Judul Penelitian
: PENGARUH ADITIF MgO/CaO DAN SUHU
SINTERING TERHADAP MIKROSTRUKTUR DAN
KARAKTERISTIK KERAMIK PSZ
Nama Mahasiswa
: Ratna Askiah Simatupang
Nomor Pokok
: 037026009
Program Studi
: IImu Fisika
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Ketua
Anggota
ean Sebayaug, M.Si, APU
Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc. Druf."'f''P.
Ketua Program Studi,
Direktur,
Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.
Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc.
Tanggal Lulus :
26 September 2005
INTISARI
Partially Stabilized Zirconia (PSZ) merupakan bahan keramik yang tangguh
sebingga dapat digunakana sebagaialat cutting toll dan bio ceramic. Telab
dilakukan pembuatan keramik PSZ dengan komposisi aditif sebesar 12
%
MgO
dan 8,64
%
CaD. Proses preparasi sampel dilakukan melalui metoda kopresipitasi
dengan cara pencampuran serbuk MgCIz atau CaCh dengan serbuk ZrOCIz·8H
2Ddalam air dan ditambabkan ammonia bingga membentuk endapan. Endapan
ini
selanjutnya dikeringkan di dalam oven dengan suhu pemanasan 100°C selama 24
jam, dan dikalsinasi 800°C . Serbuk yang dihasilkan di baluskan dan diayak
hingga lolos ayakan 400 mesh, dicetak dengan tekanan sebesar 5 ton. Benda yang
telab dicetak tekan kemudian disintering pada suhu 11OO°C hingga 1500°C
dengan interval kenaikan suhu sebesar 100°C dan masing-masing ditaban selama
3 jam. Karakterisasi yang dilakukan meliputi: pengujian sifat fisis dan mekanik
(porositas, densitas, kekerasan, ketangguhan, kuat patah, dan koefisien ekspansi
termal), sedangkan analisa mikrostruktnr dilakukan dengan menggunakan XRD
dan SEM. Dari basil kalsinasi serbuk keramik Mg-PSZ dan
Ca-psz
pada suhu
800
0e
diperoleh ukuran butir rata-rata sebesar 4,07fllll dan 4,12!JID. Berdasarkan
basil analisa struktnr mikro menunjukkan babwa telab terbentuk fasa monokIinik,
tetragonal dan kubik dengan ukuran butir yang diperoleh berkisar 0,1 urn - 20
um. Kondisi optimum dicapai pada suhu sintering IS00°C dengan hasil sebagai
berikut
•
Keramik Mg-PSZ menghasilkan sifat fisis dan mekanis : densitas
ｾ5,41
g/cm", porositas
=10,41 %, kekerasan
=11,2 GPa, ketangguhan
=3,535
MPa.J;i , kekuatan patah
=570 Mpa.
•
Keramik Ca-PSZ menghasilkan sifat fisis dan mekanis : densitas
ｾ5,16
glcm
3,porositas
=13,1 %, kekerasan
=10,7 GPa, ketangguhan
=3,474
MPa.J;i, kekuatan patah
=611,6 Mpa.
Dari basil pengukuran koefisien ekspansi termal keramik Mg-PSZ dan Ca-PSZ
diperoleh berkisar antara (10-21) x lO-6C
Q.. IKata kunci : proses kopresipitasi, zirkonia, Partially Stabilized Zirconia, sintering.
III
ABSTRACT
Partially Stabilized Zirconia (PSZ) is a toughness ceramic, and they can be used
for cutting tool equipment and bio ceramic. The partially stabilized Zirconia was
be made by using additive 12 % MgO and 8,64 % CaO. Powder preparation was
be done by using precipitation method, where raw materials MgCh or CaCh and
ZrOCh.8H
20
were mixed with water and added ammonia solution until found
precipitat. The precipitat was dried in drying oven at 100°C for 24 hours, and then
calcined at 800°C. The powder
was
pulverized and sieved until- 400 mesh, Then
pressing at 5 ton. The all samples were sintered at temperature
1100
-c
until 1500
-c
with interval 100°C and hold for 3 hours. The characterization is such as :
testing of physical and mechanical properties (porosity, density, hardness,
toughness, bending strength, and coefficient thermal expansion), analysis of
microstructure
by
using XRD and SEM. The characterization results show that
ceramic powder of Mg-PSZ and
Ca-psz
after calcination have average particle
size about 4,07
IJlIl
and 4,12
1JlIl.
According to microstructure analysis show that
tetragonal, monoclinic and cubic phases were formed with grain size about 0,1
IJlIl
- 20
IJlIl
for both samples.
The optimum condition was obtained at sintering
temperature 1500
0Cwith the result as:
•
MG-PSZ ceramics gas physical and mechanical properties such as: density
= 5,41 g/cnr', porosity = 10,4%, hardness = 11,2 GPa, toughness = 3,535
MPa-vm,bending strength
=570 Mpa.
•
Ca-PSZ ceramics gas physical and mechanical properties such as: density
= 5,16 g/cnr', porosity
ｾ
13,1%, hardness = 10,7 GPa, toughness = 3,474
MPa-Vm, bending strength
=611,6 Mpa.
From the measurement of thermal expansion result shows that ceramic Mg-PSZ
and
Ca-psz
has coefficient thermal expansion about (10 - 21) x 10-6C
Q.. I.keyword: precipitation process, zirconia, Partially Stabilized Zirconia, sintering
IV
DAFTARISI
MILIK
PERPUST.t
ｕ
ｎ
Ｇ
ｖ
ｦ
ｒｓ ｲ ｔ ｾ
SUM
u.v..
,
• TfRA UTARA
Halaman
KATA PENGANTAR",,,,,,,,,,,,,,,,,.,
,.,,,,,,,,
,
",,,
,,
,,,,,,,..
1INTISARL, ..""
"". "" """"
" ..""
,""
"".""
""
" """""..
iii
ABSTRACT. "'"."" "."
" ".,,,, ".."""',.' ,,"..,",.." "..'"." .." """, "...
iv
DAFTAR lSi""
" "'" " ". "
".."."".,,,,,,,
".".".."
"..,...
v
DAFTAR TAREL
" "..,
" "". "
"
"."
,...
VlIIDAFTAR GAMBAR
"""
, "."
"
"
""
".",
,,
"",
"..,....
ix
DAFTAR LAMPIR.A1.., " ..""
" ",,'" "
"."
_.._.."" .." ..,."
_
"
,
xu
BAB. L PENDAHULUAN _..,," """"
""".." ".""
" " __ ""
" .." "".
1
1.1.
Latar Belakang ..""""""""
" .." ..""""""
" .."".".'"
1
1.2.
Perumusan Masalah
".""""..".."
"""." ".."" "
"."
3
1.
3. Tujuan Penelltian.i...
""."."""
"
""".."""...
4
1. 4.
Hipetesis
" .." ..""
"..""
".."..
4
BAB. II. TlNJAUAN PUSTAKA.." .." .."
"."""."
" ".""..""..
5
2.1.
Keramik Zirkonia
"""
"""".." .."
""
" """...
5
2.2. Sifat-sifat dan Aplikasi Zirkonia .."""
"
""
" ..".."...
7
2.3. Proses Pembuatan Keramik...""
_
""" "..""
"".
9
2.3.1. Pemilihan Bahan Baku "
""
" .."""
"."..""...
9
2.3.2. Proses KalsinasL.
"".."""."."""
""""".""...
10
2.3.3. Proses Sintering.;.."
"
" .."
""
".
11
2.4. Karakterisasi Material Keramik.. "."
"""
"."...
15
2.4.1. Densitas dan Porositas.. .."."
"""
"""
".
16
2.4.2. Kekerasan (Vickers Hardness, Hv) dan Fracture Toughness,
Kic
".'"
""""
,..
16
v
