Karakterisasi Bentuk Partikel SiC yang Dilapisi dengan MgAl2O4 Berdasarkan Variabel Konsentrasi Ion Logam HALLEY HENRIONO UTOMO 110610063 Dosen Pembimbing Dr. M. Zainuri, M.Si Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Pendahuluan Al/SiC banyak dipergunakan pada industri rumah tangga hingga industri dirgantara tetapi mempunyai kelemahan wetabillity Penelitian Ayu dan Reny
Meningkatkan dengan variasi (spinel)
wetabbility, ion logam
Tujuan Mengetahui pengaruh konsentrasi spinel (MgAl2O4) pada permukaan SiC yang teroksidasi dan mengetahui bentuk permukaaan SiC yang sudah terlapisi dengan spinel
Batasan Masalah Pengaruh spinel (MgAl2O4) berdasarkan konsentrasi ion logam pada permukaan SiC yang teroksidasi dan morfologi permukaaan SiC yang sudah terlapisi dengan spinel
Tinjauan Pustaka ● Keramik adalah senyawa dari unsur – unsur logam dan bukan logam ● Ikatan dalam struktur kristal keramik umumnya ikatan ion kovalen
●
Sifat – sifat keramik 1. Keras
2. Mempunyai ketahanan panas yang tinggi 3. Memilki resistivitas listrik yang tinggi 4. Sangat stabil secara kimia dan tidak mudah rusak apabila terkena larutan yang asam
●
SiC (Silikon Karbida) SiC merupakan material keramik yang mempunyai ketahanan pada suhu 2200 – 2700 0C SiC umumnya mempunyai bentuk kristal heksagonal dan material ini terbentuk pada suhu sekitar 20000C
Sifat – sifat SiC 1. Mempunyai kekerasan yang tinggi. 2. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi. 3. Memiliki titik leleh yang tinggi sekitar 28370C, sehingga banyak dipergunakan untuk komposit. 4. Mempunya massa jenis 3.10 gr/cm3
Struktur SiC
●
Spinel (MgAl2O4) Spinel merupakan keramik oksida
material
Dengan adanya lapisan tipis spinel hasil reaksi antar muka atau interfacial bonding pada interface logam – keramik memiliki peran penting dalam peggabungan atau pengikatan antara logam – keramik. Hal ini juga akan mempengaruhi sifat kekerasan dari komposit yang terbentuk.
Sifat Spinel (MgAl2O4) 1. Mempunyai kekuatan mekanik yang baik. 2. Mempunyai titik leleh yang tinggi sekitar 21350C. 3. Mempunyai sifat termal yang baik. 4. Mempunyai sifat kimia dan optik yang baik.
Struktur Spinel (MgAl2O4)
Banyak dipergunakan untuk bantalan arloji, bahan tahan api Memperoleh spinel murni sangat dipengaruhi oleh cara sintesisnya Beberapa cara sintesis adalah teknik hidrotermal, metode aerosol, kopresipitasi, dekomposisi plasma spray, dsb.
●
Metode Kopresipitasi Kopresipitasi atau pengendapan adalah suatu metode fabrikasi dengan cara kimia.
Metode ini memiliki tingkat kemurnian yang tinggi, proses lebih mudah, waktu yang dibutuhkan relatif lebih cepat, peralatan yang dibutuhkan sederhana, dan tidak membutuhkan biaya yang mahal.
Metodologi Percobaan Bahan : Serbuk Al, Serbuk Mg, Serbuk SiC, Larutan HCl 12 M, Larutan NH4OH 25%, Aquades. Peralatan : Ultrasonik cleaner, Magnetik Stirer, Timbangan digital, Furnace, krusibel, XRD, dan SEM
Preparasi Material
Pembersihan permukaan SiC
Metode kopresipitasi
Pelapisan permukaan SiC dengan spinel
SiC + spinel di oksidasi
XRD
SEM
Kesimpulan
Perlakuan panas 3000C holding time 2 jam
Pembahasan Dengan menggunakan metode kopresipitasi pembuatan hasil dari pelarutan Al dan Mg dengan HCl akan menghasilkan larutan berwarna kuning jernih. Lalu ditetesi dengan NH4OH.
Hasil EDAX SiC murni dan terdapat oksida
Element
Wt%
At%
CK
56.04
73.48
OK
04.42
04.35
SiK
39.54
22.17
Matrix
Correction
ZAF
SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 0.6 gram
Element CK OK MgK AlK SiK Matrix
Wt% 36.83 10.83 00.23 02.96 49.15 Correction
At% 54.63 12.06 00.17 01.95 31.18 ZAF
SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 1.2 gram
Element CK OK MgK AlK SiK Matrix
Wt% 40.57 11.55 00.26 02.85 44.77 Correction
At% 58.14 12.42 00.19 01.82 27.44 ZAF
SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 3 gram
Element CK OK MgK AlK SiK Matrix
Wt% 45.69 07.18 00.40 01.67 45.07 Correction
At% 64.09 07.56 00.28 01.04 27.04 ZAF
Hasil XRD
Hasil SEM Foto permukaan SiC tanpa spinel
Foto permukaan SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 1.2 gram
Foto permukaan SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 0.6 gram
Foto permukaan SiC terlapisi spinel dengan konsentrasi Mg 3 gram
Nilai Bulkiness factor
Bf= luas proyeksi partikel/ luas persegi
Bf = Luas persegi/ Luas proyeksi partikel = 32.025/72 = 0.4448
Bf = Luas persegi/ Luas proyeksi partikel = 28.2625/54 = 0.5234
Bf = Luas persegi/ Luas proyeksi partikel = 29.1775/54 = 0.5403
Tabel Bulkiness factor Material SiC tanpa spinel SiC terlapisi spinel konsentrasi Mg 0.6 gram SiC terlapisi spinel konsentrasi Mg 1.2 gram SiC terlapisi spinel konsentrasi Mg 3 gram
Nilai Bulkines Factor (Bf) 0.4377 0.4448 0.5234 0.5403
Nilai Parametri Dengan mencari nilai pusat massa maka akan didapatkan grafik perimetri yang menunjukkan bentuk permukaan dari partikel
Grafik Parametri
Nilai Shape Factor (Ks) Material
Shape factor
SiC tanpa spinel
7.5
SiC terlapisi spinel dengan Mg 0.6 gram
7.5
SiC terlapisi spinel dengan Mg 1.2 gram
7.6
SiC terlapisi spinel dengan Mg 3 gram
7.6
Kesimpulan Partikel SiC yang terlapisi spinel (MgAl2O4) dengan konsentrasi Mg sangat mempengaruhi kekasaran permukaan tetapi tidak mempengaruhi bentuk partikelnya dan nilai parametrinya semakin panjang.
Saran Dalam pembuatan spinel haruslah memperhatikan pemberian NH4OH dan dalam pencucian harus berulang – ulang.
