## Journal of Technical Engineering:

## PISTON
Pengaruh Waktu Milling dan Suhu Sintering terhadap Karakterisasi (Sifat Fisis dan Mekanik) pada Pembuatan Keramik Zirkon dan Alumina
Saputra Sikumbang dan Giyanto *
Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No. 1, Tangerang Selatan, Indonesia
E-mail: *giyanto_328@yahoo.co.id
Masuk : 15 September 2019 Direvisi :10 Oktober 2019
Disetujui : 25 Oktober 2019
Abstrak: Material keramik dibuat dari bahan dasar yang tersusun atas bahan Alumina dan Zirkon. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui proses pembuatan keramik sinter Alumina dan Zirkon serta mengetahui pengaruh variasi waktu milling 1 jam,  3  jam  dan  10  jam  dan  suhu  sintering  1200 o C,  1250 o C,  1300 o C  terhadap  sifat  fisis  dan  sifat  mekanik  dari  sebuah keramik.  Pengujian  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  adalah  uji  densitas,  uji  kekerasan  dan  uji  kuat  tekan.  Adapun  hasil dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  untuk  memenuhi  tujuan  tersebut  adalah  dalam  pengujian  densitas  meningkat  seiring dengan bertambahnya waktu Milling dan suhu sintering. Pengaruh waktu milling dan suhu sintering terhadap sifat mekanik juga di buktikan oleh pengujian kekerasan dengan suhu 1200 o C nilai kekerasan 14,1 HD, suhu 1250 o C nilai kekerasan 14,3 HD  dan  suhu  1300 o C  nilai  kekerasan  14,4  HD  berpengaruh  bahwa  lamanya  waktu  milling  dan  tingginya  suhu  sintering sangat  berpengaruh  terhadap  nilai  kekerasan  dan  kuat  tekan  dengan  suhu  1250 o C  waktu  1  jam  nilai  gaya  tekan  100  kg, waktu 3 jam nilai gaya tekan 100 kg dan waktu 10 jam nilai gaya tekan 200 kg, pengaruhnya semakin lama waktunya nilai gaya  tekan  bertambah.  Nilai  optimum  didapatkan  pada  material  dengan  proses  waktu  milling  10  jam  dan  suhu  sintering 1300 o C dengan nilai densitas 2,12 kekerasan 17,5 HD dan kuat tekan 400 kg..
Kata kunci: Alumina, dan Zirkon, Milling, Sintering, Densitas, kekerasan , Kuat tekan.
Abstract: Ceramic materials are made from raw materials composed of Alumina and Zircon. The purpose of this study was to  determine  the  process  of  making  Alumina  and  Zircon  sintered  ceramics  and  to  determine  the  effect  of  milling  time variations of 1 hour, 3 hours and 10 hours and sintering temperature of 1200o C, 1250o C, 1300o C on the physical and mechanical  properties  of  a  ceramic.  Tests  carried  out  in  this  research  are  density  test,  hardness  test  and  compressive strength  test.  The  results  of  the  research  that  has  been  carried  out  to  meet  these  objectives  are  in  testing  the  density increases  with  increasing  milling  time  and  sintering  temperature.  The  effect  of  milling  time  and  sintering  temperature  on mechanical properties was also proven by hardness testing with a temperature of 1200o C, a hardness value of 14.1 HD, a temperature of 1250o C, a hardness value of 14.3 HD and a temperature of 1300o C, the hardness value of 14.4 HD had an effect on the length of milling time. and the high sintering temperature greatly affects the hardness value and compressive strength with a temperature of 1250o C time of 1 hour is the value of the compressive force of 100 kg, the time of 3 hours is the value of the compressive force of 100 kg and the time of 10 hours the value of the compressive force is 200 kg, the effect is the longer the time the value of the compressive force is increase. The optimum value is obtained for the material with a milling  time  of  10  hours  and  a  sintering  temperature  of  1300o  C  with  a  density  value  of  2.12,  hardness  of  17.5  HD  and compressive strength of 400 kg.
Keywords : Alumina, and Zircon, Milling, Sintering, Density, hardness, Compressive strength.

## PENDAHULUAN
Teknologi  keramik  telah  dikenal  sejak  lama  dalam  peradaban  manusia.  Pada  masa  sekarang  ini  hampir sebagian besar kebutuhan dipenuhi oleh produk keramik.  Bentuk sederhana dari keramik adalah berupa benda- benda gerabah yang terbuat dari lempung, baik diproses melalui pembakaran atau tidak. Saat ini keramik tidak hanya dibuat dengan cara tradisional namun sudah banyak yang  membuat dengan teknologi canggih. Keramik merupakan bahan yang mempunyai karakteristik senyawa logam dan bukan logam, senyawa tersebut memiliki ikatan  ionik  dan  ikatan  kovalen  [1].  Keramik  mempunyai  sifat-sifat  yang  baik  seperti  kuat,  keras,  stabil  pada suhu tinggi dan tidak korosif sehingga cocok digunakan untuk bahan bangunan [2].
Seiring  dengan  kemajuan  teknologi,  saat  ini  bahan  keramik  telah  dikembangkan  menjadi  produk  modern dengan  keunggulan  sifat  yang  sangat  variatif.  Dengan  memanfaatkan  potensi  sumber  daya  alam  seperti aluumunium  oksida,  dan  pasir  zirkon  yang  tersebar  di  berbagai  daerah  di  Indonesia,  industri  keramik  terus berkembang.  senyawa  adalah  salah  satu  bahan  dasar  pembuat  keramik  yang  memiliki  sifat  plastis,  mudah dicetak,  kaku  setelah  dikeringkan  dan  bersifat  kaca  setelah  dipanaskan  pada  temperatur  yang  sesuai.  Dalam penelitian  [3],  bahan-bahan  tersebut  sangat  memungkinkan  dapat  digunakan  untuk  memproduksi  bahan-bahan refraktori,  porselen,  dan  lain-lain.Selain  itu  lempung  sebagai  komponen  utama  dan  bahan  pengikat  dalam produksi refraktori [4].
Al2O3 merupakan oksida keramik yang sangat kuat dan keras, dimana pertumbuhan ini akan menyebabkan adanya butiran mikrostruktur yang tidak seragam sehingga dapat menurunkan kualitas dari keramik. Pembuatan keramik  berbasis  bentonite,  alumina  dan  magnesia  telah  banyak  dilakukan  salah  satunya  oleh  Utama  (2009) Mereka  membuat  modifikasi  keramik  berbasis  bentonite,  alumina  dan  magnesia  [5].  Pada  penelitian  ini, dilakukan analisa lebih mendalam dengan memvariasi proses pencampuran bahan dengan variasi waktu 1 jam, 3 jam dan 10 jam.

## METODOLOGI
Pada  proses  pembuatan  dilakukan  proses  pemimbangan  dan  pencampuran  material  dengan  perbandingan 1:1 dengan massa 16 mg. Proses pencampuran dilakukan dengan menggunakan HEM selama 1, 3 dan 10 jam. Setelah  itu  dilakukan  proses  pengeringan  di  oven  selama  1  hari  di  suhu  80  ºC.  Kemudian  dilakukan  proses pencetakan dengan gaya tekan 6 Ton  selama 1 menit. Setelah sampel berbentuk pelet dilakukan proses sintering pada  suu  1200,  1250  dan  1300  ºC.  Setelah  proses  pembuatan  sampel  material  Al 2 O 3 –  ZrO 2 selesai  dilakukan pengujian yang meliputi analisis uji densitas, uji kekerasan dan uji kuat tekan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 1. Hasil Pengujian Densitas.
Dari Gambar 1, proses sintering dengan suhu 1200 o C memiliki nilai densitas meningkat pada waktu milling 10 jam dengan nilai densitas 2,12 g⁄cm³. Sedangkan waktu milling 3 jam dan 1 jam mendapatkan nilai densitas yang sama yaitu 2,06 g⁄cm³ , pada suhu 1200 o C dengan waktu 10 jam nilai densitasnya naik disebabkan proses pemadatan terjadi dengan baik dengan  waktu sinter  yang lebih alam. Sedangkan pada proses sintering dengan
2 2,05 2,1 2,15 2,2 2,25 2,3 0 5 10 15 D e n si tas (g/c m 3 ) Waktu Milling (Jam) 1200 1250 1250
suhu  1250ºC  terlihat  pada  Gambar  1  Hasil  Pengujian  Densitas  di  atas  menunjukkan  bahwa  nilai  densitas meningkat pada waktu milling 10 jam dengan nilai densitas 2,27 g⁄cm³. Terjadi kenaikan densitas pada material dengan proses sintering 1250ºC dengan lama milling 1 dan 3 jam dibandingkan dengan yang disinterring pada suhu  1200 o C.  Hal  ini  disebabkan  suhu  yang  lebih  tinggi  mampu  mempercepat  proses  densitas  menjadi  lebih cepat.    Sedangkan  waktu  milling  3  jam  mendapatkan  nilai  densitas  2,15  g⁄cm³  dan  waktu  milling  1  jam mendapatkan  nilai  densitas  2,14  g⁄cm³.  pada  suhu  1250 o .  Serta  pada  proses  sintering  dengan  suhu  1300ºC  di dapatkan  hasil  pengujian  densitas  meningkat  pada  waktu  milling  10  jam  dengan  nilai  densitas  2,33  g⁄cm³. Sedangkan waktu milling 3 jam mendapatkan nilai densitas 2,25 g⁄cm³ dan waktu milling 1 jam mendapatkan nilai densitas 2,10 g⁄cm³.
Dari Gambar 2 hasil uji kekerasan diatas menunjukan nilai kekerasan tertinggi ada pada suhu sintering 1300 ºC  dengan  waktu  milling  1  jam  ,  mendapatkan  nilai  kekerasan  14,4  HD.  Sedangkan  suhu  sintering  1250  ºC mendapatkan nilai kekerasan 14,3 HD. Dan suhu sintering 1200ºC mendapatkan nilai kekerasan  14,1 HD.

## Gambar 2. Hasil Uji Kekerasan
Sedangkan  dari  nilai  Hardness  dengan  proses  milling  3  jam  nilai  kekerasan  tertinggi  ada  pada  suhu sintering 1300 ºC, mendapatkan nilai kekerasan 16,3 HD. Sedangkan suhu sintering 1250 ºC mendapatkan nilai kekerasan  15,5  HD.  Dan  suhu  sintering  1200  ºC  mendapatkan  nilai  kekerasan  15,3  HD.  Dari  hasil  pengujian nilai Hardness dengan proses milling 10 jam di peroleh nilai kekerasan tertinggi ada pada suhu sintering 1300 ºC, mendapatkan nilai kekerasan 17,2 HD. Sedangkan suhu sintering 1250 ºC mendapatkan nilai kekerasan 16,3 HD.  Dan  suhu  sintering  1200  ºC  mendapatkan  nilai  kekerasan  16,2  HD.  Ketiganya  memiliki  pola  yang  sama, dimana  semakin  tinggi  suhu  sintering  membantu  kerapatan  material  lebih  baik  dan  meningkatkan  nilai kekerasannya.  Dan  juga  dengan  meningkatkan  waktu  milling  dalam  proses  pembuatan  material  keramik semakin meningkatkan nilai kekerasan keramik tersebut.
12 14 16 18 0 5 10 15 N ilai K e ke rasan ( H D ) Waktu Milling (Jam) 1200 1250 1300
0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 5 10 15 N ilai K u at Tek an ( kg/c m ²) Waktu Milling (Jam) 1200 1250 1300
Dari  Gambar  3  uji  Kuat  Tekan  diatas  menunjukkan  bahwa  kuat  tekan  dengan  waktu  milling  1  jam,3  jam dan 10 jam mendapatkan nilai yang sama,yaitu 37,037 kg/cm² pada suhu sintering  1200 o C. Pada suhu sintering 1250 o C,  hasil  uji  kuat  tekan  diatas  menunjukan  nilai  kuat  tekan  tertinggi  ada  pada  waktu  milling  10  jam, mendapatkan  nilai  kuat  tekan  74,074  kg/cm².  Sedangkan  waktu  milling  1  jam  dan  3  jam  mendapatkan  nilai tekan  yang  sama,yaitu  37,037  kg/cm².  Dan  pada  suhu  sintering  1300 o C  nilai  kuat  tekan  tertinggi  ada  pada waktu milling 10 jam, mendapatkan nilai kuat tekan 148,148 kg/cm². Sedangkan waktu milling 1 jam dan 3 jam mendapatkan  nilai  tekan  yang  sama,yaitu  37,037  kg/cm².  Untuk  hasil  uji  kuat  tekan  dipengaruhi  oleh  suhu sintering yang semakin tinggi sehingga nilai gaya penekanannya semakin bertambah pada material keramik.

## KESIMPULAN
Telah dilakukan pembuatan keramik zircon dan alumina dengan variasi pada proses milling 1, 3 dan 10 jam serta suhu sintering 1200, 1250 dan 1300 o C. Terdapat perbedaan yang significan pada hasil pengujian densitas, nilai kekerasan dan kuat tekan terhadap keramik zircon dan alumina yang terbentuk. nilai kondisi optimum pada pengujian densitas  nilai tertinggi pada  waktu  milling 10 jam dengan  nilai densitas 2,33 g⁄cm³.  Nilai kekerasan yang tertinggi ada pada suhu sintering 1300ºC, sebesar 17,2 HD dan kuat tekan sebesar 148,148 kg/cm².

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Vlack  Van  and  H.  Lawrench.  1992 .  Ilmudan  Teknologi  Bahan  (Ilmu  Logam  dan  Non  Logam) .  Edisi kelima. Alih Bahasa: Sriati Djaprie. Erlangga. Jakarta.
[2] Harefa,  F.  B.  2009. Pemanfaatan  Limbah  Padat  Pulp  Gritsdan  Dregs  dengan  Penambahan  Kaolin sebagaiBahan  Pembuatan  Keramik  Konstruksi .  Skripsi.Departemen  Fisika.  Universitas  Sumatera  Utara. Medan
[3] Mkrtchyan, R. V., A. A. Ismatov, & R. A. Musaev. 2002. Clay Shale  from The  Dzherdanakskoe Deposit: a High-Quality Ceramic Material. Journal Glass and Ceramics . Vol 59, Nos. 5-6, 2002, 177-179.
[4] Randall  M.  German,  1994, Powder  Metallurgy  Science .  Metal  Powder  IndustriesFederation  Princenton, New Jersey.
[5] Utama. (2009), Tugas  Akhir : Pengaruh Penambahan Cu (1 %, 3 %, dan 5%) Pada Aluminium Dengan Solution Heat Treatment Dan Natural Aging Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis, Surakarta: UMS.