material keramik jadi

31
MATERIAL KERAMIK 10.1 Pendahuluan Material keramik adalah bahan anorganik bahan non logam yang terdiri dari logam dan non logam elemennya berikatan bersama dengan ionic dan atau ikatan kovalent. Komposisi kimia dari bahan keramik sangat dipertimbangkan contoh sederhananya campuran dari ikatan kompleks bersama yang banyak. Sifat dari bahan keramik sangat besar yaitu pada perbedaan ikatan. Umumnya bahan keramik tipenya keras dan rapuh dengan kekerasan yang rendah. Keramik biasanya isolator listrik dan panas yang bagus karena seharusnya tidak ada electron konduksi. Bahan keramik umumnya mempunyai titik leleh yang relatif tinggi dan stabilitas kimia yang tinggi dalam berhubungan dengan lingkungan dan stabilitas dari lingkungan yang kuat. Karena sifat bahan keramik sangat baik maka banyak digunakan untuk design teknologi. Pada umumnya bahan keramik digunkan untuk aplikasi ilmu pengetahuan dapat dibagi dalam 2 grup: bahan keramik tradisional dan bahan keramik teknologi. Tipenya keramik tradisional dibuat dari 3 komponen dasar. : clay, silica dan feldspar. Contoh dari keramik tradisional adalah batu bata dan ubin yang digunakan dalam kontruksi industri dan porselen elektrik dalam

Upload: meiriani-ismu-savitri

Post on 05-Aug-2015

133 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Material Keramik Jadi

MATERIAL KERAMIK

10.1 Pendahuluan

Material keramik adalah bahan anorganik bahan non logam yang terdiri

dari logam dan non logam elemennya berikatan bersama dengan ionic dan atau

ikatan kovalent. Komposisi kimia dari bahan keramik sangat dipertimbangkan

contoh sederhananya campuran dari ikatan kompleks bersama yang banyak. Sifat

dari bahan keramik sangat besar yaitu pada perbedaan ikatan. Umumnya bahan

keramik tipenya keras dan rapuh dengan kekerasan yang rendah. Keramik

biasanya isolator listrik dan panas yang bagus karena seharusnya tidak ada

electron konduksi. Bahan keramik umumnya mempunyai titik leleh yang relatif

tinggi dan stabilitas kimia yang tinggi dalam berhubungan dengan lingkungan dan

stabilitas dari lingkungan yang kuat. Karena sifat bahan keramik sangat baik maka

banyak digunakan untuk design teknologi.

Pada umumnya bahan keramik digunkan untuk aplikasi ilmu pengetahuan

dapat dibagi dalam 2 grup: bahan keramik tradisional dan bahan keramik

teknologi. Tipenya keramik tradisional dibuat dari 3 komponen dasar. : clay, silica

dan feldspar. Contoh dari keramik tradisional adalah batu bata dan ubin yang

digunakan dalam kontruksi industri dan porselen elektrik dalam industri listrik.

Keramik teknologi terdiri dari komponen murni dan komponen hampir murni

seperti aluminium oxida (Al2O3) Silikon Carbie (SiC), dan Silicon Nitride (Si3N4)

contoh penerapan keramik dalam teknologi tinggi adalah Silicon Carbide pada

daerah suhu tinggi dari percobaan AGT 100 automotive gas turbine dan

aluminium oxide dalam circuit chips dalam modul konduksi panas.

10.2 Struktur kristal keramik sederhana

Ionik dan ikatan kovalent dalam keramik sederhana .

Dalam daftar keramik, ikatan atomnya adalah campuran dari ionik dan

kovalent tipe. Pendekatannya sifat ioniknya dan kovalent untuk ikatan antar atom

dalam campuran ini dapat diyakini dengan menganggap perbedaan

elektrogenitivitas antara perbedaan tipe dari atom dalam komponen dan dengan

Page 2: Material Keramik Jadi

menggunakan persamaan pauli untuk persentasi sifat ionik. Tabel 10.2

menunjukkan bahwa persentase ionik dan sifat kovalent variasi yang dianggap

dalam kompoenen keramik sederhana. Jumlah dari ionik dan ikatan kovalent

antara atom dalam komponen ini adalah penting untuk menentukan tipe dari

struktur kristal.

Tabel 10.1 Beberapa komponen keramik sederhana dengan titik leleh.

Komponen keramik Titik leleh 0C

Komponen keramik Titik leleh 0C

Natrium Carbide NC

Titanium Carbide TC

Tunystem Carbide WC

Magnesium Oxide MgO

Silicon Car bide SiC

4150

3120

2850

2798

2500

Boron Carbide B4C

Aluminium Oxide Al2O3

Silicon Oxide SiO2

Silicon Nitride Si3N4

Titanium dioxide TiO2

2450

2050

1715

1900

1605

Tabel 10.2 Persentase sifat ikatan ionic dan kovalent untuk beberapa komponen

keramik

Komponen keramik Ikatan atom

Perbedaan elektronegatifitas

% sifat ionik

% sifat kovalent

Magnesium Oxide MgO

Aluminium OxideAl2O3

Silicon Dioxide SiO2

Silicon Nitride Si3N2

Silicon Carbide Si C

Mg-O

AL-O

Si-O

Si- N

Si- C

2-3

2-0

1-7

1-2

0-7

73

63

51

30

11

27

37

49

70

89

Susunan ionik sederhana yang ditemukan dalam ikatan ionik padat.

Dalam ioik (keramik) padat dimasuki ion yang sangat menentukan adalah

mengikuti faktor :

1. Ukuran relatif dari ion dalam ion padat (dianggap ion yang akan menjadi bola

keras dengan lingkar yang pasti).

2. Membutuhkan untuk keseimbangan kekuatan elektrostatik untuk memelihara

kenetralan elektrik dalam ion padat.

Page 3: Material Keramik Jadi

Ketika ikatan ionik antar atom dalam keadaan padat, energi dari atom

diturunkan dengan susunan dari ion dan ikatan dalam ion padat.

Ukuran keterbatasan untuk paket padat dari ion dalam ionik padat

Ionik solid terdir dari kation dan anion. Dalam ikatan ionik beberapa atom

hilang keluar elektron untuk menjadi kation dan butiran lain keluar elektron

untuk menjadi anion.

Gambar 10.2 koordinat konvigurasi untuk ionik solid stabil dan tak stabil.

Page 4: Material Keramik Jadi

Gambar 10.3 Perbandingan jari- jari untuk koordnasi nomer 8,6,4, dan 3 anion

mengelilingi pusat kation dalam ionic solid.

Kation biasanya lebih kecil dari anion. Jumlah dari anion yang

mengelilingi pusat kation dalam ionic solid disebut conditionation number (CN)

dan hubungan dari jumlah tetangga terdekat mengelilingi pusat kation untuk

stabilitas seprti banyak anion yang mungkin mengelilingi pusat kation.

Bagaimanapun anion harus berhubungan dengan pusat kation dan muatan netral

yang terisi.Gambar 10.2 a dan b menunjukkan konfigurasi stabil untuk koordinasi

dari anion di sekitar pusat kation dalam ionic solid. Jika anion tidak menyentuh

pusat kation struktur menjadi tidak stabil karena pusat kation dapat kentak kentuk

di sekitar sangkar anion (gambar 10.2c).

Perbandingan jari-jari dari pusat kation yang mengelilingi anion disebut

radius ratio, reation/ration. Perbandingan jari-jari ketika anion hanya menyentuh

Page 5: Material Keramik Jadi

salah satu dan berhubungan dengan pusat kation disebut critical (minimum) radius

ratio. Perbandingan jari-jari untuk ionic solid dnegan jumlah 3,4,6 dan 3

ditunjukkan dalam gambar 10.3 ilustrasi ditunjukkan dengan koordinate.

Cesium Chloride (CsCl) struktur kristal

Formula kimia untuk solid cesium chloride adalah CsCl dan struktur ini

prinsipnya adalah ikatan Ionic, disini sama dengan jumlah ion dari Cs+ dan Cl-.

Karena perbandingan jari-jari dan CsCl adalah 0,94. Cesium Chloride

mengelilingi pusat Cesium Cation pada ( ½ , ½ , ½ ) posisi dalam CsCl unit cell

komponen ionic yang juga punya struktur kristal CsCl adalah CsBr, TlCl, dan

TlBr. Komponen intermetallic AgMg, LiMg, AlNi dan B-CU-Zn juga mempunyai

struktur ini. Struktur CsCl tidak terlalu penting untuk bahan material tapi illustrasi

bagaimana perbandingan jari-jari lebih tinggi menuju jumlah koordinasi yang

lebih tinggi dalam struktur kristal ionic.

Gambar 10.5 Cesium Chloride (CsCl) struktur kristal unit Cell (Cl) ion-site cell

(b) bola keras unit cell. Dalam kristal ini 8 ion chloride mengelilingi

pusat kation dalam koordinat kubik (CN = 8). Dalam unit cell

disana ion Cs+ dan ion Cl-

Sodium Chlot\ride (NACL) Struktur Kristal

Page 6: Material Keramik Jadi

Sodium Chloride atau rock salt struktur kristal adalah ikatan ion yang

tinggi dan memiliki formula kimia NaCl. Ini sama dengan jumlah dari ion Na+ dan

Cl- untuk memelihara muatan tetap. Gambar 10.7a menunjukkan lattice-site Nacl

unit cell dan gambar 2.13 b model bola keras dari NaCl unit cell. Gambar 10.7a

memiliki negatit Cl- anion yang menempati regular FCC atom lattice dan positif

Na+ kation menempati interstitial sites antara atom FCC Sites. Pusat dari ion Na+

dan Cl- menempati lattice posisi yang diindikasikan dalam gambar 10.7a:

Na+ : (1/2, 0, 0) (0, ½, 0) (0, 0, ½) (1/2, ½, ½)

Cl- : (0, 0, 0) (1/2, 1/2 , 0) (1/2, 0, ½) (0, ½, ½ )

Setiap bagian pusat Na+ kation dikelilingi oleh 6 Cl- anion. Struktur

koordinat octahedral (ini, CN = 6) seperti ditunjukkan dalam gambar 10.7.b. ini

tipe koordinasi yang diprediksi dari perhitungan perbandingan jari-jari yang

dihitung Na+/ Rcl- = 0,102 nm/ 0,181 nm = 0,56, yang lebih besar dari 0,44 tetapi

lebih kecil dari 0,732. komponen keramik yang lain yang memiliki struktur NaCl

termasuk MgO, CaO, NiO, dan FeO.

Gambar 10.7 a. NaCl latticepoint unit cell mengindikasikan posisi dari Na+ (jari-

jari = 0,102 nm) dan Cl- (jari-jari = 0, 181 nm) ion b. Oktahedron menunjukkan

koordinat octahedral dari 6 cl- anion mengelilingi pusat Naz katio

Inte r stitial Sites dalam FCC dan HCP lattices Kristal

Page 7: Material Keramik Jadi

Disini bagian kosong atau kekosongan antar atom atau ion yang disusun

dalam struktur kristal lattice. Ini adalah kekosongan intertiitial sites dimana atom

atau ion yang lain kemudian parent lattice dapat dipasang. Dalam FCC dan HCP

struktur kristal adalah struktur close packed, disana ada dua tipe dari intertitial

sites, octahedral dan tetrahedral. Dalam oktahedral sites disana ada 6 atom

terdekat atau ion dari pusat kekosongan, seperti ditemukan dalam gambar 10.9a

site ini disebut oktahedral ketika atom atau ion mengelilingi pusat dari bentuk site

eight-sides octahedron. Dalam tetrahedral site disana ada 4 atom terdekat atau ion

dari pusat dari tetrahedarl site. Seperti ditunjukkan alam gabar 10.9b. regular

tetrahedron adalah dibentuk ketika pusat dari 4 atom mengelilingi kekosongan

adalah digabung.

Dalam Fcc struktur kristal lattice octahedral intensititial adalah lokasi pada

pusat dari unit cell dan pada tepi kubus seperti ditunjukkan dalam gambar 10.10

disana equivalent dari 4 octahedral interstitial site per FCC unit cell. Ketika ada 4

atom per fcc unit cell, disini salah satu octahedral interstitial site per atom dalam

FCC latittice. Gambar 10.11 a mengidentifikasikan posisi lattice dari oktahedral

intekstitial sites dalam FCC unit cell.

Tetrahedral site dalam FCC lattice adalah beralokasi pada(1/4,1/4,1/4) tipe

posisi, seperti gambar 10.10 dan gambar 10.11b.dalam FCC unit sell disana 8

tetrahedral sites per unit sell atau 2 per atomdari parent FCC unit cell. Dalam hcp

struktur kristal, karena persamaan close packing untuk FCC struktur disini juga

jumlah yang sama dari octahedral intertitial sites sepertiatom dalm HCPunit sell

dan 2 seperti kebanyakan tetrahedral sites sepertiatom.

Page 8: Material Keramik Jadi

Gambar 10.9 intertitial sites dalam FCC dan HCP struktur kristal lattice 4

oktahedral intertitial site dibentuk pada pusat dimana 6 atom

berhubungan tiap bagiannya 6 tetrahedral intersities site dibentuk

pada pusat dimana 4 atom berhubungan dengan yang lain.

Page 9: Material Keramik Jadi

Gambar 10.10 lokasi dari oktahedral dan tetrahedral interstitial void site dalam

FCC struktur kristal ionik unit sell. Oktahedral sites adalah

berlokasi dipusat dari unit cell dan pada pusat tepi kubus ketika

ada 12 tepi kubus satu dari 4 dari kekosongan berlokasi di tepi

kubus pada tiap tepi ini ada equivalent 12 x ¼ = 3 kekosongan

FCC unit cell pada tiap kubus. Bagaimanapun disana equivalent

dari 4 kekosongan oktahedral per FCC unit cell (satu pada tengah

dan equivalent pada 3 pada tepi kubus). Yang

diindikasikandengan titik yang tetrahedral aturan sinar. Ini ada

total dari 8 kekosongan tetrahedral sites yang berlokasi pada FCC

unit cell.

Page 10: Material Keramik Jadi

Gambar 10.11.Lokasi dari interstitial sites dalam FCC atom unit cell.

a).oktahedral sites dalam FCC unit cell adalah berlokasi pada

pusat unit cell dan pada pusat tepi kubus. b).tetrahedral sites pada

FCC unit cell berlokasi pada posisi berikut hanya gambaran

posisi berlokasi dalam gambar

(1/4, ¼, ¼) (1/4, ¼, ¾) (3/4, 1/4., ¼) (3/4, ¼, ¾)

(3/4, ¾, ¼) (1/4, ¾, ¾) (3/4, 3/4., 5/4) (3/4, ¾, ¾)

Zinc Blende (ZnS)Struktur kristal

Struktur zink blende memiliki formula kimia ZnS dan unit cell

ditunjukkan dalam gambar 10.12 yang memiliki equivalent untuk zink dan 4

sulfur atom satu tipe dari atom (bukan S atau Zn) menempati titik lattice dari FCC

unit cell dan tipe yang lain (bukan S atau Zn) menempati separuh tetrahedral sites

dari FCC unit cell. Dalam struktur kristal ZnS unit sell ditunjukkan dalam gambar

10.12 atom sulfur menempati FCC unit cell atom posisi seperti ditunjukkan oleh

lingkaran terbuka, dan atom ZnS menempati separoh posisi tetrahedral interstitial

dari FCC unit cell, seperti ditunjukkan oleh naungan lingkaran. Koordinat posisi

dari S danZn atom dalm Zn S struktur kristal dapat diindikasikan sebagai :

S atom 5 : (0,0,0) (1/2,1/2,0) ( ½, 0,1/2) (0,1/2,1/2).

Zn atom 5 : (3/4, ¼,1/4) (1/4,1/4,3/4) (1/4,3/4,1/4) (3/4,3/4,3/4)

Menurut persamaan Pauli (persamaan 2.10) ZnS ikatan memiliki 87 persen

sifat kovalent,dan sehingga struktur kristal ZnS adalah tetrahedral. Ikatan kovalent

Page 11: Material Keramik Jadi

dan Zn dan S atom memiliki jumlah koordinat 4, banyak komponen seperti Cds,

InAs,InSb, dan ZnSe memiliki struktur kristal zink blende.

Calcium Fluorite (CaF2) Struktur Kristal

Struktur Calsium Fluoride memiliki formula kimia CaF2 dan unit cell

seperti ditunjukkan dalam gambar 10.14 ini dalam unit cell ion Cd2+ menempati

FCC lattice sites, diman F- ion berlokasi pada 8 tetrahedral sites. 4 sisa octahedral

sites pada FCC lattice kosong. Itu dimana 4 ion Ca2+ dan 9 ion F- per unit cell.

Contoh komponen yang memiliki struktur ini adalah UO2, BaF2, AuAl2 dan PbMg

komponen ZnO2 merubah (monoclinic) CaF2 struktur. Banyaknya jumlah yang

tidak ditempati octahedral dalam intenstitialaites dalam UO2 mengikuti bahan

yang digunakan sebagai bahan bukan nuklir.

Gambar 10.14 Calcium Fluoride (caF2) struktur kristal/ juga disebut fluorite

struktur). Disini unit cell Ca2+ ion berlokasi pada FCC unit cell

sites (4 ion). 8 ion fluoride menempati semua tatrahedral

interstitial sites.

Page 12: Material Keramik Jadi

Antifluorite Struktur Kristal

Struktur kristal antifluoriter terdiri dari FCC unit cell dengan anion

(contoh O2_ ion) menempati FCC Lattice point. Kation (contoh Li+) menempati 8

tetrahedral sites pada FCC lattice contoh komponen dengan struktur ini Li2O,

Na2O, K2O dan Mg2Si.

Corundum (Al2O3) Struktur Kristal

Dalam corundum (Al2O3) struktur ion oksigen berlokasi pada lattice sites

dari hexagonal close packed unit cell seperti gambar 10.15. dalam struktur kristal

HCP seperti pada struktur FCC dimana banyak octahedral interstitial sites seperti

atom dalam unit cell. Bagaimanapun ketika alumunium mempunyai valensi +3

dan oxigen valenci -2, disana dapat hanya menjadi 2 ion Al3+ untuk setiap 3 ion

O2- untuk mengisi elektrik netral. Disini ion alumunium dapat hanya terisi 2-3 dari

octahedral sites dari HCP Al2O3 lattice yang menuju perubahan struktur ini.

Gambar 10.15. Struktur kristal corundum (Al2O3) safir.

Page 13: Material Keramik Jadi

Gambar 10.10 Corundum (Al2O3) struktur kristal ion oxigen (O2-)

menempati HCP unit cell sites. Ion alumunium (Al3+) menempati hanya ¾ dari

Octahedral Interstitial Sites untuk menjaga kenetralan elektrik.

Perovskite (CaTiO3) Struktur Kristal

Dalam struktur perouvskite (CaTiO3) ion Ca2+ dan O2- bentuk dalam FCC

unit cell degan ion Ca2+ pada pojok dari unit cell dan ion O2- pada pusat dari

pemukiman unit cell (gambar 10.16) muatan ion Ti4+ lebih tinggi dan bertempat

pada octahedral interstitial pada pusat dari unit cell dan koordinasinya 6 ion O2-.

BaTiO3 memiliki struktur perovskite sekitar 1200C, tapi mengikuti suhu struktur

nya berubah. Komponen yang lain yang memiliki struktur ini adalah SrTiO3,

CaZnO3, SrZrO3, LaAlO3 dan banyak lagi. Ini struktur yang sangat penting untuk

bahan perozoelektrik.

Gambar 10.16 Struktur kristal perovskite (CaTiO3) ion calcium menempati pojok

FCC unit cell dan ion oxigen menempati permukaan KCC uncit

cell ditengah sites. Ion titanium menempati Octahedral Intenstitial

site pada tengah dari kubus.

Page 14: Material Keramik Jadi

Spinel (MgAl2O4) Struktur Kristal

Jumlah dari oxda milik MgAl2=B atau sekitar pibel yang memiliki formula

umum AB2O4, dimana A adalah ion logam dengan +2 valenzi dan B adalah ion

logam dengan +3 valenci. Pada struktur ion oxigen bentuk FCC lattice dan ion A

dan B menempati tetrahedral dan octahedral intenstitial sites bergantung pada tipe

khusus dari spinel. Komponen dengan struktur spinel adalah digunakan untuk

bahan magnetik non logam untuk aplikasi elektronik.

Graphite

Graphite adalah entuk polymorphic dri karbon dan tidak terdiri dari logam

dan non logam. Bagaimanapun graphite kadang dianggap bahan keramik,

strukturnya termasuk bagian ini. Graphite memiliki struktur lapisan dengan atom

karbon dalam lapisan dengan ikatan kovalen yang sangat kuat dalam kesatuan

heksagonal, seperti gambar 10.17. lapisan denganikatan bersama yang lemah

ikatan kedua dan dapat slide past bagin yang lain dengan mudah.

Gambar.10.17 struktur dari kristal gra[hite. Atom karbon bentuk lapisan dari

ikatan kovalen yang kuat dalam kesatuan heksagonal disini ikatan

lemah K2 untuk lapisan.

Page 15: Material Keramik Jadi

10.3 Lapisan Silicate

Banyak bahan keramik berisi struktur silicate yang terdiri dari silicon dan

atom (ion) oksigen ikatan bersama da;am berbagai penysun. Juga jumlah yang

besar dari bahan alam yang mengisi seperti clay, feldspars, dan micas adalah

slicate ketika silico dan oksigen adlah 2 elemen yang berlebihan yang ditemukan

di bumi.

Dasar unit struktur dari struktur silicate

Dasarnya disusun dari silicates adalah silicate (SiO44-) tetrahedron (gambar

10.18). ikatan Si-O dalam SiO44- strukturnya sekitar 50% kovalen dan 50% ionik

menurut perhitungn dari persamaa tadi.

Gambar 10.18 ikatan penyusun dari atom (ion) dari SiO44- tetrahedron. Di struktur

ini 4 atom oksigen mengellingi pusat atom silicon.setiap atom

oksigen memiliki 1 elektron yang berikatan dengan atom lain.

Island, Chain dan struktur dari silicate

Ketika setiap oksigen dari slicte tetrahedron memiliki elektron yang

tersedia untuk ikatan, banyak tipe berbeda dari struktur silicate dapat diproduksi.

Isian silicate struktur diproduksi ketika ion psositif terikat dengan oksigen dari

SiO44- tetrahedral. Sebagai contoh Fe2+ dan Mg2+ ion penggabungan dengan SiO4

4-

Page 16: Material Keramik Jadi

untuk membentuk olivine silicate island. Mineral yang memiliki formasi kimia

dasar (MgFe)2SiO4.

Jika 2 pojok dari setiap SiO44- tetrahedron berikatan dengan pojok dari

tetrahedra yang lain. Chain (gambar 10.19a) atau struktur ring yang memiliki unit

formula kimia SiO32-. Meneral enstatite (MgSiO3) memiliki struktur chain silicate

dan mineral beryl (Be5Al2(SiO3)6).

Gambar 10.19. a) Struktur silicate chain 2 dari 4 atom oksigen dari SiO44-

tetrahedral berikut bersama dengan terahedral lain membentuk

silicate chain b). Struktur silicate sheet 3 dan 4 atom oksigen

dari SiO44- tetrahedral berikatan bersama dnegan terahedra lain

untuk membentuk ilicate sheet. Atom oksigen tidak berikatan

digambarkan dengan tingkatan terbuka.

Page 17: Material Keramik Jadi

Sheet structures dari silicates

Struktur shet terbentuk ketika 3 pojok dalam satu plane dari silicate

tetrahedron adalah berikatan dengan 3 pojok dari silicate tetrahedral yang lain.

Seperti gambar 10.19b struktur ini memiliki unit formula kimia dariSi2O52-.

Silicate sheet ini dapat berikatan dengan tipe struktur berikatan dalam setiap

silicat tetrahedron (gabar 10.19b).

Sebagai contoh muatan negatif silicate sheet yang dapat berikatan dengan

muatan positif dari Al2(OH)42+ untuk mmbentuk composite sheet dari kaolinite

seperti gambar skematik dalam gambar 10.20

Gambar 10.20 diagram skematik dari formasi dari kaolinite data sheet dari

Al2(OH)42-. Semua ikatan primer dari atom dalam kaolinite sheet

adalah terpenuhi.

Silicate Networks

Silica ketika semua 4 pojok dari SiO44- tetrahedra bagian dari atom oksigen

pada SiO2 network disebut silica diproduksi (gambar 10.22) Silica crystaline ada

yang berbentuk polymorpic yang berhubungan dengan cara yang berbeda dalam

silicate tetrahedral yang tersusun dari semua pojok. disini ada 3 dasar struktur

silica: quartz, tridymite, dan criatobante dan setiap bagian memiliki 2 atau 3

modifikasi.

Page 18: Material Keramik Jadi

Gambar 10.22 Struktur dari cristobalite yang tinggi yang memebentuk silica

(SiO2). Catatan bahwa setiap atom silikon dikelilingi oleh 4 atom

oksigen dan bahwa setiap atom oksigen dibentuk dari bagian 2

SiO4 tetrahedra.

Feldspans

Disini banyak yang mengikuti alam yang menyusun silicate yang memiliki

3 dimensi silicate network. Dalam struktur feldspan silicate network. Dalam

struktur feldspan silicate network beberapa ion Al3+ mengganti beberapa ion Si4+

untuk membentuk network dengan muatan net negatif. Muatn negatifnya

seimbang dengan jumlah ion alkali dan alkaline ion dibumi sepereti Na+, K+, Ca2+,

dan Ba2+ yang terpoisi dengan benar. Tabel 10.l3 sama dengan komponen ideal

dari beberapa silcate minerals.

Page 19: Material Keramik Jadi

Tabel 10.3 ideal silicate mineral Compositions

Silica:

Quartz

Tridymite Common crystalline phases of SiO2

Christobalite

Alumuna silicate:

Kaolinite (China clay) Al2O3 2SiO2 2H2O

Pyrophyhite Al2O3 4SiO2 H2O

Metakaolinite Al2O3 2SiO2

Silimanite Al2O3 SiO2

Mullite 3Al2O3 2SiO2

Alkali Alumina Silicate:

Potash feldspar K2O. Al2O3. 6SiO2

Soda feldspan Na2O. Al2O3.6SiO2

(Muscovite) Mica K2O. 3Al2O3. 6SiO2. 2H2O

Montmonillonite Na2O.2MgO.Sal2O3.24SiO2 (6+n)H2O

Leucite K2O. Al2O3. 4SiO2

Magnesium Silicate

Condierite 2MgO.5SiO2.2Al2O3

Steatite 3MgO.4SiO2

Talc 3MgO.4SiO2. H2O

Chnysatile (Asbestos) 3MgO.2SiO2.2H2O

Korsterite 2MgO. SiO2

10.4 Proses keramik

3 langkah dasar dalam proses keramik (1) Material preparation (2) forming

atau casting, dan (3).Thermal treatment by drying.

Page 20: Material Keramik Jadi

10.5 Tradisional dan keramik teknologi

Tradisonal keramik dibuat dari 3 komponen dasar: clay, silicon (flint), dan

feldspar. Clay terdiri dari hydrated aluminum silicates (Al2O3.SiO2.H2O) dengan

bagian kecil dari oksida seperti TiO2, Ke2O3, NgO, CaO, Na2O, dan K2O. Tabel

10.4 menunjukkan komposisi kimia dari industri umum clay.

Silica (SiO2) juga disebut flint atau quantz, memiliki titik leleh yang tinggi

dan memiliki komponen keramik tradisional. Potash (potassium) feldspar, yang

memiliki komposisi dasar K2O. Al2O3.6SiO2 memiliki titik leleh rendah.

Tabel 10.4 Komposisi kimia beberapa Clay

Weight Percentages of Major Oxides

Type of Clay Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO NA2O K2O H2O Agnition 105

Kadin

Tenn.ball Clay

Ky.ball Clay

37.4

30.9

22.0

45.5

54.0

51.7

4.68

0.74

0.90

1.30

1.50

1.52

0.004

0.14

0.21

0.03

0.20

0.19

0.011

0.45

0.38

0.005

0.72

0.89

13.9

-

-

-

11.4

12.3

Struktur clay yang diproduksi seperti sebagai batako sewen pipe, drain tile,

rooting bile dan floor tile yang dibuat dari clay alami yang berisi 3 komponen

dasar produknya seperti elektrical porcelin, dinner china dan sanitury yang terbuat

dari komponen clay, silica dan feldspar. Tabel 10.5 menunjukkan komposisi

kimia dari beberapa triaxial whitewares.

Tabel 10.5 Beberapa Triaxial whiteware komposisi kimia

Type Body China Clay Ball Clay Feld Span Flint Other

Hard Poncelain

Electrical insulation wane

Vitneous sanitary ware

Electrical insulation

Vitnoe ous tile

Semivitrenous whitewane

Bone shina

Hotel china

Dental porcelain

40

27

30

23

26

23

25

31

5

10

14

20

25

30

30

....

10

....

25

26

34

34

32

25

15

22

95

25

33

18

18

12

21

22

35

38 bone ash

2CaCO3

Page 21: Material Keramik Jadi

Tipe jarak komposisi untuk tipe yang berbeda dari whitewares ditunjukkan dalam

silica – leucite – mullite ternany diagram gambar 10.32

Gambar 10.32 daerah dari komposisi ti\riaxial whiteware ditunjukkan pada silica-

leucite-mullite pashe-equilibrium diagram

Tabel 10.6 Life history of triaxial body

Temperature 0 C Reaction

Up to 100

100-200

450

500

573

980

Loss of moisture

Removal of adsorbed water

Dehydroxylation

Oxidation of organicmatter

Quarts inversion to high form little overall

volume damage

Spinel form clay, startof shrinkage.

Page 22: Material Keramik Jadi

1000

1050-1100

1200

1250

Primary muilite forms

Glass form form feldspar. Muillite grows

shrinkage continues

More glass, mullite grows pores closing some

quartz solution

60% glass 21% mullite 19% quartz pores at

minimum

Keramik teknologiBeberapa keramik yang penting adalah alumina (Al2O3) Silicon Nitride

(Si3N4). Silicon Tanbide (SiC) dan Zinconia (ZnO2) kombinasi dari berbagai

oksida.

Alumina (Al2O3)

Alumina perkembangan original untuk pipa dan high- purity crutibles

untuk temperatur tinggi kegunaan dan aplikasinya sangat luas. Sebagai contoh

klasik. Aplikasi dari alumina adalah dalam spatik plug insulator material.

Aluminium Oxide biasanya didoping dengan magnesium oxide, cold- pressed dan

sintered. Alumina digunakan untuk high qualiti electrical application dengan low

dielectrik loss dan high resistivity.

Silicon N itride (Si3N4)Dari semua keramik teknologi silicon nitride mempunyai kemungkinan

paling besar untuk di kombinasikan dari sifat teknologi.Si3N4 Signifikan pada

suhu 1800 0 C dan tidak dapat di sintering. Si3N4 Dapat di hasilkan dari reaksi

ikatan yang kompak dari serbuk silikon dan dinitridasi pada aliran gas nitrogen.

Silicon Carbide (SiC). Silicon carbide keras, refractory carbide dengan

resistansi yang keluar untuk oksidasi pada temperatur tinggi. Bagaimanapun non

oxide SIC pada temperatur tinggi membentuk kulit dari SiO2 yang melindungi

tubuh. Bahan SiC dapat disintering pada 21000C dengan 0,5 -1% B seperti

sintering bantuan.