ALUMINIUM MURNI DAN PADUANNYA

DISUSUN OLEH:

Aden Sukanda 4212215063

Eryan Arif Ramadhan 4212215064

Firmansyah 4212215065

Jaeni Mustofa 4212215066

FAKULTAS TEKNIK SIPIL

UNIVERSITAS PANCASILA

2012

1

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah Yang Maha Esa karena atas

petunjuk dan perlindungannya, makalah yang berjudul Aluminium Murni dan

Paduannya dapat terselesaikan dengan baik.

Sebagai mahasiswa Teknik Sipil, pengetahuan terhadap bahan-bahan

keteknikan sangatlah penting dalam perancangan dan pembuatan alat dan bahan

bangunan serta fasilitas penunjang pembangunan seperti sarana penyimpanan

hasil pertanian. Pengetahuan yang dibutuhkan antara lain sifat dan struktur hingga

aplikasi dan ketersediannya di pasar. Dengan disertai pengetahuan tersebut,

diharapkan lulusan Teknik Sipil dapat melakukan setiap pekerjaan sesuai dengan

tuntutan profesinya.

Segenap anggota kelompok 1 mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya atas bantuan yang diberikan Ir. Imam Hagni P MT dan pihak lain yang

telah memperlancar penyusunan makalah kami demi kelancaran studi kami.

Semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi mahasiswa Teknik Sipil

pada khususnya dan masyarakat luas pada umumnya.

2

Daftar Isi

Kata pengantar 2

Daftar isi 3

A. Pengertian

4

B. Kandungan Atom/Unsur dan Ikatan 5

C. Bentuk Struktur Mikro

6

D. Proses Pembuatan

9

E. Klasifikasi dan Penggolongan 12

F. Sifat-Sifat Teknis Bahan

22

G. Contoh Aplikasi

24

H. Standarisasi dan Kodifikasi 20

I. Bentuk, Ukuran, dan Harga 22

Glosarium 23

Daftar Pustaka 25

Daftar distribusi anggota kelompok 26

Lampiran 27

3

A. Pengertian

Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak.

Gambar 1: Aluminium, dipotong setelah dicetak dari tanur tanpa perlakuan fisik maupun

termal.

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 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

4

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

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.

5

B. 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).

Gambar 2: Bauksit, sepanjang 4 cm dan ditambang di Little Rock, Arkansas, Amerika

Serikat.

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

6

apabila proses itu terjadi pada temperatur lebih tinggi dinamakn penuaan

buatan.

C. Bentuk Struktur Mikro

Gambar 3. Struktur mikro alumina, bahan baku aluminium.

Gambar 4. Struktur mikro dari aluminium murni

7

Gambar 5. 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.

Gambar 6.Struktur mikro Al-Si-Mg tanpa perlakuan termal

Gambar 7. Struktur mikro dari paduan Al-Si-Mg setelah perlakuan termal

8

Gambar 8. Struktur mikro dari Al-Cu

D. Proses pembuatan

Aluminium adalah logam yang sangat reaktif yang membentuk ikatan

kimia berenergi tinggi dengan oksigen. Dibandingkan dengan logam lain,

proses ekstraksi aluminium dari batuannya memerlukan energi yang tinggi

untuk mereduksi Al2O3. Proses reduksi ini tidak semudah mereduksi besi

dengan menggunakan batu bara, karena aluminium merupakan reduktor yang

lebih kuat dari karbon.

Proses produksi aluminium dimulai dari pengambilan bahan tambang

yang mengandung aluminium (bauksit, corrundum, gibbsite, boehmite,

diaspore, dan sebagainya). Selanjutnya, bahan tambang dibawa menuju proses

Bayer.

9

Gambar 9: Proses Bayer

Proses Bayer menghasilkan alumina (Al2O3) dengan membasuh bahan

tambang yang mengandung aluminium dengan larutan natrium hidroksida

pada temperatur 175 oC sehingga menghasilkan aluminium hidroksida,

Al(OH)3. Aluminium hidroksida lalu dipanaskan pada suhu sedikit di atas

1000 oC sehingga terbentuk alumina dan H2O yang menjadi uap air.

Setelah Alumina dihasilkan, alumina dibawa ke proses Hall-Heroult.

Proses Hall-Heroult dimulai dengan melarutkan alumina dengan

leelehan Na3AlF6, atau yang biasa disebut cryolite. Larutan lalu dielektrolisis

dan akan mengakibatkan aluminium cair menempel pada anoda, sementara

oksigen dari alumina akan teroksidasi bersama anoda yang terbuat dari

karbon, membentuk karbon dioksida. Aluminium cair memiliki massa jenis

yang lebih ringan dari pada larutan alumina, sehingga pemisahan dapat

dilakukan dengan mudah.

Elektrolisis aluminium dalam proses Hall-Heroult menghabiskan energi

yang cukup banyak. Rata-rata konsumsi energi listrik dunia dalam

mengelektrolisis alumina adalah 15 kWh per kilogram aluminium yang

dihasilkan. Energi listrik menghabiskan sekitar 20-40% biaya produksi

aluminium di seluruh dunia.

10

Gambar 10: Diagram Proses Hall-Heroult yang disederhanakan. Perhatikan letak katoda

yang berada di dasar wadah, untuk mengantisipasi massa jenis aluminium cair yang lebih

tinggi dibandingkan larutan cryolite-alumina

Aluminium daur ulang

Salah satu keuntungan aluminium lainnya adalah, mampu didaur ulang

tanpa mengalami sedikitpun kehilangan kualitas. Proses daur ulang tidak

mengubah struktur aluminium, daur ulang terhadap aluminium dapat

dilakukan berkali-kali (wasteonline.org).

Mendaur ulang aluminium hanya mengkonsumsi energi sebesar 5% dari

yang digunakan dalam memproduksi aluminium dari bahan tambang

(economist.com). Di Eropa, terutama negara Skandinavia, 95% aluminium

yang beredar merupakan bahan hasil daur ulang.

Proses daur ulang aluminium berawal dari kegiatan meleburkan sampah

aluminium. Hal ini akan menghasilkan endapan. Endapan ini dapat diekstraksi

ulang untuk mendapatkan aluminium, dan limbah yang dihasilkan dapat

11

digunakan sebagai bahan campuran aspal dan beton karena merupakan limbah

yang berbahaya bagi alam.

E. Klasifikasi dan Penggolongan

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.

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.

Paduan Aluminium-Silikon

Paduan aluminium dengan silikon hingga 15% akan memberikan

kekerasan dan kekuatan tensil yang cukup besar, hingga mencapai 525 MPa

pada aluminium paduan yang dihasilkan pada perlakuan panas. Jika

konsentrasi silikon lebih tinggi dari 15%, tingkat kerapuhan logam akan

meningkat secara drastis akibat terbentuknya kristal granula silika.

12

Gambar 11. Fase paduan Al-Si, temperatur vs persentase paduan

Paduan Aluminium-Magnesium

Keberadaan magnesium hingga 15,35% dapat menurunkan titik lebur

logam paduan yang cukup drastis, dari 660 oC hingga 450 oC. Namun, hal ini

tidak menjadikan aluminium paduan dapat ditempa menggunakan panas

dengan mudah karena korosi akan terjadi pada suhu di atas 60 oC. Keberadaan

magnesium juga menjadikan logam paduan dapat bekerja dengan baik pada

temperatur yang sangat rendah, di mana kebanyakan logam akan mengalami

failure pada temperatur tersebut.

13

Gambar 12. Diagram fase Paduan Al-Mg, temperatur vs persentase Mg

Paduan Aluminium-Tembaga

Paduan aluminium-tembaga juga menghasilkan sifat yang keras dan

kuat, namun rapuh. Umumnya, untuk kepentingan penempaan, paduan tidak

boleh memiliki konsentrasi tembaga di atas 5,6% karena akan membentuk

senyawa CuAl2 dalam logam yang menjadikan logam rapuh.

Gambar 13. Diagram Fase Al-Cu, temperatur vs persentase paduan

14

Paduan Aluminium-Mangan

Penambahan mangan memiliki akan berefek pada sifat dapat dilakukan

pengerasan tegangan dengan mudah (work-hardening) sehingga didapatkan

logam paduan dengan kekuatan tensil yang tinggi namun tidak terlalu rapuh.

Selain itu, penambahan mangan akan meningkatkan titik lebur paduan

aluminium.

Gambar 14. Diagram fase Al-Mn, temperatur vs konsentrasi Mn

Paduan Aluminium-Seng

Paduan aluminium dengan seng merupakan paduan yang paling terkenal

karena merupakan bahan pembuat badan dan sayap pesawat terbang. Paduan

ini memiliki kekuatan tertinggi dibandingkan paduan lainnya, aluminium

dengan 5,5% seng dapat memiliki kekuatan tensil sebesar 580 MPa dengan

elongasi sebesar 11% dalam setiap 50 mm bahan. Bandingkan dengan

aluminium dengan 1% magnesium yang memiliki kekuatan tensil sebesar 410

MPa namun memiliki elongasi sebesar 6% setiap 50 mm bahan.

15

Gamba15. Diagram fase Al-Zn, temperatur vs persentase Zn

Paduan Aluminium-Lithium

Lithium menjadikan paduan aluminium mengalami pengurangan massa

jenis dan peningkatan modulus elastisitas; hingga konsentrasi sebesar 4%

lithium, setiap penambahan 1% lithium akan mengurangi massa jenis paduan

sebanyak 3% dan peningkatan modulus elastisitas sebesar 5%. Namun

aluminium-lithium tidak lagi diproduksi akibat tingkat reaktivitas lithium yang

tinggi yang dapat meningkatkan biaya keselamatan kerja.

Paduan Aluminium-Skandium

Penambahan skandium ke aluminium membatasi pemuaian yang terjadi

pada paduan, baik ketika pengelasan maupun ketika paduan berada di

lingkungan yang panas. Paduan ini semakin jarang diproduksi, karena terdapat

paduan lain yang lebih murah dan lebih mudah diproduksi dengan

karakteristik yang sama, yaitu paduan titanium. Paduan Al-Sc pernah

digunakan sebagai bahan pembuat pesawat tempur Rusia, MIG, dengan

konsentrasi Sc antara 0,1-0,5% (Zaki, 2003, dan Schwarz, 2004).

Paduan Aluminium-Besi

16

Besi (Fe) juga kerap kali muncul dalam aluminium paduan sebagai suatu

"kecelakaan". Kehadiran besi umumnya terjadi ketika pengecoran dengan

menggunakan cetakan besi yang tidak dilapisi batuan kapur atau keramik.

Efek kehadiran Fe dalam paduan adalah berkurangnya kekuatan tensil secara

signifikan, namun diikuti dengan penambahan kekerasan dalam jumlah yang

sangat kecil. Dalam paduan 10% silikon, keberadaan Fe sebesar 2,08%

mengurangi kekuatan tensil dari 217 hingga 78 MPa, dan menambah skala

Brinnel dari 62 hingga 70. Hal ini terjadi akibat terbentuknya kristal Fe-Al-X,

dengan X adalah paduan utama aluminium selain Fe.

Tabel 1. Pengaruh Fe terhadap paduan aluminium. Perhatikan bahwa elongasi

berbanding lurus dengan kekuatan tensil pada tabel di bawah ini, berbeda dengan

kondisi pada umumnya yang berbanding terbalik, menunjukkan efek merusak Fe

terhadap paduan aluminium

% Fe Kekuatan tensil

(MPa)

Elongasi (%) pada

50 mm bahan

Skala kekerasan

Brinnel

0,29 217 14 62

0,79 216 9,8 65

0,90 210 6,0 65

1,13 171 2,5 66

1,60 126 1,5 68

2,08 78 1,0 70

Kelemahan aluminium paduan adalah pada ketahanannya terhadap lelah

(fatigue). Aluminium paduan tidak memiliki batas lelah yang dapat

diperkirakan seperti baja, yang berarti failure akibat fatigue dapat muncul

dengan tiba-tiba bahkan pada beban siklik yang kecil.

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.

17

Gambar 16: Aluminium cair. Warna kemerahan adalah cetakan yang memanas, sedangkan

aluminium cair tidak menunjukkan perubahan warna walau dalam keadaan cair

Aluminium paduan untuk keperluan penempaan

Tabel 2. Sifat aluminium tempa pada tiga jenis paduan dengan komposisi yang berbeda-

beda. Perlu diperhatikan bahwa elongasi berbanding terbalik dengan kekuatan tensil.

Paduan Komposisi (%) Kekuatan tensil

(MPa)

Elongasi (%) pada

50 mm bahan

1100 99,00 Al 90-170 5-35

3003 1,2 Mn 110-200 4-30

3004 1,2 Mn, 1,0 Mg 180-290 5-20

5052 2,5 Mg, 0,2 Cr 195-295 8-30

5056 5,2 Mg, 0,1 Mn,

0,1 Cr

295-440 10-35

Dengan persentase campuran tertentu, akan didapatkan aluminium

paduan dengan kekuatan tensil hingga 400 MPa dengan ductility yang cukup.

Aluminium paduan jenis ini lebih murah biaya produksinya karena tidak

memerlukan perlakuan termal.

18

Aluminium paduan dengan perlakuan termal

Tabel 3. Sifat aluminium paduan dengan perlakuan panas pada beberapa jenis

paduan dengan komposisi yang berbeda-beda. Perlu diperhatikan bahwa elongasi

berbanding terbalik dengan kekuatan tensil.

Paduan Komposisi (%) Kekuatan tensil

(MPa)

Elongasi (%) pada

50 mm bahan

2014 4,4 Cu, 0,8 Si, 0,8

Mn, 0,4 Mg

190-490 10-22

2024 4,5 Cu, 0,6 Mn,

1,5 Mg

190-525 6-20

6061 1,0 Mg, 0,6 Si, 0,2

Cr

125-410 6-25

7075 5,5 Zn, 2,5 Mg,

1,5 Cu, 0,3 Cr

230-580 11-17

Aluminium paduan jenis memiliki biaya produksi yang lebih tinggi karena

memerlukan teknik khusus dalam pembentukannya hingga aluminium siap

untuk dipakai. Teknik ini akan menghasilkan paduan dengan kekuatan tensil

yang cukup tinggi, yaitu di atas 400 MPa, sehingga pengurangan massa dapat

dilakukan untuk mengurangi biaya dan mendapatkan kekuatan yang sesuai

untuk aplikasi tertentu.

Perlakuan termal yang umum dilakukan adalah:

Pengerjaan logam dengan menggunakan panas (misal: hot

extrusion)

Memanaskan logam hingga mendekati titik leburnya, lalu

didinginkan secara perlahan. Proses ini disebut annealing, dan

menghasilkan logam yang lunak.

Pendinginan dengan cepat, baik dengan menggunakan es, air

dingin, ataupun air mendidih sesuai kebutuhan. Proses ini

dinamakan quenching.

19

Disimpan pada temperatur tertentu (umumnya mendekati titik

leburnya) selama beberapa lama (antara 1 jam hingga 40 hari).

Proses ini disebut artificial age hardening.

Perlakuan termal dapat berupa kombinasi nomor dua, tiga, dan empat,

namun ada juga yang melakukan penyimpanan selama beberapa lama pada

suhu kamar setelah quenching sebelum siap digunakan. Ada juga yang

ditempa pada suhu kamar sebelum disimpan pada suhu tinggi.

Penyimpanan pada suhu tinggi bermanfaat untuk meningkatkan kekerasan

dan kekuatan tensil. Nilai peningkatan kekuatan tensil dapat mencapai tiga

kalinya jika dibandingkan dengan aluminium paduan tanpa perlakuan termal.

Tabel 4. Perlakuan panas yang berbeda-beda terhadap paduan 2014 (4,4 Cu, 0,8 Si, 0,8 Mn,

0,4 Mg) dan pengaruhnya terhadap sifat mekanik bahan

Perlakuan Kekuatan

Tensil

Elongasi (%)

pada 50 mm

bahan

Skala

Kekerasan

Brinnel

Annealing 190 18 45

Quenching, lalu disimpan pada

suhu kamar

435 20 105

Quenching, lalu disimpan

dengan temperatur tertentu

490 13 135

Paduan 7075 merupakan paduan Al-Zn yang paling terkenal. Jika diberi

perlakuan quenching, lalu disimpan dengan temperatur tinggi selama beberapa

waktu, logam paduan akan memiliki kekuatan tensil 580 MPa. Jika tidak

diberikan perlakuan termal, paduan hanya memiliki kekuatan tensil 230 MPa.

Pada penggunaan di lingkungan yang bersifat korosif, permukaan paduan

Al-Cu yang merupakan paduan yang mudah korosi, harus dilapisi dengan

aluminium murni dengan teknik "hot rolling". Hal ini akan mencegah oksidasi

Al-Cu lebih jauh, bahkan ketika logam terpotong karena aluminium bersifat

anodik. Meski pelapisan dengan aluminium dapat mengurangi kekuatan, hal

ini umum dilakukan.

20

Aluminium paduan cor

Aluminium dapat dicor di cetakan pasir/tanah liat, cetakan besi, atau

cetakan baja dengan diberi tekanan. Logam cor dapat lebih cepat mengeras

jika dicor dengan cetakan logam, sehingga akan menghasilkan efek yang sama

seperti efek quenching, yaitu memperkeras logam.

Pengecoran dengan besi harus dilakukan dengan hati-hati karena dapat

menyebabkan intrusi besi ke dalam paduan, menyebabkan paduan memiliki

komposisi yang tidak diinginkan. Proses pengecoran, selain harus terbebas

dari pengotor pencetaknya, juga harus terbebas dari uap air. Aluminium,

dalam temperatur tinggi, dapat bereaksi dengan uap air membentuk aluminium

hidroksida dan gas hidrogen. Aluminium cair, sepeti logam cair pada

umumnya, dapat melarutkan gas tersebut, dan ketika logam mulai mendingin

dan menjadi padat, gelembung-gelembung hidrogen akan terbentuk di dalam

logam, menyebabkan logam menjadi berpori-pori dan menyebabkan logam

semakin rapuh.

Untuk mencegah keberadaan gas hidrogen dalam logam, pengecoran

sebaiknya dilakukan dalam keadaan kering dan tidak lembab serta logam tidak

dilelehkan pada temperatur jauh di atas titik lelehnya. Hal ini dapat dilakukan

dengan menggunakan tanur listrik, namun hal ini akan meningkatkan biaya

produksi.

Komposisi utama aluminium paduan cor pada umumnya adalah

tembaga, silikon, dan magnesium. Al-Cu memberikan keuntungan yaitu

kemudahan dalam pengecoran dan memudahkan pengerjaan permesinan. Al-

Si memmberikan kemudahan dalam pengecoran, kekuatan, ketahanan pada

temperatur tinggi, dan pemuaian yang rendah. Sifat pemuaian merupakan sifat

yang penting dalam logam cor dan ekstrusi, yang pada umumnya merupakan

bagian dari mesin. Al-Mg juga memberikan kekuatan, dan lebih baik

dibandingkan Al-Si karena memiliki ketahanan yang lebih tinggi hingga

logam mengalami deformasi plastis (elongasi). Namun konsentrasi lebih dari

10% dapat mengurangi kemudahan dalam pengecoran.

F. Sifat-Sifat Teknis Bahan

21

Sifat Fisik Aluminium

Table 5, menunjukan 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

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 Mpa

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.

Kekuatan tensil

22

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).

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 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.

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,

23

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.

G. 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.

24

Velg mobil juga menggunakan bahan aluminium yang dipadu dengan

magnesium, silicon, atau keduanya, dan dibuat dengan cara ekstrusi atau

dicor.

Beberapa jenis roda gigi menggunakan paduan Al-Cu. Penggunaan

paduan Cu untuk mendapatkan tingkat kekerasan yang cukup dan

memperpanjang usia benda akibat fatigue.

Gambar 17. Uang logam, juga terbuat dari aluminium

Gambar 18. Aluminium foil

Gambar 19. Aluminium foam

25

Gambar 20. Velg mobil, mengunakan paduan Al-Si, Al-Mg, atau Al-Si-Mg

Gambar 21. Roda gigi menggunakan paduan Al-Cu

Gambar 22. Pesawat terbang, dibuat dengan menggunakan paduan 7075, Al-Zn.

H. Standarisasi dan Kodifikasi

Pengkodean aluminium tempa berdasarkan International Alloy

Designation System adalah sebagai berikut:

Seri 1xxx merupakan aluminium murni dengan kandungan

minimun 99,00% aluminium berdasarkan beratnya.

Seri 2xxx adalah paduan dengan tembaga. Terdiri dari paduan

bernomor 2010 hingga 2029.

Seri 3xxx adalah paduan dengan mangan. Terdiri dari paduan

bernomor 3003 hingga 3009.

Seri 4xxx adalah paduan dengan silikon. Terdiri dari paduan

bernomor 4030 hingga 4039

26

Seri 5xxx adalah paduan dengan magnesium. Terdiri dari paduan

dengan nomor 5050 hingga 5086.

Seri 6xxx adalah paduan dengan silikon dan magnesium. Terdiri

dari paduan dengan nomor 6061 hingga 6069

Seri 7xxx adalah paduan dengan seng. Terdiri dari paduan dengan

nomor 7070 hingga 7079.

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

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:

Seri 1xx.x adalah aluminium dengan kandungan minimal 99%

aluminium

Seri 2xx.x adalah paduan dengan tembaga

Seri 3xx.x adalah paduan dengan silikon, tembaga, dan/atau

magnesium

Seri 4xx.x adalah paduan dengan silikon

Seri 5xx.x adalah paduan dengan magnesium

Seri 7xx.x adalah paduan dengan seng

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

27

aluminium paduan pada Standar Nasional Indonesia didasarkan pada aplikasi

aluminium tersebut. Berikut ini adalah contoh penomoran aluminium pada

Standar Nasional Indonesia:

03-2583-1989 aluminium lembaran bergelombang untuk atap dan

dinding

07-0417-1989 ekstrusi aluminium paduan

03-0573-1989 jendela aluminium paduan

07-0603-1989 aluminium ekstrusi untuk arsitektur

07-0733-1989 ingot aluminium primer

07-0734-1989 aluminium ekstrusi untuk arsitektur, terlapis bahan

anodisasi

07-0828-1989 ingot aluminium sekunder

07-0829-1989 ingot aluminium paduan untuk cor

07-0851-1989 plat dan lembaran aluminium

07-0957-1989 aluminium foil dan paduannya

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.

I. Bentuk, Ukuran, dan Harga

TOKO MEGA ALUMUNIUM

Jl. KH Soleh Iskandar (JL. Baru) no. 9 Bogor

Ukuran 3” x 1,5” x 1,0mm

Bentuk Harga

M Rp. 208.500

Holo (persegi panjang) Rp. 172.100

Spanrel Rp. 180.400

Plat Siku Rp. 27.500

28

L Rp. 80.700

Plat strip Rp. 65.600

Ukuran 1,20 m x 2,40 m x 0,3 mm

Bentuk Harga

Plat Lembaran Rp. 800.000

Ukuran 4” x 1,5” x 1,0 mm

Bentuk Harga

M Rp. 256.000

Spanrel Rp. 255.300

Holo (persegi panjang) Rp. 218.900

Plat Strip Rp. 86.800

Alumunium Batang

Bentuk Panjang Tebal Harga

Batang siku 6 m 0.8 mm Rp. 38.000,00

Batang H 6 m 1 mm Rp. 225.000,00

Glosarium

Age-hardening Adalah teknik perlakuan termal untuk meningkatkan

kekuatan tensil dari material yang dapat ditempa yang

mengandalkan prinsip perubahan fase dalam respon suatu

material terhadap temperatur.

Annealing Adalah perlakuan termal yang mengubah struktur mikro

dari suatu material yang menyebabkan perubahan sifat

29

seperti kekuatan, kekerasan, dan ductility. Dalam logam,

perlakuan ini dilakukan dengan memanaskan material

hingga bercahaya.

Cryolite Bahan yang digunakan sebagai pelarut alumina untuk

proses elektrolisis. Susunan senyawanya adalah Na3AlF6.

Die casting Proses membentuk logam cair di bawah tekanan

menggunakan cetakan.

Ductility Sifat mekanik yang digunakan untuk menjelaskan seberapa

jauh benda dapat dilakukan deformasi plastis hingga

mengalami keretakkan.

Ekstrusi Proses membuat benda dalam bentuk yang telah ditetapkan

dengan mendorong material melalui “die” hingga terbentuk

bentuk yang diinginkan.

Elektrolisis Metode menggunakan arus listrik untuk memicu reaksi

kimia non-spontan.

Elongasi Seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika

dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam

persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan

yang diujikan.

Failure Hilangnya kemampuan suatu bahan dalam menahan beban

atau bahkan beban dirinya sendiri.

Fatigue Kerusakan material dan progresif yang terjadi akibat beban

siklik yang diaplikasikanke suatubahan.

Ingot Suatu material, umumnya logam, yang dicetak dalam

bentuk yang siap dipakai untuk pemrosesan berikutnya.

Kekerasan Berbagai sifat dari suatu material dalam wujud padat yang

memberikannya resistansi terhadap berbagai perubahan

bentuk ketika gaya diaplikasikan.

Kekuatan tensil Adalah seberapa besar gaya per satuan luas yang

diaplikasikan dalam uji tensil hingga benda uji mengalami

necking.

30

Modulus geser Rasio dari tegangan geser dan regangan geser ketika suatu

bahan mengalami gaya paralel pada permukaan yang

berlawanan dengan arah yang berlawanan.

Modulus young Rasio dari tegangan dan regangan ketika suatu benda

mengalami tekanan atau tarikan dalam satu arah.

Necking Adalah bentuk dari deformasi tensil ketika tegangan yang

relatif besar memindahkan secara disproporsional sebagian

dari suatu bahan.

Pasivation Proses yang menjadikan suatu material bersifat pasif

terhadap zat lainnya.

Perlakuan termal Perlakuan yang menggunakan temperatur, dalam bentuk

pendinginan atau pemanasan, umumnya hingga mendekati

temperatur ekstrim, untuk mendapatkan hasil yang

diinginkan, berupa meningkatnya kekuatan bahan atau

melunakkan suatu bahan.

Poisson Ratio Rasio kontraksi benda secara horisontal terhadap

meregangnya benda seara vertikal ketika benda

diregangkan

Quenching Proses termal, yaitu mendinginkan dalam waktu cepat suatu

material yang sedang berada dalam kondisi temperatur

yang mendekati ekstrim.

Work-hardening Penambahan kekuatan suatu logam dengan deformasi

plastis

31

Daftar Pustaka

Ahmad, Zaki.2003. "The properties and application of scandium-reinforced

aluminum". JOM

Anonim. Aluminium, dari [[http://webmineral.com/data/Aluminum.shtml]]

diunduh pada tanggal 15 Desember 2009

Christoph Schmitz, Josef Domagala, Petra Haag.2006. Handbook of aluminium

recycling: fundamentals, mechanical preparation, metallurgical

processing, plant design. Vulkan-Verlag GmbH.

Dieter G. E.1988. Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill.

Emsley, John.2001. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements.

Oxford, UK: Oxford University Press

Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A.1997. Chemistry of the Elements (2nd ed.),

Oxford: Butterworth-Heinemann.

Guilbert, John M. and Carles F. Park.1986. The Geology of Ore Deposits.

Freeman

Polmear, I. J. 1995. Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals. Arnold.

__________. 2006. Light alloys from traditional alloys to nanocrystals. Oxford:

Elsevier/Butterworth-Heinemann

Schwarz James A. Contescu Cristian I., Putyera Karol. 2004. Dekker

encyclopédia of nanoscience and nanotechnology, Volume 3. CRC Press

Surdia Tata, dan Saito Shinroku.1985. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta:

PT Dainippon Gitakarya Printing

Venetski S. 1969. ""Silver" from clay".

32

Daftar kontribusi anggota kelompok :

1. Firmansyah

Mencari bahan untuk pembuatan makalah, sebagai narasumber mengenai

standarisasi dan pengkodean, membuat slide mengenai standarisasi dan

pengkodean

2. Jaeni Mustofa

Mencari bahan untuk pembuatan makalah, membuat makalah,sebagai

narasumber mengenai proses pembuatan, membuat slide mengenai proses

pembuatan.

3. Eryan Arif Ramadhan

Mencari bahan untuk pembuatan makalah, sebagai moderator dan

operator.

4. Aden Sukanda

Mencari bahan untuk pembuatan makalah, sebagai narasumber mengenai

klasifikasi dan penggolongan, membuat slide mengenai klasifikasi

dan penggolongan, membuat dan merapikan bahan

aluminium,mengedit makalah.

LAMPIRAN

33