PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK ALUMINA
DENGAN ADITIF GLASS BEAD
SKRIPSI
DONNA FREDISKA LUMBANBATU
130801062
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK ALUMINA DENGAN ADITIF GLASS BEAD
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
DONNA FREDISKA LUMBANBATU
130801062
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK ALUMINA DENGAN
ADITIF GLASS BEAD
OLEH
DONNA FREDISKA LUMBANBATU
NIM 130801062
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Pembimbing I, Pembimbing II,
(Ir. Muljadi M.Sc) (Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
NIP : 195711161983121002 NIP : 195903101987031002
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-Lipi
Ketua, Kepala,
(Dr. Perdinan Sinuhaji, MS) (Dr. Bambang Widyaatmokp, M.Eng)
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Keramik Alumina dengan Aditif Glass Bead
Kategori : Skripsi
Nama : Donna Frediska Lumbanbatu
Nomor Induk Mahasiswa : 130801062
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA) Universitas SumateraUtara
Disetujui di
Jakarta, 02 Mei 2017
Komisi Pembimbing
Pembimbing I Pembimbing II,
(Ir. Muljadi, M.Sc) (Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195711161983121002 NIP : 195903101987031002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
i
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Keramik Alumina dengan Aditif Glass Bead
Kategori : Skripsi
Nama : Donna Frediska Lumbanbatu Nomor Induk Siswa : 130801062
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika
Fakultas : MIPA-Universitas SumateraUtara
Diluluskan di
Medan, Agustus 2017
Diketahui/ disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua, Pembimbing,
ii
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK ALUMINA DENGAN ADITIF GLASS BEAD
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2017
iii
PENGHARGAAN
Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan kasih
setianya yang selalu menyertai dan memberikan kemudahan sehingga saya dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera
Utara Medan. Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir
dengan judul : “PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK
ALUMINA DENGAN ADITIF GLASS BEAD”, Yang dilaksanakan di
Laboratorium Keramik P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong,
Tangerang Selatan, Banten sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
Orang tua terkasih Bapak S. Lumbanbatu dan Ibu D. Nainggolan dan
adik-adik ku (Jonhery Lumbanbatu, Lamijo lumbanbatu, Morina Lumbanbatu, Hesekiel
Lumbanbatu) terima kasih kalian selalu mendoakan, mendukung,memberikan
nasihat, motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini. Dan seluruh keluargaku yang telah
memotivasi selama penyusunan skripsi ini.
Bapak Dr. Kerista Sebayang M.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji MS selaku ketua Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, dan selaku dosen
pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
Bapak Ir. Muljadi M.Si selaku Dosen pembimbing yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium
iv
Prof.Dr.Masno Ginting,Bapak Prof. Pardamean, Bapak Candra Kurniawan M.Si,
Bapak Eko Arif M.Si, Bapak Lukman Faris S.T, selaku pembimbing lapangan yang
telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
Bapak Drs Kurnia Sembiring, MS selaku Dosen Pembimbing Akademik
penulis selama mengikuti perkuliahan.
Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika FMIPA
USU
Bang Sandro Petrus Siregar dan Sahabat saya Helentina Lumbanbatu yang
memberi motivasi, doa dan dukungannya yang tak henti-henti kepada penulis.
Teman-teman saya Krisdayanti Napitupulu, Kristin N. Hutagalung, Febriana
Lumbanbatu, Gibson Hutagalung, Niko NababanEmmy Rosinta, Rifandi, Andi
Pratama, Elfrida lingga (selaku teman seperjuangan di LIPI Tangerang) Rajuan,
Helprina, kak denti ( selaku teman satu kost) yang tak henti-hentinya memberikan
semangat, doa, dukungan kepada penulis.
Seluruh teman – teman angkatan 2013, Adik-adik angkatan 2014, 2015 dan
2016 Fisika-USU.
Medan, Juli 2017
v
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK ALUMINA DENGAN ADITIF GLASS BEAD
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian “Pembuatan dan Karakterisasi Keramik Alumina dengan Aditif Glass Bead”. Riset dilakukan dengan menggunakan dua buah jenis bahan yaitu alumina dan glass bead. Sintesa alumina dilakukan melalui ball milling dengan tahapan kompaksi dengan tekanan 8 ton, dicetak dengan metode die pressing. Dilanjutkan pembakaran (sintering) dengan variasi temperatur 11000C, 11500C, 12000C, 12500C, 13000C, 14000C, ditahan selama 2 jam serta karakterisasi. Karakterisasi yang dilakukan meliputi densitas, kekerasan, penyusutan, Optical Microscope (OM) dan XRD. Karakteristik menunjukkan penambahan glass bead berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis. Keramik alumina dengan penambahan 10% glass bead memiliki densitas, kekerasan, dan penyusutan yang lebih tinggi dibandingkan dengan penambahan 5% glass bead. Karakterisasi tertinggi keramik alumina pada penambahan 10% glass bead dicapai pada saat temperatur 14000C dengan densitas 2,56 gr/cm3, nilai kekerasan 580,40 Hv dan nilai penyusutan 15,23%. Karakterisasi tertinggi keramik alumina pada penambahan 5% glass bead dicapai pada saat temperatur 14000C dengan densitas 1,90 gr/cm3, nilai kekerasan 558,26 Hv, dan nilai penyusutan 6,46%. Hasil analisis fasa dengan XRD menunjukkan bahwa fasa yang terbentuk fasa dominan yaitu fasa Al2O3 (corondum) dan fasa minor yaitu fasa SiO2, dan AlO2
vi
MANUFACTURING AND CHARACTERIZATION OF CERAMIC ALUMINA WITH ADDITIVE GLASS BEAD
ABSTRACT
Research about “Manufacturing and Characteriszation of Ceramic Alumina with Additive Glass Bead” has been done. Raw materials used in this research are two kind of material, alumina and glass bead. Synthesis of alumina done by ball milling with compaction steps of 8 ton, compacted with die pressing method. Next step is sintering with variaton temperature of 1100oC, 1150oC, 1200oC, 1250oC, 1300oC and 1400oC and holding time 2 hours and the caharacterization. The characterization conducted are consist of test of density, hardness, shrinkage, Optical Microscope and analysis XRD. The characterization shows addition of glass bead affects to the physical ang mechanical properties. Ceramic alumina with addition 10% glass bead has the higher value of density, hardness and shrinkage than addition 5% glass bead. The highest characterization of ceramic alumina with addition 10% achieved at temperature of 1400 oC with density 2,56 gr/cm3, hardness vickers 580,40 Hv and shrinkage 15,23 %. The highest characerization of ceramic with 5% glass bead achieved at 1400 oC with density 1,90 gr/cm3, hardness vickers 558,26 Hv, and shrinkage 6,46 %. XRD analysis shows phase formed are Al2O3 phase (corondum) as dominant phase and SiO2 and AlO2 phase as minor phase.
vii
1.6 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 Keramik 6
2.2 Keramik Alumina 7
2.3 Glass Bead 10
2.4 Proses Pembuatan Material Keramik 12
2.4.1. Preparasi Serbuk Keramik 12
2.9 X-Ray Difraktometer (XRD) 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 23
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 23
3.1.1 Tempat Penelitian 23
3.1.2 Waktu Penelitian 23
3.2 Alat dan Bahan 23
3.2.1 Alat 23
3.2.2 Bahan – bahan 24
3.3 Diagram Alir Penelitian 25
3.4 Prosedur Penelitian 26
3.4.1 Penentuan Komposisi 26
viii
3.5 Pengujian Sampel 28
3.5.1 Uji Densitas 28
3.5.2 Uji Kekerasan (Hardness Vickers) 28
3.5.3 X-Ray Difractometer (XRD) 29
3.5.4 OM (Optical Microscopy) 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31
4.1 Karakterisasai 31
4.1.1 Pengujian densitas 31
4.1.2 Uji Kekerasan (Hardness Vickers) 33
4.1.3 Uji Penyusutan 34
4.1.4 Mikroskop Optik (Optical Mikroscope) 36 4.1.5. X – Ray Difractometer (XRD) 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 41
5.1 Kesimpulan 41
5.2 Saran 42
DAFTAR PUSTAKA 43
ix
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
1. Sifat fisis dan mekanis keramik alumina secara umum 9
2. Karakteristik Silika Amorf 10
3. Komposisi pembuatan sampel 26
4. Data hasil uji densitas keramik alumina dengan variasi komposisi glass bead (5 dan 10) %wt terhadap temperatur
sintering (℃) 31
5. Data hasil uji kekerasan keramik alumina dengan variasi komposisi glass bead (5 dan 10) %wt terhadap temperatur
sintering (℃) 33 6. Data hasil uji nilai penyusutan dari keramik alumina dengan
Variasi komposisi glass bead (5 dan 10) %wt terhadap
temperatur sintering (℃) 34
7. Data hasil uji nilai grain size dari keramik alumina dengan variasi komposisi glass bead (5 dan 10) %wt terhadap
x
15. Grafik hubungan kekerasan dari keramik alumina dengan variasi komposisi glass bead (5 dan 10) %wt terhadap temperatur sintering (℃) 33
16. Grafik hubungan penyusutan dari keramik alumina dengan variasi komposisi glass bead (5 dan 10) %wt terhadap temperatur sintering (℃) 35
17. Hasil foto Optical Microscope pada penambahan glass bead 5% disintering pada suhu 1300℃ dan 1400℃ 36
18. Hasil foto Optical Microscope pada penambahan glass bead 5% disintering pada suhu 1300℃ dan 1400℃ 36
19. Grafik hubungan grain size dari keramik alumina dengan variasi komposisi glass bead (5 dan 10) %wt terhadap temperatur sintering (℃) 37
20. Hasil pengujian XRD dengan penambahan 5% glass bead pada temperatur sintering (a)T=1300℃, (b) T=1400℃ 38
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Judul Halaman
Lampiran 1 Bahan dan Peralatan Penelitian 45
Lampiran 2 Pengukuran Densitas 48
Lampiran 3 Pengujian Vickers 53
Lampiran 4 Data Hasil Analisis XRD 55 Lampiran 5 Hasil Pengujian Optical Microscopy 63
Lampiran 6 Hasil Penyusutan 65
