KOMPOSIT

BAB VIII
KOMPOSIT


8. 1. Pendahuluan.
Teknologi modern membutuhkan material dengan sifat khusus yang
merupakan kombinasi, di mana tidak dapat dipenuhi oleh material konvensional,
seperti logam, polimer, atau keramik. Secara umum, komposit didefinisikan sebagai
sebuah material yang terdiri atas beberapa material, di mana sifat yang dimilikinya
merupakan gabungan sinergis dari sifat material penyusunnya. Berdasarkan
morfologi material penguatnya, komposit dapat dibagi menjadi tiga, yaitu (1)
komposit partikulat, (2) komposit serat, dan (3) komposit laminat. Sementara itu,
berdasarkan jenis material matriksnya, komposit dapat dibagi menjadi tiga, yaitu

(1) komposit bermatriks polimer (polymer matrix composites), (2) komposit
bermatriks logam (metal matrix composites), dan (3) komposit bermatriks keramik
(ceramic matrix composites).
8. 2. Komposit Bermatriks Polimer
Komposit ini terdiri atas polimer sebagai matriks, dengan berbagai bentuk
penguat. Sebagian besar aplikasi rekayasa yang memakai komposit mengaplikasikan
komposit bermatriks polimer dengan penguat berbentuk serat, karena sifatnya pada suhu
ruang yang dapat didesain dalam spektrum yang sangat luas, mudah difabrikasi, dan
relatif murah. Beberapa jenis serat yang banyak dipakai dalam komposit dapat dilihat
pada Tabel 8.1. Pada dasarnya, polimer memiliki sifat mekanik yang terbatas, tetapi
dengan adanya penguat, material ini dapat memiliki kekuatan tarik, kekakuan,
ketangguhan, ketahanan abrasi, dan ketahanan korosi yang relatif tinggi. Kekurangan
pada material ini adalah ketahanan panasnya yang rendah dan koefisien ekspansi panas
yang besar.


Tabel 8.1 Sifat dari beberapa jenis serat penguat


Ada dua jenis polimer yang biasa digunakan sebagai matriks, yaitu termoset
(epoksi, fenolik) dan termoplastik [Low Density Polyethylene (LDPE), High Density
Polyethylene (HDPE), polipropilen, nilon, akrilik]. Berdasarkan material penguatnya,
komposit polimer dibagi menjadi tiga, sebagai berikut:
1) Komposit polimer berpenguat serat gelas
2) Komposit polimer berpenguat serat karbon
3) Komposit polimer berpenguat serat aramid

Komposit polimer berpenguat serat gelas

Komposit ini mengandung serat gelas sebagai penguat, baik dalam bentuk
kontinu maupun diskontinu dalam matriks polimer yang biasa disebut resin. Diameter
serat gelas umumnya 3-20 µm. Jumlah serat dapat divariasikan dalam proses
pembuatannya. Jumlah serat sangat menentukan kekuatan tarik material ini. Umumnya,
semakin banyak serat, semakin meningkatkan kekuatan komposit ini hingga level
tertentu. Figur 9.1 memberikan gambaran mikrokomposit serat gelas CSM (chopped
strand mats)-poliester yang memiliki variasi jumlah serat.


Gambar 8.1 Perbedaan struktur mikro dari komposit serat gelas CSM (chopped strand mats)-poliester
dengan variasi jumlah serat (a) 10%, (b) 40%, dan (c) 50%

Selain jumlah serat, hal lain yang harus diperhatikan untuk sebuah komposit
polimer berserat gelas adalah sifat permukaan. Sifat permukaan serat gelas sangat
penting karena setiap cacat kecil pada permukaan akan sangat menentukan kekuatan
tarik. Cacat permukaan dapat terjadi karena penggosokan atau abrasi permukaan oleh
material keras lainnya. Aplikasi material ini, seperti bodi otomotif atau kapal, pipa
plastik, tangki air, kursi angkutan umum, dan lain-lain.

Salah satu contoh serat gelas adalah "E-glass", yaitu serat yang mengandung 5256%
SiO2, 12-16% Al2O3, 16-25% CaO, dan 8-13% B2O3. Material ini memiliki sifat
insulasi yang sangat baik terhadap listrik. Oleh karena itu, material ini diberi nama E-
glass (E berarti elektrik). Contoh lainnya adalah S-glass yang mengandung penguat
SiO2, MgO, dan Al2O3. Huruf S pada penamaannya berarti strength, di mana
menandakan sifatnya yang lebih kuat daripada jenis E-glass. Aplikasi yang paling
umum untuk material ini adalah pada industri pesawat. Jenis lainnya adalah S + R-glass,
yang merupakan serat gelas yang paling kuat dan paling mahal, sedangkan C-glass
merupakan serat gelas yang didesain secara khusus untuk aplikasi yang membutuhkan
ketahanan korosi.

Komposit Polimer Berpenguat Serat Karbon

Komposit ini mengandung serat karbon sebagai penguatnya. Serat karbon
terdispersi secara kontinu atau terputus. Umumnya, harga komposit polimer berpenguat
serat karbon relatif mahal, tetapi memiliki rasio modulus elastisitas dan kekuatan yang
sangat tinggi terhadap beratnya.

Berikut ini adalah sifat serat karbon:


a.
Memiliki modulus spesifik dan kekuatan spesifik yang paling tinggi di antara
seluruh jenis penguat.
b.
Kekuatan tank dan modulus tank tetap dipertahankan pada suhu tinggi.
c.
Tahan oksidasi.
d.
Pada suhu ruang tidak dipengaruhi oleh uap air atau pelarut lainnya.
e.
Karekteristik fisika dan kimianya beragam sehingga bisa dipilih sesuai aplikasi.
f.
Proses pembuatannya relatif tidak mahal
Struktur karbon tidak seluruhnya kristalin, tetapi terdiri atas daerah grafit dan
daerah kristalin. Daerah non-kristalin adalah daerah di mana terjadi ketidakteraturan
dari susunan heksagonal karbon, yang merupakan karekteristik struktur grafit. Aplikasi
material ini, seperti peralatan olahraga (alat pancing, tongkat pemukul [stick golf,
raket), bejana bertekanan, struktur pesawat terbang, dan tabung motor roket.

Komposit Polimer Berpenguat Serat Aramid

Serat aramid ditemukan pada awal 1970-an. Secara kimia, material serat ini
termasuk dalam kelompok poliparafenilen tereftalamida. Pada mulanya, material ini
diciptakan untuk menggantikan baja yang ada pada ban kendaraan bermotor. Serat
aramid umumnya digabungkan dengan resin epoksi atau poliester. Sifat-sifat serat
aramid antara lain sebagai berikut:

a.
Kekuatan tarik yang tinggi.
b.
Modulus elastisitas yang tinggi.
c.
Elongasi yang rendah sebelum titik patah.
d.
Ringan.
e.
Koefisien ekspansi termal yang rendah.
f.
Ketahanan impak yang tinggi.
g.
Tahan api
Namun demikian, serat aramid memiliki beberapa kelemahan, yaitu tidak kedap
air, susah dipotong, dan kekuatan tekan yang relatif rendah. Ada berbagai merek dagang
aramid di antaranya adalah Kevlar dan Nomex. Serat Kevlar diproduksi melalui proses
ekstrusi dari suatu bakalan melalui sebuah pemintal. Proses ekstrusi tersebut
memberikan kekuatan pada serat Kevlar. Semakin panjang tarikannya, semakin kuat.
Komposit polimer berpenguat serat aramid biasanya diproduksi dengan proses cetakan
terbuka, cetakan tertutup, dan poltrusion. Aplikasi material ini adalah produk antipeluru
(rompi, tameng, dan lain-lain), alat olahraga, rem otomotif, dan lain-lain


8. 3. Komposit Bermatriks Logam
Sesuai namanya, material ini memiliki matriks dari logam yang bersifat ulet.
Umumnya, material ini dapat dipakai pada suhu lebih tinggi dari suhu material
logamnya. Berbagai jenis logam dapat dipakai sebagai matriks komposit. Bentuk
penguatnya dapat berupa partikel, serat (baik kontinu maupun diskontinu), dan
whiskers. Sifat dari beberapa komposit logam dengan penguat berbentuk serat dapat
dilihat pada Tabel 9.2.
Tabel 8.2 Sifat beberapa komposit logam yang diperkuat dengan serat kontinu dan

searah


Pemrosesan komposit bermatriks logam umumnya terdiri atas dua tahap, yaitu
konsolidasi atau sintesis (tahap memasukkan penguat ke dalam matriks logam), diikuti
dengan proses pembentukan. Banyak aplikasi dari material ini, seperti untuk komponenkomponen
mobil. Beberapa komponen mesin mobil menggunakan komposit aluminium
yang diperkuat dengan alumina, sehingga menjadi ringan, tahan aus, dan distorsi. Untuk
mobil, komposit logam juga dipakai untuk suspensi dan komponen transmisi. Pesawat
ulang alik memakai komposit aluminium yang diperkuat serat boron pada orbiternya.
Selain itu, paduan super (berbasis Ni dan Co) juga dibuat dari komposit dengan penguat
logam refraktori, seperti tungsten.

8. 4. Komposit Bermatriks Keramik
Seperti yang telah dibahas sebelumnya, keramik merupakan material yang tahan
oksidasi dan tahan terhadap suhu yang tinggi, namun memiliki kerapuhan luar biasa,
dengan nilai ketangguhan patah yang sangat rendah. Sifat ketangguhan patah ini
berhasil diperbaiki dengan mencampur keramik tersebut dengan penguat yang
berbentuk partikel, serat, atau whiskers yang juga terbuat dari keramik. Whiskers yang
berada pada komposit bermatriks keramik meningkatkan ketangguhan dengan cara


menghambat propagasi retak, tetapi tetap saja tipe patahan dari material ini bertipe
getas.

Komposit bermatriks keramik diperkuat dengan serat yang panjang maupun
pendek. Proses pembuatannya adalah melalui proses penekanan panas, penekanan panas
isostatik, atau sintering fase cair. Antara komposit berserat panjang yang diperkuat
dengan monofilamen dengan atau komposit berserat panjang yang diperkuat dengan
multifilamen yang panjang, tetapi memberikan efek penguatan terbaik adalah serat
monofilamen. Serat monofilamen dapat dihasilkan melalui proses chemical vapor
deposition (CVD) whiskers pada substrat yang terbuat dari tungsten atau serat karbon.
Tipe perpatahan komposit bermatriks keramik dengan serat yang panjang tidak bertipe
getas.

Berikut ini adalah sifat-sifat yang dimiliki komposit bermatriks keramik dengan
serat yang panjang:

a. Kekuatan mekanik yang tinggi (pada suhu yang tinggi sekalipun).
b. Ketahanan kejut panas yang tinggi.
c. Kekakuan yang tinggi.
d. Stabilitas panas yang tinggi.
e. Ketahanan korosi yang tinggi (pada suhu yang tinggi sekalipun).
f. Berat jenis yang rendah
Salah satu contoh komposit bermatriks keramik dengan serat yang panjang
adalah komposit bermatriks karbida silikon. Material ini difabrikasi dengan metode
infiltrasi uap kimia atau infiltrasi fase cair dari suatu material matriks ke sebuah bakalan
yang terbuat dari serat karbida silikon. Pemakaian material ini adalah sebagai lapisan
pembakaran pada turbin, heat exchanger, komponen pendorong roket, penyaring cairan
yang panas, dan aplikasi-aplikasi pada suhu tinggi lainnya. Contoh lainnya adalah
komposit karbon-karbon yang juga dihasilkan melalui metode infiltrasi uap kimia atau
infiltrasi fase cair dari material matriks ke suatu bakalan yang terbuat dari serat karbon.
Material ini sering dipakai untuk elemen pemanas, sistem rem yang canggih, cetakan
hot-pressing, dan komponen mesin pesawat. Komposit karbon¬karbon pernah dipakai
oleh pesawat luar angkasa Columbia pada bagian panel sayapnya. Namun demikian,
pemakaiannya kini mulai diperhitungkan menyangkut bencana yang terjadi pada saat
Columbia memasuki atmosfer bumi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.2.


Gambar 8.2
Ledakan pesawat Columbia ketika memasuki atmosfer bumi pada tanggal 1 Februari
2003. Ledakan disebabkan karena kegagalan pada panel sayap Columbia yang
terbuat atas komposit karbon-karbon. Penyebab kegagalan bukan karena komposit
ini tidak mampu menahan panas, melainkan berlubang karena terkena busa saat
lepas landas. Sebelumnya, para ahli tidak percaya bahwa busa yang lunak dapat
merusak komposit yang keras tersebut, tetapi setelah dilakukan penyelidikan,
terbukti bahwa energi impak yang besar dapat melubangi komposit karbon-karbon
yang getas

8. 5. Komposit Struktural
Komposit struktural biasanya terdiri atas material homogen dan material
komposit, di mana sifatnya bukan hanya bergantung pada sifat material penyusunnya,
tetapi juga bergantung pada desain geometrinya. Material yang termasuk komposit
struktural adalah komposit laminar dan panel sandwich.

Komposit laminar terdiri atas lapisan-lapisan yang memiliki kekuatan pada arah
tertentu, misalnya kayu atau komposit polimer berpenguat serat searah dan kontinu.
Lapisan-lapisan tersebut ditumpuk dengan urutan arah serat tertentu (lihat Gambar 8.3).
Jadi, komposit laminar memiliki kekuatan yang tinggi pada arah tertentu yang sudah
didesain. Contoh komposit laminar adalah kayu lapis, kulit sayap pesawat terbang,
papan ski, dan lain-lain.


Gambar 8.3 Susunan lapisan-lapisan pada komposit laminar yang arah setiap lapisannya sudah
didesain sebelumnya.

Sumber: Diadaptasi dari William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering: An Introduction,
6th ed. (John Wiley Sons, Inc., 2004), Figure 16.16

Panel sandwich terdiri atas dua lapisan yang sangat kuat sebagai kulit terluar, di
mana dipisahkan oleh inti yang terbuat dari material yang kurang padat, di mana
memiliki kekakuan dan kekuatan lebih rendah. Kulit terluar akan menerima beban
bidang terbesar beserta tegangan tekuk. Material yang umum dipakai sebagai kulit
terluar adalah komposit polimer berpenguat serat, titanium, aluminium, atau Baja.

Inti dari panel sandwich memiliki dua fungsi, yaitu memisahkan kedua kulit dan
menahan deformasi yang terjadi pada arah tegak lurus bidang kulit, serta memberikan
kekakuan geser sepanjang bidang yang tegak lurus bidang kulit, lihat Gambar 8.4.
Banyak material yang dipakai sebagai inti, seperti busa (foam) polimer, karet sintetis,
semen inorganik, atau kayu balsa. Inti yang juga banyak digunakan adalah struktur
sarang lebah (honeycomb), di mana merupakan foil tipis yang dibentuk menjadi sel¬sel
heksagonal dengan sumbu tegak lurus terhadap bidang kulit. Material honeycomb dapat
dibuat dari material yang sama dengan kulitnya.

Aplikasi panel sandwich terbesar adalah pada sayap, fuselage, dan ekor sebuah
pesawat terbang. Selain itu, panel sandwich juga dipakai sebagai atap, lantai, dan
dinding bangunan.


Gambar 8.4 Ilustrasi skematis dari konstruksi inti honeycomb pada panel sandwich.

Sumber: Diadaptasi dari William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering: An Introduction,
6th ed. (John Wiley & Sons, Inc., 2004)

KERAMIK

BAB VII 

KERAMIK 

7. 1. Pendahuluan. 

Kata keramik berasal dari bahasa Yunani, yaitu "keramikos" yang artinya 

"bahan yang terbakar", yang menggambarkan bahwa sifat yang diinginkan dari 

material ini dapat diperoleh dengan cara pembakaran. Hingga 50 tahun yang lalu, 

material penting dalam kategori keramik adalah keramik tradisional, yang 

terbuat dari tanah liat. Saat ini, pemahaman mengenai struktur keramik telah 

berkembang sehingga material keramik memasuki dimensi yang baru, sebagai 

material elektronik, komputer, komunikasi, angkasa luar, dan lain-lain. Bagi ahli 

teknik, keramik mencakup berbagai jenis bahan seperti gelas, bata, batuan, beton, 

amplas, enamel porselen, isolator dielektrik, batu tahan api, dan lain-lain. 

Klarifikasi material keramik 

Keramik biasanya merupakan isolator, tidak dapat diubah bentuknya dan 

sangat stabil dalam lingkungan yang cukup ekstrem. Sebagian besar keramik 

berstruktur kristalin dan merupakan senyawa antara unsur logam dan nonlogam, di 

mana ikatan atomnya dapat merupakan ikatan ionik seluruhnya, ikatan kovalen 

seluruhnya, atau campuran keduanya. Berbeda dengan logam, elektron bebas dalam 

struktur keramik sangat sedikit. Elektronelektron tersebut dibagi dengan atom

atom yang berdekatan dalam ikatan kovalen atau berpindah dari atom satu ke yang 

lainnya membentuk ikatan ion, sehingga atom menjadi terionisasi dan bermuatan. 

7. 2. Klasifikasi Keramik 

Berdasarkan aplikasinya, keramik dapat diklasifikasikan sesuai dengan gambar 

7.1. Terlihat bahwa gelas termasuk keramik. Sementara, komposisi dari beberapa 

jenis gelas dan keramik gelas dapat dilihat pada Tabel 7.1. 

Tabel 7.1 Komposisi dan karekteristik dari beberapa jenis gelas komersial 

7. 3. Struktur Kristal Keramik 

Keramik terdiri atas minimal dua jenis unsur. Oleh karena itu, struktur kristalnya 

lebih kompleks daripada logam. Ikatan atom pada keramik bervariasi dari ikatan ionik 

murni hingga ikatan kovalen murni, yang bergantung pada elektronegativitas unsur 

penyusun. Untuk keramik yang memiliki ikatan ionik murni, struktur kristalnya terdiri 

atas ion-ion bermuatan, bukan atom seperti pada logam. Berikut adalah factor-faktor 

yang memengaruhi struktur kristal keramik ionik. 

1. 

Jumlah muatan dari masing-masing ion penyusun. 

Kristal keramik harus netral, di mana muatan positif harus sama dengan muatan 

negatif. Hal ini tergambar dari rumus kimia senyawa keramik. Sebagai contoh, 

setiap ion Ca memiliki muatan +2 dan ion F memiliki muatan -1, sehingga senyawa 

keramik yang terbentuk adalah CaF2 

2. 

Ukuran relatif kation dan anion 

Hal ini berkaitan dengan radius kation, rc dan radius anion, ra. Oleh karena 

kation melepaskan elektron, maka ukurannya biasanya lebih kecil daripada anion, 

sehingga rasio rc/ra lebih kecil dari satu. Setiap ion cenderung memiliki ion tetangga 

berlawanan muatan sebanyak mungkin. Struktur kristal keramik yang stabil adalah 

jika seluruh anion menempel dengan kation disekelilingnya (lihat gambar 7.2). 

Bilangan koordinasi (yaitu jumlah anion tetangga dari sebuah kation) berhubungan 

dengan rasio radius kation-anion. Untuk setiap bilangan koordinasi, ada nilai 

minimum rc/ra agar terbentuk struktur yang stabil, yang nilainya semata-mata 

berdasarkan faktor geometri. Bilangan koordinasi meningkat dengan 

bertambahnya rc/ra Bilangan koordinasi dari beberapa kation-anion ditunjukkan 

pada gambar 7.3 

Gambar 7.2 Konfigurasi koordinasi anion-kation yang stabil dan tidak stabil 

Struktur Kristal Tipe AX 

Pada struktur ini, terdapat jumlah anion yang sama dengan jumlah kation. Ada 

beberapa jenis struktur AX, yang diberi nama sesuai dengan material yang umum 

memiliki struktur ini 

Gambar 7.3 Bilangan koordinasi dan rasio rc/ra, untuk beberapa kation-anion. 

. 

Struktur Garam 

Natrium Klorida (NaCI) merupakan material paling dikenal yang memiliki 

struktur ini (lihat Gambar 7.4). Bilangan koordinasinya adalah 6 dan rc/ra berkisar 

antara 0,414 hingga 0,732. Sel satuan merupakan struktur FCC Na dan Cl yang saling 

menyatu. Contoh material lain dengan struktur kristal ini adalah: MgO, MnS, LiF, dan 

FeO. 

Gambar 7.4 Struktur Garam (NaCl) 

. 

Struktur Sesium Klorida 

Gambar 7.5 menunjukkan struktur kristal sesium klorida (CsCl), dengan 

bilangan koordinasi delapan untuk kedua ion. Anion berlokasi di pojok sel satuan, dan 

kation berada di pusat. Struktur ini bukan BCC karena melibatkan dua jenis ion, tetapi 

merupakan struktur kubik sederhana. 

Gambar 7.5 Struktur Sesium Klorida (CsCl) 

. 

Struktur Zinc Blende 

Bilangan koordinasinya adalah 4, dan semua ion terkoordinasi dalam struktur 

tetrahedral. Struktur ini diberi nama zinc blende atau sphalerite, sesuai dengan nama 

mineral dari seng sulfida (ZnS). Sel satuan dari ZnS ditampilkan pada Gambar 7.6, di 

mana seluruh pojok dan permukaan sel kubik diisi oleh ion S2-. Sementara itu, ion Zn2+ 

mengisi posisi tetrahedral di dalamnya. Posisi kedua ion dapat saling bertukar sehingga 

setiap atom terikat dengan empat atom tetangganya. 

Gambar 7.6 Struktur Seng Sulfida (ZnS) 

Struktur Kristal Tipe AmXp 

Jika muatan kation dan anion tidak sama, senyawa dengan rumus kimia AmXp 

akan terbentuk, di mana m . p . 

1. Contoh dari struktur ini adalah fluorit (CaF2). 

Rasio rc/ra sekitar 0,8 dengan bilangan koordinasi delapan. Posisi ion kalsium adalah 

di pusat kubus dengan ion fluor di pojok, tetapi hanya setengah dari posisi pusat diisi 

oleh ion kalsium. Satu sel satuan terdiri dari delapan kubus seperti yang 

ditunjukkan pada Gambar 7.7. Senyawa lain yang memiliki struktur ini adalah UO2, 

PuO2, dan ThO2. 

Gambar 7.7 Struktur fluorit (CaF2) 

Struktur Kristal Tipe AmBnXp 

Dimungkinkan juga bahwa struktur kristal keramik memiliki lebih dari satu 

kation (dilambangkan dengan A dan B), sehingga rumus kimianya menjadi A.B.Xp. 

Contohnya adalah barium titanat (BaTiO3), yang memiliki kation Ba2+ dan Ti4+ 

Struktur kristalnya sering disebut struktur kristal perovskit dan memiliki sifat 

elektromekanis yang menarik, yang sering disebut sebagai piezoelektrik. Pada suhu 

di atas 120°C, struktur kristalnya bertransformasi menjadi kubus. Sel satuan dari 

struktur ini digambarkan pada Gambar 7.8. Keseluruhan struktur kristal keramik 

yang umum dirangkum pada Tabel 7.2. 

Gambar 7.8 Struktur kristal perovskit (barium titanat - BaTiO3) 

Tabel 7.2 Rangkuman beberapa struktur kristal keramik yang umum 

7. 4. Sifat-sifat Bahan Keramik 

Sifat-sifat Mekanik Keramik 

Keramik umumnya mempunyai kekerasan yang tinggi, di sisi lain keramik juga 

memiliki ketangguhan yang rendah sehingga sangat rentan terhadap beban impak. 

Namun demikian, tidak semua keramik keras. Terdapat pengecualian untuk talk, 

lempung, dan mika yang memiliki kekerasan rendah. Material keramik keras karena 

fase keramik tidak dapat mengalami deformasi plastik seperti yang diperlihatkan pada 

kurva tegangan-regangan pada Gambar 7.9. Hasilnya, keramik dapat digunakan sebagai 

material abrasif, seperti intan, Al2O3, TiC, dan SiC. Material TiC dan SiC merupakan 

material penting dalam pembuatan kertas ampelas dan alat potong. 

Gambar 7.9 Kurva hasil pengujian keramik Al2O3 (kristalin) dan gelas (amorf) 

Keramik merupakan material getas dan paling kaku di antara material lainnya. 

Kebanyakan material ini lebih kaku dari semua logam karena tidak dapat mengalami 

deformasi plastik. Keramik hampir tidak memiliki keuletan sama sekali. Ketiadaan 

keuletan pada keramik membuatnya sangat rentan terhadap beban impak, meskipun 

ketahanan impak juga ditentukan oleh bentuk benda kerjanya. Benda kerja dengan 

bagian sudut yang tajam dan tipis akan lebih lemah terhadap beban impak. Kekuatan 

untuk material getas, seperti keramik, jarang sekali diukur melalui metode pengujian 

tarik, tetapi lebih dipilih pengujian tekuk atau kelenturan. Pengujian kelenturan 

dapat dilakukan dengan tiga atau empat titik. Gambar 7.10 menunjukan ilustrasi dari 

pengujian tekuk tiga atau empat titik pada keramik. Hasil dari pengujian tekuk ini 

adalah beban dan defleksi. 

Pada logam, deformasi sering kali terjadi karena luncuran di antara bidang-bidang 

kristal yang bersebelahan. Ketahanan terhadap tegangan geser pada logam umumnya 

lebih rendah dari ketahanan terhadap tegangan tariknya. Perbedaan antara luncuran 

yang terjadi pada logam murni dan luncuran yang terjadi pada keramik ditunjukkan 

secara skematis pada Gambar 7.11. Susunan atom pada logam murni tetap sama setelah 

terjadi luncuran satu tahap. Pada keramik, luncuran satu tahap yang terjadi akan 

menciptakan susunan atom baru dengan tegangan ikat antaratom yang berbeda. 

Susunan yang baru ini dapat terbentuk hanya dengan tegangan yang kuat untuk 

memutuskan ikatan ion antara Mg2+ dan O2-. Selain itu, tegangan yang diperlukan 

untuk terjadinya luncuran pertama dan tahap kedua harus mampu melampaui 

tegangan tolak-menolak yang terjadi antara ion negatif-negatif dan ion positif-positif. 

Mekanisme tersebut menghindarkan keramik untuk mengalami luncuran seperti 

yang umumnya terjadi pada logam. Ketiadaan luncuran pada keramik menyebabkan 

beberapa hal, antara lain: 

1. Keramik tidak ulet 

2. Kekuatan tekan dapat sangat tinggi jika tidak ada porositas 

3. Kekuatan tarik secara teoritis dapat menjadi sangat tinggi. 

Gambar 7.10 Ilustrasi skematis pengujian tekuk pada keramik, (a) tiga titik dan (b) empat titik. 

Sumber: Diadaptasi dari www.substech.com. 

Pada kenyataannya, kekuatan tarik keramik umumnya tidak terlalu tinggi. 

Ketidaksempurnaan (yang terdapat) pada keramik dapat menimbulkan konsentrasi 

tegangan pada material tersebut. Ketidaksempurnaan ini dapat berupa retak, porositas, 

batas butir, dan mungkin desain bentuk material itu sendiri. Pada logam yang ulet, 

konsentrasi-konsentrasi tegangan yang terdapat di dalamnya dapat dihilangkan melalui 

anil pelepasan tegangan. Namun demikian, pada material yang getas seperti keramik, 

hal tersebut mustahil untuk dilakukan. 

Gambar 7.11 Perbandingan skematis proses luncuran (a) logam atom tunggal dan (b) keramik atom ganda. 

Tegangan yang besar dibutuhkan untuk menggeser atom pada MgO, karena besarnya 

tegangan tolak-menolak antar-ion sejenis. 

Dalam Skala atom, peristiwa patah atau gagalnya suatu material padat karena 

tegangan tarik sesungguhnya merupakan pemutusan ikatan-ikatan atom dan ion pada 

material tersebut sehingga terbentuk dua permukaan baru. Apabila terdapat suatu 

tegangan tarik yang bekerja pada bahan, maka bahan tersebut akan mengalami 

deformasi elastis dan energinya disimpan sebagai energi elastis. Ketika terdapat cacat 

pada bahan, cacat (ini) akan menjalar dan membentuk permukaan baru, sedangkan 

energi elastis tadi akan dibebaskan. Penjalaran retakan ditentukan melalui hubungan 

antara jumlah energi yang dibebaskan, energi permukaan yang baru terbentuk, dan oleh 

panjang retakan. Teori tersebut dijelaskan oleh Griffith melalui rumus, sebagai berikut. 

di mana FE adalah jumlah energi yang dibebaskan, FS adalah energi permukaan yang 

baru terbentuk, dan C adalah panjang retakan. Jika terjadi ketidaksamaan dalam 

persamaan ini, patahan akan terjadi. Apabila C pada (.F/.C) = 0 adalah Cm, dan 

panjang retakan mula-mula adalah C0, maka retakan tidak tumbuh jika C0 < Cm. Dan, 

keadaan kritis terjadi jika C0 = Cm. 

Menurut teori ini, kekuatan material akan berkurang jika terdapat cacat atau 

retakan pada material tersebut. Kekuatan patah material yang memiliki retakan 

akan lebih kecil dari kekuatan asli bahan tersebut. Jika terdapat suatu retakan pada 

material, persamaan berikut akan berlaku: 

KIC adalah ketangguhan patah regangan bidang (plane strain fracture toughness), 

Y adalah konstanta tanpa satuan yang bergantung pada material dan ukuran retak, s 

adalah tegangan yang diberikan, dan a adalah panjang dari retak permukaan atau 

setengah panjang retak dalam. Retak tidak akan menjalar selama Ys 

.a lebih kecil 

dari KIC. Nilai KIC diperoleh dengan mengukur panjang retakan tiruan yang dibuat pada 

material tertentu. Dalam suatu perencanaan yang membutuhkan material, nilai KIC perlu 

diketahui. Tabel 7.3 memberikan nilai KIC dari beberapa material. 

Dari penjelasan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa secara teoretis, keramik 

sangat tahan terhadap beban tarik atau beban tekan. Akan tetapi, oleh karena 

terdapatnya cacat pada keramik, seperti porositas, material keramik menjadi tidak tahan 

terhadap beban tarik. Ketahanan material keramik umumnya buruk terhadap tegangan 

geser pada ujung retakan. Dengan demikian, keramik memiliki kekuatan tank yang jauh 

lebih rendah dari kekuatan tekannya. Kekuatan tekan keramik dapat mencapai 5 hingga 

10 kali kekuatan tariknya. 

Tabel 7.3. Nilai KIC beberapa material 

Sifat-sifat Kelistrikkan Keramik 

Material yang tidak memiliki elektron bebas tidak memiliki konduktivitas listrik 

yang tinggi (misal: logam) sehingga material keramik memiliki konduktivitas listrik 

yang sangat rendah. Material keramik dengan ikatan ioniknya dapat memiliki sedikit 

konduktivitas ionik, tetapi hal ini membutuhkan difusi ion dan biasanya hanya terjadi 

dalam tingkatan yang rendah. Oleh karena itu, gelas menjadi isolator komersial pada 

aplikasi elektronik. 

Keramik juga tergolong sebagai material dielektrik (yaitu material yang memiliki 

konduktivitas listrik sangat rendah, tetapi dapat menyimpan medan elektrostatik). 

Konduktivitas listrik keramik berbeda-beda bergantung pada medan listrik dan suhu 

yang diberikan. Hal ini disebabkan mekanisme transfer muatan yang bergantung pada 

frekuensi. Lebih jauh, energi aktivasi yang dibutuhkan untuk migrasi muatan dapat 

dicapai melalui energi kalor, sehingga muatan yang tak bergerak dapat menjadi 

bergerak. 

Faktor yang penting pada keramik adalah konstanta dielektrik. Konstanta 

dielektrik, atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstanta dalam ilmu fisika. 

Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatu bahan jika 

diberikan potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energi 

listrik yang tersimpan pada bahan tersebut, jika diberikan sebuah potensial listrik, 

relatif terhadap keadaan vakum (ruang hampa). Konstanta dielektrik yang dimiliki 

oleh keramik dimanfaatkan untuk membuat kapasitor, insulator, dan resistor. 

Meskipun demikian, sebagian besar keramik memiliki konduktivitas listrik yang 

sangat kecil, walaupun ada juga keramik yang memiliki sifat superkonduktif (tahanan 

listriknya mendekati nol). Lantanum-barium-tembaga oksida adalah keramik yang 

memiliki sifat superkonduktif pada suhu sebesar -135 °C. Suhu tersebut lebih tinggi 

dari suhu superkonduktif superkonduktor lainnya (-243 °C) dan juga lebih tinggi dari 

titik lebur nitrogen (-195,6 °C). 

Ketika keramik digunakan sebagai isolator listrik, sangat penting bagi seorang 

ahli teknik untuk memperhatikan seberapa baguskah keramik tersebut bertindak 

sebagai isolator. Tahanan volume adalah suatu ukuran dari besarnya hambatan pada 

material yang sudah diketahui volumenya. Besarnya tahanan volume diukur dengan 

melewatkan suatu tegangan pada sebuah material yang sudah diketahui volumenya. 

Hal tersebut diilustrasikan pada Gambar 7.12 

Gambar 7.12 Pengukuran tahanan volume dari suatu material. Besarnya tahanan volume bergantung pada 

panjang dan luas permukaan material tersebut 

Besarnya tahanan volume adalah sama dengan luas area material dibagi 

dengan ketebalan dan dikalikan dengan hambatan, sesuai dengan rumus berikut: 

di mana: p adalah tahanan volume (dinyatakan dalam ohm-metres, O.m); R adalah 

tahanan listrik dari material uji yang seragam (dinyatakan dalam ohm, O); l 

adalah 

panjang material uji (diukur dalam meter, m); dan A adalah luas penampang dari 

material uji (dinyatakan dalam meter, m2) 

Tidak seperti logam, tahanan volume keramik berkurang seiring dengan suhu 

yang meningkat. Hal ini terjadi karena ion-lah yang menjadi konduktor yang bergerak 

di dalam keramik, bukan elektron. Anion dan kation tentu saja lebih besar dari 

elektron, sehingga membutuhkan energi untuk menggerakannya, yaitu panas. Oleh 

karena itu, untuk menjadi isolator yang baik, keramik harus memiliki tahanan volume 

yang tinggi pada suhu aplikasinya. 

Sifat-sifat Kemagnetan Keramik 

Sebagian keramik memiliki sifat magnetis yang baik. Terdapat dua jenis keramik 

magnetis, yaitu keramik magnetis lunak dan keramik magnetis keras. Perbedaannya 

adalah sifat kemagnetan pada keramik magnetis lunak dapat hilang ketika medan 

magnet dihilangkan, sedangkan keramik magnetis keras tidak. Keramik magnetis lunak 

dipakai untuk menggantikan besi pada alat-alat yang membutuhkan magnetisasi dan 

demagnetisasi secara cepat. Keramik magnetis lunak juga sering disebut dengan sebutan 

ferit. Keramik ini biasanya terbuat dari oksida M2+O.Fe23+O3, di mana M2+ adalah ion 

logam, seperti Fe2+, Ni2+, Cu2+, dan Mg2+. Keramik yang tidak memiliki M2+ akan 

bersifat diamagnetis, dan tidak dapat dimagnetisasi. Sifat yang penting pada keramik 

magnetis lunak adalah permeabilitas dan hysteresis loss. Permeabilitas sangat penting 

karena menyangkut kemudahan untuk magnetisasi. Di sisi lain, makna hysteresis loss 

lebih pada energi yang hilang dalam proses magnetisasi. Hal tersebut penting karena 

material dengan hysteresis yang besar dapat menjadi terlalu panas dalam pemakaiannya. 

Keramik magnetis lunak menggabungkan dua sifat, yaitu sifat magnet yang 

baik dan konduktivitas listrik yang rendah. Konduktivitas listrik yang rendah dapat 

mengurangi kehilangan energi akibat adanya eddy-current yang terjadi jika material 

diaplikasikan pada medan magnet yang tinggi. Oleh karena itu, aplikasi keramik 

magnetis lunak lebih banyak pada aplikasi dengan frekuensi yang tinggi, seperti 

antena, pengeras suara, Magnetic Resonance Imaging (MRI), dan alat perekam 

audio visual. 

7. 5. Jenis-jenis Keramik 

7.5.1. Keramik Putih 

Merupakan keramik yang terdiri dari tiga komponen utama yaitu lempungfelspar-

flint, namun demikian selalu ada suatu ketaktentuan dalam definisinya. 

Keramik tanah berkapur dengan kadar kapur atau dolomit yang tinggi dihasilkan 

secara luas di Eropa khususnya. Peralatan porselen mencakup berbagai jenis 

peralatan makan, peralatan dapur untuk memasak dan pengawetan, alat-alat untuk 

kelayakan hidup seperti mangkuk permen, pipa dan asbak, dekorasi seperti 

jambangan bunga, hiasan dari sesuatu yang baru, alat-alat saniter seperti bak cuci 

atau jambangan tempat buang air, tegel luar dan dalam rumah, isolasi, pipa dari 

bahan tanah, gigi porselen, porselin kimia dan sebagainya. Jadi, keramik putih 

digunakan dalam banyak segi. Ini mudah dimengerti mengingat bahwa produksinya 

adalah yang tertua dalam peradaban manusia bersama-sama dengan pertanian 

Keramik putih dapat digolongkan ke dalam keramik tanah, keramik batu dan 

porselen oleh keadaan pembakarannya. Benda bakar yang putih, tak bersifat seperti 

kaca dan strukturnya rapat, mempunyai daya serap air 3% atau lebih, disebut 

keramik tanah. Keramik batu adalah benda bakar yang rapat, tak mempunyai 

kepermeabelan terhadap gas atau cairan tanpa glasur, dan tak tembus cahaya. 

Porselen juga rapat dan kedap udara seperti keramik batu, dan jernih karena adanya 

fasa gelas dalam jumlah yang banyak. Untuk campuran yang sama, porselen 

mempunyai temperatur pembakaran tertinggi. Namun demikian, temperatur 

vitrifikasi (temperatur menjadi gelas), di mana benda berubah menjadi porselen, 

berubah secara nyata karena jenis bahan mentahnya dan perbandingan 

pencampurannya. Dari abad ke 17-18 orang Eropah sudah mulai terpesona oleh 

porselen dari Negeri Timur lebih dari pada terhadap emas. Barang-barang tersebut 

dibuat dari batu pot berkualitas tinggi yang divitrifikasikan pada temperatur yang 

agak rendah. 

Peralatan makan malam adalah sejenis alat makan berupa keramik putih 

dengan set lengkap yang terdiri dari piring dan mangkuk dengan desain 

seragam dan digunakan untuk makan malam. Klasifikasinya ditunjukkan dalam 

Tabel 7.4. Dalam tabel, Mojolica aslinya adalah nama untuk keramik tanah 

berkapur dari Itali dengan glasur tidak bening yang mengandung oksida timah, 

tetapi kini barang yang dihias dengan glasur tak bening juga umumnya diberi nama 

tersebut. Porselen cina sama kualitasnya seperti porselen, tetapi benda yang tak 

berglasur dibakar polos, kemudian diglasur dan dibakar sampai mengkilap. 

Porselen yang bersifat setengah gelas dibuat dengan pembakaran benda yang 

diglasur secara bening dan dalam satu kali bakar. Dalam porselen tulang, abu 

tulang atau kalsium fosfat ditambahkan kepada bahan dasar feldspar. Keramik cina 

Belleek adalah porselen berwarna putih gading dan bahannya mengandung frit 

sebagai fluks. 

Tabel 7.4 Penggolongan piring makan 

Komposisi peralatan putih tri aksial 

Dari ketiga bahan mentah pokok peralatah putih, lempung memberikan 

keplastisan dan kekuatan kering selama pembentukan, dan membentuk mulit dan fasa 

cair pada pembakaran. Felspar meleleh pada temperatur tinggi dan berperilaku 

sebagai fluks. Flint kurang reaktif meskipun sampai temperatur tinggi, dan memegang 

peranan sebagai pengisi untuk mempertahankan bentuk benda, tetapi dapat menjadi 

lelehan yang sangat kental pada temperatur tinggi. Komposisi khas dari berbagai 

benda tertera pada diagram fasa kesetimbangan fasa silika-leusit-mulit (Gambar. 7.13). 

Titik konstitusi dari sistem terner dari lempung-felspar-flin terdapat dalam segi tiga 

yang menghubungkan silika, felspar kalium dan metakaolin. Perbedaan utama 

pencampuran berbagai produk adalah dari jenis lempung dan felspar dan 

perbandingan volumnya. Misalnya, bila banyaknya lempung dikurangi dan banyaknya 

felspar bertambah maka bahan akan terjadi vitrifikasi pada temperatur rendah, 

volume dari lelehan bertambah dan dicapai sifat tembus cahaya baik. Di lain pihak, 

dengan lebih banyak lempung vitrifikasi tak terjadi sampai temperatur tinggi. 

Namun demikian karena banyak lempung, porselen mudah dibentuk, kekuatan 

mekaniknya baik ketahanan listriknya tinggi dan kehilangan induksinya kurang. 

Oleh karenanya kualitas dan kwantitas lempung yang digunakan merupakan faktor 

yang paling penting dalam penemuan metoda pembuatan produk. 

Gambar 7.13 Daerah komposisi tiga sumbu dari keramik putih menunjukkan diagram 

keseimbangan fasa dari silika-leusit-mulit 

(W. D. Kingery: Introduction to Ceramics, (1960), John Wiley & Sons) 

Untuk gigi porselen diperlukan kebeningan tinggi. Komposisinya paling 

mendekati felspar menurut Gambar. 7.13, karena kecil dalam ukuran dan secara 

relatif sederhana bentuknya. Di lain fihak, peralatan makan yang tipis dan hiasan 

yang bentuknya rumit dibuat dengan membubut dan mengecor. Untuk mendapatkan 

bentuk yang lebih baik, maka diperlukan lebih banyak lempung. Deformasi pada 

saat vitrifikasi dapat juga dihindari oleh kadar lempung yang tinggi. 

Dalam bahan yang dibentuk, felspar yang relatif kasar dan partikel kuarsa 

didispersikan dalam matriks lempung yang halus. Felspar melebur pada kira-kira 

1140 °C, tetapi bentuknya dapat dipertahankan akibat viskositas yang tinggi. Pada 

kira-kira 1250 °C akibat reaksi dengan lempung di sekitarnya, felspar yang halus 

hilang secara sempurna, dan dihasilkan mulit. Pada temperatur agak di atas 1000 °C 

dihasilkan kristal mulit yang tidak bulat dan halus dalam lempung. Namun demikian, 

temperatur kira-kira 1250 °C diperlukan untuk pertumbuhannya dan dapat dilihat di 

bawah mikroskop. Pada temperatur yang lebih tinggi lagi kristal mulit tumbuh terus. 

Sampai kira-kira 1250 °C tak ada perubahan menyolok yang dapat diamati pada 

partikel kuarsa tetapi permukaannya mulai meleleh pada temperatur yang lebih 

tinggi. Dengan bertambahnya temperatur, partikel berukuran kira-kira 20 mm melebur 

pada 1350 °C, dan pada 1400 °C hampir tak ada kuarsa yang tinggal, dan porselen 

terdiri hanya dari gelas dan mulit. Gambar. 7.14 dan Gambar. 7.15. menunjukkan 

mikrograf hasil elektron skan dari keramik batu dan porselen. Spesimennya 

dietsa dengan asam fluorida untuk menghilangkan fasa gelas. Proselen terdiri hanya 

dari mulit dan gelas, fotograf menunjukkan kristal yang berkembang secara kusut dari 

mulit seperti jarum. Dalam keramik batu, kebanyakan partikel kuarsa tak larut, dan 

permukaannya tampak melebur. Selanjutnya, dengan mudah dapat diamati bahwa 

mulit halus berkembang menjadi partikel lempung, dan mulit yang lebih besar 

tumbuh pada tempat di mana semula terdapat partikel felspar. 

Gambar 7.14 Mikrograf basil elektron scan dari keramik batu dietsa dengan asam fluor 

Gambar 7.15 Mikrograf hasil elektron scan dari porselen dietsa dengan asam fluor 

7.5.2. Gelas 

Gelas adalah zat padat amorf terbentuk sewaktu transformasi dari cair menjadi 

kristal. Titik transisi termodinamika yang disebut titik transisi gelas memisahkan gelas 

dari cairan dingin lanjut. Tidak seperti keadaan kristal di sini tidak ada keteraturan 

jarak panjang dalam konfigurasi atomnya tetapi hanya ada keteraturan jarak pendek. 

Konfigurasi atom jarak pendek ini serupa dengan yang ada pada kristal yang 

mempunyai komposisi kimia sama dari gelas itu. 

Gelas dapat diklasifikasikan menurut penggunaannya sebagai bahan (Tabel 7.5), 

juga dapat diklasifikasikan menurut komposisi kimia, gelas kapur soda, gelas 

borosilikat, gelas halogenida, gelas khusus, dst. 

Komposisi Kimia 

(1) 

Gelas lembaran 

Gelas lembaran termasuk gelas kapur soda. Komponen utamanya adalah SiO2, 

Na2O dan CaO, dan Al2O3, MgO dan SO3 sebagai subkomponen. Komposisi gelas 

lembaran seperti yang ditunjukkan pada Tabel 7.6, agak berbeda-beda tergantung cara 

produksinya. Hal ini disebabkan oleh perbedaan dalam viskositas yang diperlukan 

untuk berbagai proses pencetakan. 

Tabel 7.5 Klasifikasi gelas berdasarkan penggunaannya 

Tabel 7.6 Komposisi kimia dari gelas rata 

(2) 

Gelas wadah 

Banyak macam gelas wadah dan komposisi kimianya juga berbeda-beda pada 

daerah yang luas. Seperti ditunjukkan pada Tabel 7.7, komponen kimia botol yang 

diproduksi secara otomatik adalah gelas kapur soda. Peralatan makan dapat 

digolongkan pada gelas kapur soda dan gelas timbal. Yang pertama dipakai untuk 

piring dan mangkuk yang dibuat dengan mesin pres, dan untuk produksi masal 

dibuat oleh mesin cetak otomatik, sedangkan yang kedua dipakai untuk peralatan 

dibentuk dengan peniupan tangan dan untuk berbagai benda kerajinan. Tabel 7.8 

menunjukkan komponen kimia utama dari produk tersebut di atas. 

Tabel 7.7 Komposisi kimia gelas untuk botol 

Tabel 7.8 Komposisi kimia gelas wadah 

(3) 

Gelas optik 

Lebih dari 200 macam gelas optik dapat diperoleh. Jenis itu dilukiskan pada 

Gambar. 7.16 terhadap indeks bias Nd (pada garis d dari Na, panjang gelombang 587,6 

my) dan bilangan Abbe v. Bilangan Abbe juga disebut dispersi relatif ditentukan 

sebagai berikut: 

Gambar 7.16 Distribusi dari nd/vd bagi gelas optik 

di mana NF indeks bias untuk panjang gelombang 486,1 mp dalam spektrum hidrogen, 

Nc indek bias untuk panjang gelombang 626,3 mu juga dalam spektrum hidrogen. 

Dalam gambar tersebut PSK dan PK adalah untuk gelas mahkota dan BaF, BaK, SSK, 

BaLF, SK dan BaSF adalah untuk gelas barium. SF dan KF adalah untuk gelas flint, 

LaK, LaF dan LaSF untuk gelas lantanum, dan TiF, TiSF, TiK untuk gelas khusus 

mengandung fluorida (Tabel 7.9) 

Tabel 7.9 Komposisi kimia gelas optik 

(4) 

Gelas fisikokimia dan gelas kedokteran 

Gelas yang dipergunakan dalam bidang fisikokimia dan bidang kedokteran harus 

memiliki ketahanan kimia yang tinggi, tahan papas dan tahan kejut termal yang baik. 

Bahan yang mempunyai sifat tersebut adalah gelas kuarsa, gelas silikat tinggi, gelas 

borosilikat dan gelas aluminosilikat (Tabel 7.10) 

Tabel 7.10. Komposisi kimia dari gelas Psikokimia, gelas borosilikat, gelas 

aluminosilikat. 

(5) 

Gelas listrik 

Gelas yang utamanya untuk penerangan yaitu untuk bola lampu dan lampu 

fluoresen. Gelas kapur soda dipakai untuk bola lampu dan gelas timbal yang berkadar 

20-30% PbO dipakai untuk komponen bagian dalam. Gelas kapur soda dipakai juga 

untuk lampu fluoresen (Tabel 7.11) 

Tabel 7.11. Komposisi kimia dari gelas listrik. 

Untuk tabung sinar katoda, dipakai gelas yang kurang berubah warna oleh 

sinar elektron dan sinar-X, dan mempunyai absorpsi sinar X yang tinggi seperti 

ditunjukkan pada Gambar. 7.17 tabung sinar katoda terdiri dari panel, tabung 

funel dan leher, masing-masing dipergunakan gelas yang komposisi kimianya 

berbeda. Untuk panel dipakai gelas yang mengandung BaO, SrO, PbO, dst, 

dengan sifat koefisien absorpsi massa yang tinggi untuk sinar-X, dan untuk tabung 

funel dipakai gelas yang mengandung PbO kira-kira 20% atau yang mengandung 

PbO dan SrO. Untuk tabung leher dipalai gelas yang mengandung PbO, SiO dan 

K20 sebagai komponen utama. Gelas ini mempunyai voltase putus yang tinggi 

dan tahanan listrik yang tinggi. 

Gambar 7.17 Tabung Sinar Katoda 

7.5.3. Email 

Produk email adalah benda yang permukaan logamnya dilapisi oleh gelas 

anorganik. Bubuk gelas diletakkan pada permukaan dan dipanaskan untuk membuat 

pelapisnya. Email diterapkan pada logam magnesium, aluminium, baja lunak, besi 

cor, baja tahan karat dan paduan lain yang tahan panas. Permukaan logam ditutup 

oleh gelas, yaitu salah satu bahan keramik yang khas, mempunyai sifat unggul dalam 

ketahanan terhadap zat kimia, tahan panas dan tahan aus. 

Email dapat digolongkan menurut logam dasarnya; email besi, email 

aluminium, email baja tahan karat, email tembaga, email emas dan Perak dan 

seterusnya. 

Pelapisan keramik berbeda dari email biasa. Hal ini akan memperbaiki kualitas 

permukaan dari bahan dengan penutupan permukaan berbagai bahan oleh keramik 

seperti oksida, nitrida, borida dan silisida, dan dapat mencakup email dalam arti luas. 

Keramik yang digunakan untuk pelapisan permukaan adalah sebagai berikut: TiC, 

TiN, TiB2, Al2O3, SiC, ZrO2, ZrC, dan SnO2. Bahan-bahan ini dilekatkan pada 

permukaan dari berbagai bahan oleh pengendapan uap kimia (CVD), pengendapan 

uap fisik, dan injeksi lelehan oleh jet plasma. 

Sifat dan Penggunaan 

Email besi mencakup email baja lunak dan email baja cor. Yang pertama cocok 

untuk benda berlempeng tipis, seperti wadah untuk makanan, papan pengumuman, 

papan iklan dan konstruksi, bak mandi, tangki, wadah zat kimia dan wadah-wadah 

lain yang besar ukurannya, karena dasar dari baja lunak dapat dengan mudah 

dibentuk menjadi bentuk-bentuk ini. Bahan yang terakhir cocok untuk alat-alat yang 

tebal dan peralatan seperti perabot gas, bak mandi dan katup-katup yang tahan 

asam. 

Komposisi kimia dari glasur untuk email besi didasarkan pada gelas borosilikat 

(Tabel 7.12). Glasur harus menutupi logam dasar secara menyeluruh. Koefisien 

pemuaian termal relatif antara lapisan glasur dan logam dasar sangat penting. Sudah 

diketahui bahwa lapisan glasur bereaksi dengan oksida dari logam dasar selama 

pembakaran, dan koefisien pemuaian termal lebih rendah dari logam dasarnya. 

Kegunaan dari pelapis keramik adalah: (1) untuk peningkatan ketahanan aus, 

ketahanan oksidasi dan ketahanan panas dari bahan-bahan dan/atau (2) pembenaran 

dari fungsi baru terhadap bahan. 

Suatu contoh dari perbaikan ketahanan aus adalah pelapisan dari cermet WCTiC-

C oleh TiC, TiN dan Al2O3 untuk perkakas mesin. Untuk peningkatan 

ketahanan oksidasi, Al2O3, MoSi2, dan sebagainya, dilapiskan pada baja cetakan 

temperatur tinggi, dan untuk perbaikan ketahanan panas keramik ZrO2-Y2O3 

dilapiskan pada komponen turbin gas. Pelapisan dapat menurunkan temperatur 

permukaan dari logam dengan jelas akibat hantaran termal dari keramik yang 

rendah. 

Tabel 

7.12. 

Beberapa email ferit 

7.5.4. Keramik Refraktori 

Refraktori adalah bahan anorganik bukan logam yang sukar leleh pada 

temperatur tinggi dan digunakan dalam industri temperatur tinggi seperti bahan 

tungku, dan sebagainya. 

Sifat dan penggunaan refraktori mempunyai variasi yang luas dan terlalu 

banyaknya jenis sangat menyukarkan penggolongan yang sistematis. Refraktori 

kemudian digolongkan berturut-turut berdasarkan bahan bakunya, mineral 

penyusun utamanya, sifat kimia, penggunaan dan bentuknya. Yang mempunyai 

bentuk khas disebut bata tahan api dan lainnya tanpa bentuk khas disebut refraktori 

bebas. Ini adalah penggolongan refraktori secara morfologi. 

Tabel 7.13 menunjukkan penggolongan atas dasar bahan baku dan mineral 

penyusun utama. 

Refraktori bersilika mempunyai kadar SiO2 94-98% dengan kadar Al2O3 dan 

alkali yang kecil, lebih baik. Sebagai bahan baku digunakan kuarsit alamiah, cert, 

kuarsa berurat dan sebagainya. 

Refraktori lempung dibuat terutama dari kaolinit, pirofilit dan mineral lempung 

lainnya dari aluminium silikat terhidrasi. Komponen kimia utama adalah SiO2 dan 

Al2O3. Secara umum kadar Al2O3 kurang dari 50%. 

Beberapa refraktori alumina tinggi mengandung lebih dari 50% alumina, dan 

sifat refraktorinya lebih tinggi dari SK 35. Ada bata silimanit yang dibuat dari kianit 

alamiah (Al2O3.SiO2) dan mulit (3Al2O3.2SiO2) - korundum (Al2O3), bata dibuat 

dengan peleburan listrik. Bata dari komposisi Al2O3 yang hampir murni disebut bata 

alumina dan dibuat secara penyinteran atau secara peleburan listrik. 

Refraktori krom mempunyai spinel krom (FeO-Cr2O3, MgO.Cr2O3) sebagai 

mineral penyusun dasar. Ada refraktori krom yang dibuat secara penyinteran dari 

kromit sebagai bahan baku utama dengan aditif lempung, dan ada yang dibuat secara 

penyinteran dari kromit dengan klinker magnesia sebagai aditif. 

Baik megnesia krom, maupun refraktori magnesia dan krom terdiri dari periklas 

(MgO), forsterit (Mg2SiO4), spinel (MgO.Al2O3) dan fasa gelas yang mengandung 

lebih dari 50% magnesia disebut refraktori magnesia-krom dan yang mengandung 

kurang dari 50% magnesia disebut refaraktori krom-magnesia. Bahan tersebut dibuat 

dengan penyinteran kromit dan klinker magnesia. 

Refraktori magnesia dibuat dari klinker magnesia sebagai bahan baku utama, 

dan mineral penyusun dasar adalah periklas (MgO). Klinker magnesia yang sangat 

murni mengandung kira-kira 99% MgO. Bata magnesia yang dibuat dari klinker ini 

disinter pada temperatur tinggi yaitu setinggi kira-kira 1800 °C. 

Refraktori karbida silika terutama terdiri dari karbida silikon (SiC), mulit 

(3Al2O3.2SiO2) dan fasa gelas. Bahan baku utamanya adalah karbida silika, yang 

dibuat dari batu bersilika (SiO2) dan kokas yang dipanaskan dalam tungku tahanan 

listrik pada atau di atas 2200 °C. 

Sifat dan Penggunaan 

Hubungan yang erat terdapat antara komponen kimia refraktori dan berbagai 

sifat penting selama penggunaan praktis. Hubungan yang ditunjukkan pada Gambar. 

7.18 terdapat antara sifat refraktori dan komposisi kimia refraktori SiO2-Al2O3. Dari 

gambar terlihat bahwa sifat refraktori dari refraktori SiO2-Al2O3 berubah dengan 

perbandingan SiO2/Al2O3 dan nilainya hampir sesuai dengan temperatur fasa cair 

dari sistem biner SiO2-Al2O3. Selanjutnya, komposisi pada kira-kira 5% Al2O3 

adalah titik entektik dalam diagram kesetimbangan dari sistem SiO2-Al2O3, dan 

sistem ini mempunyai temperatur fasa cair terendah. Andaikan suatu tungku 

disusun sehingga refraktori silika dan alumina saling berhubungan langsung, maka 

akan bereaksi pada titik pertemuan meskipun pada temperatur yang diharapkan masih 

dapat diterima untuk sifat refraktorinya. Jadi kerusakan dari tungku dapat terjadi 

pada temperatur yang lebih rendah dari yang diharapkan. Hal ini mudah dilihat dari 

diagram kesetimbangan sistem SiO2-Al2O3. 

Seperti dinyatakan semula, pengetahuan mengenai komposisi kimia dari 

refraktori tidak hanya diperlukan untuk estimasi sifat refraktori, tetapi juga 

membantu penggunaan diagram kesetimbangan untuk meramalkan kerusakan yang 

mungkin disebabkan oleh reaksi kimia antara refraktori dan bahan yang berhubungan 

dengannya pada temperatur tinggi 

Refraktori bersilika dan alumina adalah refraktori asam dan refraktori magnesia 

dan dolomit adalah refraktori basa yang khas. Refraktori krom adalah netral. Dengan 

menggolongkan refraktori secara kasar seperti dinyatakan di atas berdasarkan sifat 

kimianya, perkiraan kecenderungan reaksi dengan refraktori adalah mungkin, karena 

sifat kimia bahan yang berhubungan langsung dengan refraktori pada temperatur 

tinggi. Misalnya, untuk pelapis kiln penyinter klinker semen, dipakai refraktori spinel 

yang netral atau refraktori basa. Klinker semen adalah basa dan bereaksi bebas 

dengan refraktori asam pada temperatur tinggi. 

Tabel 

7.13. 

Hubungan 

antara 

karakteristik 

dan 

penggunaan dari 

bata tahan 

api 

utama 

Tabel 7.13.. 

Lanjutan 

7.5.5. Isolator Termal 

Bahan isolasi anorganik dari mineral alam telah lama dipergunakan. Pada masa 

sekarang permintaan akan bahan ini sangat meningkat dimulai dari penghematan 

sumber dan energi mengarah kepada perbaikan sifat dan pengembangan bahan baru. 

Bahan isolasi termal dari kebanyakan bahan anorganik dapat digolongkan menurut 

bentuk menjadi jenis bubuk-butiran, jenis serat dan bungkahan. Bahan dalam bentuk 

bubuk atau butiran adalah bahan otoklaf dari kalsium silikat, perlit, vermikulit, silika gel 

butir halus, dan bahan yang berbentuk serat adalah asbes, wol batu, wol slag dan serat 

keramik. Kebanyakan dari bata api isolasi berbentuk bungkah, tetapi sekarang tumbuh 

pesat sekali pembuatan refraktori yang dapat dicorkan. Bahan isolasi jenis bubuk dan 

butiran sering dipergunakan setelah dibuat bentuk pelat atau bentuk bata. 

Salah satu sifat dasar yang diperlukan bagi bahan isolasi adalah hantaran termal 

yang rendah. Umumnya konduktivitas termal dari bahan keramik lebih rendah dari pada 

bahan logam. Gas memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah daripada bahan 

padat, dan bahan yang mengandung banyak udara memberikan struktur yang menahan 

perpindahan panas dengan konveksi oleh udara sehingga memiliki isolasi termal yang 

baik sekali 

Temperatur untuk bahan isolasi termal berkisar antara -250 °C sampai 1500 °C. 

Perlu memilih bahan yang paling cocok untuk keperluan pada masing-masing 

penggunaan 

Bahan isolasi termal bentuk serat 

Asbes adalah bahan mineral yang berupa serat terbentuk secara alamiah, 

ditemukan di alam sebagai krisotil, amosit, krosidolit, dst. Asbes dapat dipakai sebagai 

bahan isolasi setelah mineral tersebut dilepaskan menjadi bentuk seperti kapas. 

Sekarang telah tersedia isolator dalam bentuk kain asbes, tali ashes dan spon asbes. 

Spon ashes akhir-akhir ini dikembangkan sebagai bahan isolasi termal yang mempunyai 

sifat fleksibel dan tahan pangs yang baik sekali. 

Wol slag dan wol batu berturut-turut dibuat dari slag tanur tinggi dan dari batuan 

gunung berapi. Bahan baku dicairkan dalam kupola atau tanur listrik dan dibuat menjadi 

serat halus. Permukaannya dilapisi resin agar tahan terhadap air. Bahan ini 

dipergunakan terutama sebagai isolasi pada pekerjaan konstruksi. 

Serat keramik termasuk wol gelas kuarsa, serat Al2O3-SiO2 dan serat alumina. 

Serat keramik ini memiliki sifat khas sebagai berikut: 

a. Tahan terhadap temperatur tinggi 

b. Ringan dan sangat baik sebagai isolator 

c. Tahan terhadap kejutan termal 

d. Secara kimia, stabil dan 

e. Dapat dibuat menjadi berbagai bentuk 

Bahan ini dibuat menjadi bentuk seperti kapas, felt dan lembaran tipis dan 

dipakai sebagai bahan isolasi yang baik sekali untuk lapisan dinding tanur, untuk 

tanur temperatur tinggi, dst. Bahan ini dipergunakan juga sebagai bahan isolasi untuk 

ketel uap, turbin dan gas buang, peralatan permurnian, dst. (Gambar. 4.48), karena 

bahan ini stabil secara kimia dan sukar patah oleh getaran 

Gambar 7.18 Produk dibuat dari serat keramik 

Bahan isolasi dalam bentuk bubuk dan bentuk bata 

Bahan otoklaf kalsium silikat secara kasar dapat digolongkan kepada bahan yang 

terutama terdiri dari tobermorit Ca5(Si6O18H2).8H2O dan yang terutama terdiri dari 

ksonotlit Ca6Si6O17(OH)2. Kedua bahan tersebut hampir memiliki sifat yang sama 

dalam hantaran termal, tetapi bahan isolasi termal dari ksonotlit lebih unggul 

daripada bahan isolasi yang terbuat dari tobermorit karena tahan terhadap gas karbon 

dioksida, dan memiliki penyusutan rendah pada temperatur tinggi. Bahan tersebut 

dipergunakan sebagai bahan isolasi tahan api pada bangunan bertingkat banyak, 

bahan isolasi perumahan, bahan penyekat antara bagian panas dan bagian dingin, dan 

sebagainya. 

Kalau ukuran porus dibuat lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata dari gas yang 

terperangkap dalam porus, maka penembusan gas sangat terhalang, hal ini 

menurunkan perpindahan panas oleh pergerakan gas. Berdasarkan azas ini, maka 

dibuat bahan isolasi termal dari butiran halus silika gel, karbon hitam dan oksida 

titanium. Bahan isolasi untuk tanur adalah bahan isolasi termal yang sejak lama telah 

dipergunakan yang memiliki sifat refraktori baik sekali. Bahan ini harus memiliki 

sifat: (1) ringan, (2) refraktori yang baik sekali, dan (3) baik sebagai isolasi 

termal. 

Bata tahan api alumina sebagai isolasi untuk temperatur tinggi terdiri dari 

90-99% Al2O3, yang memiliki sifat khas: (1) tahan korosi terhadap slag asam dan 

basa, (2) tahan terhadap gas pereduksi seperti gas H2, (3) tahan rontok (spalling) yang 

sangat baik. Bahan ini dipakai untuk lapisan tanur penganil baja tahan karat, 

tungku penyolder, tungku perlakuan panas untuk semikonduktor dan tungku 

bergas hidrogen 

Bata tahan api isolasi termal terbuat dari bahan bersifat silikat memiliki sifat 

khas (1) temperatur pelunakan beban tinggi (2) stabil secara termal pada temperatur 

tinggi dan (3) tidak bereaksi dengan bata silika pada temperatur tinggi. Bata 

ini dipergunakan sebagai lapisan refraktori silikat dalam tanur tinggi, lapisan 

penahan pada tanur pelebur gelas dsb. 

7.5.6. Material Abrasif 

Bahan anorganik keras yang dipergunakan sebagai bahan pemotong dan 

pemoles: logam, kayu, plastik keramik dsb, dinamakan bahan abrasif. Bahan ini 

dipergunakan dalam bentuk butir atau bubuk, dan dibuat dalam bentuk perkakas 

seperti batu gerinda kain dan kertas ampelas. Berbagai macam proses pemesinan 

mempergunakan bahan abrasif. Pengelapan (laping) mempergunakan bahan abrasif 

dicampur pelumas, penggosokan mempergunakan kompon abrasif dicampur minyak 

atau fet, dalam pemolesan laras bahan pemoles dimasukkan ke dalam laras dan 

digosokkan dengan gerakan memutar, dalam proses injeksi bahan abrasif 

disemprotkan, dan dalam proses ultrasonik bahan abrasif membentur bahan. 

Sebagai perkakas bahan abrasif dibuat batu gerinda, batu hon, batu superfinis, kain 

ampelas dan kertas ampelas 

Abrasif 

Dapat diperoleh abrasif buatan dan abrasif alam, seperti ditunjukkan dalam 

Tabel 7.14 yang dibagi menjadi penggerindaan dan pengelapan. Dalam tabel, ampelas 

berarti kristal korundum di mana magnetit halus didispersikan. Nitrida boron adalah 

fasa tekanan tinggi dan dibuat seperti intan di bawah temperatur dan tekanan tinggi. 

Abrasif yang paling banyak dipergunakan untuk berbagai maksud pada saat ini, 

adalah alumina dan karbida silikon. Intan, nitrida boron dan karbida boron dipakai 

untuk pemolesan bahan sangat keras. Garnet dipergunakan untuk pemolesan gelas 

dan untuk kertas ampelas kayu. 

Tabel 7.14. Klasifikasi dari abrasif. 

Bahan abrasif dihancurkan dan diayak dengan berbagai cara. Bubuk halus 

dipisah-pisahkan menjadi ukuran-ukuran butir tertentu. Sifat khas yang penting 

dari bahan abrasif adalah sifat bahan mineral dan strukturnya, komposisi kimia 

ukuran butir, bentuk partikel, masa jenis butir, kekerasan, keuletan dan 

ketahanan aus. 

Batu Gerinda 

Batu gerinda yang sekarang dipakai di industri adalah batu gerinda buatan di 

mana butir bahan abrasif diikat satu sama lain oleh berbagai bahan pengikat 

(Gambar. 7.19). Pengikat utama adalah gelas atau porselen yang dibuat dengan 

pengadukan dan menyinteran dengan felspar, lempung pasir silika dan juga dipakai 

berbagai resin seperti resin fenol. Batu gerinda yang mempergunakan pengikat yang 

disebut pertama dinamakan batu gerinda gelasan dan yang diikat oleh resin dinamakan 

batu gerinda resinan. Di samping itu dipergunakan juga beberapa pengikat seperti 

karet alam atau karet buatan dengan sejumlah besar belerang, natrium silikat dicampur 

dengan oksida seng dan resin selak alam 

Pada pemakaian batu gerinda, butiran pemotong terikat di tempat oleh bahan 

pengikat sampai satu saat jatuh dan diganti oleh butiran baru di bawhnya. 

Selanjutnya, rongga pori memegang peran penting sebagai tempat untuk bahan yang 

jatuh tergores atau memberikan sudut garuk pada penggerindaan, dan meradiasikan 

panas yang terjadi, dst. Jadi butir, pengikat dan pori adalah tiga faktor utama yang 

penting pada batu gerinda. Batu gerinda gelasan atau yang divitrivikasikan sangat 

banyak dipakai karena ketiga faktor tersebut sangat mudah dikendalikan dan 

ketahanan panasnya sangat baik, pemakaiannya terutama sangat menonjol pada 

penggerindaan presisi. Di lain fihak gerinda resinan dapat dipakai pada putaran 

tinggi karena kekuatan tariknya yang tinggi, dengan memanfaatkan sifat khasnya 

batu gerinda ini dipakai untuk pengerjaan penyelesaian yang sederhana dan untuk 

membuang sirip pada coran 

Tiga jenis batu gerinda intan dapat diperoleh, yaitu yang diikat logam, 

diikat resin dan yang diikat oleh lempung grafit. Batu gerinda yang diikat oleh 

logam ada dua jenis, yaitu yang diikat oleh paduan tembaga dan yang diikat oleh 

WC sebagai pengikat dasar dan paduan Cu-Ni sebagai pengikat kedua. Yang kedua 

adalah batu gerinda keras dipakai untuk memotong beton 

Gambar 7.19 Batu gerinda 

Ampelas 

Kain ampelas dan kertas ampelas terdiri dari bahan dasar, abrasif dan 

perekat, susunan umumnya ditunjukkan dalam Gambar. 7.20. Ampelas dibuat 

dalam bentuk lembaran, gulungan, pita ban, piringan dst (Gambar. 7.21). Ada 

berbagai variasi yang dapat diperoleh yang ditentukan oleh kombinasi abrasif 

dalam: jenis, ukuran butir, lapisan dan kerapatan lapisan, jenis bahan dasar (kain 

atau kertas), perekat biasa atau resin fenol, dst. Di samping itu ada jenis basah 

dan jenis kering. Untuk jenis basah, bahan dasar diolah terlebih dahulu dengan 

mempergunakan resin cair, dst, dan perekatnya diambil dari jenis yang tahan 

air. 

Gambar 7.20 Gambar skema dari struktur kain/kertas ampelas 

Gambar 7.21 Kain dan kertas ampelas 

(The Ceramic Society of Japan: Ceramic Engineering Handbook, Gihodo) 

7.5.7. Keramik Khusus 

Keramik Elektronik 

1) 

Bahan Isolasi 

Isolator, soket, tombol kontak adalah jenis keramik isolasi yang mempunyai 

sejarah paling tua. Kebanyakan dibuat dari barang tanah dan porselen, dan sekarang 

juga masih dipakai secara luas sebagai isolator frekuensi rendah. Sedangkan isolator 

yang memerlukan ketahanan yang baik terhadap kejutan termal seperti pada pelindung 

busur listrik dan inti pembatas arus dipakai keramik kordierit 

Bahan keramik peralatan putih tidak dapat dipakai sebagai isolator dalam 

daerah frekuensi tinggi karena kerugian daya listriknya besar. Dalam pada itu berbagai 

bahan isolasi telah dikembangkan untuk memenuhi berbagai persyaratan sesuai 

dengan perkembangan dalam bidang elektronik (Gambar. 7.22). Penggunaannya 

bervariasi luas dan yang utama adalah: Busi, kotak alas IC, alas semikonduktor, alas 

tahanan, berbagai alas komponen rangkaian, bola lampu natrium tekanan tinggi 

(alumina baur cahaya). Sifat khas yang diinginkan sedikit berubah menurut 

penggunaan, tetapi pada umumnya adalah sebagai berikut: 

a. 

Tan d 

yang menyebabkan kerugian listrik harus kecil 

b. 

Kekuatan mekanik yang tinggi 

c. 

Tahan panas 

d. 

Tidak ada perubahan terhadap waktu, dan 

e. 

Tegangan/voltase putusnya tinggi 

Gambar 7.22 Isolator 

Sebagai tambahan terhadap sifat di atas, untuk beberapa jenis 

pemakaian diperlukan sifat berikut: 

a. 

Konstanta dielektrik yang kecil (untuk memperkecil berkurangnya propagasi 

sinyal. 

b. 

Konduktivitas termal yang tinggi (untuk memperbaiki radiasi termal dalam 

isolator daya tinggi) 

c. 

Koefisien pemuaiannya kira-kira sama dengan Si (kalau menempel pada Si) 

d. 

Dapat dilogamkan dengan baik (Ini penting untuk penyesuaian dan pemisahan 

kabel penyalur) 

Alumina merupakan bahan isolasi yang sangat baik yang dapat memenuhi 

hampir semua persyaratan yang diminta di atas. T'abel 7.15 menunjukkan sifat-sifat 

isolator utama 

Tabel 7.15 Berbagai sifat utama bahan isolasi 

2) 

Bahan Dielektrik 

Penggunaan yang paling penting dari dielktrik keramik adalah untuk kapasitor. 

Kapasitor keramik secara garis besar diklasifikasikan menurut bentuk yaitu yang 

berbentuk piringan atau pelat dielektrik satu lapis dan yang lapisannya banyak disebut 

jenis laminasi (Gambar. 7.23). Selain itu diklasifikasikan juga oleh sifat khas 

dielektrik yaitu untuk kompensasi temperatur dan untuk konstanta dielektrik yang 

tinggi 

Gambar 7.23 Struktur kapasitor keramik 

Kapasitor kompensasi temperatur dipakai untuk kompensasi perubahan 

temperatur dari komponen elektronik seperti lilitan, tahanan dan osilator kristal. 

Gambar. 7.24 menunjukkan hubungan antara konstanta dielektrik dari bahan utama 

dan koefisien temperatur yang merupakan ukuran dalam perubahan konstanta 

dielektrik terhadap temperature. 

Gambar 7.24 

Hubungan antara konstanta dielektrik dengan koefisien temperatur dari dielektrik 

temperatur terkompensasi 

3) 

Bahan Piezoelektrik 

BaTiO3 adalah bahan keramik pertama yang dipergunakan sebagai 

piezoelektrik. Kemudian ditemukan bahwa larutan padat PbTrO3-PbTiO3 (PZT) 

mempunyai sifat piezoelektrik lebih unggul, dan dengan demikian memperluas 

penggunaan keramik piezoelektrik secara lebih berarti. Dengan menambah komponen 

ketiga Pb (Mg1/3Nb2/3)O3, Pb(Y1/3Nb2/3)O3, dst kepada PZT maka daerah pemilihan 

lebih diperluas dalam: titik curie, konstanta dielektrik, koefisien kualitas mekanik dan 

konstanta lainnya. Tabel 7.16 menunjukkan daftar pengunaan piezokeramik 

Tabel 7.16 Bidang Penggunaan keramik piezoelektrik 

4) 

Bahan Semikonduktor 

Dalam bahan keramik semikonduktor, termistor, varistor dan sensor digunakan 

secara praktis. 

Termistor, resistor yang peka sepenuhnya secara termal, secara harfiah berarti 

semikonduktor keramik dengan variasi termal yang tinggi. Ada termistor dengan 

koefisien temperatur negatif (NTC), dimana tahanan berkurang dengan bertambahnya 

temperatur, termistor dengan koefisien temperatur positif (PTC), yang tahanannya 

bertambah menurut temperatur dan resistor temperatur kritik (CTR) yang tahanannya 

berubah tajam pada temperatur kritik (Gambar. 7.25) 

Gambar 7.25 Hubungan antara temperatur dengan tahanan listrik dalam termistor 

NTC dibuat dengan mancampurkan berbagai oksida logam, dari logam Mn, 

Co, Ni, Cu, Fe, dan sebagainya, dan disinter dalam atmosfir pengoksid. PTC yang 

khas adalah keramik BaTiO3, yang dibuat menjadi semikonduktor oleh penambahan 

sedikit Y2O3. Komponen utama dari CTR adalah VO2i yang ditambah oksida Sr, P 

atau B dan disinter dalam atmosfir yang mereduksi dan dicelup dingin. Kebanyakan 

termistor dibuat dalam bentuk butiran, piringan, cincin dan batang (Gambar. 7.26). 

Butiran dipergunakan untuk pengukuran dan pengendalian temperatur secara teliti 

sekali. Piringan dipakai untuk kompensasi temperatur bagi transistor. Cincin 

dipakai untuk pengendalian arus pada penyalaan lampu, sedangkan CTR 

dipergunakan untuk sensor panas yang sangat dapat diandalkan. PTC dalam 

bentuk sarang tawon memiliki fungsi pengendalian sendiri dari temperatur dan 

didistribusikan sebagai pemanas yang aman. 

Gambar 7.26 Termistor 

Varistor dipakai untuk tahanan variabel, merupakan istilah umum bagi bahan 

yang memiliki perubahan tahanan yang sangat karena adanya tegangan listrik. Salah 

satu bahan ini adalah SiC dan ZnO. Hubungan antara arus (A) dan tegangan (V) dari 

varistor dinyatakan dalam persamaan A=(V/C)a, di mana a diinginkan sebesar 

mungkin (Gambar. 7.27) dan C adalah konstanta. 

Gambar 7.27 Karakteristik tegangan-arus dari varistor 

Varistor SiC dibuat dari bubuk SiC dengan menambahkan lempung atau 

pengikat lainnya diaduk dan disinter dalam atmosfir pengoksid. Harga a pada 

umumnya 3,3-5. Varistor ZnO dibuat dari ZnO dibubukkan secara halus dan 

ditambahkan kepadanya sedikit Bi2O3 atau CoO, MnO, Sb2O3 dan kemudian disinter. 

Harga a umumnya sekitar 30-50. 

Varistor menyerap tegangan tandingan yang terjadi pada saat pemutusan arus 

pada beban. Contoh khas adalah peniadaan loncatan api listrik terjadi pada kontak 

relay. Juga dipergunakan secara luas untuk menahan suara berisik pada motor ukuran 

kecil, tegangan lebih, pelindung pada berbagai rangkaian listrik dan komponen, dst. 

Varistor SiC memiliki harga a yang kecil, tetapi mempunyai ciri khas bahwa dapat 

dipakai untuk keadaan beban tetap dan untuk daya yang besar 

Di samping termistor tersebut di atas, berbagai sensor semikonduktor sedang 

dikembangkan. Sensor untuk menditeksi gas propan atau gas kota adalah bahan porus 

yang terutama terdiri dari SnO2, ZnO atau Fe2O3. Perubahan tahanan dari 

semikonduktor karena adanya kontak dengan gas dimanfaatkan untuk mengetahui 

adanya gas. Sensor lembaban dipergunakan untuk pengendalian alat penyegar udara 

dan tungku elektronik. Bahan sensor lembaban adalah MgCr2O4-TiO2, TiO2-V2O5 dan 

keramik porus lainnya, dipergunakan dengan memanfaatkan sifat penurunan tahanan 

dengan bertambahnya lembaban. 

Keramik Magnet 

Seperti talah dikemukakan bahwa bahan magnet yang berupa oksida yang 

disebut ferit banyak sekali dipergunakan. Tabel 7.17 menunjukkan penggunaannya. 

Ferit digolongkan menjadi bahan magnet lemah yang arah pemagnetannya dapat 

dibalik oleh medan magnet lemah, dan bahan magnet keras yang sekali dimagnetkan 

dapat menahan sifat magnetnya meskipun medan magnet luar ditiadakan sehingga 

merupakan magnet permanen. Golongan pertama terutama dari ferit spinel dan yang 

kedua hampir semua ferit magnetoplumbit 

Tabel 7.17 Bidang penggunaan dari bahan oksida magnetik 

Bahan Refraktori Tempeatur Tinggi 

Dengan berjalannya perkembangan teknologi, diperlukan bahan yang dapat 

tahan temperatur yang makin tinggi, dan pengembangan bahan tahan temperatur tinggi 

mempercepat kemajuan lanjut teknologi temperatur tinggi. Reaktor atom, Pembangkit 

Tenaga Magnetohidrodinamik (MHD), motor roket, turbin efisiensi tinggi adalah 

contoh terdahulu. Dapat diperoleh banyak bahan yang memiliki titik cair dan 

temperatur penguraian di atas 2000°C. Tetapi jumlah bahan tersebut yang dapat 

dipergunakan secara praktis adalah terbatas sekali 

Oksida bersifat stabil kalau dipergunakan di udara atau pada medium 

pengoksid. Al2O3 (2015°C)* banyak terdapat di sumber dan dipergunakan secara luas. 

BeO (2550 °C) adalah oksida yang memiliki konduktivitas termal tinggi dan secara 

kimia stabil baik sekali, tetapi mahal dan bersifat racun. CaO (2600°C) mempunyai 

sifat buruk mudah mengikat air meskipun disinter secara mampat MgO (2800°C) 

murah dan stabil terhadap logam cair tetapi mudah menguap. ThO2 (3300°C) memiliki 

titik cair tertinggi di antara oksida-oksida, dan memiliki ketahanan panas sangat baik 

tetapi mengandung unsur radioaktif. Y2O3 (2410°C) banyak dipergunakan sebagai 

penyetabil ZrO2 dan ia sendiri memiliki ketahanan panas yang baik. Tidak terdapat 

cukup banyak di alam dan mahal. ZrO2 dapat distabilkan oleh Y2O3 atau MgO tetapi 

ZrO2 yang telah distabilkan mempunyai titik cair rendah sedangkan yang murni titik 

cairnya 2677 °C. Tetapi bahan ini sangat berguna sebagai bahan tahan panas dan 

sebagai keramik elektronik. 

Dalam medium bukan pengoksid C (> 3550°C), B4C (2450°C) dan BN (~ 

3000°C) dapat dipergunakan pada 2000°C atau lebih. BN heksagonal serupa dengan 

grafit dilihat dari strukturnya. Bahan ini merupakan isolator listrik dan disebut grafit 

putih dan memiliki sifat mekanik serupa dengan grafit. B4C terkenal bukan sebagai 

bahan tahan panas tetapi dipakai untuk perkakas ultra keras sebagai mana halnya WC 

(2865°C) dan BN heksagonal. Di udara sampai 1500 °C, SiC, Si3N4, AIN dan SIALON 

(Si3N4-Al2O3) tahan untuk dipergunakan. Bahan tersebut bukan saja tahan panas tetapi 

juga berkekuatan tinggi pada temperatur tinggi. 

Karbon dan Grafit 

Grafit mempunyai struktur kristal dengan jaringan lapisan teratur dari enam 

atom karbon terikat. Ada beberapa jenis karbon dalam keadaan amorf dan juga 

berbagai keadaan tengah, antara keadaan amorf dan keadaan kristal. Secara morfologi 

karbon ada dalam berbagai bentuk; bubuk karbon aktif, pelumas padat dan karbon 

seperti gelas yang terlihat seperti gelas hitam yang sangat keras. Oleh karena itu jenis 

dan penggunaan karbon sangat luas yang diikhtisarkan dalam Gambar. 7.28. Sekarang 

sudah ada produksi masal dari serat karbon yang elastik dan dengan sifatnya yang 

ringan bahan ini memberikan harapan pada berbagai penggunaan. 

Gambar 7.28 Ienis dan penggunaan produk karbon Gambar 7.28 Ienis dan penggunaan produk karbon 

Keramik Teknik 

Mempergunakan keramik sebagai komponen penting dan presisi menghadapi 

banyak masalah. Kegetasannya menyebabkan sukar untuk dimesin, tidak cukup ulet 

dan tidak cukup kuat serta kualitasnya yang tidak merata. Akan tetapi kemajuan yang 

dicapai sekarang dalam teori dan teknologi keramik memberikan jalan untuk dapat 

memecahkan permasalahan di atas. Dalam penggunaan keramik yang berhubungan 

erat dengan mesin-mesin presisi, di bawah ini dijelaskan secara singkat mengenai sifat 

utama untuk setiap penggunaan dan bahannya yang disarankan 

1) Bahan tahan panas dan berkekuatan tinggi 

Bahan yang dipergunakan sebagai sudu turbin (Gambar. 7.29) silinder ruang 

bakar turbin gas, motor diesel, penukar panas temperatur tinggi, dst, yang terutama 

memerlukan kekuatan temperatur tinggi, telah difikirkan untuk memakai senyawa 

kovalen seperti Si3N4, SiC dan SIALON. Evaluasi umum menyatakan juga bahwa 

Al2O3 merupakan bahan yang baik sekali dalam hal kekuatannya, ketahanan kejutan 

termal dan kestabilannya pada tempertatur tinggi. Sinteran yang mampat dari zirkonia 

yang distabilkan, baik sekali ketahanan termalnya dan mempunyai K,c yang besar di 

antara keramik. Selanjutnya apabila partikel ZrO2 halus didispersikan di dalam bahan 

sinteran lain, seperti ditunjukkan dalam Gambar. 7.30, Kw nya meningkat. Bagi bahan 

yang dipergunakan untuk penukar panas, terutama diperlukan sifat tahan kejutan 

termal yang biasanya digunakan kira-kira pada 1200°C atau di bawahnya, untuk itu 

dapat dipakai kordierit dan spodumen ß yang kristalnya memiliki pemuaian rendah. 

Gambar 7.29 Komponen motor diesel dibuat dari Si3N4 dalam percobaan 

Gambar 7.30 Kekuatan lentur dan K1 dari Al2O3 – ZrO2 (I dan II dengen bahan mula yang 

berbeda) 

2) Bahan tahan aus dan permukaan halus 

Keramik dipergunakan untuk penuntun benang mesin produksi serat sintetik, 

untuk bantalan, untuk penahan bocor pada pompa air dst. Untuk penggunaan ini sifat 

ketahanan aus, ketahanan korosi dan kehalusan permukaan keramik dimanfaatkan. 

Bahan khas untuk ini adalah Al2O3, dan bagi bahan Si3N4 sedang dijajagi untuk 

beberapa penggunaannya. 

Dengan meningkatnya kecepatan dan ukuran pesawat terbang dan kereta api, 

temperatur kerja dari rem meningkat sangat. Untuk keperluan itu bahan cermet dari 

mulit-grafit-tembaga (campuran logam-keramik yang kompleks) telah menggantikan 

bahan tahan aus asbes yang biasa (Gb. 7.31) 

Gambar 7.31 Bahan gesek dari cermet 

3) Bahan mampu mesin 

Keramik bersifat keras dan getas, sukar untuk dimesin. Tetapi sekarang, Al2O3 

dan Si3N4 sinteran yang sangat mampat telah dikenal luas dapat dimesin secara presisi. 

Untuk pemesinan ini dipergunakan alat pemotong yang ultra keras yaitu intan dan alat 

"khusus” seperti mesin sinar elektron juga dipergunakan. Di lain fihak ada keramik 

halus yang dapat dilubangi dan dipotong dengan peralatan konvensional untuk 

pengerjaan logam. Bahan ini disebut keramik mika dan merupakan sinteran kompak 

yang terdiri dari mika atau gelas terkristalisasi dengan mika terendapkan (Gb. 7.32). 

Gambar 7.32 Keramik mika dapat dimesin dengan mempergunakan perkakas kayu 

Perkakas Pemotong 

Perkakas untuk pengerjaan logam yang menggunakan kekerasan seperti 

keramik, digunakan secara luas. Ada dua kelompok bahan. Satu adalah cermet, yang 

ketahanan aus dan ketahanan panasnya seperti keramik dipadu dengan keliatan unggul 

dari logam, dan yang lain adalah keramik sinteran. 

Cermet WC-Co, dalam mana bubuk WC dan logam Co disinter, Cermet WC- 

TiC-Co dan Cermet TiC-Ni-Mo, disebut paduan ultra keras dan digunakan untuk 

memotong baja (Gb. 7.33). Akhir-akhir ini penggunaan ujung pemotong yang terlapis 

meningkat. Pelapisan dengan TiC, TiN dan Al2O3 setebal kira-kira 5 µm diterapkan 

pada Cermet dengan metoda deposisi uap kimia (CVD), maka ketahanan ausnya 

sangat bertambah. 

Pemotongan pada kecepatan tinggi dengan temperatur pada ujung pemotong 

yang mencapai 800-1000°C atau pemotongan bahan yang sukar dimesin seperti besi 

cor putih, baja tahan panas dan baja yang dikeraskan, agak susah dilakukan oleh 

perkakas Cermet tersebut di atas. Untuk keperluan itu digunakan perkakas yang 

dibuat dari Al2O3. Sinteran mampat dari Al2O3 yang sangat murni dan sinteran 

komposit mampat dari Al2O3 dengan penambahan TiC (Gb. 7.34). Di samping itu 

sinteran intan dengan aditif sedikit, dan perkakas terkeras kedua dari sinteran BN 

kubus terdapat di pasaran. Intan mempunyai kekurangan dalam mudahnya beraksi 

dengan besi, tetapi BN tidak, jadi untuk pemotongan paduan besi, bahan terakhir 

lebih cocok. 

Gambar 7.33 Cermet, ujung pahat alumina sebagai perkakas 

7. 6. Fabrikasi dan Pemrosesan Keramik 

Secara umum, proses fabrikasi keramik dapat dibagi menjadi dua, sebagai 

berikut: 

a. Pembentukan gelas 

b. Pembentukan lempung 

1. Pembentukan Gelas 

Sifat Gelas 

Gelas, material non-kristalin, tidak membeku dengan cara yang sama 

dengan material kristalin. Pada saat pendinginan, gelas menjadi semakin kental 

secara terus-menerus dengan menurunnya suhu. Jadi, tidak ada suhu tertentu, di mana 

material gelas berubah wujud dari wujud cair menjadi padat atau sebaliknya. Salah 

satu perbedaan antara material kristalin dan non-kristalin terletak pada 

ketergantungan volume spesifik (volume per unit massa) terhadap suhu, lihat gambar 

7.34. Pada material kristalin, penurunan volume diskontinu pada titik lebur, Tn. 

Sementara itu, pada material non-kristalin, penurunan volume berlangsung kontinu. 

Terjadi penurunan kemiringan kurva, yang disebut sebagai suhu transisi gelas, Tg, di 

mana di bawah suhu tersebut, material disebut gelas, dan di atasnya, material mulamula 

menjadi cairan superdingin (supercooled liquid) dan akhirnya menjadi cair. 

Gambar 7.34 Perbandingan perubahan volume spesifik terhadap suhu antara material kristalin dan 

nonkristalin. Material kristalin membeku pada titik lebur, Tm, dan material nonkristalin 

memiliki suhu transisi gelas, Tg 

Dalam pemrosesan gelas, karekteristik viskositas vs. suhu juga penting 

diketahui. Gambar 7.35 merupakan pengeplotan logaritma viskositas terhadap 

suhu untuk fused silica, gelas 96% silika, borosilikat (pyrex), dan gelas soda-lime. 

Gambar 7.34 Logaritma viskositas vs. suhu untuk fused silica dan tiga gelas silika lainnya 

Pada sumbu viskositas, titik-titik penting ditunjukkan dalam proses fabrikasi 

gelas, antara lain sebagai berikut: 

1. 

Titik lebur, adalah suhu di mana viskositas mencapai 10 Pa.s, yaitu kondisi di 

mana gelas cukup cair untuk disebut cairan. 

2. 

Daerah kerja (working range), adalah suhu di mana viskositas adalah 103 Pa.s, 

yaitu kondisi di mana gelas mudah untuk dibentuk. 

3. 

Titik pelunakan (softening point), adalah (kisaran) suhu di mana viskositas 

mencapai 4 x 106 Pa.s, yaitu suhu maksimum di mana produk gelas dapat dipegang 

tanpa mengalami perubahan dimensi. 

4. 

Titik anil (annealing point), adalah suhu di mana viskositas mencapai 1012 Pa.s. 

Pada suhu ini, difusi atom terjadi cukup cepat sehingga tegangan sisa dapat 

dihilangkan dalam waktu 15 menit. 

5. 

S. Strain point, adalah suhu di mana viskositas mencapai 3 x 10" Pa.s. Di bawah 

strain point, patch akan terjadi sebelum deformasi plastis. Suhu transisi gelas ada 

di atas strain point 

Sebagian besar pemrosesan gelas dilakukan pada daerah kerja. Tentu saja, suhu 

untuk masing-masing titik tersebut bergantung pada komposisi gelas. Sebagai contoh, 

untuk gelas soda-lime, proses pembentukan dapat dilakukan pada suhu yang lebih 

rendah. 

Pembentukan Gelas 

Ada tiga macam proses pembentukan gelas, yaitu: pressing, blowing, dan 

fiber forming, yang secara ilustratif digambarkan pada Gambar 7.35. 

Setelah pembentukannya, produk gelas umumnya dilaku panas melalui 

proses anil atau proses temper (glass tempering). Anil dilakukan untuk 

menghilangkan tegangan sisa akibat pendinginan yang tidak seragam. Dalam hal 

ini, gelas dipanaskan hingga mencapai titik anil dan kemudian didinginkan secara 

perlahan. Sementara itu, temper pada dasarnya adalah memberikan tegangan tekan 

pada permukaan gelas, sehingga pertumbuhan retak pada permukaan gelas dapat 

dihambat. Tahapannya dapat dilihat pada gambar 7.36. Gelas temper (atau dikenal 

sebagai tempered glass—ed.) digunakan untuk kaca mobil, lensa kacamata, pintu 

kaca besar, dan lain-lain 

Gambar 7.35 Proses pembentukan gelas (a) pressing, (b) blowing, dan (c) fiber forming 

Gambar 7.36 Tahapan proses gelas temper 

2. Pembentukan Lempung 

Proses pembentukan lempung dan keramik putih melewati beberapa tahap 

yang digambarkan pada gambar 7.37, di mana setelah dibentuk, komponen atau 

barang keramik harus melalui tahap pengeringan dan pembakaran. Terjadi 

perubahan pada masing-masing komponen selama kedua tahap pemrosesan 

tersebut. Ada dua macam proses pembentukan lempung sebelum dikeringkan, yaitu 

pembentukan hidroplastis dan slip casting. 

Gambar 7.37 Tahapan pemrosesan keramik dari lempung 

Pembentukan Hidroplastis 

Struktur kristal lempung (kaolin) adalah struktur berlapis, di mana ikatan 

antarlapisannya adalah ikatan van der Waals yang lemah. Pada proses pembentukan 

hidroplastis, lempung dicampur dengan air dan kemudian dibentuk. Molekul air 

yang ditambahkan ke dalam lempung akan masuk ke dalam ruang antarlapisan 

sehingga memudahkan lempung untuk digeser pada posisi ikatan van der Waals. 

Hal ini menyebabkan lempung menjadi sangat fleksibel dan dapat dibentuk tanpa 

retak. Pembentukan hidroplastis yang paling banyak dilakukan adalah ekstrusi, di 

mana lempung tadi didorong ke dalam sebuah cetakan sehingga berubah bentuk sesuai 

dengan cetakan tersebut. Selain itu, pembentukan hidroplastis merupakan proses 

manual yang paling banyak dipakai, seperti tampak pada Gambar 7.38 

Gambar 7.38 Proses pembentukan hidroplastis keramik 

Slip Casting 

Proses lain untuk lempung adalah slip casting. Slip adalah suspensi lempung 

dan/atau material plastis lainnya dalam air. Ketika dituang ke dalam cetakan berpori, 

air dalam slip akan diserap oleh cetakan dan keramik akan membeku sesuai dengan 

bentuk cetakan. Proses ini disebut pengecoran padat (solid casting), seperti yang 

ditunjukkan pada 7.39a. Proses juga dapat dihentikan ketika dinding cetakan telah 

mencapai ketebalan tertentu, dan cetakan dibalik, sehingga suspensi yang masih tersisa 

akan terbuang dan terbentuk produk yang berlubang (lihat Gmbar 7.39b). Proses ini 

disebut drain casting. 

Gambar 7.39 Proses slip casting pada keramik (a) solid casting, (b) drain casting 

Pengeringan 

Keramik yang dihasilkan dari proses hidroplastis atau slip casting memiliki 

porositas yang besar dan kekuatan yang rendah, serta masih mengandung air. Air akan 

menguap selama proses penguapan sehingga terjadi pengerutan. Pada tahap awal 

pengeringan, partikel lempung dikelilingi dan dipisahkan satu sama lainnya oleh lapisan 

air yang tipis (lihat Gambar 7.40). Ketika pengeringan berlanjut, lapisan air hilang 

sehingga jarak antarpartikel mengecil, yang terlihat sebagai pengerutan. Selama 

pengeringan, penting untuk mengontrol laju pengeluaran air ke permukaan melalui 

proses difusi dan laju penguapan. Apabila laju penguapan terlalu cepat jika 

dibandingkan dengan laju difusi, maka permukaan akan lebih cepat mengering daripada 

bagian dalam, sehingga akan terjadi retak. Laju penguapan dapat dikontrol dengan 

mengatur kelembapan dan kecepatan aliran udara. 

Gambar 7.40 Beberapa tahap pelepasan air dari partikel lempung selama proses pengeringan 

Pembakaran (Firing) 

Keramik yang sudah dikeringkan, tetapi belum dibakar disebut bakalan green. 

Proses pembakaran biasanya dilakukan pada kisaran suhu 900-1.400°C, bergantung 

pada komposisi dan kekuatan akhir yang diinginkan. Selama pembakaran, porositas 

akan mengecil dan kekuatan meningkat. 

Ketika lempung dibakar, reaksi kompleks yang disebut dengan vitrifikasi reaksi. 

Vitrifikasi adalan pembentukan cairan secara perlahan-lahan yang mengalir dan mengisi 

pori. Derajat vitrifikasi bergantung pada suhu, waktu pembakaran, dan komposisi 

keramik. Suhu di mana terjadi pembentukan cairan dapat diturunkan dengan 

menambahkan fluks, seperti feldspar. Pada saat pendinginan, fase cair ini akan 

membentuk matriks gelas sehingga menghasilkan struktur yang padat dan kuat. Dengan 

demikian, struktur akhir akan terdiri atas fase tervitrifikasi, partikel kuarsa yang tidak 

bereaksi, dan porositas, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 7.41 

Gambar 7.41 Struktur mikro (SEM) spesimen porselen yang sudah dibakar, terdiri atas butir 

kuarsa, kristal korundum, mullite berbentuk jarum dan balok, serta fase gelas dan 

Pori. 

Sumber: Diadaptasi dari http.//wwwkeramverband.de/pic/ebild3.jpg 

Penekanan Serbuk 

Proses ini berlaku untuk serbuk keramik, baik lempung maupun non-lempung. 

Proses penekanan serbuk keramik analog dengan proses metalurgi serbuk, di mana 

tahapannya adalah pencampuran, penekanan, dan pemanasan (sintering). Pemanasan 

mendorong terjadinya difusi, sehingga terbentuk jembatan antarpartikel. 

Pencampuran material dan penekanan dapat dilakukan melalui beberapa metode, 

seperti ekstrusi, injection molding, pressing, slip casting, dan tape forming. Hasil proses 

tersebut adalah bakalan yang diharapkan tidak memiliki retak dan rongga yang 

signifikan. 

Bakalan bukan merupakan produk akhir. Proses pemadatan bakalan dinamakan 

sintering. Pemadatan terjadi akibat pemberian energi panas yang terkontrol sehingga 

menghasilkan ikatan antarpartikel yang hanya mengandung sedikit rongga. Selama 

proses sintering berlangsung, ikatan antarpartikel semakin berkembang dan porositas 

menjadi menurun. Jumlah porositas yang rendah sangat diinginkan untuk mendapatkan 

sifat mekanik yang tinggi. Proses sintering dapat dilakukan melalui beberapa 

mekanisme, yaitu fase uap, fase padat, fase cair, dan fase cair reaktif. Sintering fase cair 

merupakan metode yang sering dilakukan. Dalam proses ini, fase eutektik yang titik 

leburnya rendah terbentuk dan membantu dalam proses pemadatan dengan cara mengisi 

rongga yang ada dan menimbulkan sejumlah mekanisme transfer massa, seperti 

pelarutan, transfer fase uap, dan pengendapan.