Chapter 13Aplikasi dan Pemrosesan KeramikMengapa harus mempelajari pengaplikasian dan pemrosesan pada keramik?

Penting bagi seorang engineer untuk mengetahui betapa pengaplikasian dan pemrosesan sangat

mempengaruhi sifat mekanik material keramik dalam hal termal,seperti kekerasan,kerapuh an,

dan temperatur lebur tinggi.

-Klasifikasi keramik

-

1.

Gl

ass (Kaca)

Kaca sudah sangat familiar dan sering kali digunakan pada lensa optik, fiberglass, dan alat rumah

tangga lainnya. Namun mereka termasuk silikat berbentuk non-crystaline yang mengandung

oksida lainnya terutama CaO, Na2O, K2O dan AL2O3 yang mempengaruhi sifat kaca. Saat ini tipe

soda-lime gglass mungkin 2 aset utama, mereka berbahan transparasi optik.

Tabel komposisi dan karakteristik dari beberapa jenis gelas keramik

2. Glass ceramics (Kaca Keramik)

Proses mengubah gelas anorganik dari keadaan non-crystaline menjadi kristal dengan proses

perlakuan panas bersuhu tinggi yang tepat disebut Kristalisasi, dan hasil produknya yaitu bahan

polikristalin berbutir halus yang sering disebut Kaca-keramik (glass-ceramics)

Sifat kaca keramik :

- kekuatan mekanik relatif tinggi

- koefisien ekspansi termal rendah

- kemampuan terhadap suhu relatif tinggi

- sifat dielektrik yang baik

- kompatibilitas yang baik

Aplikasi kaca keramik:

Thermal shock : digunakan pada benda yang tahan terhadap kejutan panas

Yaitu: ovenware, tableware,oven windows, and range tops primarily

Good Dielektrik : insulator electrical seperti substrat untuk papan sirkuit cetakan,cladding

arsitektur, heat exchangers dan regenerator

3. Produk tanah liat

Salah satu bahan baku keramik yang paling banyak digunakan adalah tanah liat. Bahan ini

murah, ditemukan secara alami dalam jumlah yang besar. Alasan lain kenapa bahan ini sering

digunakan terletak pada kemudahan produk tanah liat untuk dibentuk, bila dicampur dalam

proporsi yang tepat, tanah liat dan air akan menjadi massa plastic yang sangat mudah

dibentuk. potongan yang terbentuk kemudian dikeringkan untuk menghilangkan kandungan

air, setelah itu dibakar pada suhu tinggi untuk meningkatkan kekuatan mekanik.

Sebagian besar material berbasis tanah liat terbagi dalam dua klasifikasi. produk tanah liat

struktural dan keramik putih. Produk tanah liat struktural termasuk batu bata bangunan, ubin,

dan saluran pipa pembuangan-dimana aplikasi integritas struktural sangat penting. keramik

putih menjadi putih setelah pembakaran dengan suhu tinggi. termasuk dalam kelompok ini

adalah porselin, tembikar, peralatan makan, Cina, dan perlengkapan pipa (saniter). Selain

tanah liat, banyak dari produk ini yang mengandung bahan-bahan non plastik, yang

mempengaruhi perubahan yang terjadi selama proses pengeringan dan pembakaran, potongan

yang terbentuk.

4. Refraktori (Batu tahan api)

Salah satu jenis penting lainnya dari keramik yang digunakan dalam jumlah besar adalah

keramik tahan api. Sifat yang menonjol dari bahan-bahan ini adalah kemampuannya untuk

menahan suhu tinggi tanpa meleleh atau membusuk, tetap non reaktif dan inert saat berada di

lingkungan yang parah.

Disamping itu, kemampuannya untuk memberikan isolasi termal sering menjadi pertimbangan

penting. Bahan tahan api dipasarkan dalam berbagai bentuk, tapi batu bata adalah yang paling

umum. Aplikasi khas termasuk lapisan tungku untuk pemurnian logam, industry kaca,

treatment metal, dan pembangkit listrik.

Porositas merupakan salah satu variabel mikrostruktur yang harus dikendalikan untuk

menghasilkan bata tahan api yang sesuai. Kekuatan, kapasitas, dan ketahanan terhadap bahan

korosif, semua itu akan meningkatkan pengurangan porositas. pada saat yang sama, thermal

shock berkurang.

a. Fireclay Refraktori (Lempung Api)

Bahan utama Lempung api adalah bahan tanah lempung yang mengandung kemurnian

yang tinggi, alumina dan campuran silika biasanya mengandung antara 25 dan 45%

berat alumina.

Menurut diagram fase SiO2-Al2O3, Gambar 12.27, selama rentang komposisi ini suhu

tertinggi mungkin tanpa pembentukan fasa cair, dibawah suhu ini fase kesetimbangan

ini adalah mullite dan silika (kristobalit).

Batu bata lempung api digunakan dalam konstruksi tungku, untuk membatasi atmosfer

panas, dan sebagai pelindungi anggota struktural dari suhu yang berlebihan.

Untuk bata lempung api, kekuatan biasanya bukan merupakan pertimbangan penting,

karena sokongan untuk beban struktur biasanya tidak diperlukan.

b. Silica Refraktori

Bahan utama untuk refraktori silika, kadang-kadang disebut refraktori asam, adalah

silica. Bahan – bahan ini terkenal karena memiliki kapasitas dukung beban suhu tinggi.

Yang umum digunakan di atap melengkung dari tungku baja-dan pembuatan kaca.

Untuk aplikasi ini, suhu setinggi mungkin dicapai.

Kehadiran bahkan konsentrasi kecil dari alumina memiliki pengaruh buruk pada kinerja

refraktori ini, Gambar 12.27. Karena komposisi eutektik (7,7 wt% Al2O3) sangat dekat

ujung silika dari diagram fase, penambahan bahkan kecil Al2O3 menurunkan suhu cair

secara signifikan, yang berarti bahwa sejumlah besar cairan dapat timbul pada suhu

diatas.

Dengan demikian, isi alumina harus diadakan untuk mempertahankan minimum,

biasanya untuk antara 0,2 dan 1,0% berat. Bahan-bahan tahan api juga tahan terhadap

terak yang kaya silika (disebut terak asam) dan sering digunakan sebagai kapal

penahanan bagi mereka. Di sisi lain, mereka mudah diserang oleh terak terdiri dari

proporsi yang tinggi dari CaO dan / atau MgO (terak dasar), dan kontak dengan bahan

oksida ini harus dihindari.

c. Refraktori dasar

Refraktori yang kaya akan periclase, atau magnesium (MgO), disebut dasar. Mereka

juga mengandung kalsium, kromium, dan senyawa besi. Adanya silika sangat merusak

kinerja suhu tinggi mereka. refraktori dasar secara khusus tahan terhadap serangan

terak yang mengandung konsentrasi tinggi MgO dan CaO, dan penggunaan yang luas

dapat ditemui di beberapa tungku perapian terbuka pembuatan baja.

d. Refraktori khusus

Tidak ada bahan keramik lainnya yang digunakan untuk aplikasi tahan api khusus.

Beberapa di antaranya adalah bahan oksida dengan kemurnian relatif tinggi, banyak di

antaranya yang dapat dihasilkan dengan sangat sedikit porositas. Termasuk alumina,

silika, magnesium, beryllia (Beo), zirconia (ZrO2), dan mulit (3Al2O3-2SiO2) dalam

kelompok ini. Lainnya termasuk senyawa karbida, selain karbon dan grafit. Silikon

karbida (SiC) telah digunakan untuk elemen pemanas hambatan listrik, sebagai bahan

wadah, dan komponen tungku internal. Karbon dan grafit sangat tahan api, tetapi

menemukan aplikasi yang terbatas karena mereka rentan terhadap oksidasi pada suhu

lebih dari sekitar Seperti yang diharapkan, ini refraktori khusus yang relatif mahal.

5. ABRASIVE (Keramik Abrasif)

Keramik abrasive biasa digunakan untuk memakai, menggiling, atau memotong bahan lain nya,

yang tentunya lebih lembut. Oleh karena itu, syarat utama kelompok bahan adalah kekerasan

atau ketahanan aus, disamping itu , tingkat tinggi ketangguhan adalah penting tikan bahwa

partikel abrasive tidak mudah patah.

Berlian, baik alam dan sintetis yang digunakan sebagai abrasiv relatif mahal, keramik abrasiv

umumnya menggunakan silikon karbida, tungsten karbida (wc), alumunium oksida (korundum)

dan pasir silika.

Abrasiv digunakan dalam beberapa bentuk terikat pada roda penggiling. Dilapisan pertama,

partikel abrasiv terikat pada roda oleh keramik kaca atau resin organik.

Struktur permukaan harus mengandung beberapa porositas, aliran dari arus udara atau cairan

pendingin dalam pori-pori yang mengelilingi butir refraktori mencegah pemanasan yang

berlebihan, ikatan pasir dan pori-pori.

Lapisan abrasif adalah bubuk yang melapisi pada beberapa jenis kertas atau bahan kain. ampalas

adalah contoh yang paling familiar. Kayu, logam, keramik dan plastik adalah tanah dan dipoles

menggunakan bentuk dari abrasiv ini.

Penggiling, pemukul, dan roda pemolesan biasa menggunakan butiran longgar abrasiv, yang

diberikan pada beberapa jenis oli dan kendaraan berbasis air.

6. CEMENT (SEMEN)

Beberapa bahan keramik biasa diklasifikasikan sebagai semen anorganik. Karateriktik dari

material ini adalah bila dicampur air akan membentuk pasta, yang kemudian menetap dan

mengeras.Beberapa bahan ini juga melakukan suatu fase ikatan secara kimiawi, mengikat agregat

partikulat menjadi struktur kohesif tunggal. Peran semen adalah serupa dengan yang dari fase

ikatan kaca yang terbentuk ketika tanah liat dan beberapa batu bata tahan api

dipisahkan.Beberapa konstituen yang berbeda ditemukan di semen porltland, yang utama

menjadi trikalsium silikat ( 3CaO-SiO2 ) dan dikalsium silikat ( 2CaO-SiO2 ).Semen portland

disebut semen hidrolik karena kekerasannya berkembang dengan reaksi kimia dengan air.

Aplikasi

Digunakan terutama dalam mortar dan beton untk mengikat partikel agregat lembam ( pasir

ataupun kerikir ) menjadi masa kohesif.

7. Advanced Ceramic (Keramik Canggih)

Advance ceramic digunakan dalam sistem komunikasi berupa serat optik, sistem mikromekanikal

(MEMS), semua bantalan bola dan aplikasi yang menggunakan piezoelektrik dari beberapa

jumlah bahan keramik.

MEMS

MEMS adalah sistem ‘cerdas’ miniatur yang terdiri dari banyak perangkat mekanik yang

terintegrasi dengan sejumlah besar elemn listrik pada substrat silikon. Komponen mekanik

tersebut adalah mikrosensor dan mikroaktuator.

Pengaplikasian MEMS yaitu penggunaan sensor dan aktuator.

Sensor mengumpulkan informasi sekitar melalui perhitungan mekanik,termal,bahan

kimia,optik,ataupun magnet. Sensor memproses inputan sensorik kemudian sistem kontrol

memproses dan membuat keputusan dan memberi perintah langsung kepada perangkat

aktuator. Perangkat akan melakukan tanggapan seperti posisi, pergerakan, pompa, motor,

regulasi dan penyaringan. Dan pernagkat penggerak mencakup balok, lubang ,gigi, motor dan

membran yang dimensinya dalam ukuran mikron.

Komponen MEMS sangat canggih, handal, dan ukurannya sangat kecil.

Penelitian saat ini sedang dilakukan dalam menggunakan bahan keramik, yang lebih tangguh,

lebih tahan panas, dan lebih lembam untuk beberapa komponen MEMS, terutama pada

perangkat berkecepatan tinggi dan nanoturbin.

Aplikasi MEMS

Aplikasi pada sebuah accelerometer ( akselerasi/ deselarasi) digunakan pada air-bag system pada

mobil. Dibandingkan dengan air bag konvensional, MEMS lebih kecil, lebih ringan dan lebih dapat

diandalkan dan biaya produksi yang jauh lebih kecil.

MEMS digunakan pada display elektronik, uni penyimpanan data perangkat konversi

energi,detektor bahan kimia dan mikrosistem untuk DNA amplifikasi dan identifikasi.

8. Fiber Optik

Terbuat dari kemurnian silika yang sangat tinggi dan bebas dari kelambatan akibat kontaminasi

dan cacat lainnya yang mampun menyerap pancaran dan menpiskan sinar.

9. Ceramic ball bearing (Bantalan Bola Keramik)

Sebuah bantalan terdiri dari bola dan race yang saling kontak dan bergesekan satu sama lain

ketika digunakan.

Silikon Nitrida membuat bearing lebih ringan massa jenisnya dibanding baja. Kombinasi antara

bola keramik dan race baja disebut Hybrid Bearing.

Keunggulan

Hybrid bearing dapat beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi (20% sampai 40% lebih tinggi).

Selain itu, modulus elastisitas silikon nitrida lebih tinggi daripada untuk bantalan baja (320 IPK

versus sekitar 200 IPK). Dengan demikian, bola Si3N4 lebih kaku, dan tingkat deformasi lebih

rendah saat di gunakan, yang mengarah ke pengurangan kebisingan dan tingkat getaran. Bahan

keramik secara inheren lebih tahan korosi dari paduan logam; sehingga, silikon nitrida bola dapat

digunakan dalam lingkungan korosif lebih dan pada suhu tinggi operasi. Akhirnya, karena Si3N4

adalah isolator listrik (bantalan baja yang jauh lebih elektrik konduktif), bantalan keramik kebal

terhadap kerusakan lengkung.

Aplikasi

Aplikasi yang menggunakan bantalan hibrida ini termasuk inline skates, Sepeda, motor listrik, alat

mesin spindles, alat-alat medis tangan presisi (misalnya, latihan kecepatan tinggi gigi dan gergaji

bedah), dan tekstil, pengolahan makanan, dan peralatan kimia.

PEMBUATAN DAN PENGOLAHAN KACA DAN KACA KERAMIK

Atas pendinginan, kaca menjadi lebih kental dengan cara terus menerus dengan penurunan suhu;

tidak ada suhu yang pasti di mana transformasi cair menjadi padat seperti bahan kristal. Bahkan,

salah satu perbedaan antara kristal dan bahan bentuk non-kristalin terletak pada ketergantungan

volume spesifik (atau volume per satuan massa, kebalikan dari kerapatan) pada suhu, seperti

yang digambarkan pada Gambar 13.6.

Untuk bahan kristal, ada penurunan terputus volume pada suhu leleh Namun, untuk bahan kaca,

volume yang menurun terus menerus dengan pengurangan suhu; sedikit penurunan kemiringan

kurva terjadi yang disebut kaca suhu transisi, atau suhu fiktif,di bawah suhu ini, materi dianggap

kaca; di atas, itu adalah pertama cairan superdingin, dan akhirnya cairan. Juga penting dalam

operasi pembentuk kaca adalah karakteristik viskositas suhu dari kaca.

Figure 13.7 plot logaritma dari viskositas terhadap suhu

Untuk leburan silika, silika tinggi, borosilikat, dan gelas soda-lime. Pada skala viskositas

beberapa titik-titik tertentu yang penting dalam pembuatan dan pengolahan kaca

diberi label:

1. Titik leleh( melting point) sesuai dengan suhu di mana viskositas 10 Pa-s (100 P); kaca untuk

dipertimbangkan cairan.

2. Titik kerja (working point) mewakili suhu di mana viskositas Pa-s (P); kaca yang mudah cacat

pada viskositas ini.

3. Titik pelunakan(softening point) suhu di mana viskositas Pa-s (P), adalah suhu maksimum di

mana sepotong kaca mungkin ditangani tanpa menyebabkan perubahan dimensi yang signifikan.

4. Titik anil(annealing point) adalah suhu di mana viskositas Pa-s (P); pada suhu ini, difusi atom

cukup cepat bahwa setiap tegangan sisa dapat dihapus dalam waktu sekitar 15 menit.

5. Titik regangan sesuai dengan suhu di mana viskositas menjadi Pa-s (P); untuk suhu di bawah

titik regangan.

Kerusakan akan terjadi sebelum timbulnya deformasi plastik. Kaca transisi suhunnya akan berada

diatas strain point.Sebagian besar operasi pembentuk gelas dilakukan dalam sebarannya bekerja

antara suhu working dan softtening.Tentu saja, suhu di mana masing-masing poin terjadi

tergantung pada komposisi kaca.

Pembentukan Kaca

Kaca diproduksi dengan memanaskan bahan baku pada suhu tinggi hingga mencair. Silika

biasanya disertakan sebagai pasir kuarsa umum, sedangkan Na2O dan CaO yang ditambahkan

sebagai abu soda (Na2CO3) dan kapur (CaCO3). Untuk sebagian besar aplikasi, terutama ketika

transparansi optik adalah penting bahwa produk kaca homogen dan bebas pori. Homogenitas

dicapai dengan peleburan lengkap dan pencampuran bahan baku.

Empat metode membentuk berbeda digunakan untuk membuat produk kaca:

penekanan,peniupan, penggambaran, dan pembentukan serat. Penekanan digunakan dalam

pembuatan potongan berdinding tebal seperti piring hidangan. Potongan kaca dibentuk oleh

tekanan dalam cetakan dilapisi besi cor grafit memiliki bentuk yang diinginkan; cetakan biasanya

dipanaskan untuk memastikan permukaan. Proses telah sepenuhnya otomatis untuk produksi

botol kaca, botol,

dan bola lampu.

Beberapa

langkah yang

terlibat dalam

salah satu teknik

tersebut

diilustrasikan dalam Gambar 13,8. Dari pelayar kaca, parison, atau bentuk sementara, dibentuk

oleh mekanik penekan dalam sepotong mold, dimasukkan ke finishing atau pukulan cetakan dan

dipaksa untuk menyesuaikan bentuk.

diilustrasikan pada Gambar 13,9 ; mungkin juga dibuat dengan rolling panas .

Kerataan permukaan akhir dapat ditingkatkan secara signifikan oleh lembaran mengambang pada

bak cair timah pada suhu tinggi ; potongan perlahan-lahan didinginkan dan kemudian perlakuan

panas oleh anil,serat kaca terus menerus terbentuk dalam sebuah operasi menggambar agak

canggih .Gelas cair terkandung dalam ruang platinum pemanasan. Serat dibentuk oleh

penggambaran gelas cair melalui banyak lubang kecil di ruang asal. Viskositas kaca dikendalikan

oleh ruang dan suhu lubang.

PEMBUATAN DAN PENGOLAHAN PRODUK CLAY

Karakteristik dari Clay

Mineral Clay: ketika air ditambahkan, mereka menjadi sangat plastik, keadaan ini disebut

hydroplasticity. Properti ini sangat penting dalam proses pembentukan,tanah liat kering atau

akan meleleh pada suhu rentang; dengan demikian, sepotong keramik padat dan kuat dapat

dihasilkan selama pembakaran tanpa meleleh lengkap seperti bentuk yang diinginkan.

Lempung yang aluminosilikat, salah satu karakteristik yang berlaku adalah struktur

berlapis.Mineral lempung paling umum yang menarik memiliki kaolinit yang terstruktur. Kaolinit

tanah liat [Al2 (Si2O5) (OH) 4] struktur kristal telah ditunjukkan pada Gambar 12.14. Ketika

ditambahkan, molekul air cocok dan membentuk film tipis disekitar partikel tanah liat,sehingga

partikel-partikel bebas untuk lebih bergerak.

Komposisi dari Clay Produk

Selain tanah liat, banyak dari produk ini (khususnya whiteware) juga mengandung beberapa

bahan non plastis; mineral nonclay termasuk batu api, atau tanah halus kuarsa, dan fluks seperti

feldspar. Kuarsa ini digunakan terutama sebagai bahan pengisi,yang murah, relatif keras, dan

kimiawi tidak reaktif. Ketika dicampur dengan tanah liat, fluks membentuk kaca yang memiliki

titik leleh yang relatif rendah.

Seperti yang diharapkan, perubahan yang terjadi selama proses pengeringan dan pembakaran,

dan juga karakteristik potongan akhir, dipengaruhi oleh proporsi tiga konstituen ini: tanah liat,

kuarsa, dan fluks. Sebuah porselin khas mungkin mengandung sekitar 50% tanah liat, 25% kuarsa,

dan 25% feldspar.

Teknik fabrikasi

Bahan baku seperti ditambang biasanya harus melalui proses grinding di mana ukuran partikel

berkurang; ini diikuti oleh skrining atau ukuran untuk menghasilkan produk bubuk memiliki

berbagai ukuran partikel yang diinginkan. Untuk multikomponen sistem, bubuk harus dicampur

dengan air dan bahan-bahan mungkin lainnya untuk memberikan karakteristik aliran yang

kompatibel dengan Teknik pembentukan tertentu .Harus memiliki kekuatan mekanik yang cukup

untuk tetap utuh selama pengangkutan, pengeringan, dan proses pembakaran. Dua teknik

membentuk satu sama lain.

Pengeringan dan Pembakaran

Sepotong keramik yang telah dibentuk pada proses hydroplastically atau slip casting tetap

signifikan porositas dan mungkin masih mengandung beberapa cairan (misalnya, air), yang

ditambahkan untuk membantu dalam proses pembentukan. Cairan ini akan dihapus dalam

proses pengeringan. Kepadatan dan kekuatan ditingkatkan sebagai hasil dari perlakuan panas

suhu tinggi atau prosedur pengeringan dan penembakan.

A. Pengeringan

Sebagai badan keramik berbasis tanah liat mengering dan mengalami beberapa penyusutan. Di

awal tahap pengeringan partikel tanah liat hampir dikelilingi oleh lapisan tipis air. Pengeringan

berlangsung dan air dihapus,pemisahan interparticle menurun, yang dimanifestasikan sebagai

penyusutan (Gambar 13.13).

Pengeringan pada interior daerah tubuh dilakukan dengan difusi molekul air ke permukaan di

mana penguapan terjadi. Jika laju penguapan lebih besar dari tingkat difusi, permukaan akan

kering (dan sebagai akibatnya menyusut) lebih cepat dari interior, dengan probabilitas tinggi

pembentukan cacat tersebut. Tingkat penguapan dapat dikendalikan oleh suhu, kelembaban, dan

tingkat aliran udara.

Faktor-faktor lain juga mempengaruhi penyusutan

Salah satunya adalah ketebalan tubuh; penyusutan seragam dan pembentukan cacat lebih

dikatakan dalam potongan tebal dari pada isi. Lapisan air tipis tubuh yang terbentuk juga penting:

semakin besar kadar air, yang lebih luas penyusutannya. Akibatnya, kadar air biasanya dijaga

serendah mungkin.

Untuk meminimalkan penyusutan, ukuran partikel dapat ditingkatkan, dengan bahan non plastis

memiliki relatif besar partikel yang dapat ditambahkan ke tanah liat. Energi gelombang mikro

juga dapat digunakan untuk mengeringkan barang keramik. Salah satu keuntungan dari teknik ini

adalah bahwa suhu tinggi yang digunakan dalam metode konvensional dihindari; karena

pengeringan beberapa bahan pada suhu-sensitif harus dijaga serendah mungkin.

Pembakaran ( firing)

Setelah kering, tubuh biasanya dibakar pada suhu antara 9000 - 16500; suhu pembakaran

tergantung pada komposisi yang diinginkan. Selama proses pembakaran, kepadatan ini lebih

lanjut meningkat (dengan penurunan petugas porositas) dan kekuatan mekanik ditingkatkan.

Ketika berbasis bahan tanah liat yang dipanaskan sampai suhu tinggi, beberapa reaksi kompleks.

Salah satunya adalah vitrifikasi, pembentukan bertahap kaca cair yang mengalir ke dalam dan

mengisi beberapa volume pori. Tingkat vitrifikasi tergantung pada suhu pembakaran dan waktu,

serta komposisi dari produk.

Fase ini mengalir di sekitar sisa partikel meleleh dan mengisi pori-pori akibat tegangan

permukaan. penyusutan juga menyertai proses ini. Setelah pendinginan,(Gambar 13.14)

mikrograf elektron scanning dari porselen di mana dapat dilihat unsur-unsur mikro. Tingkat

vitrifikasi, tentu saja, mengontrol sifat, pada suhu kamar keramik; kekuatan, daya tahan, dan

kepadatan untuk ditingkatkan. Suhu pembakaran menentukan sejauh mana vitrifikasi terjadi;

yaitu, vitrifikasi meningkat saat suhu pembakaran dinaikkan.Di samping itu, pembakaran porselen

yang sangat vitrifikasi, yang berbatasan dengan menjadi optik tembus,berlangsung pada suhu

yang lebih tinggi. vitrifikasi lengkap dihindari selama pembakaran, karena produk menjadi terlalu

lembut dan akan runtuh.

POWDER PRESING (BUBUK PENEKAN)

Metode penting dan umum digunakan lain yang menjamin perawatan singkat adalah powder

pressing. Powder pressing, keramik analog ke bubuk metalurgi, digunakan untuk membuat kedua

tanah liat dan komposisi non tanah liat, termasuk keramik elektronik dan magnetik serta

beberapa bata tahan api. Tingkat pemadatan dimaksimalkan dan fraksi ruang kosong

diminimalkan dengan menggunakan pengerasan dan partikel halus dicampur dalam proporsi

yang tepat. Satu fungsi pengikat adalah untuk melumasi partikel bubuk dan mereka bergerak

melewati satu yang lain dalam proses pemadatan.

Ada tiga dasar prosedur powder pressing : uniaksial, isostatic (atau hidrostatik), dan penekanan

panas. Untuk uniaksial , bubuk dipadatkan dalam logam mati oleh tekanan yang diterapkan

dalam satu arah. potongan dibentuk pada konfigurasi mati dan platens melalui tekanan yang

diterapkan. Metode ini terbatas pada bentuk yang relatif sederhana; Namun, tingkat produksi

tinggi dan proses ini murah.

Untuk isostatic, bahan bubuk terkandung dalam amplop karet dan tekanan diterapkan oleh

cairan, isostatically (yaitu, memiliki besar yang sama segala arah). bentuk yang lebih rumit yang

mungkin daripada dengan uniaksial; Namun, teknik isostatic lebih memakan waktu dan mahal.

Untuk kedua prosedur uniaksial dan isostatic, operasi firing diperlukan setelah proses

penekanan.

Selama pembakaran potongan terbentuk menyusut, dan mengalami pengurangan porositas dan

peningkatan integritas mekanik. perubahan ini terjadi oleh perpaduan dari partikel bubuk ke

massa lebih padat disebut proses sintering.

Mekanisme sintering digambarkan secara skematis pada Gambar 13.16. Setelah penekanan,

banyak partikel bubuk bersentuhan satu sama lain (Gambar 13.16a). Selama tahap sintering awal,

leher terbentuk di sepanjang daerah kontak antara partikel yang berdekatan; di samping itu,

bentuk batas butir dalam setiap leher, dan setiap celah antara partikel menjadi pori (Gambar

13.16b). Sebagai sintering berlangsung, pori-pori menjadi lebih kecil dan lebih berbentuk bulat

(Gambar 13.16c) Sebuah scanning mikrograf elektron dari bahan alumina sinter ditampilkan

Gambar 13.17. kekuatan pendorong untuk sintering adalah penurunan total permukaan partikel

daerah; energi permukaan yang lebih besar dalam besarnya dari batas butir energi. Sintering

dilakukan di bawah suhu leleh sehingga fase cair biasanya tidak hadir. Transportasi massa yang

diperlukan untuk efek perubahan yang ditunjukkan pada Gambar 13.16 dicapai dengan difusi

atom dari partikel massal ke leher daerah. Bubuk dipadatkan pada temperature yang tepat.

Prosedur digunakan untuk bahan yang tidak membentuk fasa dan suhu tidak praktis; di samping

itu digunakan kepadatan tinggi tanpa pertumbuhan butir yang cukup disebut desired, teknik

fabrikasi mahal yang memiliki beberapa keterbatasan. Hal ini mahal dalam hal waktu, karena

keduanya cetakan dan harus dipanaskan dan didinginkan selama setiap siklus. Selain itu, cetakan

biasanya mahal dan biasanya memiliki jangka waktu singkat.

TAPE CASTING

Sesuai namanya, lembaran tipis dari tape fleksibel diproduksi dengan cara proses pengecoran.

Jenis slip terdiri dari suspensi partikel keramik di cairan organik untuk memberikan kekuatan dan

fleksibilitas untuk pemain tape. Ruang hampa diperlukan untuk menghilangkan udara

terperangkap atau gelembung uap pelarut, yang dapat bertindak sebagai situs crack-inisiasi

dalam potongan akhir. Pita yang sebenarnya dibentuk dengan menuangkan slip ke permukaan

datar (dari stainless steel, kaca, film polimer, atau kertas); menyebar slip ke tape tipis dengan

ketebalan yang seragam, seperti yang ditunjukkan secara skematis pada Gambar 13.18.

Ketebalan Tape biasanya berkisar antara 0,1 dan 2 mm (0,004-0,08 di.).

Tape casting secara luas digunakan dalam produksi substrat keramik yang digunakan untuk sirkuit

terpadu dan kapasitor berlapis-lapis. Sementasi juga dianggap sebagai proses fabrikasi keramik

(Gambar 13.5). Bahan semen, bila dicampur dengan air, membentuk pasta yang setelah dibentuk

menjadi bentuk yang diinginkan, kemudian mengeras sebagai hasil dari reaksi kimia yang

kompleks.