Study on Cubic and Monoclinic Crystallographic Zirconia

ESTELITA TOGATOROP, Dr. Tomo Suzuki-Muresan; Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T.; Dr.-Ing Kusnanto

2021 | Tesis | MAGISTER TEKNIK FISIKA

Zirkonium dioksida (ZrO2) atau biasa dikenal dengan zirkonia, ditemukan dalam bubuk kristal putih dengan struktur kristal monoklinik dan biasanya bersifat tidak larut dalam cairan. Struktur kristal zirkonium dioksida akan berubah karena kenaikan suhu; monoklinik yang merupakan struktur alaminya akan membentuk struktur tetragonal jika dipanaskan hingga 1170�°C dan menjadi bentuk kubik jika dipanaskan hingga 2370�°C. Hanya ada sedikit penelitian tentang laju disolusi zirkonia kubik dalam larutan air normal di bawah berbagai parameter yang dikondisikan: pH, komposisi larutan, dan suhu. Penelitian ini secara khusus bertujuan untuk menemukan parameter pengontrol disolusi zirkonia monoklinik dan kubik dalam media cairan bersifat asam. Salah satu parameter yang dinilai adalah luas permukaan dan energi permukaan yang bersentuhan dengan larutan. Berdasarkan penelitian sebelumnya, telah diperoleh sekumpulan data kelarutan untuk masing-masing zirkonia monoklinik dan kubik yang dilarutkan dalam media cairan asam. Studi ini diinisasi untuk melanjutkan penelitian-penelitian tersebut. Dengan mengolah data menggunakan Analisis Termogravimetri (TGA), nilai rata-rata energi permukaan bebas (�³) untuk zirkonia monoklinik dan kubik secara kolektif adalah 2,66 dan 2,59 J/m2.

Zirconium oxide (ZrO2) or commonly known as zirconia, found in the form of white crystalline powder with monoclinic crystalline structure, and it is a typically insoluble material in aqueous solutions. Zirconium oxide crystalline structure will change due to the temperature increase, its natural monoclinic structure will form a tetragonal structure if heated up to 1170�°C and to cubic form if heated up to 2370�°C. There are few studies, if not scarce, of dissolution rate of the zirconia in the cubic form in normal water solutions under various conditioned parameters: pH, solution composition and temperature. The aim of this study specifically is to find the parameters controlling the dissolution of monoclinic and cubic form zirconia in the acidic media. One of the parameters assessed will concern the surface area and surface energy in contact with the solution. Based on the previous research, a set of solubility data has already obtained for each monoclinic and cubic zirconia dissolved in acidic media. The continuity of that research is what conducts this study. By treating the data using a Thermogravimetry Analysis (TGA), the values of mean free surface energy (�³) for monoclinic and cubic zirconia collectively are 2.66 and 2.59 J/m2.

Kata Kunci : zirconia, crystallographic, dissolution, thermogravimetry analysis