : Maria Ulfa NRP : 1105 100 052 Jurusan : Fisika FMIPA-ITS Dosen Pembimbing : Drs. Suminar Pratapa, M.Sc., Ph.D. Abstrak Telah dilakukan analisis sinterabilitas korundum secara kualitatif dan kuantitatif. Korundum hasil elektrodeposisi dibagi menjadi tiga bagian, yaitu 100% α-al 2 O, 99,5%w α-al 2 O-0,5 %w MgO dan 99,5 %w α-al 2 O 3-0,5 %w Y 2 O 3. Dari masing-masing sampel diambil 0,5 gram dan dibuat pelet dengan penekanan 24 MPa dan diameter pelet 1.2 cm. Pelet yang dihasilkan kemudian disinter selama dua jam. Variasi yang dilakukan adalah variasi suhu yaitu sebesar 1350 C dan 1450 C serta variasi komposisi pada suhu 1450 C. Setelah disinter, sampel tersebut diuji XRD, diukur densitas dan porositas, diuji kekerasan dan diamati mikrostrukturnya dengan SEM (Scanning electron microscope). Dari analisis yang telah dilakukan didapatkan densitas, porositas dan kekerasan pelet korundum yang disinter pada suhu 1450 C berturut-turut adalah 3,43 g/cm 3 ; 14,0 % dan 54,0(1) skala RHB untuk korundum murni. Untuk penambahan 0,5% w yttria diperoleh 3,80 g/cm 3 ; 3,9% dan 54,0(1) skala RHB. Untuk penambahan 0,5% w magnesium oksida didapatkan 3,42 g/cm 3 ;13,9 % dan 47,7(1) skala RHB. Kata Kunci: Sinterabilitas, α-al 2 O, MgO, Yttria, densitas, porositas dan kekerasan. v

SINTERABILITY OF CORUNDUM DERIVED FROM ELECTRODEPOSITED Al(NO 3 ) 3 Name : Maria Ulfa NRP : 1105 100 052 Department : Physics ITS Advisor : Drs. Suminar Pratapa, M.Sc., Ph.D. Abstract Analysis on sinterability of α-al 2 O 3 derived from electrodeposition of Al(NO 3 ) 3 has been carried out to observe density, porosity and hardness property of α-al 2 O 3. α-al 2 O 3 derived from electrodeposition was divided into three variation. They were 100% α-al 2 O, 99,5% α-al 2 O-0,5 % MgO and 99,5 % α-al 2 O 3-0,5 % Y 2 O 3 by weight. From each sample, 0,5 g was compacted by loading rate 24 MPa and 1,2 cm in diameter. Compacted samples were sintered for 2 hours with two variation. Sintering temperature variation were 1350 C and 1450 C and samples with variation in composition were sintered at 1450 C. After sintering, these samples were characterised in term of XRD, density, porosity, hardness and micrography. From the analysis, it is obtained that the density, porosity and hardness were 3,43 g/cm 3 ; 14,0 % and 54,0(1) RHB scale for pure corundum, while for the 0,5%w yttria were 3,80 g/cm 3 ; 3.9 % and 54,3(1) RHB scale, and for 0.5% w magnesium oxide were 3,33 g/cm3; 16,3 % and 44,7(1) RHB scale. Keywords: Sinterability, α-al 2 O 3, magnesium oxide, yttria, density, porosity and hardness. vii

KATA PENGANTAR Bismillahirrahmaanirrahiim. Alhamdulillahahirabbil aalamiin, segala puji bagi Allah, Tuhan semesta alam. Dengan rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir sebagai syarat wajib untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada jurusan Fisika FMIPA ITS dengan judul: SINTERABILITAS KORUNDUM HASIL ELEKTRODEPOSISI Al(NO 3 ) 3 Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Bapak dan Ibu penulis, Bapak Solikin dan Ibu Sukeni yang senantiasa memberikan dukungan moral dan spiritual kepada penulis selama ini sehingga berhasil menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Drs. Suminar Pratapa, M.Sc., Ph.D. dosen pembimbing penulis, atas bimbingan, ilmu dan motivasi beliau dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Bapak Drs. Heny Faisal, M.S1 selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA ITS. 4. Bapak Drs. Gatut Yudoyono, MT. Selaku dosen wali penulis, terima kasih atas bimbingan beliau selama masa studi penulis. 5. Bapak-ibu dosen di Jurusan Fisika FMIPA ITS. 6. Adikku Mistakhul Mundir, atas doa dan dukungannya. 7. Teman-teman AHWA XIX JMMI: Tyas Wulansari, Nuri Eka, Diah Ayu, Putri Lestari, Nanik Utami, Elok ix

Etika, Leska Tariyani, Lailatul Maulida, Suko Bagus, wawan Ismanto, Khrisna Heri, Hidayaturrahman, Khadafi, Ananto Dyan, Pujo Pambudi, Teguh Hadi, Fauzan Prawira, Pressa Perdana, Iman Sukiman dan haizan atas motivasi dan doanya. 8. Teman-teman JMMI ITS atas dukungan dan doanya. 9. Teman-teman satu tim penelitian: Dwi Yantiningtyas, Frissa Erina Herdiyanti, Lusi Susanti (S1); Alwiyah Nurhayati, Yeny Agustine, Luluk Hariroh, Zulinah Afiati, Khusnul Umaroh, Dwi Sariyanto dan Budi Hartono atas diskusi dan motivasinya. 10. Teman-teman dari Laboratorium Bahan dan Big Bang 2005 atas dukungan dan doanya. 11. Semua karyawan di Jurusan Fisika FMIPA ITS. 12. Bapak Sumantri dan Bapak Endang, Laboran Laboratorium Metalurgi Jurusan Teknik Mesin ITS yang membantu penulis dalam pengujian kekerasan sampel. 13. Segenap pihak yang telah berkontribusi dalam penyelesaian tugas akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis berharap Tugas Akhir ini bisa memberikan kontribusi untuk perkembangan material science di Indonesia dan dapat digunakan sebagai acuan penelitian berikutnya. Penulis menyadari adanya kekurangan pada Tugas Akhir ini, oleh karena itu penulis berharap ada saran dan kritik konstruktif sehingga Tugas Akhir ini lebih bermanfaat. Surabaya, Agustus 2009 Penulis x

DAFTAR ISI Bab.Halaman Halaman Judul...i Lembar Pengesahan....iii Abstrak...v Kata Pengantar...xi Daftar Isi...xiii Daftar gambar......xv Daftar Tabel...xvii Daftar lampiran...xix Bab I Pendahuluan...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Perumusan Masalah...2 1.3 Batasan Masalah...2 1.4 Tujuan Penelitian...2 1.5 Sistematika Penulisan...2 1.6 Manfaat Penelitian...3 Bab II Tinjauan Pustaka...5 2.1 Korundum (α-al2o3)...5 2.2 MgO (Periklas)...7 2.3 Yttrium Oxide...8 2.4 Elektrodeposisi...9 2.5 Sinter...11 2.6 Difraksi Sinar- X...12 xi

2.7 Analisis Rietveld...16 2.8 Scanning electronmicroscope (SEM)...21 Bab III Metodologi Penelitian...23 3.1 Bahan... 23 3.2 Peralatan...23 3.3 Prosedur Kerja...24 3.3.1 Sintesis corundum (α-al 2 O 3 )...24 3.3.2 Sinter korundum... 25 3.4 Karakterisasi Bahan Uji...26 3.4.1 Analisis data difraksi......26 3.4.2 Pengujian mikrografi...27 3.5 Pengukuran densitas, porositas dan kekerasan 27 sampel 3.5.1 Pengukuran Densitas dan Porositas 27 3.5.2 Pengukuran Kekerasan 28 3.6 Metode Analisis...28 3.6.1 Analisis kualitatif...29 3.6.2 Analisi kuantitatif...29 3.7 Diagram Alir Penelitian..30 Bab IV Hasil dan pembahasan...31 4.1 Sintesis Korundum (α-al 2 O 3 )..33 4.2 Karakterisasi BHAN Uji...34 4.3 Pola Difraksi Hasil Pengukuran Difraksi Sinar-x...35 4.4 Pengaruh Suhu Sinter Terhadap Densitas...36 dan Porositas α- Al 2 O 3 4.5 Pengaruh Penambahan MgO dan Y 2 O 3 Pada...38 α-al 2 O 3 4.6 Pengaruh Suhu Sintering Terhadap Kekerasan...40 α-al 2 O 3 4.7 Pengaruh Penambahan MgO dan Yttria...41 Terhadap Kekerasan α-al 2 O 3 xii

Bab V Kesimpulan dan saran...43 5.1 Kesimpulan...43 5.2 saran...44 Daftar Pustaka...45 Lampiran-Lampiran...47 Lamipran A...47 Lampiran B...49 Lampiran C...51 Lampiran D...53 Lampiran E...55 Lampiran F...57 Lampiran G...59 Lampiran H...61 xiii

DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1. Struktur kristal Korundum...7 Gambar 2.2. Struktur kristal α-y 2 O 3...9 Gambar 2.3. Perubahan ukuran dan bentuk pori-pori...12 selama sintering Gambar 2.4. ilustrasi hukum Bragg...13 Gambar 2.5 Ilustrasi berkas elektron bernergi tingi.21 mengenai permukaan material Gambar 3.1 Skema Kerja Penelitian...30 Gambar 4.1 Pola difraksi pelet korundum yang disinter...33 pada suhu 1350 o C dan 1450 o C Gambar 4.2 Mikrografi SEM...38 xiv

DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 2.1 Sifat-sifat α-al2o3...7 Tabel 2.1 Sifat-sifat MgO...8 Tabel 2.2. Karakteristik fisis yttria...8 Tabel 2.3 Hubungan karakter puncak difraksi dan parameter-parameter dalam model intensitas difraksi pada analisis rietveld...18 Tabel 3.1 Komposisi sampel yang disinter...25 Tabel 4.1 Perubahan massa pelet α-al2o3 setelah...32 disinter Tabel 4.2 Perubahan diameter dan ketinggian pelet...32 α-al2o3 setelah disinter Tabel 4.3 Pengaruh suhu sinter terhadap densitas...37 dan porositas α-al2o3 Tabel 4.4 Pengaruh MgO dan Y 2 O 3 Pada Densitas...39 dan Porositas α-al 2 O 3 (perhitungan dengan piknometer) Tabel 4.5 Pengaruh Suhu Sinter Terhadap Kekerasan...40 α-al 2 O 3 Tabel46 Pengaruh Penambahan 0.5% Berat Mag-...40 nesium Oksidadan Yttria Terhadap Kekersan α-al 2 O 3 xv

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman Lampiran A Data Pola Difraksi Terhitung dari ICSD... 45 Lampiran B Pola hasi Refinemen...47 Lampiran C Perhitungan Densitas Sampel...49 Lampiran D Perhitungan Porositas...51 Lampiran E Hasil Search Matgh Pola Difraksi Sinar-x Sampel...53 Lampiran F Perhitungan Kekerasan Sampel dan Ralatnya.55 Lampiran G Perhitungan Ukuran Kristal Serbuk Korundum..57 Lampiran H Pola hasil refinement...59 xvii

BIODATA PENULIS Penulis dilahirkan di Jombang, 7 Januari 1986, merupakan anak pertama dari dua bersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan formal yaitu di TK Dharmawanita Rejoso Pinggir, SDN Rejosopinggir 2, SLTPN 2 Tembelang dan SMAN Ploso. Setelah lulus dari SMAN penulis melanjutkan studi di Jurusan Fisika ITS melalui jalur SPMB pada tahun 2005 dan terdaftar dengan NRP 1105 100 052. Di Jurusan Fisika FMIPA ITS penulis mengambil Bidang Studi Material. Selama studi di ITS penulis sempat aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan, di antaranya adalah Jama ah Masjid Manarul Ilmi-ITS (JMMI- ITS), Forum Studi Islam Fisika (FOSIF), dan Himpunan Mahasiswa Fisika ITS (HIMASIKA ITS). Penulis juga sempat aktif mengikuti beberapa kegiatan seminar yang diadakan di ITS dan menjadi asisten praktikum Fisika Dasar. xviii