PENGARUH METODE PREPARASI BROTH DAN JENIS PREKURSOR ZIRKONIUM PADA KARAKTERISTIK KERNEL YTTRIA-STABILIZED ZIRCONIA (YSZ)

Abstract

PENGARUH METODE PREPARASI BROTH DAN JENIS PREKURSOR ZIRKONIUM PADA KARAKTERISTIK KERNEL YTTRIA-STABILIZED ZIRCONIA (YSZ). Telah dilakukan fabrikasi kernel yttria-stabilized zirconia (YSZ) secara gelasi eksternal dengan memvariasikan metode preparasi broth dan menggunakan dua jenis prekursor zirkonium. Pada preparasi larutan broth, dilakukan penambahan urea yang berfungsi sebagai agen presipitasi homogen untuk menghasilkan larutan sol dan sebagai agen penyedia porositas. Urea berfungsi sebagai agen presipitasi homogen jika ditambahkan pada suhu dekomposisi urea dan berfungsi sebagai agen penyedia porositas jika ditambahkan di bawah suhu dekomposisi. Jumlah urea yang ditambahkan divariasikan untuk mendapatkan nilai rasio mol urea/metal optimum yang ditentukan berdasarkan morfologi kernel tersinter. Prekursor zirkonium yang digunaan adalah zirkonium nitrat pentahidrat dan zirkonium oksinitrat hidrat. Pada penelitian ini, parameter proses pembentukan gel dari broth yang telah disiapkan, aging-washing-drying gel, kalsinasi dan penyinteran tidak divariasi. Karakterisasi produk meliputi pemeriksaan SEM kernel kering dan kernel tersinter untuk memperoleh data morfologi permukaan, pengukuran diameter dan densitas kernel tersinter, dan pemeriksaan XRD untuk penentuan fasa oksida zirkonium-yttrium yang dihasilkan. Berdasarkan pemeriksaan morfologi permukaan kernel tersinter yang dihasilkan, rasio mol urea/metal optimum untuk fungsinya sebagai agen presipitasi pada pereparasi sol adalah 1,0 dengan dekomposisi 80oC sementara rasio mol urea/metal optimum untuk fungsinya sebagai agen penyedia porositas gel adalah 1,5 pada suhu 50oC. Kernel larutan padat Y0,15Zr0,85O1,93 atau 92ZrO2.8Y2O3 diperoleh dari prekursor 16% mol yttrium nitrat dan 84% mol zirkonium nitrat dengan fasa cubic dan densitas 5,5636 gram/cc atau 93,34% densitas teoritis. Kenaikan konsentrasi prekursor menghasilkan kernel dengan diameter lebih besar. Diameter kernel yang mendekati 0,5 mm diperoleh dari broth dengan konsentrasi prekursor 0,855 mol/L yaitu 0,510 mm. Untuk mendapatkan kernel dengan diameter sesuai spesifikasi desain bahan bakar TRISO dapat dilakukan dengan penyesuaian jumlah prekursor dalam umpan atau broth. Kata kunci: kernel YSZ, sol-gel, dekomposisi urea, gelasi eksternal, TRISO, morfologi.