Keramik

                                       KERAMIK

KERAMIK

            Dalam dunia teknik khususnya teknik mesin keramik tidak hanya meliputi hal-hal yang terbuat dari bahan yang terbuat dari tanah liat atau sebangsanya. Keramik sebagai bahan teknik terdiri dari berbagai fasa yang masing-masing merupakan senyawa dari logam dan non logam .

            Ikatan antar atom dalam keramik biasanya adalah ikatan kovalen atau ikatan ion, karenanya keramik biasanya sangat stabil

            Sifat keramik :

1.      keras

2.      kuat

3.      stabil pada temperature tinggi

tetapi keramik bersifat getas dan mudah patah

             Beberapa keramik yang penting sebagai bahan teknik antara lain

1.      refractory (batu tahan api)

2.      glass(kaca)

3.      abrasive

4.      cement(semen) 

Ø Batu tahan api

            batu tahan api mempunyai sifat tahan terhadap temperatur tinggi ,tetap stabil tidak berubah walaupun pada temperatur tinggi, mempunyai konduktifitas panas yang rendah (menghambat perambatan panas), juga kuat ,keras tetapi getas

            dari sifat kimianya batu tahan api dibagi menjadi:

1.       batu tahan api asam (acid refractories) ,biasanya terbuat dari quartz, quartzite dan mengandung banyak silika . memiliki titiklebur antara 1650-1730 ⁰C, mulai melunak pada 1550 ⁰C. Digunakan pada konventor bassemer dan dapur lain yang menggunakan acid lining.

2.      batu tahan api basa (basic refractories) ,banyak mengandung magnesia (MgO) dibuat dari dolomit / magnesit. Batu tahan api dolomit dapat tahan sampai 1800-1950 ⁰C, batu tahan api dolomit dapat tahan sampai 2000 ⁰C.

3.      batu tahan api netral (neutral refractories), banyak mengandung alumina (Al₂O₃) dan silika (SiO₂)  terbuat dari kaolinit dapat tahan antara 1600  – 1670 ⁰C

Gambar  1: Penetapan lokasi dari tipe batu tahan api

High Alumina

Magnesia-spinel

Glass (kaca)

Kaca merupakan materi bening (tembus pandang) yang biasanya di hasilkan dari campuran silikon atau bahan silikon dioksida (SiO₂), yang secara kimia sama dengan kuarsa (bahasa Inggris: kwarts). Biasanya dibuat dari pasir. Suhu lelehnya adalah 2000 derajat Celsius. Memiliki sifat sifat transparan, non toxic inert (tidak bereaksi dengan berbagai bahan kimia ). Tidak mengakibatkan kontaminasi yang cukup keras. Kaca dibuat dari berbagai campuran oksida .

            Proses pembuatannya, kaca dibuat dengan mencampur pasir dengan abu soda dan kapur atau dengan oksida timah. Bangsa Mesir kuno dianggap sebagai orang-orang pertama yang membuat kaca. Tiga bahan dasar dicampur dengan cullet (pecahan kaca), dolomite dan saltcake, kemudian dilelehkan dalam tungku pembakaran. Panas sangat tinggi membuat bahan-bahan itu menyatu dan mencair, lalu keluar tungku dan mengalir ke sebuah ruang yang terapung. Disini, kaca mengapung di atas lelehan timah. Setelah agak mendingin, kaca dialirkan ke pipa air yang dingin. Pendinginan lebih lanjut terjadi dengan penyemprotan air pada kaca yang juga berfungsi memperkuatnya. Bila kaca sudah benar-benar dingin, baru dipotong sesuai kebutuhan.

            Berbagai jenis kaca :

1.      Soda lime glass merupakan kaca yang paling banyak di produksi , karena harganya murah , tahan terhadap devitrifikasi ( terjadinya bagian / partikel kristalin pada kaca, yang dapat menyebabkan kaca menjadi getas) dan relative tahan air. Banyak digunakan untuk kaca jendela, botol, bola lampu dan tableware yang tidak perlu tahan terhadap temperature tinggi dan tahan terhadap bahan-bahan kimia .

2.      Lead glass, disebut juga flint glass digunakan untuk high quality  tableware  keperluan optik, tabung lampu iklan dan juga untuk pembuatan benda seni.  Kaca dengan kandungan timbal tinggi (sampai 80%) digunakan untuk kaca optik yang sangat gelap, dan untuk jendela /pelindung terhadap X-ray. Lead glass mempunyai titik lebur rendah ,mudah di hot-work, tahanan listrik tinggi dan mempunyai indeks bias tinggi.

3.      Borosilicate dikenal juga dengan nama “Pyrex”, sangat setabil terhadap bahan kimia ,sangat tahan terhadap termal shock ,mempunyai tahan listrik tinggi . banyak digunakan di industri untuk pipa .gelas ukur , alat laboratorium , isolator listrik dan beberapa keperluan rumah tangga.  

4.      High silica glass sangat tahan terhadap termal shock dan tempertur tinggi sampai 900 ⁰C. harganya sangat mahal sehingga hanya digunakan untuk keperluan khusus.

            Kaca dapat dibuat menjadi bentuk serat (fibre) dengan berbagai cara, misalnya dengan menarik filamen kaca yang masih kental (continuous filament process) akan didapat suatu bahan yang dikenal dengan nama fiberglass, atau dengan memasukan kaca yang masih cair kedalam piringan yang berpori yang berputar cepat (crown process)akan diperoleh serat gelas  yang pendek-pendek yang disebut glass wool.  

            Fibre glass mempunyai kekuatan sampai 700 MPa. Glass wool sering digunakan sebagai bahan isolator panas.

crown process

Ø      Abrasives

            Abrasive adalah bahan yang digunakan untuk menghakuskan permukaan benda lain dengan cara menggosokan bahan abrasive kepermukaan yang akan dihaluskan sehingga terjadi pengikisan. Bahan  abrasive digunakan untuk membuat gerinda ,kerts gosok ,atau serbuk/pasta polishing.

            Bahan abrasive terbuat dari terbuat dari berbagai oksida dan karbida yang sangat keras seperti alumina, silica, silicon carbide, tungsten carbide dll.

             

Ø    Cement (semen)

            Semen adalah  semacam bahan perekat ,berupa serbuk yang bila dicampur dengan air menjadi pasta dan setelah didinginkan beberapa saat akan menjadi keras. Ada semen yang untuk menjadi keras memerlukan banyak air sperti misalnya Portland cement dan ada juga yang untuk menjadi keras tanpa dicampur air misalnya kapur bubuk (Ca(OH)₂) dan gips (CaSO₄).

            Kapur bubuk dibuat dengan memanggang (calcining) batu kapur (CaCO₃) pada temperature 1000 ⁰C sehingga berdekomposisi menjadi CaO (gamping). Dengan menyiramkan air pada CaO , akan di peroleh   Ca(OH)₂ berupa serbuk .

            Semen yang umum dipakai adalah Portland Cement, misalnya pada perekat bangunan atau pada pembuatan beton. Portland cement dibuat dengan batu kapur dan tanah liat, yang kemudian dihaluskan lalu dibakar. Pembakaran didalam kilang putar (rotary klin ) ini menyebabkan bahan-bahan tadi berdifusi dan menjadi clinker yang keluar dari kilang berbentuk bola-bola .Clinker ini dicampur dengan dengan sebuah pipa gips lalu dihancurkan lagi menjadi serbuk-serbuk yang halus.

            Portland cement terdiri dari berbagai oksida , silikat ,alumint dll. Semen ini mulai mengeras dalam waktu 24 jam pertama dan akan mengers sempurna pada kira-kira 28 hari tergantung bayaknya gips yang dicampurkan ,juga kandungan alumina mempengaruhi kecepatan pengerasan ini. Dengan alumina yang banyak dan silica yang sedikit akan mempercepet pengerasan.     

            Aplikasi penggunaan kermik didalam industri otomotif sangat beragam dan bermacam-macam penempatanya misalnya pada kenalpot, lapisan piston, lapisan valve, kampas rem, busi, isolator listrik  dll

             

                                   Penggunaan keramik pada busi dan piston

                                    

        Ceramic Disc Brake Pads                        Glass wool pada muffler

  

BAB 3 PENUTUP

Ø      KESIMPULAN

            Keramik sebagai bahan teknik terdiri dari berbagai fasa yang masing-masing merupakan senyawa dari logam dan non logam . Ikatan antar atom dalam keramik biasanya adalah ikatan kovalen atau ikatan ion, karenanya keramik biasanya sangat stabil. Sifat kermik :

1. keras

2. kuat

3. stabil pada temperature tinggi

tetapi kermik bersifat getas dan mudah patah

            Keramik memiliki berbagai macam jenis serta proses yang berbeda dalam pembuatanya.

Ø      SARAN

            Indonesia merupakan Negara yang memiliki berbagai sumber daya alam yang sangat melimpah. Namun dalam  aplikasi pemanfaatnya masih banyak sumber daya alam yang digali/dieksplorasi dengan tidak mementingkan kemanan serta kelestarian alam sesudahnya. Indonesi sebenarnya bisa dan mampu memenfaatkan serta menghasilkan produk khususnya keramik yang jauh lebih unggul dari Negara lain, namun masalah ekonomi dan teknologi yang menjadi kendalnya. Inilah pekerjaan rumah yang belum tuntas yang harus dituntaskan oleh kita sebagai seorang engineer, misalnya membuat teknologi yang lebih murah, efisien, serta hemat energi.