Bahan Baku Keramik

 Bahan Baku Keramik

Keramik Terbuat Dari Apa ?

Keramik terbuat dari tanah liat, unsur tanah, bubuk, dan air. Komponen-komponen ini digabungkan, dicetak menjadi bentuk yang diinginkan, dan kemudian dibakar atau dipanaskan untuk menyelesaikan fabrikasi. Jenis dan proporsi spesifik bahan yang terlibat dapat bervariasi tergantung pada karakteristik produk keramik yang diinginkan. Misalnya, beberapa keramik mungkin dibuat dari tanah liat murni sementara yang lain mungkin dicampur dengan bahan tambahan seperti feldspar atau silika untuk meningkatkan sifat-sifatnya. Keramik canggih yang ditujukan untuk aplikasi khusus dapat dibuat dari bahan yang lebih eksotik seperti tungsten karbida, atau zirkonia.

Sifat Keramik ?

Sifat-sifat keramik, seperti halnya bahan apa pun, bergantung pada jenis atom yang terlibat, ikatan di antara atom-atom tersebut, dan susunannya. Struktur atom ini menentukan karakteristik material. Bahan keramik cenderung: 

1. Lebih keras dan lebih rapuh dibandingkan logam
2. Tahan aus
3. Tahan panas
4. Isolator termal dan listrik yang baik
5. Nonmagnetik
6. Tahan oksidasi
7. Stabil secara kimia

Mari kita simak lebih detail sifat mekanik dan kimia keramik di bawah ini:

Apa Sifat Mekanik Keramik ?

1. Kekuatan benturan yang buruk
2. Kekuatan tekan yang tinggi
3. Struktur yang sangat kaku dan kaku dengan sedikit atau tanpa kelelehan
4. Kehadiran retakan mikro dapat menyebabkan konsentrasi tegangan lokal dan patah getas
5. Kekerasan dan kekuatan tekan, dengan suhu pelunakan yang tinggi
6. Ketahanan guncangan termal yang buruk
7. Sifat rapuh

Apa Sifat Kimia Keramik ?

Dibandingkan dengan kebanyakan bahan teknik, sebagian besar keramik sangat stabil secara kimia. Mereka secara inheren menolak reaksi kimia dan korosi. Keramik juga umumnya lembam dan tidak bereaksi dengan asam atau basa. Namun, sifat kimianya dapat bervariasi tergantung pada komposisi spesifik dan jenis keramik; beberapa keramik mungkin rentan terhadap korosi atau degradasi dalam kondisi tertentu sementara yang lain mungkin sangat tahan terhadap serangan kimia. Selain itu, keramik tertentu menunjukkan sifat kimia yang tidak biasa seperti kemampuannya menghantarkan listrik atau bertindak sebagai katalis. Perilaku kimia umum keramik dapat diringkas sebagai:

1. Sebagian besar tahan terhadap serangan kimia oleh gas, cairan, dan bahkan lelehan suhu tinggi.
2. Umumnya inert dan tidak reaktif dengan asam atau basa. 

Apa Saja Jenis Keramik yang Berbeda ?

Keramik biasanya terbagi dalam dua kategori: 

1. Keramik Tradisional: Terbuat dari bahan alami seperti feldspar, kuarsa, atau tanah liat. Strukturnya bergantung pada komposisi tanah liat yang membuatnya lebih tidak sempurna dibandingkan dengan struktur mikro keramik tingkat lanjut yang seragam. Keramik tradisional diproduksi dengan cetakan basah. Mereka terutama digunakan dalam barang-barang keperluan sehari-hari dan bahan bangunan.
2. Keramik Tingkat Lanjut: Ini menggunakan bubuk sintetis seperti aluminium oksida, silikon karbida, dan silikon nitrida. Mereka dirancang dan direkayasa agar memiliki sifat khusus untuk aplikasi berkinerja tinggi. Keramik tingkat lanjut biasanya dibuat dari campuran bubuk dengan kemurnian tinggi yang diproses menggunakan teknik khusus untuk memberikan sifat unik pada produk akhir seperti kekuatan tinggi, ketangguhan, ketahanan aus, stabilitas suhu tinggi, dan kelembaman kimia. Masing-masing keramik ini dikenal karena kemampuannya untuk memenuhi tujuan tertentu, seperti permeabilitas, magnet, isolasi, dan konduktivitas.

Banyak bahan dan jenis keramik berbeda yang termasuk dalam masing-masing kategori ini (tradisional dan lanjutan). Kami akan membahas beberapa di antaranya pada bagian di bawah ini. Untuk keperluan artikel ini, kita akan menganggap tembikar sebagai keramik tradisional dan membandingkannya dengan keramik tingkat lanjut.

Keramik Tingkat Lanjut

Beberapa jenis keramik tingkat lanjut yang umum tercantum di bawah ini:

1. Silika

Silika (SiO2) adalah material yang dikenal luas karena ketahanannya terhadap guncangan termal dan kemampuan pelindiannya yang luar biasa. Ini adalah pilihan populer untuk aplikasi ruang angkasa dan energi untuk produksi cangkang dan inti pengecoran investasi. 

2. Tungsten Karbida

Barang tungsten karbida terdiri dari partikel tungsten karbida yang diikat dengan pengikat logam. Bahan tersebut dikenal karena kemampuannya mempertahankan sifat-sifatnya pada suhu tinggi. Tungsten karbida sering kali dicampur dengan kobalt atau nikel dengan persentase tinggi sebagai fase logam kedua untuk membentuk bahan yang dikenal sebagai "cermet". Karbida tungsten murni juga dapat diproduksi sebagai keramik teknis canggih menggunakan proses pengepresan isostatik panas bersuhu tinggi. Bahan yang sangat keras dan tahan aus ini digunakan dalam perkakas pemotong, nozel jet air abrasif, dan aplikasi lain yang mengutamakan kekuatan dan ketangguhan. Namun bobotnya dapat membatasi penggunaannya dalam aplikasi tertentu.

3. Batu Bata Api

Batu bata api terbuat dari bahan tahan api dan digunakan untuk melapisi tungku bersuhu tinggi, kotak api, perapian, dan tempat pembakaran. Biasanya terbuat dari campuran tanah liat dan bahan lainnya dan dirancang untuk tahan terhadap panas ekstrem tanpa retak atau rusak. Mereka juga menunjukkan konduktivitas termal yang rendah sehingga secara alami menghemat energi. Sifat tahan api dari batu bata ini menjadikannya ideal untuk aplikasi yang berfokus pada ketahanan panas dan daya tahan. Batu bata api digunakan dalam berbagai aplikasi industri, termasuk pembuatan baja, pembuatan kaca, dan produksi keramik.

4. Tulang Cina

Bone china, juga disebut sebagai porselen halus, adalah jenis porselen yang terkenal karena kekuatannya, ketahanan terhadap serpihan, dan tembus cahaya. Bahannya terdiri dari abu tulang, kaolin, dan bahan feldspatik. Ini pertama kali dibuat oleh Josiah Spode, seorang ahli keramik Inggris, pada tahun 1800-an. Karena daya tahannya yang unggul, porselen tulang dapat dibentuk menjadi bentuk yang lebih tipis dari porselen. Ia mengalami vitrifikasi selama produksi, namun transparansinya disebabkan oleh perbedaan sifat mineral. Bone china sering digunakan untuk peralatan makan dan benda dekoratif karena tampilannya yang elegan dan tahan lama.

5. Silikon Karbida

Silikon karbida (SiC) adalah bahan keramik canggih yang dikenal memiliki ketahanan aus yang tinggi dan konduktivitas termal yang luar biasa. Ini terdiri dari atom silikon dan karbon. Biasanya dihasilkan dengan memanaskan campuran pasir (silikon dioksida) dan kokas minyak bumi (karbon) pada suhu tinggi. Karena ketahanan kimianya yang luar biasa dan kekuatannya yang tinggi, SiC merupakan pilihan ideal untuk aplikasi pemrosesan termal. Bahan ini khusus digunakan pada aplikasi keramik tingkat lanjut yang membutuhkan bahan yang sangat tahan lama dengan konduktivitas termal yang luar biasa. Contoh spesifiknya termasuk alat pemotong, bahan abrasif, dan perangkat semikonduktor.

6. Titanium Karbida

Titanium karbida adalah jenis keramik canggih yang digunakan pada perkakas pemotong, pelapis tahan aus, dan aplikasi lain yang memerlukan kekuatan dan kekerasan ekstrem. Ini terdiri dari atom titanium dan karbon dan biasanya diproduksi dengan memanaskan campuran titanium dioksida dan karbon pada suhu tinggi. Titanium karbida dikenal memiliki sifat stabil bahkan pada suhu tinggi dan lingkungan yang keras.

7. Kaca Keramik

Kaca-keramik adalah material komposit dengan kristal yang tertanam dalam matriks kaca. Keramik canggih ini dibuat dengan memanaskan kaca hingga suhu tinggi dan kemudian mendinginkannya dengan cepat untuk membentuk bahan kristal. Kombinasi unik dari keadaan amorf dan kristal ini menghasilkan sifat yang dapat disesuaikan. Banyak varietas yang terkenal karena kekuatan, ketangguhan, dan ketahanannya yang tinggi terhadap guncangan termal.

Mereka awalnya dikembangkan untuk cermin dan dudukan teleskop astronomi. Keramik kaca telah mendapatkan popularitas yang lebih luas, dan kini ditemukan dalam produk sehari-hari seperti kompor tanam, peralatan masak, peralatan memanggang, dan reflektor berperforma tinggi untuk proyektor digital.

Keramik Tembikar

Keramik tembikar, atau disebut juga keramik tradisional, dapat dibagi menjadi tiga kategori: 

1. Porselen

Porselen terbuat dari jenis tanah liat tertentu yang disebut kaolin, yang terkenal dengan ukuran partikelnya yang halus dan plastisitasnya yang tinggi. Porselen biasanya berwarna putih atau tembus pandang. Ia dikenal karena kekerasan, kekuatan, dan daya tahannya. Tanah liat ini dibakar pada suhu tinggi, biasanya antara 1200 dan 1450 °C, yang menyebabkan tanah liat menjadi vitrifikasi dan menjadi tidak berpori. Porselen sering digunakan untuk benda dekoratif atau seni rupa dan barang praktis seperti peralatan makan, isolator listrik, dan implan gigi.

2. Peralatan Batu

Bahan keramik stoneware terbuat dari campuran tanah liat dan bahan lain seperti feldspar, kuarsa, dan abu tulang. Biasanya dibakar pada suhu tinggi (1200-1300 °C), yang menyebabkan tanah liat menjadi vitrifikasi dan tidak berpori. Peralatan periuk dikenal karena kekuatan, daya tahan, dan ketahanannya terhadap terkelupas dan tergores, dan sering digunakan untuk barang-barang praktis seperti peralatan makan, peralatan pembuat roti, dan tembikar.

3. Tembikar

Tembikar terbuat dari tanah liat dan dibakar pada suhu yang lebih rendah dibandingkan jenis keramik lainnya — biasanya di bawah 1180 °C. Hal ini menghasilkan bahan berpori yang kurang tahan lama dibandingkan periuk atau porselen, namun memiliki tampilan yang unik dan sederhana. Tembikar sering digunakan untuk tembikar dekoratif, vas, dan patung, serta untuk barang-barang praktis seperti pot bunga dan peralatan masak. Itu bisa diglasir atau dibiarkan tanpa glasir dan sering kali dihiasi dengan slip berwarna, lapisan bawah, atau desain yang dicat.

DAFTAR PUSTAKA

Surdia, T.; Saito, S., 1985, Pengetahuan Bahan Teknik, Edisi ke-4, PT. Pradnya Paramita, Jakarta Surdia, T.; Saito, S., 1992, Pengetahuan Bahan Teknik, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Surdia, T.; Saito, S., 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke4, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.