Studi Sifat Fisis, Kekuatan Tarik Diametral, dan Kekerasan Vickers pada Komposit Silika/Kaolinite yang di-Sinter pada Suhu 1350 �ºC

ERICK WISNU K B, Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D., IPU

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Pasir silika merupakan bahan baku yang memiliki ketersediannya sangat melimpah di Bumi dan pemanfaatannya yang sangat beragam di kehidupan manusia dari kebutuhan industri bahan baku bangunan, industri peralatan rumah tangga, hingga industri perangkat keras seperti transistor CPU pada komputer. Kabupaten Poso, Sulawesi Tengah adalah salah satu daerah yang memiliki potensi yang tinggi untuk pemanfaatan pasir silikanya. Penelitian ini berfokuskan untuk mengetahui pengaruh suhu sintering dan komposisi campuran terhadap karakterisasi maupun sifat mekanis dari silika (SiO2) yang didapatkan dari pemurnian pasir silika dengan penambahan bahan aditif mineral kaolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O). Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini merupakan pasir silika dari Kabupaten Poso, Sulawesi Tengah. Langkah pertama yang dilakukan adalah mencuci pasir silika dengan air bersih, selanjutnya dilakukan penggerusan menggunakan ball-mill dengan bola-bola alumina selama 5 jam lalu dilakukan pendistribusian ukuran serbuk hingga berukuran < 53�µm. Setelah itu serbuk silika dimurnikan dengan merendamkannya dalam larutan HCl 2M selama 20 jam kemudian dinetralkan dengan mencucinya menggunakan aquades hingga pH larutan bernilai �±7. Langkah selanjutnya adalah mencampurkan serbuk kaolinite dengan serbuk silika yang telah dimurnikan dengan mixer selama masing-masing 1 jam pada variasi komposisi kalonite 10% hingga 50%. Lalu masing-masing campuran dicampur dengan binder molase sebanyak 5 wt% selanjutnya dilakukan kompaksi secara uniaxial dengan tekanan 75 MPa, kemudian di-sinter pada suhu 1350 oC dengan laju pemanasan 10 oC/menit dan waktu penahanan salama 2 jam. Pengujian sifat fisis yang dilakukan meliputi scanning electron microscope (SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), x-ray diffraction spectroscopy (XRD), bulk density, apparent porosity, penyusutan massa dan volume dan pengujian sifat mekanis yang dilakukan yaitu kekerasan Vickers dan pengujian tarik diametral. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sintered body varian kaolinite 50% menghasilkan penyusutan massa dan volume tertinggi, telah terjadi proses densifikasi yang ditandai dari berkurangnya nilai apparent porosity, lalu fasa kuarsa-SiO2 telah berubah sebagian menjadi kristobalit berdasarkan hasil uji XRD. Sifat mekanis yang didapat adalah yang tertinggi dengan kekuatan tarik diametral yang didapat sebesar 10,36 MPa, kekerasan Vickers pada bagian dalam sebesar 94,65 HV.

Silica sand is a raw material that has very abundant on planet Earth, it also has diverse application in human life from main ingredient in building industry, household furniture, to the hardware industry (e.g CPU transistor in computer). Poso Regency, Central Sulawesi Province has a high potential for the utilization of silica sand. This study focuses on acknowledge the effect of sintering temperature and mixture of mass composition on the characterization and mechanical properties of engineering ceramic which contain silica (SiO2) obtained from silica sand purification with the addition of kaolinite mineral (Al2O3.2SiO2.2H2O). The main material for this study is silica sand from Poso Regency, Central Sulawesi Province. The first step is to wash the silica sand with clean water then grind it using ball mill with alumina balls for 5 hours and after that sieve the silica sand to a size of 53 �µm. After that silica sand purified by soaking it in 2M of HCl for 20 hours then neutralized its acidity by washing it with distilled water until the pH of the solution is �±7. Next step is mix purified silica powder with kaolinite powder for 1 hour each from 10% to 50% kaolinite composition. Then mix each mixture variation with 5% molasses of its total mass. Next step is compact the mixture uniaxially with a pressure of 75 MPa, then sinter it at 1350 oC with heating rate of 10 oC/minute and holding time of 2 hours. Physical properties tests carried out include scanning electron microscope (SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), x-ray diffraction spectroscopy (XRD), bulk density, apparent porosity, volume and mass shrinkage dan mechanical properties tests consist of Vickers hardness and diametral splitting tensile test. The result showed that sintered body variant of 50% kaolinite with resulting highest mass and volume shrinkage, densification had occurred marked by reducing its apparent porosity value, furthermore phase partially changed from Quartz-SiO2 to cristobalite based on XRD results. Mechanical properties also gain its highest value with diametral tensile strength obtained on this variant is 10.36 MPa and Vickers hardness on the inside is 94.65 HV.

Kata Kunci : silika, kaolinite, penyusutan massa dan volume, kekuatan tarik diametral, kekerasan Vickers, XRD, EDX, SEM