material keramik jadi
TRANSCRIPT
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
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.
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.
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
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
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
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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-
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.