repository.unhas.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 433 › b… · web view...
TRANSCRIPT
6
II. TEORI DASAR
A. Korosi
Korosi merupakan kerusakan akibat reaksi dengan lingkungan sekitarnya.
Pendekatan korosi secara umum melibatkan :
1. Logam. Komposisi, struktur atom, keheterogenan struktur secara microskopik
dan makroskopik, tegangan (tarik, tekan dan siklus).
2. Lingkungan. Sifat kimia, konsentrasi bahan reaktif dan pengotor, tekanan, suhu,
kecepatan dan lain – lain
3. Antar muka logam/lingkungan. Kinetika oksidasi dan pelarutan logam, kinetika
proses reduksi bahan di dalam larutan, lokasi produk korosi dan pertumbuhan
film dan pelarutan film.
Perhitungan laju korosi dapat dilakukan dengan melihat rumus laju korosi
erosi secara umum :
Laju korosi erosi (mpy) = (K x W) / (A x T x D) .................... (1)
K = Konstanta (3.45 x 106)
T = Waktu (jam)
A = Luas permukaan logam (cm2)
W = Kehilangan berat ( gram)
D = Densitas (2.7 gr/cm3)
7
B. Proses Terjadinya Korosi
Atom dari besi (iron) kehilangan beberapa elektron yang mengalir dari
daerah anodik ke katodik, sehingga ion-ion positif tidak stabil. (reaksi oksidasi)
Al à Al+ + 2e ............................................. (2)
Dalam air terdapat ion hidroksil bermuatan negatif
O2 + 2H2O + 4e- à 4OH- .......................................... (3)
Didaerah katodik terjadi reaksi (reaksi reduksi)
2H+ + 2e- à H2 ........................................... (4)
Pada air terdapat terjadi reaksi antara ion besi yang tidak stabil dengan ion
hidroksil yang bermuatan negatif menjadi fero hidroksil yang tidak larut.
2Al + O2 + 2H2O2 à Al(OH)2 ...................................... (5)
Selanjutnya terjadi reaksi
4Al(OH)2 + O2 à 2H2O + 2Al2O3.H2O ............................ (6)
Gambar 1. Siklus korosi
Sumber : Ismanto Alpha (2009)
8
C. Klasifikasi Korosi
a. Uniform attack
Uniform corrosión / attack merupakan jenis korosi berupa reaksi kimia
atau elektrokimia yang biasa proses terjadi pada permukaan material atau pada
area yang lebih luas. Metal akan menipis dan kemudian akan rusak. Jenis ini
mudah dideteksi, diprediksi laju korosinya dan mudah dikontrol tapi
merupakan salah satu perusak terbesar dari material. Cara menghambat atau
menghentikannya adalah: lindungi permukaan logam misalnya : cat, minyak
dan lain-lain, kurangi kontak konduktivitas sehingga tidak terjadi reaksi kimia
misalnya : metal tetap kering, pergunakan metal yang sesuai (lihat katodik
proteksinya).
Gambar 2. Uniform Attack Sumber : Ismanto Alpha (2009)
9
b. Galvanic Corrosion
Korosi galvanis merupakan proses korosi secara elektrokimia apabila
dua macam metal yang berbeda secara potensial. Elektron mengalir dari metal
yang kurang mulia (anodik) menuju metal yang lebih mulia (katodik).
Akibatnya metal yang lebih mulia berubah menjadi ion-ion positif karena
kehilangan elektron.
Masing-masing metal mempunyai potensial yang lazim disebut
Potential Electromotive (EMF). Cara menghambatnya : pilih kombinasi metal
yang sesuai galvarik serinya, beri pemisah antara kedua metal, beri inhibitor,
cegah reaksi kimia berupa perpindahan ion dari kedua metal tersebut.
Gambar 3. Korosi GalvanikSumber : Ismanto Alpha (2009)
10
c. Crevice Corrosion
Korosi celah merupakan jenis korosi yang tempat terjadinya proses
elektrokimia pada celah atau daerah terlindungi dari permukaan.
Tipe ini biasanya menyerang pada tempat dengan volume kecil
(microenvirotments) misalnya lubang, sambungan, endapan permukaan, celah
pada paku keling dan lain - lain.
Cara untuk mencegahnya : tutup celah utamanya pada daerah terlindung,
gunakan material yang resisten.
Gambar 4. Korosi CelahSumber : Ismanto Alpha (2009)
11
Mekanisme korosi celah :
Tahap 1: korosi terjadi akibat reaksi pada luar dan dalam celah.
Reaksi anoda :
MàM+ + e .................................................. (7)
Reaksi katoda :
O2 + 2H2O + 4e à 4OH- ............................................ (8)
Tahap 2 : reaksi katoda dalam celah mengikat oksigen.
Tahap 3 : Ion Cl- dan OH- pada air masuk kedalam celah yang mengandung
pH yang rendah dan membentuk metal klorida.
MCln + nH2O = M(OH)n + nHCl ................................ (9)
Semakin banyak ion Mn+ mendapatkan ion Cl- maka makin berkurang pH
nya.
Gambar 5. Mekanisme Korosi CelahSumber : Ismanto Alpha (2009)
12
d. Pitting
Pitting merupakan jenis korosi yang ekstrim yang menyerang metal
sehingga membentuk lubang kedalam atau biasa disebut sumuran.
Pitting adalah salah satu jenis korosi yang amat destruktif disebabkan
susah diprediksi, dideteksi dan pencegahannya. Pitting biasanya bertumbuh
sesuai arah gravitasi membentuk arah horisontal dari permukaan.
Gambar 6. Korosi Sumuran Sumber : Ismanto Alpha (2009)
e. Interglanural Corrosion
Intergranular corrosion adalah jenis korosi yang lokasi penyeranganya
sepanjang batas dari butiran (grain boundaries) material sementara butirannya
tidak ada efek.
Jenis ini biasanya berhubungan dengan efek pemisahan secara kimia
akibat dari kotoran (impurities) sehingga menambah lapisan butiran atau phase
lapisan spesifik pada batas antar butiran.
13
Gambar 7. Korosi Intergranular Sumber : Ismanto Alpha (2009)
f. Selective Leaching
Selective leaching merupakan jenis korosi berhubungan dengan
melarutnya suatu komponen dari paduan. Zat yang terlarut ini bersifat anodik
terhadap komponen lainnya. Bentuk permukaan tampak tidak berubah termasuk
tingkat kekasarannya, namun sebenarnya berat yang terkena bagian ini menjadi
berkurang. Pori-pori kehilangan sifat mekanisnya semula, menjadi getas dan
mempunyai kekuatan tarik yang sangat rendah.
Contohnya dezincification merupakan proses pelarutan zat kuningan
dari perpaduan zat seng dan tembaga. Sedangkan contoh lainnya graphitization
adalah pelarut selektif yang melibatkan kelarutan unsur besi dari logam paduan
besi karbon yang lazim disebut besi cor.
14
Gambar 8. Korosi Selektif Sumber : Ismanto Alpha (2009)
g. Erosion Corrosion
Erosion corrosion merupakan kerusakan pada permukaan metal yang
disebabkan aliran fluida yang sangat cepat, merusak permukaan metal dan
lapisan film pelindung. Korosi dapat pula terjadi pada permukaan yang
bergerak cepat sementara fluida disekitarnya mengandung partikel - partikel
padat. Jenis korosi ini yang perlu diperhatikan keretakan korosi erosi (stress
corrosion cracking) dan penggetasan zat air. Dalam hal ini perusakan karena
erosi dan korosi saling mendukung. Logam yang telah kena erosi akibat terjadi
keausan dan menimbulkan bagian – bagian yang tajam dan kasar. Bagian –
bagian inilah yang mudah terkena korosi dan bila ada gesekan akan
menimbulkan abrasi lebih barat lagi.
Korosi erosi ini dikatakan juga sebagai korosi karena kecepatan
turbulensi dan benturan yang terjadi karena adanya gesekan relatif antara
15
elektrolit dan permukaan logam. Bentuk korosi ini terutama disebabkan oleh
efek olakan dan peronggaan.
Olakan atau turbulensi disebabkan oleh paking pemasangan yang tidak
tepat, tonjolan akibat pengelasan, solder pada bagian dalam pipa atau
sambungan, tikungan yang jari – jarinya terlalu kecil atau apa saja yang
menghalangi aliran. Peningkatan laju aliran juga menyebabkan hancurnya
aliran laminar dan terjadinya olakan (aliran turbulen).
Pada olakan atau turbulensi ini molekul – molekul fluida akan
memberikan tekanan langsung pada logam sehingga terjadi keausan mekanik
yang akan menyebabkan terjadinya korosi.
Kerusakan berupa peronggaan sering dijumpai pada bagian dalam pipa
dimana zat cair seolah – olah diam, vibrasi – vibrasi pada dinding pipa yang
dihasilkan oleh mesin pompa yang menimbulkan obilasi tekanan transversal
pada lapisan zat cair dinding – dindingnya. Perubahan tekanan ini menimbulkan
serangan peronggaan dan sumuran.
Pencegahannya : kurangi flow rate dan turbulen, hindari perubahan
arah secara tiba - tiba, perkuat lapisan.
16
Gambar 9. Korosi Erosi Sumber : Ismanto Alpha (2009)
h. Stress Corrosion
Stress corrosion merupakan kombinasi antara tegangan tarik dan
lingkungan korosif yang mengakibatkan kegagalan pada material.
Tegangan biasanya bersifat internal yang disebabkan perlakuan yang
diterapkannya seperti bentukan dingin (cold forming) atau merupakan sisa - sisa
hasil pengerjaan (residual) misalnya : pengerlingan, pengepresan dan lain –
lain.
Untuk kuningan jenis retak ini dinamakan season cracking dan untuk baja
disebut caustic embrittlement.
17
Pencegahan : kurangi terjadinya tegangan, eliminasi lingkungan kritis,
ganti paduan, katoda proteksi, inhibitor, beri lapisan.
Gambar 10. Korosi Tegangan Sumber : Ismanto Alpha (2009)
i. Hidrogen Damage
Hidrogen damage merupakan kerusakan mekanika dari metal akibat
interaksi dengan hidrogen.
Ada 4 jenis hidrogen damage :
1. Hidrogen blistering, hasil penetrasi dari hidrogen ke metal.
2. Hidrogen embrittlement, suatu proses hilangnya daktilitas metal akibat
terserapnya hidrogen.
18
3. Decarburization, pemisahan karbon dari baja (high temp) menurunkan
kekuatan tarik.
4. Hidrogen attack, interaksi hidogen pada metal paduan pada temperatur
tinggi.
Pencegahan : coanting, inhibitor, hilangkan poison, beri paduan.
Gambar 11. Hidrogen DamageSumber : Ismanto Alpha (2009)
19
D. Mekanisme Korosi Erosi
Korosi erosi merupakan gabungan dari kerusakan elekrokimia dan
kecepatan fluida yang tinggi pada permukaan logam. Korosi erosi dapat pula
terjadi karena adanya aliran fluida yang sangat tinggi melewati benda yang diam
atau statis. Atau bisa juga terjadi karena sebuah objek bergerak cepat di dalam
fluida yang diam, misalnya baling - baling kapal laut.
Gambar 12. Korosi ErosiSumber : Mutia Delina (2007)
Korosi erosi dapat dibedakan pada 3 kondisi, yaitu :
1. Kondisi aliran laminar
2. Kondisi aliran turbulensi
3. Kondisi peronggaan
Bentuk korosi ini cenderung lebih banyak dialami oleh komponen -
komponen yang digerakkan dengan kecepatan tinggi dalam fluida, dari pada dalam
pipa atau tangki di mana fluida mengalir terhadap permukaan logam yang diam.
20
Jadi baling - baling kipas dan roda gigi turbin hidrolik adalah komponen -
komponen yang paling mungkin menderita korosi pada rongga.
Gambar 13. Korosi pada rongga disepanjang tepi sebuah bilah baling - balingSumber : Mutia Delina (2007)
Laju korosi pada umumnya naik sebanding dengan naiknya kecepatan
aliran medium korosif. Pada kecepatan tinggi peristiwa korosi erosi terjadi
kombinasi antara kerusakan mekanis dan korosi. Sebagai akibatnya adalah
terbentuknya sumur yang saling berhubungan. Bila dalam aliran ada benda –
benda abrasif maka dapat mempercepat terjadinya korosi.
Kecepatan hanyalah salah satu faktor yang dapat menyebabkan turbulensi
; geometri sistem dapat menyumbangkan peran yang besar dalam menentukan
apakah serangan akan terjadi atau tidak. Beberapa faktor yang mungkin
menyebabkan korosi benturan adalah :
1. Perubahan drastis pada diameter lubang bor atau arah pipa
2. Penyekat pada sambungan yang buruk pemasangannya
3. Adanya celah yang memungkinkan fluida mengalir di luar aliran utama
21
4. Adanya produk korosi atau endapan lain yang dapat mengganggu aliran
laminer.
Segala peralatan yang dipakai untuk menangani fluida bergerak dapat
terserang korosi erosi. Peralatan – peralatan yang dimaksud antara lain pipa dan
sambungan pompa, bejana pengaduk, impeller, alat penukar kalor, alat – alat ukur
dan sebagainya.
Kerusakan kavitasi merupakan bentuk khusus dari korosi erosi yang
disebabkan oleh terbentuknya gelembung – gelembung uap dan pecah pada
permukaan logam. Biasanya terjadi pada propeller kapal laut, dimana fluida denga
kecepatan tinggi mengalir dibarengi terjadinya perubahan tekanan.
Korosi erosi mudah dikenali karena dapat menciptakan efek-efek yang
agak aneh serta indah berupa ceruk - ceruk, lubang - lubang bundar atau parit -
parit. Efek - efek khas yang dihasilkan oleh korosi erosi terjadi akibat
ketergantungan laju erosi terhadap waktu. Pada permukaan lembut, laju erosi
lambat, tetapi akan menjadi cepat apabila permukaanya semakin kasar. Apabila
kekasaran permukaan telah mencapai kedalaman tertentu, selapis air akan
menempel ke permukaan atau terperangkap dalam ceruk - ceruk, dan ini
mengurangi efek erosi yang di timbulkan oleh aliran selanjutnya. Peronggaan atau
kavitasi adalah bentuk khusus korosi erosi yang di sebabkan oleh pembentukan
dan pecahnya gelembung - gelembung uap di permukaan logam.
Salah satu metode yang baik dalam pengendalian korosi pada rongga
adalah menggunakan komponen - komponen yang halus dan rapi pengerjaanya
22
sehingga tempat pembentukan gelembung semakin sedikit. Cara lain, dibuat
selaput karet sebagai ketahanan terhadap korosi. Bagian permukaan logam yang
terkena korosi biasanya relatif lebih bersih jika dibandingkan dengan permukaan
logam yang terkena korosi jenis lain. Erosi korosi dapat dikendalikan dengan
menggunakan material yang terbuat dari logam yang keras, merubah kecepatan
alir fluida atau merubah arah aliran fluida.
E. Aluminium
Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan
unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak
bumi sebanyak kira - kira 8,07 % hingga 8,23 % dari seluruh massa padat dari
kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam
bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan
lain - lain) (USGS). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium
merupakan logam yang cukup reaktif.
Aluminium tahan terhadap korosi karena fenomena pasivasi. Pasivasi adalah
pembentukan lapisan pelindung akibat reaksi logam terhadap komponen udara
sehingga lapisan tersebut melindungi lapisan dalam logam dari korosi.
Selama 50 tahun terakhir, aluminium telah menjadi logam yang luas
penggunaannya setelah baja. Perkembangan ini didasarkan pada sifat - sifatnya
yang ringan, tahan korosi, kekuatan dan ductility yang cukup baik (aluminium
paduan), mudah diproduksi dan cukup ekonomis (aluminium daur ulang). Yang
23
paling terkenal adalah penggunaan aluminium sebagai bahan pembuat pesawat
terbang, yang memanfaatkan sifat ringan dan kuatnya.
Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat
ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu,
tergantung kekasaran permukaannya. Kekuatan tensil aluminium murni adalah 90
MPa, sedangkan aluminium paduan memiliki kekuatan tensil berkisar 200-600
MPa. Aluminium memiliki berat sekitar satu pertiga baja, mudah ditekuk,
diperlakukan dengan mesin, dicor, ditarik (drawing), dan diekstrusi.
Resistansi terhadap korosi terjadi akibat fenomena pasivasi, yaitu
terbentuknya lapisan aluminium oksida ketika aluminium terpapar dengan udara
bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh.
Aluminium paduan dengan tembaga kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi
galvanik dengan paduan tembaga. Aluminium juga merupakan konduktor panas
dan elektrik yang baik. Jika dibandingkan dengan massanya, aluminium memiliki
keunggulan dibandingkan dengan tembaga, yang saat ini merupakan logam
konduktor panas dan listrik yang cukup baik, namun cukup berat.
Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain
aluminium itu sendiri, namun aluminium murni yang dijual di pasaran tidak
pernah mengandung 100% aluminium, melainkan selalu ada pengotor yang
terkandung di dalamnya. Pengotor yang mungkin berada di dalam aluminium
murni biasanya adalah gelembung gas di dalam yang masuk akibat proses
peleburan dan pendinginan/pengecoran yang tidak sempurna, material cetakan
24
akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau pengotor lainnya akibat kualitas
bahan baku yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang aluminium).
Umumnya, aluminium murni yang dijual di pasaran adalah aluminium murni 99%,
misalnya aluminium foil.
Pada aluminium paduan, kandungan unsur yang berada di dalamnya dapat
bervariasi tergantung jenis paduannya. Pada paduan 7075, yang merupakan bahan
baku pembuatan pesawat terbang, memiliki kandungan sebesar 5,5% Zn, 2,5%
Mg, 1,5% Cu, dan 0,3% Cr. Aluminium 2014, yang umum digunakan dalam
penempaan, memiliki kandungan 4,5% Cu, 0,8% Si, 0,8% Mn, dan 1,5% Mg.
Aluminium 5086 yang umum digunakan sebagai bahan pembuat badan kapal
pesiar, memiliki kandungan 4,5% Mg, 0,7% Mn, 0,4% Si, 0,25% Cr, 0,25% Zn,
dan 0,1% Cu.
Kandungan Atom/Unsur dan Ikatan
Aluminium disimbolkan dengan Al, dengan nomor atom 13 dalam tabel
periodik unsur. Bauksit, bahan baku aluminium memiliki kandungan aluminium
dalam julah yang bervariasi, namun pada umumnya di atas 40% dalam berat.
Senyawa aluminium yang terdapat di bauksit diantaranya Al2O3, Al(OH)3, γ-
AlO(OH), dan α-AlO(OH).
25
Gambar 14. Bauksit, sepanjang 4 cm dan ditambang di Little Rock, Arkansas, Amerika Serikat.
Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
Isotop aluminium yang terdapat di alam adalah isotop 27Al, dengan persentase
sebesar 99,9%. Isotop 26Al juga terdapat di alam meski dalam jumlah yang sangat
kecil. Isotop 26Al merupakan radioaktif dengan waktu paruh sebesar 720000 tahun.
Isotop aluminium yang sudah ditemui saat ini adalah aluminium dengan berat
atom relatif antara 23 hingga 30, dengan isotop 27Al merupakan isotop yang paling
stabil.
Difusi atom di tentukan oleh macam atom, tetapi pada umumnya sangat
lambat pada temperature biasa dengan pencelupan dingin kekosongan atom tetap
ada, jadi dengan berjalannya waktu struktur atom bisa berubah, yang
menghasilkan perubahan sifat - sifatnya. Perubahan sifat - sifat dengan berjalannya
waktu pada umumnya di namakan penuaan. Apabila proses itu berjalan pada
temperature kamar di namakan penuaan ilmiah, sedangkan apabila proses itu
terjadi pada temperatur lebih tinggi dinamakan penuaan buatan.
26
Bentuk Struktur Mikro
Gambar 15. Struktur mikro alumina, bahan baku aluminium.Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
Gambar 16. Struktur mikro dari aluminium murni Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
27
Gambar 17. Struktur mikro dari paduan aluminium-silikon. Gambar (a) merupakan paduan Al-Si tanpa perlakuan khusus. Gambar (b) merupakan paduan Al-Si dengan perlakuan termal. Gambar (c) adalah paduan Al-Si dengan perlakuan termal dan penempaan. Perhatikan bahwa semakin ke kanan, struktur mikro semakin baik
Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
Gambar 18. Struktur mikro Al-Si-Mg tanpa perlakuan termal Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
28
Gambar 19. Struktur mikro dari paduan Al-Si-Mg setelah perlakuan termal
Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
Gambar 20. Struktur mikro dari Al-Cu Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
29
F. Klasifikasi dan Penggolongan
a. Aluminium Murni
Aluminium 99% tanpa tambahan logam paduan apapun dan dicetak
dalam keadaan biasa, hanya memiliki kekuatan tensil sebesar 90 MPa, terlalu
lunak untuk penggunaan yang luas sehingga seringkali aluminium dipadukan
dengan logam lain.
b. Aluminium Paduan
Elemen paduan yang umum digunakan pada aluminium adalah silikon,
magnesium, tembaga, seng, mangan, dan juga lithium sebelum tahun 1970.
Secara umum, penambahan logam paduan hingga konsentrasi tertentu akan
meningkatkan kekuatan tensil dan kekerasan, serta menurunkan titik lebur.
Jika melebihi konsentrasi tersebut, umumnya titik lebur akan naik disertai
meningkatnya kerapuhan akibat terbentuknya senyawa, kristal, atau granula
dalam logam.
Namun, kekuatan bahan paduan aluminium tidak hanya bergantung pada
konsentrasi logam paduannya saja, tetapi juga bagaimana proses perlakuannya
hingga aluminium siap digunakan, apakah dengan penempaan, perlakuan
panas, penyimpanan, dan sebagainya.
Satu kelemahan yang dimiliki aluminium murni dan paduan adalah sulit
memperkirakan secara visual kapan aluminium akan mulai melebur, karena
aluminium tidak menunjukkan tanda visual seperti baja yang bercahaya
kemerahan sebelum melebur.
30
Gambar 21. Aluminium cair, warna kemerahan adalah cetakan yang memanas sedangkan aluminium cair tidak menunjukkan perubahan warna walau dalam keadaan cairSumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
G. Sifat - Sifat Teknis Bahan
1. Sifat Fisik Aluminium
Tabel 1. Sifat fisik aluminium :
Nama, Simbol, dan Nomor Aluminium, Al, 13
Sifat Fisik
Wujud Padat
Massa jenis 2,70 gram/cm3
Massa jenis pada wujud cair 2,375 gram/cm3
Titik lebur 933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF
Titik didih 2792 K, 2519 oC, 4566 oF
Kalor jenis (25 oC) 24,2 J/mol K
Resistansi listrik (20 oC) 28.2 nΩ m
Konduktivitas termal (300 K) 237 W/m K
31
Pemuaian termal (25 oC) 23.1 µm/m K
Modulus Young 70 Gpa
Modulus geser 26 Gpa
Poisson ratio 0,35
Kekerasan skala Mohs 2,75
Kekerasan skala Vickers 167 Mpa
Kekerasan skala Brinnel 245 a
Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
2. Sifat Mekanik Aluminium
Sifat teknik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi
oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut.
Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini
disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan
aluminium oksida di permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar
oleh udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi
lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan
logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.
1. Kekuatan tensil
32
Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika
dilakukan pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi
dari tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya
terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran kekuatan
yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai
suatu acuan terhadap kekuatan bahan.
Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan
umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan
yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan.
Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan
termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa
(paduan 7075).
2.Kekerasan
Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan
yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika
diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas,
plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan sebagainya.
Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling
umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell.
Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65
skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk
logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium
33
perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau
fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan
pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.
3. Ductility
Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk
menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis
tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility ditunjukkan
dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang tinggi akan
mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan yang memiliki
ductility rendah, hampir tidak mengalami necking. Sedangkan dalam hasil
pengujian tensil, ductility diukur dengan skala yang disebut elongasi. Elongasi
adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika dilakukan uji
kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam persentase pertambahan panjang per
panjang awal bahan yang diujikan.
Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan
memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun
pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium
murni, karena ductility berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta
hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi
dari pada aluminium murni.
H. Standarisasi dan Kodifikasi
34
Pengkodean aluminium tempa berdasarkan International Alloy Designation
Sistem adalah sebagai berikut :
a. Seri 1xxx merupakan aluminium murni dengan kandungan minimun 99,00%
aluminium berdasarkan beratnya.
b. Seri 2xxx adalah paduan dengan tembaga. Terdiri dari paduan bernomor 2010
hingga 2029.
c. Seri 3xxx adalah paduan dengan mangan. Terdiri dari paduan bernomor 3003
hingga 3009.
d. Seri 4xxx adalah paduan dengan silikon. Terdiri dari paduan bernomor 4030
hingga 4039.
e. Seri 5xxx adalah paduan dengan magnesium. Terdiri dari paduan dengan nomor
5050 hingga 5086.
f. Seri 6xxx adalah paduan dengan silikon dan magnesium. Terdiri dari paduan
dengan nomor 6061 hingga 6069
g. Seri 7xxx adalah paduan dengan seng. Terdiri dari paduan dengan nomor 7070
hingga 7079.
h. Seri 8xxx adalah paduan dengan lithium.
Perlu diperhatikan bahwa pengkodean aluminium untuk keperluan
penempaan seperti di ats tidak berdasarkan pada komposisi paduannya, tetapi
berdasarkan pada sistem pengkodean terdahulu, yaitu sistem Alcoa yang
menggunakan urutan 1 sampai 79 dengan akhiran S, sehingga dua digit di
35
belakang setiap kode pada pengkodean di atas diberi angka sesuai urutan Alcoa
terdahulu. Pengecualian ada pada paduan magnesium dan lithium.
Pengkodean untuk aluminium cor berdasarkan Aluminium Association
adalah sebagai berikut :
1. Seri 1xx.x adalah aluminium dengan kandungan minimal 99% aluminium
2. Seri 2xx.x adalah paduan dengan tembaga
3. Seri 3xx.x adalah paduan dengan silikon, tembaga, dan/atau magnesium
4. Seri 4xx.x adalah paduan dengan silicon
5. Seri 5xx.x adalah paduan dengan magnesium
6. Seri 7xx.x adalah paduan dengan seng
7. Seri 8xx.x adalah paduan dengan lithium
Perlu diperhatikan bahwa pada digit kedua dan ketiga menunjukkan
persentase aluminiumnya, sedangkan digit terakhir setelah titik adalah keterangan
apakah aluminium dicor setelah dilakukan pelelehan pada produk aslinya, atau
dicor segera setelah aluminium cair dengan paduan tertentu. Ditulis hanya dengan
dua angka, yaitu 1 atau 0.
Klasifikasi aluminium pada Standar Nasional Indonesia tidak berdasarkan
pada konsentrasi paduan maupun perlakuannya. Klasifikasi aluminium paduan
pada Standar Nasional Indonesia didasarkan pada aplikasi aluminium tersebut.
36
Berikut ini adalah contoh penomoran aluminium pada Standar Nasional
Indonesia :
a. 03-2583-1989 aluminium lembaran bergelombang untuk atap dan dinding.
b. 07-0417-1989 ekstrusi aluminium paduan.
c. 03-0573-1989 jendela aluminium paduan.
d. 07-0603-1989 aluminium ekstrusi untuk arsitektur.
e. 07-0733-1989 ingot aluminium primer.
f. 07-0734-1989 aluminium ekstrusi untuk arsitektur, terlapis bahan anodisasi.
g. 07-0828-1989 ingot aluminium sekunder.
h. 07-0829-1989 ingot aluminium paduan untuk cor.
i. 07-0851-1989 plat dan lembaran aluminium.
j. 07-0957-1989 aluminium foil dan paduannya.
k. 04-1061-1989 kawat aluminium untuk penghantar listrik.
Terdapat 84 produk aluminium yang terdaftar dalam Sistem Informasi
Standar Nasional Indonesia, berupa aluminium murni dan paduannya, senyawa
aluminium, bahkan petunjuk teknis pembuatan aluminium dan aplikasinya juga
merupakan produk terdaftar di SNI.
37
I. Contoh Aplikasi
Aluminium adalah logam non-besi yang paling banyak digunakan di seluruh
dunia. Produksi global dunia pada tahun 2005 mencapai 31,9 juta ton, melebihi
produksi semua logam non-besi lainnya (Hetherington et al, 2007).
Aluminium memiliki rasio kekuatan terhadap massa yang paling tinggi,
sehingga banyak digunakan sebagai bahan pembuat pesawat dan roket. Aluminium
juga dapat menjadi reflektor yang baik; lapisan aluminium murni dapat
memantulkan 92% cahaya.
Aluminium murni, saat ini jarang digunakan karena terlalu lunak.
Penggunaan aluminium murni yang paling luas adalah aluminium foil (92 - 99%
aluminium).
Paduan aluminium-magnesium umumnya digunakan sebagai bahan pembuat
badan kapal. Paduan lainnya akan mudah mengalami korosi ketika berhadapan
dengan larutan alkali seperti air laut.
Paduan aluminium-tembaga-lithium digunakan sebagai bahan pembuat
tangki bahan bakar pada pesawat ulang - alik milik NASA.
Uang logam juga terbuat dari aluminium yang diperkeras. Hingga saat ini,
sulit dicari apa bahan paduan uang pembuat uang logam berwarna putih keperakan
ini, kemungkinan dirahasiakan untuk mencegah pemalsuan uang logam.
Velg mobil juga menggunakan bahan aluminium yang dipadu dengan
magnesium, silikon, atau keduanya, dan dibuat dengan cara ekstrusi atau dicor.
38
Beberapa jenis roda gigi menggunakan paduan Al-Cu. Penggunaan paduan
Cu untuk mendapatkan tingkat kekerasan yang cukup dan memperpanjang usia
benda akibat fatigue.
Gambar 22. Aluminium foilSumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
Gambar 23. Aluminium foamSumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
39
Gambar 24. Velg mobil, mengunakan paduan Al-Si, Al-Mg, atau Al-Si-Mg
Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
Gambar 25. Roda gigi menggunakan paduan Al-CuSumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
40
Gambar 26. Baling - baling kapal jenis FPP (Fixed Pitch Propeller), dari bahan aluminium yang tahan karat
Sumber : http:// www.worldsEnterprice.com/kategori (2010)
Gambar 27. Pesawat terbang, dibuat dengan menggunakan paduan 7075, Al-Zn
Sumber : http:// www.webmineral.com/aluminium.shtm (2009)
41
J. Penggunaan Pipa Aluminium
Material – material pipa dibagi dua kelas dasar, metal dan nonmetal.
Nonmetal pipa seperti kaca, keramik, plastik dan seterusnya. Pipa metal pun dibagi
menjadi dua kelas, besi dan bukan besi. Material besi terdiri dari besi yang umum
yang digunakan pada pipa proses. Besi metal adalah baja karbon, besi tahan karat,
baja krome, besi tuang dan seterusnya. Sedang nonmetal termasuk aluminium.
Penggunaan material pipa sebagai bahan dasar aluminium memiliki
kemampuan kerja dengan suhu dan tekanan tinggi. Pipa aluminium utamanya
digunakan untuk instalasi air laut pada sistem pendingin. Penggunaan dari pipa
aluminium pada kendaraan bermotor adalah pada knalpot motor yang terdapat
pada silencer berisi glasswool yang merupakan proses penguraian gas buang CO,
diperoleh dari panas hasil proses pembakaran di ruang bakar, yang didistribusikan
melalui pipa aluminium diisolasi dengan asbes. Isolasi pada pipa bertujuan untuk
mempertahankan temperatur gas panas pada pipa agar tetap tinggi.
Gambar 28. Knalpot motor yang didalamnya terdapat silencerSumber : http:// www.ototest.com/komparasi knalpot.shtm (2011)