Pembuatan Keramik Paduan Zirkonia (ZrO2) dengan Alumina (Al2O3) dan Karakterisasinya

Abstract

The making ceramic composite alumina ( Al2O3) with ceramic zirkonia ( ZrO2) what is stabilized with additive CaO. Where materials ZrOCl2.8H2O as source ZrO2 and CaCO3 as source CaO, is then obtained phase cubic zirkonia ( c-ZrO2) at temperature sintering 12000C the pertained phase very stable to change of temperature. Powder c-ZrO2 is yielded then mixed with ceramic alumina ( Al2O3) powder with heavy percentage 70% Al2O3-30%ZrO2; 60% Al2O3-40%ZrO2,50% Al2O3-50%ZrO2; 40% Al2O3-60%ZrO2 with variation sintering temperature 12000C, 13000C, 14000C, 15000C and 16000C. The characterization of the products indicates that the optimal sintering temperature is 15000C to sample ceramic 70% Al2O3-30%ZrO2, obtainable density highest is 3,78 g/cm3, porosity of 1.12%, bending strength 1477,38 kgf/cm2, hardness of 1278,54 kgf/mm2, toughness of 2,056 MPa.m1/2, thermal expansion coefficient of 8,7 x 10-6 /0C, and the optimal sintering temperature 16000C to sample ceramic 60% Al2O3-40%ZrO2,50% Al2O3-50%ZrO2; 40% Al2O3-60%ZrO2 obtained density highest is 4,01 g/cm3,4,15 g/cm3 and 4,24 g/cm3, porosity of 0,20%, 4,75% and 12,67%, bending strength is 2170,96 kgf/cm2, 1162,52 kgf/cm2, and 1110,00 kgf/cm2, hardness of 1501,22 kgf/mm2, 1155,10 kgf/mm2 and 1077,02 kgf/mm2, toughness of 2,128 MPa.m1/2, 2,012 MPa.m1/2, and 1,981 MPa.m1/2, thermal expansion coefficient of 8,7 x 10-6 /0C, 7,66 x 10-6 /0C, and 8,36 x 10-6 /0C. X-ray diffraction (XRD) record reveal that the dominant phase is ZrO2 and Al2O3

Pembuatan keramik paduan alumina (Al2O3) dengan keramik zirkonia (ZrO2) yang distabilkan dengan aditif CaO. Dimana bahan ZrOCl2.8H2O sebagai sumber ZrO2 dan CaCO3 sebagai sumber CaO, kemudian diperoleh fasa kubik zirkonia (c-ZrO2) pada suhu sintering 12000C yang tergolong fasa paling stabil terhadap perubahan suhu. Serbuk c-ZrO2 yang dihasilkan kemudian dicampur dengan serbuk keramik alumina (Al2O3) dengan persentase berat 70% Al2O3-30%ZrO2; 60% Al2O3-40%ZrO2,50% Al2O3-50%ZrO2; 40% Al2O3-60%ZrO2 dengan variasi suhu sintering 12000C, 13000C, 14000C, 15000C dan 16000C. Hasil karakterisasi dari cuplikan yang telah disentering menunjukan bahwa suhu sintering optimal adalah 15000C untuk sample keramik 70% Al2O3-30%ZrO2, dapat diperoleh densitas tertinggi adalah 3,78 g/cm3, porositas 1.12%, kekuatan patah 1477,38 kgf/cm2, nilai kekerasan 1278,54 kgf/mm2, ketangguhan 2,056 MPa.m1/2, koefisien ekspansi termal 8,7 x 10-6 /0C, dan suhu sintering optimal 16000C untuk sampel keramik 60% Al2O3-40%ZrO2,50% Al2O3-50%ZrO2; 40% Al2O3-60%ZrO2 diperoleh densitas tertinggi adalah 4,01 g/cm3,4,15 g/cm3 dan 4,24 g/cm3, porositas 0,20%, 4,75% dan 12,67%, kekuatan patah 2170,96 kgf/cm2, 1162,52 kgf/cm2, dan 1110,00 kgf/cm2, nilai kekerasan 1501,22 kgf/mm2, 1155,10 kgf/mm2 dan 1077,02 kgf/mm2, ketangguhan 2,128 MPa.m1/2, 2,012 MPa.m1/2, dan 1,981 MPa.m1/2, koefisien ekspansi termal 8,7 x 10-6 /0C, 7,66 x 10-6 /0C, dan 8,36 x 10-6 /0C. Hasil analisis dengan difraksi sinar X menunjukkan bahwa fasa dominan yang terbentuk adalah ZrO2 dan Al2O3.