STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI SUHU SINTERING TERHADAP KEKUATAN TARIK DIAMETRAL DAN KEKUATAN BENDING PADA 3 MOL% YTTRIA STABILIZED TETRAGONAL ZIRCONIA POLYCRYSTAL (3Y-TZP) SEBAGAI KANDIDAT MAHKOTA GIGI TIRUAN

Dimas Jati Panggayuh, Ir. M. Waziz Wildan, M.Sc, Ph.D.

2019 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Penggunaan bahan zirconia keramik (3Y-TZP) sebagai mahkota gigi tiruan sangat berpotensi untuk dilakukan penelitian. Hal ini karena 3Y-TZP mempunyai sifat mekanis yang baik, tahan terhadap abrasi, tahan terhadap korosi, warna mendekati mahkota gigi asli, bersifat biocompatible dan ketahanan terhadap zat kimia juga baik. Sifat fisis dan mekanis dari 3Y-TZP dapat dipengaruhi salah satunya oleh proses sintering dalam pembuatan keramik. Maka dari itu, beberapa variasi suhu sintering diaplikasikan pada keramik 3Y-TZP, untuk mendapatkan suhu sintering manakah yang menghasilkan sifat fisis dan sifat mekanis terbaik sehingga dapat memperpanjang umur dari penggunaan keramik 3Y-TZP. Pada penelitian ini dibuat spesimen zirconia keramik (3Y-TZP) dengan berbagai variasi suhu sintering dari 1250 derajat Celcius, 1300 derajat Celcius, 1350 derajat Celcius, 1400 derajat Celcius, 1450 derajat Celcius. Sebelum dilakukan proses sintering, untuk mendapatkan green body melalui tahap kompaksi dimana serbuk dari 3Y-TZP diberikan tekanan 10 MPa sesuai molding dengan metode uniaxial pressing dan ditahan selama 10 menit. Untuk keperluan pengujian dibuat dua jenis spesimen, yaitu spesimen silinder dan spesimen balok. Spesimen silinder dengan dimensi green body (sebelum proses sintering) diameter 15 mm dan tinggi 5 mm. Sedangkan spesimen balok dibuat dengan dimensi green body 30x3x2,5 (mm) sebelum proses sintering. Proses sintering dilakukan menggunakan metode pressureless sintering dengan laju pemanasan 10 derajat Celcius/menit dan kemudian ditahan selama dua jam. Selanjutnya dilakukan proses pendinginan dengan laju 10 derajat Celcius/menit sampai mendekati suhu ruangan. Setelah proses sintering dilakukan, kemudian dilakukan pengujian penyusutan massa, penyusutan volume, densitas bulk, densitas relatif dan porositas. Pengujian sifat fisis dilakukan menggunakan pengujian scanning electron microscope (SEM) dan X-ray diffraction (XRD). Pengujian sifat mekanis meliputi pengujian kekuatan tarik diametral menggunakan spesimen berbentuk silinder mengacu pada standar ASTM C496/C496M, sedangkan pengujian kekuatan bending menggunakan spesimen balok dengan metode four point bending dan mengacu pada standar ASTM C1161. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin meningkatnya suhu sintering dapat meningkatkan nilai densitas bulk, kekuatan bending, kekuatan tarik diametral keramik, memperbesar ukuran butir dan mengurangi jumlah porositas. Maka dapat disimpulkan bahwa suhu sintering material zirconia 3Y-TZP pada suhu 1450 derajat Celcius menghasilkan sifat fisis dan mekanis yang lebih baik.

The use of ceramic zirconia (3Y-TZP) as an artificial tooth crown is very potential for research. This is because 3Y-TZP has good mechanical properties, is resistant to abrasion, is resistant to corrosion, the color is close to the original dental crown, is biocompatible and chemical resistance is also good. The physical and mechanical properties of 3Y-TZP can be influenced by the sintering process in making ceramics. Therefore, some variations of the sintering temperature applied to 3Y-TZP ceramics, to get the sintering temperature which produces the best physical and mechanical properties so that it can extend the life of using 3Y-TZP ceramics. In this study ceramic zirconia specimens (3Y-TZP) were made with various sintering temperature variations from 1250 degrees Celcius, 1300 degrees Celcius, 1350 degrees Celcius, 1400 degrees Celcius, 1450 degrees Celcius. Before the sintering process is carried out, to get the green body through the compacting phase where the powder of 3Y-TZP was applied pressure of 10 MPa according to molding using the uniaxial pressing method and held for 10 minutes. For the purpose of testing two types of specimens are made, namely cylindrical specimens and beam specimens. Cylinder specimens with dimensions of green body (before the sintering process) diameter of 15 mm and height of 5 mm. While the beam specimen is made with green body dimensions 30x3x2.5 (mm) before the sintering process. The sintering process is carried out using the pressureless sintering method with a heating rate of 10 degrees Celcius / minute and then held for two hours. Furthermore, the cooling process is carried out at a rate of 10 degrees Celcius / minute to near room temperature. After the sintering process is carried out, mass testing, volume shrinkage, bulk density, relative density and porosity are tested. Physical properties were testing has used scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) tests. Mechanical properties testing has included diametric tensile strength testing has used cylindrical specimens according to ASTM C496 / C496M standards, while bending strength testing has used beam specimens with the four point bending method and has referred to ASTM C1161 standards. The results showed that increasing sintering temperature can increase the value of bulk density, bending strength, diametral tensile strength of ceramics, increase grain size and reduce the amount of porosity. It can be concluded that the sintering temperature of zirconia 3Y-TZP material at 1450 degrees Celcius results in better physical and mechanical properties.

Kata Kunci : zirconia, kekuatan tarik diametral, kekuatan bending, sintering