ALUMINIUM PADUAN

PROSES

Bauxite merupakan bahan tambang utama untuk memperoleh aluminium, aluminium murni diekstrasi dari bouxite dengan proses Bayer yang membutuhkan energi listrik yang sangat besar antara 13,5 - 16,5 KWH per kilogram aluminium.

Pada proses Bayer, bauxite yang telah dihancurkan menjadi bubuk direaksikan dengan larutan NaOH pada temperatur tinggi (160-170C) sehingga menjadi reaksi sebagai berikut :

Al2O2 + 2 NaOH ----> 2 NaAlO2 + H2ONaAlO2 + H2O ------> 2 Al(OH)3 + NaOH

Al(OH)3 ini kemudian dilewatkan pada rotary kiln pada temperatur 1000 - 1100C untuk menghilangkan air yang terikat secara kimia dan menghasilkan Al2O3 berupa serbuk putih

Oksida aluminium kemudian dilarutkan pada cryolite cair Na2AlF6 , dan elektrolisa pada sel elektrolit pada temperatur 950 - 1000C menggunakan anoda dan katoda karbon.

Selama proses elektrolisa oksigen dibebaskan pada anoda dimana oksigen akan bereaksi dengan karbon membentuk CO dan CO2. Aluminium cair secara periodik diambil dari elektrolit. Aluminium yang dihasilkan dengan cara ini umumnya mengandung 99,5 -- 99,9 % Al dengan besi dan silikon

SKEMATIK PD PROSES ELEKTROLISA

SIFAT UMUM MEKANIS DAN FISIS ALUMINIUMa. Berat jenis kecil, yaitu 2,7b. Titik lebur 6600 C.c. Penghantar panas dan listrik yang baik.d. Warna putih kebiru-biruan.e. Tahan terhadap beberapa macam

cairan encer dan udara luar, karena membentuk lapisan oksida tipis. Lapisan oksida ini melindungi bagian dalam terhadap oksidasi selanjutnya.

f. Dapat ditempa, ditarik, dicanai, dituang dan dilas.

g. Kekuatan tarik 9 - 12 kg/mm2, bila dicanai meningkat sampai 18 kg/mm2.

SIFAT ALUMINIUM MURNI

-Sifat mampu bentuk yang baik

-Tahan korosi yang cukup baik

-Konduktivitas listrik yang cukup baik

-Permukaannya memiliki sifat pemantulan cahaya yang baik

-Kelemahan alluminium murni adalah kekuatannya yang rendah

PERLAKUAN PANAS PADA ALUMINIUM

Pengolahan panas dapat dilakukan pada aluminium dan aluminium paduan. Logam ini mengeras dalam waktu yang lama setelah didinginkan secara kejutan (berbeda dengan baja). Ada tiga macam pengolahan atau perlakuan panas pada aluminium, yaitu

a. Mengeraskan biasa.

b. Mengeraskan dipercepat.

c. Melunakkan.

a. Mengeraskan Biasa. Aluminium paduan dipanaskan pada temperatur 500- 550C, Selanjutnya didinginkan secara kejutan ke dalam air. Setelah penyepuhan (pendinginan kejutan) ini bahan belum mengeras seperti pada penyepuhan baja. Proses pengerasan berjalan beberapa minggu. Pada umumnya kekerasan maksimum dicapai setelah tiga bulan. Cara ini dinamakan age hardening.b. Mengeraskan Dipercepat. Proses mengeraskan ini dinamakan artificial agung atau precipitation hardening. Setelah didinginkan secara kejutan, aluminium disimpan dalam ruangan yang panas. Pengaruh kecepatan mengeras dan tingginya kekerasan yang dicapai sangat bergantung kepada temperatur ruangan tersebut. Hal ini dapat dilihat pada gambar pd hal selanjutnya.

Gambar Yield strengh Vs Waktu heat treatment

Gambar Ductility Vs Waktu heat treatment

c. Melunakkan. Dengan melunakkan, bertujuan untuk kerperluan tertentu dari bahan aluminium tuang dan aluminium tempa dapat capai. Bahan dipanaskan sampai temperatur 340 - 355C, kemudian didinginkan secara perlahan-lahan. Bila suhu pemanasan lebih tinggi, maka kecepatan pendinginan harus lebih kecil. Biasanya dengan penurunan 10C tiap jam.

Klasifikasi Paduan Aluminium

a. Wrought Alluminum Alloys.

b. Casting Alloys.

a. Wrought Alluminum Alloys. adalah paduan yang dapat mengalami pengerjaan panas dan dingin, dengan kata lain paduan ini dapat mengalami deformasi plastik. Paduan aluminium yang diproduksi dalam bentuk wrought yaitu wire, rod, bar, sheet, plate dan shape yang diklasifikasikan menurut unsur utama pemandunya.

Pada klasifikasi Wrought Alluminium Alloy dipakai fenomena empat angka. Angka pertama menunjukkan kelompok paduan yang mengandung unsur pemadu utama tertentu. Angka kedua menunjukkan modifikasi dari paduan orisinal atau batas kandungan impurities.

Dua angka terakhir tidak mengandung makna khusus, tetapi hanya membedakan jenis paduan, kecuali pada paduan dengan angka pertama satu (alluminium murni) dua angka terakhir tersebut menunjukkan batas kemurnian. Wrought Alluminum Alloy Groups dapat ditabelkan sebagai berikut:

No No. Klasifika

si

Keterangan

12345678

1XXX 2XXX3XXX 4XXX5XXX6XXX7XXX8XXX

Aluminium tingkat kemurnian 99% murni

unsur pemadu utama Copper (Cu).- Manganese (Mn).- Silicon (Si).- Magnesium (Mg).- Magnesium dan Silicon- Zinc (Zn).- Unsur lain.

Kode perlakuan pada paduan Aluminium

a. T1 ---> Naturally aged . Produk didinginkan dari temperatur tinggi dimana proses pembentukan berlangsung, kemudian dilakukan aging secara alamiah guna memperoleh kondisi stabil secara substansial.b. T3 ---> Perlakuan panas dengan larutan, kemudian dilakukan pengerjaan dingin dan aging alamiah guna memperoleh kondisi stabil.

c. T4 ---> Perlakuan panas dengan larutn dan aging alamiah untuk memperoleh kondisi yang stabil. "Solution heat-treated and naturally aged to a substantially stable condition".

d. T5 ---> Didinginkan dari temperatur tinggi pada proses pembentukan kemudian dilakukan aging secara artifisial. "Cooled from a elevated-temperature shaping process and then artificially aged".e. T6 ---> Perlakuan panas dengan larutan, kemudian dilakukan aging secara artifisial. " Solution heat-treated and then artificially aged".

f. T7 ---> Perlakuan panas dengan larutan dan distabilkan. "Solution heat-treated and stabilized".

g. T8 ---> Perlakuan panas dengan larutan, pengerjaan dingin kemudian dilakukan aging secara artifisial. "Solution heat-treated, cold worked and then artificially aged".

Paduan Aluminium Yang Dapat Dikeraskan Dengan Age Hardening. Paduan seri 2XXX, 6XXX dan 7XXX dapat mengalami perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya dapat dijelaskan sebagai berikut :a. Paduan Seri 2XXX. Unsur pemadu utama adalah copper (Cu), tetapi magnesium, silikon dan mangan juga ditambahkan pada paduan ini. Salah satu paduan yang penting pada kelompok ini adalah Al 2024. Paduan 2024 diperkuat dengan solid solution and precipitation strengthening, Paduan 2024-T3 memiliki kekuatan tarik sekitar 400 MPa, sedangkan pada kondisi T6

sekitar 440 MPa. Paduan ini banyak dipakai pada struktur pesawat terbang terutama untuk skin dan rivet.

b. Paduan Seri 6XXX. Unsur pemadu utama adalah magnesium dan silikon yang membentuk senyawa intermetalik Mg2Si, yang dalam bentuk presipitat memperkuat paduan ini. Paduan 6061 merupakan salah satu kelompok yang banyak dipakai, pada kondisi T6 paduan ini mempunyai kekuatan tarik sekitar 290 MPa. Paduan ini banyak dipakai untuk stuktur-stuktur umum.c. Paduan Seri 7XXX. Unsur pemandu utama paduan ini adalah Zn, disamping itu juga ditambahkan unsur lain seperti Mg, Cu, Mn dan Cr, dimana akan terbentuk senyawa metalik MgZn2 yang merupakan presipitat dasar yang memperkuat paduan ini. Paduan 7075 merupakan salah satu paduan yang penting dari kelompok ini dimana kekuatan tariknya dapat mencapai 500 MPa. Paduan ini banyak digunakan pada struktur pesawat terbang.

Paduan Alluminium Yang Tidak Dapat Diperkuat Dengan Age Hardening. paduan ini adalah paduan seri 3XXX dan 5XXX, masing-masing dengan unsur pemandu mangan dan magnesium. Pada kedua paduan ini unsur pemandu memperkuat aluminium dengan solid solution strengthening. Adanya atom Mn dan Mg yang terlarut menimbulkan medan regangan yang interaksinya dengan dislokasi akan menahan gerakan dislokasi. Paduan seri 3XXX yang penting adalah paduan 3003, yang pada dasarnya adalah paduan 1100 dengan penambahan Mn sebanyak 1,25%. Paduan seri 5XXX yang penting adalah paduan 5052 yang mengandung 2,5% Mg dan 0,2% Cr.