pengaruh lama penggerusan terhadap konstanta dielektrik...

15
Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik, Kekerasan, dan Mikrostruktur Keramik Oksida SiO 2 -MgO Hadi Priyo Utomo (906322403617). Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang e-mail: [email protected] ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh lama penggerusan terhadap konstanta dielektrik, kekerasan dan mikrostruktur keramik oksida SiO 2 - MgO. Bahan Silika dikenal dengan kekerasannya, selain itu silika juga dapat mengurangi keplastisan dan mengurangi susut kering. Sedangkan Magnesium Oksida merupakan bahan keramik elektronik yang dibuat sebagai insulator listrik, sehingga baik untuk pembuatan bahan dielektrik. Pemberian variasi lama penggerusan dimaksudkan untuk mengoptimalkan proses penggerusan dan memaksimalkan kepadatan keramik. Sehingga paduan antara keramik oksida SiO 2 dan MgO dengan menvariasi lama penggerusan diharapkan dapat menghasilkan keramik yang memiliki keunggulan sifat mekanik dan elektrik. Penelitian ini memadukan keramik oksida SiO 2 -MgO dengan variasi lama penggerusan 1 jam, 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam. Sintering dilakukan pada suhu 1100ºC dengan lama penahanan selama 10 jam. Kemudian sampel diukur kapasitansinya menggunakan kapasitansimeter dan dihitung nilai konstanta dielektrik dan diuji kekerasan menggunakan metode Micro Vickers Hardness. Sampel yang telah diuji kekerasan kemudian diambil tiga nilai kekerasan, yaitu kekerasan rendah, sedang/tengah, dan tinggi untuk diuji mikrostruktur dengan SEM. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa: (1) Lama penggerusan berpenga- ruh terhadap nilai konstanta dielektrik keramik oksida SiO 2 -MgO secara polynomial kuadratik, semakin lama proses penggerusan maka nilai konstanta dielektrik semakin besar, (2) Lama penggerusan berpengaruh terhadap nilai kekerasan keramik oksida SiO 2 -MgO secara polynomial kuadratik, semakin lama proses penggerusan maka kekerasan semakin besar, (3). Nilai kekerasan semakin meningkat apabila jumlah luasan total pori-pori dan luas fraksi pori-pori yang terbentuk pada mikrostruktur berkurang. Kata kunci: Lama penggerusan SiO 2 -MgO, konstanta dielektrik, kekerasan, mikrostruktur PENDAHULUAN Material keramik adalah bahan non logam yang biasanya berupa senyawa ikatan oksigen, karbon, nitrogen, boron, dan silikon. Keramik merupakan material yang kuat, dan keras serta tahan korosi. Sifat-sifatnya ini bersama dengan

Upload: doankien

Post on 25-Jun-2018

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik, Kekerasan, dan Mikrostruktur Keramik Oksida SiO2-MgO

Hadi Priyo Utomo (906322403617).

Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang e-mail: [email protected]

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh lama penggerusan

terhadap konstanta dielektrik, kekerasan dan mikrostruktur keramik oksida SiO2-MgO. Bahan Silika dikenal dengan kekerasannya, selain itu silika juga dapat mengurangi keplastisan dan mengurangi susut kering. Sedangkan Magnesium Oksida merupakan bahan keramik elektronik yang dibuat sebagai insulator listrik, sehingga baik untuk pembuatan bahan dielektrik. Pemberian variasi lama penggerusan dimaksudkan untuk mengoptimalkan proses penggerusan dan memaksimalkan kepadatan keramik. Sehingga paduan antara keramik oksida SiO2 dan MgO dengan menvariasi lama penggerusan diharapkan dapat menghasilkan keramik yang memiliki keunggulan sifat mekanik dan elektrik. Penelitian ini memadukan keramik oksida SiO2-MgO dengan variasi lama penggerusan 1 jam, 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam. Sintering dilakukan pada suhu 1100ºC dengan lama penahanan selama 10 jam. Kemudian sampel diukur kapasitansinya menggunakan kapasitansimeter dan dihitung nilai konstanta dielektrik dan diuji kekerasan menggunakan metode Micro Vickers Hardness. Sampel yang telah diuji kekerasan kemudian diambil tiga nilai kekerasan, yaitu kekerasan rendah, sedang/tengah, dan tinggi untuk diuji mikrostruktur dengan SEM.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa: (1) Lama penggerusan berpenga-ruh terhadap nilai konstanta dielektrik keramik oksida SiO2-MgO secara polynomial kuadratik, semakin lama proses penggerusan maka nilai konstanta dielektrik semakin besar, (2) Lama penggerusan berpengaruh terhadap nilai kekerasan keramik oksida SiO2-MgO secara polynomial kuadratik, semakin lama proses penggerusan maka kekerasan semakin besar, (3). Nilai kekerasan semakin meningkat apabila jumlah luasan total pori-pori dan luas fraksi pori-pori yang terbentuk pada mikrostruktur berkurang.

Kata kunci: Lama penggerusan SiO2-MgO, konstanta dielektrik, kekerasan,

mikrostruktur

PENDAHULUAN

Material keramik adalah bahan non logam yang biasanya berupa senyawa

ikatan oksigen, karbon, nitrogen, boron, dan silikon. Keramik merupakan material

yang kuat, dan keras serta tahan korosi. Sifat-sifatnya ini bersama dengan

Page 2: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik

merupakan material struktural yang menarik.

Silika atau dikenal dengan silikon dioksida merupakan material mentah

yang ditemukan di alam berupa amorf dan kristal. Silika memiliki partikel-

partikel yang kasar dan memberikan kontribusi yang besar pada sifat mekanik

kekerasan bahan karena bahan tidak mudah lembek dan tahan terhadap penetrasi

pada permukaannya. Sedangkan magnesium oksida (MgO) atau magnesia

merupakan keramik elektronik yang materialnya memiliki sifat dielektrik dan

mampu menyimpan muatan listrik karena dalam pembentukan ikatan MgO terjadi

perpindahan elektron sehingga magnesia merupakan salah satu jenis bahan

keramik yang digunakan untuk isolator listrik, pembungkus makanan, kosmetik,

bidang farmasi, dan campuran dalam pembuatan gelas.

Komposit atau Paduan antara keramik oksida, dalam hal ini memadukan

antara silika (SiO2) dan magnesium oksida (MgO) diharapkan bisa menghasilkan

keramik yang memiliki beberapa keunggulan dan ketahanan. Hal ini bisa dilihat

dari sifat dari kedua keramik oksida tersebut. Silika dapat meningkatkan

kekerasan bahan karena memiliki partikel-partikel yang kasar, sementara MgO

materialnya memiliki sifat dielektrik yang mampu menyimpan muatan listrik.

Dengan memadukan MgO dengan SiO2 diharapkan dapat diaplikasikan sebagai

bahan kapasitor keramik dimana memiliki sifat keras dan mampu menyimpan

muatan listrik.

KAJIAN PUSTAKA

Silika dengan kemurnian yang tinggi merupakan bahan yang sangat baik

untuk pembentukan keramik dengan pemuaian yang sangat rendah. Silika

merupakan insulator yang sangat baik sampai mencapai suhu 1000oC dan tahan

terhadap korosi logan dan gelas. Silikon dioksida terbentuk melalui ikatan kovalen

yang kuat, serta memiliki struktur lokal yang jelas: empat atom oksigen terikat

pada posisi sudut tetrahedral di sekitar atom pusat yaitu atom silikon. Struktur

silikat primer adalah tetrahedron SiO4, jadi setiap satu atom silikon dikelilingi

empat atom oksigen. Gaya-gaya yang mengikat atom tetrahedral berasal dari

ikatan ionik dan kovalen sehingga ikatan tetrahedral sangat kuat (Worral, 1986).

Page 3: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Pada temperatur kamar, satuan tetrahedral dari silika tersusun dalam suatu

susunan heksagonal, tetapi pada temperatur 8750C kestabilan susunan tetrahedral

silika berubah. Berikut struktur kristal silika SiO2.

Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana, karena mengandung

ion oksida juga. Namun demikian, sifat basanya tidak sekuat natrium oksida

karena ion oksidanya tidak terlalu bebas. Meskipun dipengaruhi oleh faktor-faktor

lain (seperti pelepasan energi ketika ion positif menarik air pada bentuk

larutannya), pengaruh dari hal ini adalah reaksi yang melibatkan magnesium

oksida akan selalu kurang eksotermik daripada natrium oksida. Magnesium oksida

(MgO) atau magnesia memiliki karakter yang sangat unik, antara lain merupakan

salah satu jenis bahan keramik yang mempunyai titik lebur yang tinggi, yaitu

sekitar 30730K sehingga bersifat tahan api, permukaan yang kuat, tahan air, kedap

suara, anti rayap , penahan panas dan dingin dan tahan terhadap serangan jamur

dan lumut dan pembusukan juga digunakan pada temperatur refractory yang

tinggi, isolator listrik, pembungkus makanan, kosmetik, dan hal-hal yang

berkenaan dengan bidang farmasi.

Grinding atau penggerusan adalah proses reduksi ukuran (size reduction

atau comminution) dari bijih yang berukuran halus menjadi ukuran sangat halus

dalam proses pengolahan mineral yang dilakukan setelah melakukan crushing

dengan ukuran kurang dari 25 mm. semakin lama proses penggerusan akan

berpengaruh terhadap campuran bahan. Selain bahan akan tercampur semakin

homogen, hal ini akan berpengaruh terhadap sifat-sifat yang lain seperti halnya

sifat kekerasan, sifat dielektriksitas bahan hingga bentuk dan struktur penampang

permukaan jika dilihat menggunakan mikroskop electron (SEM).

Bahan dielektrik adalah bahan yang tidak memiliki muatan bebas yang

berpengaruh penting terhadap sifat kelistrikan bahan tersebut. Bahan dieletrik

sangat penting dalam kelistrikan karena beberapa sifat bahan dieketrik yaitu

dapat menyimpan muatan listrik, melewatkan arus bolak-balik dan menahan arus

searah. Konstanta dielektrik adalah perbandingan nilai kapasitansi kapasitor di

bahan dielektrik dengan nilai kapasitansi di ruang hampa. untuk menghitung nilai

konstanta dielektrik dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.

Page 4: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

AdC

r0

dengan:

C = kapasitansi kapasitor (F) εo = permitivitas ruang hampa (F/m) A = luas plat (m2) d = jarak antar plat (m) Kekerasan suatu bahan dapat didefinisikan sebagai tahanan yang dilaku-

kan oleh bahan terhadap desakan kedalam yang tetap, disebabkan oleh alat pen-

desak dengan bentuk tertentu dibawah gaya tertentu, suatu desakan kecil (atau

tidak dalam) menunjukkan kekerasan yang besar. Uji kekerasan Vicker

menggunakan pengindent diamond piramid atau intan yang ujung berbentuk

piramida. Nilai kekerasan hasil pengujian metode Vickers disebut juga dengan

kekerasan HV atau VHN (Vickers Hardness Number),secara teoritis diartikan

sebagai besarnya beban dibagi luas penampang lekukan yang terjadi. Besarnya

HV dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

2854,1dPHV

dengan:

HV = Kekerasan Vicker Hardness (kgf/mm2) P = Beban yang diberikan (kgf) d = Panjang diagonal jejak indentor rata-rata (mm)

Sintering adalah proses pemanasan kurang lebih berkisar 80 % di bawah

suhu leleh dan dalam bentuk padat (solid state) untuk membentuk fase tertentu

dan mengompakkan komposisi fase yang diinginkan. Sementara Mikrostruktur

adalah bentuk penampang permukaan yang terdapat pada keramik oksida SiO2-

MgO meliputi luasan pori-pori dan luasan total fraksi yang nampak pada keramik

oksida SiO2-MgO.

Page 5: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

METODE PENELITIAN

Penelitian ini bersifat eksperimen sejati (true experimental research) yaitu

pembuatan sampel dengan variasi lama penggerusan silika (SiO2) dan magnesium

oksida (MgO) yang dihitung nilai konstanta dielektrik, diuji kekerasan, dan dilihat

mikrostrukturnya. Rancangan penelitian dapat diuraikan sebagai berikut.

1. Sampel dengan variasi lama penggerusan SiO2-MgO yang berbeda disintering

dengan suhu 1100ºC dengan lama penahanan 10 jam. Sampel ini kemudian

dhitung nilai konstanta dielektriknya dengan alat kapasitansimeter.

2. Sampel dengan variasi lama penggerusan SiO2-MgO yang berbeda diuji

kekerasan dengan metode Vickers Hardness menggunakan alat Micro Vickers

Hardness Tester.

3. Sampel dengan nilai kekerasan terendah, sedang, dan tertinggi dilihat

mikrostrukturnya dengan alat SEM (Scanning Electron Microscope).

Dalam penelitian ini sampel yang dihasilkan berbentuk silinder atau lebih

dikenal dengan tablet dimana bahan keramik komposit terdiri dari campuran SiO2

dengan MgO. Untuk menghitung massa masing-masing penyusunnya, maka

terlebih dahulu dilakukan penimbangan dengan komposisi SiO2-MgO (60%:40%).

Kemudian selanjutnya dilakukan proses penggerusan yang secara detail seperti

halnya pada tabel berikut.

Tabel 1 Jumlah dan Massa Bahan Sampel Keramik SiO2-MgO

No Sampel Lama peng-

gerusan

Massa 1 Spesimen Jumlah

Spesimen

Massa total Komposit

Massa Total

Sampel (gr)

SiO2 (gr)

MgO (gr)

SiO2 (gr)

MgO (gr)

1 Sampel 1 1 jam 0,6 0,4 4 2,4 1,6 4 2 Sampel 2 2 jam 0,6 0,4 4 2,4 1,6 4 3 Sampel 3 4 jam 0,6 0,4 4 2,4 1,6 4 4 Sampel 4 6 jam 0,6 0,4 4 2,4 1,6 4 5 Sampel 5 8 jam 0,6 0,4 4 2,4 1,6 4 20 12 8 20

Page 6: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Dari lima sampel yang diuji akan didapatkan data nilai kapasitansi hasil

pengukuran dengan kapasitansimeter yang selanjutnya dilakukan perhitungan

konstanta dielektrik. Data nilai konstanta dielektrik ditunjukkan pada tabel

berikut. Tabel 2 Konstanta Dielektrik dengan Variasi Lama Penggerusan SiO2-MgO

SiO2(60%) -MgO (40%) Kapasitansi

C (Farad) x Ketebalan d (meter)

Luas A (m2)

Permitivitas = C

( F/m)

Konstanta Dielektrik K = ε / εo

(Hz) Lama penggerusan

1 Jam 4,8.10-12 3.10-3 1,2.10-2 1,27.10-10 14.40

2 Jam 5,83.10-12 3.10-3 1,2.10-2 1,55.10-10 17.50

4 Jam 7,41.10-12 3.10-3 1,2.10-2 1,97.10-10 22.24

6 Jam 8,54.10-12 3.10-3 1,2.10-2 2,20.10-10 25.64

8 Jam 9,63.10-12 3.10-3 1,2.10-2 2,50.10-10 28.91

` Berdasarkan data dalam Tabel 4.1 di atas selanjutnya dibuat Grafik

hubungan antara konstanta dielektrik dengan lama penggerusan keramik SiO2-

MgO (60%-40%) berikut.

Gambar 1 Grafik Hubungan antara Lama Penggerusan SiO2-MgO (60%-40%) dengan Konstanta Dielektrik

Pada Gambar 1 menunjukkan Grafik hubungan antara lama penggerusan

keramik SiO2-MgO (60%-40%) dengan konstanta dielektrik. Dimana hubungan

tersebut adalah semakin lama penggerusan keramik SiO2-MgO (60%-40%),

Page 7: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

diperoleh konstanta dielektrik yang semakin meningkat. Bertambahnya nilai

konstanta dielektrik dari lama penggerusan 1 jam hingga lama penggerusan 8 jam

disebabkan oleh berkurangnya rongga pada paduan keramik SiO2–MgO. Karena

ketika suatu bahan dielektrik disisipkan menggantikan ruang hampa diantara dua

plat penghantar mengakibatkan terjadinya mekanisme polarisasi dalam bidang

dielektrik yang berdampak bertambah besarnya muatan listrik yang tersimpan

dalam kapasitor. Semakin lama waktu penggerusan, maka nilai permitivitas

bahan dielektrik akan semakin besar dan menyebabkan nilai konstanta

dielektriknya pun akan semakin bertambah besar. Hal ini dikarenakan Sumbangan

dipol–dipol listrik akibat mekanisme polarisasi dan jumlah muatan yang

tersimpan dalam kapasitor berpengaruh terhadap permitivitas dielektrik bahan

atau dapat dinyatakan dengan besaran ε yang merupakan perilaku bahan

dielektrik. Bila diantara plat kapasitor terdapat bahan maka rapat muatan akan

betambah karena terjadi polarisasi, pergeseran muatan negatif ke elektroda positif

dan muatan positif ke elektroda negative dapat meningkatkan nilai rapat muatan

(Vlack,1992:564).

Selanjutnya dari lima sampel tersebut diuji nilai kekerasannya informasi

yang didapatkan adalah data diameter penjejakan oleh indentor kemudian dihitung

nilai kekerasan. Data nilai kekerasan ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 3 Kekerasan dengan Variasi Lama Penggerusan Keramik SiO2-MgO (60%-40%)

SiO2:MgO (60%-40%) Kekerasan (Kgf/mm2)

Lama penggerusan Titik 1 Titik 2 Titik 3 Rata-Rata 1 Jam 12,2 13,8 11,3 12,43

2 Jam 12,6 11,6 14,9 13,03

4 Jam 11,5 18,9 17,2 15,86

6 Jam 18,5 24,1 12,9 18,50

8 Jam 17,5 17,3 30,6 21,80

Berdasarkan data dalam Tabel 3 di atas selanjutnya akan dibuat grafik

untuk mengetahui lebih jelas hubungan pengaruh lama penggerusan keramik

SiO2-MgO (60%-40%) terhadap nilai kekerasan, penentuan hubungan pengaruh

lama penggerusan keramik SiO2-MgO terhadap nilai kekerasan didasarkan pada

nilai R2 dari persamaan garis. Sehingga didapatkan Grafik dan ditentukan bahwa

Page 8: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

hubungan lama penggerusan dengan nilai kekerasan tersebut ditunjukkan pada

Gambar 2 berikut

Gambar 2 Grafik Hubungan antara Lama Penggerusan SiO2-MgO terhadap Kekerasan

Pada Gambar 4.2 di atas menunjukkan grafik hubungan antara lama

penggerusan keramik SiO2-MgO (60%-40%) dengan nilai kekerasan. Dimana

hubungan tersebut adalah semakin lama penggerusan keramik oksida SiO2-MgO

diperoleh nilai kekerasan semakin meningkat secara polinomial atau kuadratik.

Berdasarkan besarnya nilai R² = 0.993 yang paling tinggi pada persama-an

garis eksponensial. Untuk hubungan lama penggerusan dengan nilai kekeras-an

tersebut dapat ditunjukkan pada persamaan garis y = 0.372x2 + 0.188x + 11.66

yang merupakan persamaan eksponensial dengan nilai R2 = 0,993. Dari persamaan

tersebut dapat diketahui hubungan antara variasi lama penggerusan dengan nilai

kekerasan adalah berhubungan secara kuadratik atau polinomial.

Perbedaan lama penggerusan keramik komposit SiO2–MgO pada

penelitian ini yang akan menghasilkan ukuran partikel yang berbeda. Semakin

lama proses penggerusan maka akan semakin kecil ukuran partikel. Maka luasan

pori atau ruang antar partikel akan semakin sempit jika ukuran partikel paduan

keramik tersebut semakin kecil. Sehingga hal ini berpengaruh juga terhadap

campuran keramik. Artinya sifat paduan keramik kedua bahan SiO2 dan MgO

tersebut akan semakin tercampur secara homogen. Oleh karena campuran keramik

komposit SiO2–MgO semakin homogen, sehingga kepadatan akan semakin padat

dan keras.

Page 9: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Selain diuji nilai konstanta dielektrik dan kekerasan, dalam penelitian ini

dikarakterisasi dengan SEM (Scanning Electron Microscope). Sampel yang telah

dikarakterisasi adalah sampel 1 (lama penggerusan 1jam), sampel 3 (lama

penggeruan 4 jam), dan sampel 5 (lama penggeruan 8 jam). Ketiga sampel

tersebut dipilih karena memiliki nilai kekerasan yang dapat mewakili sampel yang

lain yaitu untuk sampel dengan kekerasan terendah (sampel 1), kekerasan sedang

(sampel 3), dan nilai kekerasan tertinggi (sampel 5) seperti yang telah disajikan

dalam Tabel 4 sebagai berikut.

Tabel 4 Kekerasan terendah, sedang dan tertinggi keramik SiO2-MgO

No. Lama penggerusan Tingkat Kekerasan Nilai Kekerasan 1 1 jam Paling rendah 12,43 kgf/mm2 2 4 jam Sedang 15,86 kgf/mm2 3 8 jam Paling tinggi 21,80 kgf/mm2

Selain dihitung jumlah dan nilai luasan pori-pori atau rongga antar partikel

sampel untuk kekerasan terendah (lama penggerusan 1 jam), sedang (lama

penggerusan 4 jam) hingga kekerasan tertinggi (lama penggerusan 8 jam), juga

dihitung nilai Fraksi atau nilai prosentase luasan pori terhadap luas area pada

penampang mikrostruktur untuk kekerasan terendah, sedang hingga tertinggi.

Gambar 4 Potret SEM sampel dengan nilai kekerasan terendah 12,43 Kgf/mm2 (perbesaran

15000 kali)

Page 10: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Dari hasil pengukuran pori-pori yang terbentuk pada hasil mikrostruktur

dengan nilai kekerasan terendah seperti terlihat pada Gambar 4 terdapat 14 luasan

pori yang berukuran besar terlihat secara dominan dan nilai fraksi sebesar 59,28%

seperti yang tertera dalam Tabel 5 sebagai berikut.

Tabel 5 Luas Pori dan Nilai Fraksi keramik SiO2-MgO dengan kekerasan terendah

No. Area Pori Luas Pori 1 A 3,00 µm2 2 B 50,00 µm2 3 C 78,63 µm2 4 D 1,27 µm2 5 E 14,70 µm2 6 F 12,38 µm2 7 G 2,37 µm2 8 H 1,12 µm2 9 I 0,76 µm2

10 J 1,25 µm2 11 K 3,72 µm2 12 L 25,19 µm2 13 M 9,84 µm2 14 N 3,18 µm2

Luas Total Pori 207,5 µm2 Luas Area (20 µm x14 µm) 350 µm2 Fraksi 59,28 %

Pada Gambar 4 keramik SiO2–MgO dengan dengan kekerasan sedang

yaitu dengan perlakuan lama penggerusan selama 1 jam memiliki luasan total

pori–pori 207,5 µm2 dan luas fraksi pori–pori yang terbentuk sebesar 59,28 %.

Pada gambar ini terdapat banyak pori–pori besar yang muncul karena lama

penggerusan sangat singkat yaitu 1 jam. Timbulnya pori-pori yang cendrung

berukuran besar tersebut dapat diakibatkan oleh ukuran partikel yang relatif

besar, sehingga rongga kosong diantara partikel sangat banyak dan besar.

Pada hasil mikrostruktur tersebut juga terdapat residu ataupun paduan

yang kurang homogen yang dalam Gambar 4 terlihat berwarna putih. Residu

adalah sisa bahan lain yang tercampur dalam paduan pada saat penggerusan.

Page 11: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Gambar 5 Potret SEM sampel dengan nilai kekerasan sedang 15,86 Kgf/mm2 (perbesaran

15000 kali)

Dari hasil pengukuran pori-pori yang terbentuk pada hasil mikrostruktur

dengan nilai kekerasan sedang seperti terlihat pada Gambar 5 terdapat 21 luasan

pori yang berukuran cukup besar terlihat secara dominan seperti yang tertera

dalam Tabel 5 sebagai berikut.

Tabel 6 Luas Pori dan Nilai Fraksi keramik SiO2-MgO dengan kekerasan terendah

No. Area Pori Luas Pori 1 A 4,75 µm2 2 B 0,78 µm2 3 C 7,81 µm2 4 D 6,47 µm2 5 E 9,37 µm2 6 F 0,50 µm2 7 G 0,81 µm2 8 H 2,43 µm2 9 I 1,09 µm2

10 J 2,39 µm2 11 K 8,90 µm2 12 L 1,75 µm2 13 M 0,43 µm2 14 N 1,87 µm2 15 O 1,30 µm2 16 P 1,25 µm2 17 Q 7,03 µm2 18 R 0,56 µm2 19 S 9,18 µm2 20 T 3,93 µm2 21 U 0,84 µm2

Luas Total Pori 74,42 µm2 Luas Area (20 µm x14 µm) 350 µm2 Fraksi 21,26 %

Page 12: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Pada Gambar 5 keramik SiO2–MgO dengan kekerasan sedang yaitu

dengan perlakuan lama penggerusan selama 4 jam memiliki luasan total pori–pori

74,42 µm2 dan luas fraksi pori–pori yang terbentuk sebesar 21,26% . Pada gambar

ini juga terdapat pori–pori yang cukup besar yang muncul karena ukuran partikel

paduan relatif besar. Pada gambar ini terdapat pori–pori agak besar yang muncul

karena lama penggerusan yang sedang yaitu selama 4 jam. Hal ini diakibatkan

oleh ukuran partikel yang relatif besar, sehingga rongga kosong diantara partikel

masih cukup banyak. Tetapi jika dibandingkan dengan pada Gambar 4, jumlah

pori besar yang muncul relatif lebih sedikit.

Pada hasil mikrostruktur tersebut juga terdapat residu ataupun paduan

yang kurang homogen yang dalam Gambar 5 terlihat berwarna putih. Residu

adalah sisa bahan lain yang tercampur dalam paduan pada saat penggerusan.

Dari hasil pengukuran pori–pori yang terbentuk pada hasil mikrostruktur

dengan nilai kekerasan terendah seperti terlihat pada Gambar 6 terdapat 23 luasan

pori terlihat secara dominan seperti yang tertera dalam Tabel 7 sebagai berikut;

Gambar 6 Potret SEM sampel dengan nilai kekerasan tertinggi 21,80 Kgf/mm2 (perbesaran 15000 kali)

Page 13: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Tabel 7 Luas Pori dan Nilai Fraksi keramik SiO2-MgO dengan kekerasan terendah

No. Area Pori Luas Pori 1 A 0,75 µm2 2 B 1,64 µm2 3 C 8,23 µm2 4 D 0,23 µm2 5 E 0,50 µm2 6 F 0,18 µm2 7 G 1,18 µm2 8 H 4,59 µm2 9 I 0,09 µm2

10 J 0,32 µm2 11 K 11,0 µm2 12 L 0,43 µm2 13 M 1,12 µm2 14 N 0,37 µm2 15 O 0,75 µm2 16 P 0,68 µm2 17 Q 0,46 µm2 18 R 0,46 µm2 19 S 2,60 µm2 20 T 3,50 µm2 21 U 2,90 µm2 22 V 0,25 µm2 23 W 3,75 µm2

Luas Total Pori 46,68 µm2 Luas Area (20 µm x14 µm) 350 µm2 Fraksi 13,34 %

Pada hasil mikrostruktur tersebut juga terdapat residu ataupun paduan

yang belum homogen yang dalam Gambar 6 terlihat berwarna putih. Residu

adalah sisa bahan lain yang tercampur dalam paduan pada saat penggerusan.

Pada Gambar 6 keramik SiO2–MgO dengan kekerasan tertinggi yaitu

dengan perlakuan lama penggerusan selama 8 jam memiliki luasan total pori–pori

46,68 µm2 dan luas fraksi pori–pori yang terbentuk sebesar 13,34 %. Pada gambar

ini cukup jarang muncul pori–pori besar dan jika dibandingkan dengan Gambar 4

dan Gambar 5, jumlah pori besar yang muncul paling sedikit dan terlihat lebih

rapat. Hal ini diakibatkan oleh ukuran partikel yang relatif kecil, sehingga rongga

kosong diantara partikel sangat kecil dan sedikit.

Berdasarkan dari hasil analisa ketiga sampel menunjukkan bahwa banyak

tidaknya pori–pori besar yang muncul disebabkan oleh ukuran partikel yang

relatif semakin kecil, sehingga rongga kosong diantara partikel sangat kecil dan

sedikit, sehingga keramik yang terbentuk menjadi sangat keras.

Page 14: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

1. Semakin lama proses penggerusan keramik oksida SiO2–MgO (dalam rentang

1-8 Jam) maka nilai konstanta dielektrik semakin meningkat mengikuti

persamaan garis y = 3,715 x +10,59.

2. Semakin lama proses penggerusan keramik oksida SiO2–MgO (dalam rentang

1-8 Jam) maka nilai kekerasan keramik akan semakin meningkat mengikuti

persamaan garis y = 0.372x2 + 0.188x + 11.66

3. Semakin lama proses penggerusan keramik oksida SiO2–MgO maka jumlah

luasan pori–pori yang muncul dan nilai fraksi pori pada mikrostruktur

semakin berkurang sehingga nilai kekerasan cenderung naik.

DAFTAR PUSTAKA

Astuti, Ambar. 1997. Pengetahuan Keramik. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada Press.

Barsoum, M.W.1997. Fundamentals of Ceramics.New York: McGraw Hill.

Coble. 1997. Fundamental of Ceramics. Bristol: Insitute of Physics Publishing.

Dieter E George, Djaprie Sriati, 1990. Metalurgi Mekanik (Terjemahan). Erlangga, Jakarta.

Norton,F.H.1956. Ceramics for the artist potter. United States of America: Addison Wesley Publishing Company,inc.

Pranoto, Hadi. 1992. Teori Dasar Pengujian Logam.Malang:Universitas Brawijaya.

Putra, Aji Mardika. 2010.Pengaruh Komposisi Terhadap Konstanta Dielektrik, Kekerasan, dan Mikrostruktur Keramik Oksida SiO2-MgO. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Universitas Negeri Malang.

Murdanto, Putut. 2002. Bahan pengujian kekuatan.Malang:Jurusan Teknik Sipil FT UM.

Sunarto. 2005. Teori Bahan dan Pengaturan Teknik. Jakarta: PT Rineka Cipta Jakarta.

Page 15: Pengaruh Lama Penggerusan terhadap Konstanta Dielektrik ...jurnal-online.um.ac.id/data/artikel/artikelB1654B24857A46A4FA705... · A C d r 0 dengan: C = kapasitansi kapasitor (F) ε

Van Vlack Lawrence H, Djaprie Sriati, 1989. Ilmu dan Teknologi Bahan (Terjemahan).Jakarta:Erlangga.

Van Vlack Lawrence H, Djaprie Sriati, 2004. Elemen-elemen ilmu dan Rekayasa Material - Edisi 6 (Terjemahan).Jakarta:Erlangga.

Wardhani, Rahma Ika. 2010.Pengaruh Lama Sintering Terhadap Konstanta Dielektrik, Kekerasan, dan Mikrostruktur Keramik Oksida SiO2-MgO. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Universitas Negeri Malang.

Widodo, Anton. 2006. Analisa kekerasan & ketangguhan baja pada variasi temperature tempering untuk suhu menengah baja ST60. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Universitas Negeri Malang.

Worrall.1986.Clay and Ceramics Raw Material Second Edition . New York: Elsevier Science Publishing