TUGAS KIMIA BAHAN INDUSTRIALUMUNIUM - DURALUMIN

Oleh: Afifah Syadza062114015Caraka Yuki Mantowi062114016Ilva Mawasri T.062114012Junaedi Alnur062114047Riesky Meigianita F.062114014

JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PAKUANBOGOR2015

KATA PENGANTARPuji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas kehendak-Nya lah kami selaku tim penulis bias menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya. Adapun maksud dan tujuan penyusun membuat makalah ini, adalah untuk memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah kimia bahan industri, yaitu penggunaan diagram biner dalam industri pembuatan duralumin. Di dalam makalah ini berisi sifat-sifat fisika dan kimia logam penyusun duralumin (Aluminium, Tembaga dan Mangan), cara pembuatan aluminium, klasifikasi aluminium, serta aplikasi dari logam paduan duralumin.Dalam pembuatan dan penyusunan makalah ini tentu saja penyusun mengakui bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, baik dari segi isi, teori, dan sistematika penulisannya. Maka dari itu karena belum luasnya wawasan kami, kami sangat terbantu bila pembaca memberikan kritik dan saran yang bersifat membangun dan dapat menyempurnakan makalah ini dari segi manapun.Akhir kata penyusun berharap semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi kita semua baik untuk hari ini dan untuk masa yang akan datang.Bogor, Januari 2016Tim Penyusun

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR1DAFTAR ISI2BAB I PENDAHULUAN3A.Tujuan3B.Dasar Teori3BAB II TINJAUAN PUSTAKA4A.Alumunium4B.Kandungan Atom atau Unsur5C.Duralumin5D.Sifat Fisika Dan Kimia61.Sifat Fisika dan Kimia Alumunium62.Sifat Fisika dan Kimia Tembaga63.Sifat dan Karakteristik Paduan Duralumin7E.Pembuatan Alumunium Murni dan Paduan7F.Aplikasi Duralumin10G.Diagram fasa paduan Al-Cu11BAB III KESIMPULAN12DAFTAR PUSTAKA13

BAB IPENDAHULUANA. TujuanMengetahui aplikasi diagram dua fasa (biner) dalam industri duralumin.B. Dasar TeoriPada dasarnya, logam tidak berdiri sendiri dalam keadaan murni, tetapi lebih banyak dalam keadaan dipadu atau digabungkan dengan logam lain yang disebut logam paduan. Logam paduan dapat diperoleh dengan menggabungkan beberapa unsur dengan kadar (kandungan) tertentu sehingga struktur yang terdapat dalam keadaan setimbang pada temperatur dan tekanan tertentu akan berlainan. Kombinasi dua unsur atau lebih yang membentuk paduan logam akan menghasilkan sifat yang berbeda dari logam asalnya.

Tujuan pemaduan adalah untuk memperbaiki sifat logam Sifat yang diperbaiki adalah kekuatan, keuletan, kekerasan, ketahanan korosi, ketahanan aus, ketahanan lelah, dll. Dengan dibuatnya suatu paduan, maka dibuat pula grafik yang menghubungkan antara fasa, komposisi dan temperatur. Diagram fasa adalah suatu grafik yang merupakan representasi tentang fasa-fasa yang ada dalam suatu material pada variasi temperatur, tekanan dan komposisi. Diagram ini dipakai untuk mengetahui dan memprediksi banyak aspek terhadap sifat material.

Diagram fasa secara umum dipakai ada 3 jenis :1.Diagram fasa tunggal/Uner ( 1 komponen/Komposisi sama dengan Paduan )2.Diagram fasa Biner ( 2 komponen unsur dan temperatur)3.Diagram fasa Terner ( 3 komponen unsur dan temperatur)

1

5

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

A. AlumuniumAlumunium merupakan unsur non ferrous yang paling banyak terdapat di bumi yang merupakan logam ringan yang mempunyai sifat yang ringan, ketahanan korosi yang baik serta hantaran listrik dan panas yang baik, mudah dibentuk baik melalui proses pembentukan maupun permesinan, dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Di alam, alumunium berupa oksida yang stabil sehingga tidak dapat direduksi dengan cara seperti mereduksi logam lainnya. Pereduksian alumunium hanya dapat dilakukan dengan cara elektrolisis. Sebagai tambahan terhadap kekuatan mekaniknya yang sangat meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Si. Mn, Zn, Ni, dan sebagainya, secara satu persatu atau bersama-sama, memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dan sebagainya. Paduan aluminium dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu alumunium wronglt alloy (lembaran) dan alumunium costing alloy (batang cor). Alumunium (99,99%) memiliki berat jenis sebesar 2,7 g/cm3, densitas 2,685 kg/m3, dan titik leburnya pada suhu 6600C, alumunium memiliki strength to weight ratio yang lebih tinggi dari baja. Sifat tahan korosi alumunium diperoleh dari terbentuknya lapisan oksida alumunium dari permukaan alumunium. Lapisan oksida ini melekat kuat dan rapat pada permukaan, serta stabil(tidak bereaksi dengan lingkungan sekitarnya) sehingga melindungi bagian dalam.Unsur- unsur paduan dalam almunium antara lain:1. Copper (Cu), menaikkan kekuatan dan kekerasan, namun menurunkan elongasi (pertambahan panjang pangjangan saat ditarik). Kandungan Cu dalam alumunium yang paling optimal adalah antara 4-6%.2. Zink atau Seng (Zn), menaikkan nilai tensile.3. Mangan (Mn), menaikkan kekuatan dalam temperature tinggi.4. Magnesium (Mg), menaikkan kekuatan alumunium dan menurunkan nilai ductility-nya. Ketahanan korosi dan weldability juga baik.5. Silikon (Si), menyebabkan paduan alumunium tersebut bisa diperlakukan panas untuk menaikkan kekerasannya.6. Lithium (Li), ditambahkan untuk memperbaiki sifat tahan oksidasinya.

.B. Kandungan Atom atau Unsur

Alumunium murni mempunyai kemurnian hingga 99,96% dan minimal 99%. Zat pengotornya berupa unsur Fe dan Si. Alumunium paduan memiliki berbagai kandungan atom-atom atau unsur-unsur utama (mayor) dan minor. Unsur mayor seperti Mg, Mn, Zn, Cu, dan Si sedangkan unsur minor seperti Cr, Ca, Pb, Ag, Fe, Sn, Zr, Ti, Sn, dan lain-lain. Unsur- unsur paduan yang utama dalam almunium antara lain:1. Copper (Cu), menaikkan kekuatan dan kekerasan, namun menurunkan elongasi (pertambahan panjang pangjangan saat ditarik). Kandungan Cu dalam alumunium yang paling optimal adalah antara 4-6%.2. Zink atau Seng (Zn), menaikkan nilai tensile.3. Mangan (Mn), menaikkan kekuatan dalam temperature tinggi.4. Magnesium (Mg), menaikkan kekuatan alumunium dan menurunkan nilai ductility-nya. Ketahanan korosi dan weldability juga baik.5. Silikon (Si), menyebabkan paduan alumunium tersebut bisa diperlakukan panas untuk menaikkan kekerasannya.

C. Duralumin Duralumin merupakan sebuah paduan dari logam Alumunium dengan logam-logam seperti tembaga, magnesium serta mangan. Duralumin merupakan paduan yang mengandung Alumunium lebih dari 90%, logam Tembaga 4-6%, Magnesium 0,5%, dan Mangan 0,5%. Paduan ini disebut duralumin karena sifat durability yang tinggi yaitu kemampuan suatu material untuk menerima beban kejut sehingga mampu memperpanjang usia produk. Pada awalnya paduan logam duralumin ini digunakan dalam pembuatan komponen pesawatterbang. Namun, seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi dengan berbagai inovasi duralumin dapat digunakan dalam pembuatan komponen penting otomotif sebagai spare part dari kendaraan roda dua ataupun roda empat. Duralumin sendiri memiliki kekuatan tertinggi setara baja tegangan tinggi (high tensile steel).Paduan logam yang di sebut dengan Duralumin ini memilki sifat ringan,keuletan yang tinggi dan juga tahan korosi.Duralumin dikembangkan oleh Alfred metalurgi Jerman Wilm di Durener Metallwerke Aktien Gesellschaft. Pada tahun 1903, Wilm menemukan bahwa paduan aluminium yang mengandung tembaga 4% perlahan akan mengeras bila dibiarkan pada suhu kamar selama beberapa hari. Perbaikan lebih lanjut menyebabkan pengenalan duralumin pada tahun 1909.

D. Sifat Fisika Dan Kimia1. Sifat Fisika dan Kimia Alumunium

Sifat FisikaSifat Kimia

Nomor atom : 13Konfigurasi e- : [Ne] 3s2 3p 1Massa Atom relatif: 26,98154Jari-jari atom : 1,82 Logam ringan, mengkilap seperti perak, mudah dibengkokkan dan ditempa, penghantar panas dan listrik yang baik, tahan terhadap air dan udara

Titik Didih: 2467 CTitik Lebur: 660 CElektronegatifitas: 1,45Bersifat amfoter.a. Al2O3 +3H2SO4 Al2(SO4)3 +3H2Ob. Al2O3 + 6NaOH 2Na3AlO2 + 6H2O

Energi Ionisasi: 577 kJ/molMerupakan agen pereduksi yang baik.

Bilok Maksimal: 3+Struktur Atom :Kristal LogamWujud : Padat

2. Sifat Fisika dan Kimia Tembaga

Sifat FisikaSifat Kimia

Fase : Padat Massa jenis(25C): 8.94 g/cm3Massa jenispadat.l. : 8.02 g/cm3Titik lebur : 1084.62CTitik didih : 2562CKalor peleburan : 13.26kJ/molKalor penguapan : 300.4 kJ/molLogam berwarna merah kekuningan-kuningan/merah ros.Dapat ditempa, liat, mengkilap, penghantar kalor dan listrik yang baik Larut dalam HNO3 , NH4OH sedangkan HCl dan H2SO4 larut bila ada oksigen.Di udara basah yang mengandung CO2 berubah menjadi karat tembaga.Tidak berubah dalam udara kering pada suhu biasa, tetapi menjadi hitam (CuO) jika dipanaskan.Warna Cu2+ dalam air : hijau, sedangkan bebas air : putih, kuning atau hitam.

3. Sifat dan Karakteristik Paduan Duralumin

Duralumin merupakan paduan alumunium yang kuat, keras, berbobot ringan, reflektif dan kedap. Duralumin juga merupakan logam lunak, dan dapat dibentuk dengan mudah. Merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik. Tidak berbau, dan bereaksi dengan oksigen yang ada di sekitar, membentuk aluminium oksida. Tahan terhadap korosi. Memiliki permukaan tipis, yang terdiri dari lapisan aluminium murni, yang tahan korosi, dan melindungi inti dari duralumin yang kuat. Secara umum, duralumin ini lembut, elastis dan dapat digunakan dalam keadaan normal. Dapat dengan mudah digulung, dilipat atau ditempa dalam berbagai bentuk. Memiliki kekuatan tinggi, yang dapat dengan mudah hilang selama penggunaan. Sehingga dapat dengan mudah diubah, dan karenanya digunakan dalam konstruksi pesawat terbang. Hal ini cocok untuk konstruksi pesawat terbang karena kekuatannya yang besar dan ringan.Paduan Al-Cu mempunyai kelebihan antara lain : Tahan korosi dan keuletan yang tinggi Sangat ringan Tahan terhadap retak Mampu mesin dan las Koefisien pemuaian yang kecil Menaikkan kekuatan dan kekerasan Penghantar listrik yang baik

E. Pembuatan Alumunium Murni dan Paduan

Ada beberapa proses yang dapat dilakukan untuk membuat alumunium murni dan alumunium paduan, yaitu :1. Proses Penambangan AlumuniumAlumunium ditambang dari biji bauksit yang banyak terdapat di permukaan bumi. Bauksit yang ditambang untuk keperluan industry mempunyai kadar alumunium40-60%. Setelah ditambang biji bauksit digiling dan dihancurkan secara halus dan merata. Kemudian dilakukan proses pemanasan untuk mengurangi kadar air yang ada. Selanjutnya bauksit mengalami proses pemurnian. 2. Proses Pemurnian Alumunium

Proses pemurnian bauksit dilakukan dengan metode bayer dan hasil akhir adalah alumina. Pertama-tama bauksit dicampur dengan larutan kimia seperti kaustik soda. Campuran tersebut kemudian dipompa ke tabung tekan dan kemudian dilakukan pemanasan. Proses selanjutnya dilakukan penyaringan dan diikuti dengan proses penyemaian untuk membentuk endapan alumina basah (hydrated alumina). Alumina basah kemudian dicuci dan diteruskan dengan proses pengeringan dengan cara memanaskan sampai suhu 1200oC. Hasil akhir adalah partikel-partikel alumina dengan rumus kimianya adalah Al2O3.

3. Proses Peleburan AlumuniumAlumina yang dihasilkan dari proses pemurnian masih mengandung oksigen sehingga harus dilakukan proses selanjutnya yaitu peleburan. Peleburan alumina dilakukan dengan proses reduksi elektrolitik. Proses peleburan ini memakai metode Hall-Heroult. Alumina dilarutkan dalam larutan kimia yang disebut kriolit pada sebuah tungku yang disebut pot.Pot ini mempunyai dinding yang dibuat dari karbon. Bagian luar pot terbuat dari baja. Aliran listrik diberikan melalui anoda dan katoda. Proses reduksi memerlukan karbon yang diambil dari anoda. Pada proses ini dibutuhkan arus listrik searah sebesar 50-150 kiloampere. Arus listrik akan memgelektrolisa alumina menjadi alumunium dan oksigen bereaksi membentuk senyawa CO2. Alumunium cair dari hasil elektrolisa akan turun ke dasar pot dan selanjutnya dialirkan dengan prinsip siphon ke krusibel yang kemudian diangkut menuju tungku-tungku pengatur(holding furnace).Kebutuhan listrik yang dihabiskan untuk menghasilkan 1kg alumunium berkisar sekitar 12-15 kWh. Satu kilogram alumunium dihasilkan dari 2kg alumina dan 1/2 kg karbon. Reaksi pemurnian alumina menjadi alumunium adalah sebagai berikut:2Al2O3 + 3C 4Al + 3CO2

Secara umum proses awal pembuatan duralumin yaitu dengan Powder Metallurgy. Powder Metallurgy adalah suatu proses pembuatan produk yang menggunakan serbuk sebagai bahan bakunya dengan cara penekanan dan pemanasan. Proses pembentukan logam menggunakan metalurgi serbuk dilakukan dengan mencampurkan unsur-unsur serbuk logam yang dipadukan ,kemudian baru dilakukan pemadatan.Proses pembuatan serbuk dapat dilakukan melalui berbagai proses yaitu : Permesinan Penggilingan Proses reduksi Pengendapan elektrolit Atomisasi Shotting

Selain proses pembuatan serbuk ada proses selanjutnya yaitu proses pencampuran serbuk. Pada proses pencampuran serbuk terdapat dua macam proses yang dapat dilakukan yaitu : Grinding secara fisika dan Mixing secara kimia kedua proses pencampuran ini dapat dilakukan dalam keadaan kering danbasah.Padaproses selanjutnya ada proses penekanan/ kompaksi (compacting) yaitu proses pembentukan atau pemapatan serbuk sehingga mempunyai kekuatan yang cukup.Proses selanjutnya adalah sinter yaitu proses pengikatan partikel melalui proses pemanasan dibawah titik lebur,yang dilakukan selama proses penekanan atau sesudah penekanan.Pada proses metalurgi serbuk dikenal yang namanya Bushing. Bushing adalah bantalan jenis silinder bercelah yang berfungsi untuk menumpu poros,bushing dapat dibuat dengan menggunakan proses metalurgi serbuk,untuk mendapatkan proses pemadatan yang sempurna,kompaksi dapat dilakukan dengan temperatur tinggi dan tekanan konstan atau yang lebih dikenal dengan proses Hot Isostatic Pressing. Setelah,dilakukan proses Hot Isostatic Pressing akan dilakukan pengujian Porosity dengan menggunakan pengujian Piknometry.

F. Aplikasi Duralumin Digunakan untuk membuat kawat, bar dan batang untuk mesin pada produk sekrup. Digunakan di tempat-tempat di mana diperlukan kekerasan yang baik serta kemampuan mesin yang baik. Digunakan dalam tempa skala berat, roda, piringan, ekstrusi, fitting pesawat terbang, ruang penguat isi tangki dan kerangka truk, dan komponen suspensi lain. Ditemukan pada aplikasi dimana diperlukan tenaga yang tinggi dan pada suhu yang tinggi. Digunakan untuk membuat struktur pesawat, roda truk, produk mesin sekrup, paku keling dan produk aplikasi struktural lainnya. Digunakan sebagai lembar untuk panel bodi mobil. Digunakan juga dalam tempa, di piston mesin pesawat, impeller dari mesin jet dan cincin kompresor.Ada metode yang tepat yang digunakan untuk konversi Duralumin menjadi batang logam. Harus melewati tekanan tinggi sebelum dikonversi ke ingot. Penanganan tekanan ini meliputi rolling, pressing dan sebagainya. Kemudian dikonversi menjadi piringan, bagian, lembar, tabung dan kabel. Kemudian dipadamkan dalam air pada suhu sekitar 500 derajat Celcius, selama sekitar empat hari. Proses ini disebut penuaan alami. Seringkali, duralumin ini mengalami penuaan buatan pada suhu sekitar 190 derajat Celsius. Perlakuan panas ini akhirnya mengarah pada perbedaan kekuatan pada duralumin. Bahkan, periode awal di mana logam pesawat dibuat dengan duralumin, juga harus melalui proses ini. Duralumin juga digunakan secara luas dalam transportasi permukaan pertahanan, penerbangan dan teknik mesin.

G. Diagram fasa paduan Al-Cu

BAB IIIKESIMPULAN

Penggunaan diagram fasa sangat berguna di bidang industri, salah satunya pada industri yang memanfaatkan paduan duralumin. Duralumin merupakan paduan logam Alumunium dengan logam Cu, Mn, dan Mg. Aplikasi Alumunium jenis duralumin ini digunakan pada konstruksi pesawat terbang, roda gigi, baut/mur, pelg mobil, rangka sepeda dan aksesoris. Dalam diagram duralumin ini digunakan diagram biner, karena melibatkan dua campuran logam yang dominan.

DAFTAR PUSTAKA

[Anonim]. Application of Aluminum. 2009. www.google.com (sambung berkala jaring) www.aluminum-matter.co.uk(15 Januari 2016)[Anonim]. Bayer and Hall-Heroult Procces. 2008. ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2008/10/bab1-pp1.pdf(15 Januari 2016)[Anonim]. Cara Pembuatan Aluminium. 2009. www.google.com (berkala sambung jaring) www.aluminum-matter.co.uk(15 Januari 2016)[Anonim]. Classification Aluminum. 2009. www.aluminum-matter.co.uk(15 Januari 2016)[Anonim]. Duralumin. 2016. http://en.wikipedia.org/wiki/Duralumin (15 Januari 2016)[Anonim]. Duralumin. 2016. http://www.encyclopedia.com/topic/duralumin.aspx (15 Januari 2016) [Anonim]. Duralumin. 2016. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/174106/duralumin (16 Januari 2016)[Anonim]. Duralumin. 2016. http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1920/1920%20-%200931.html (16 Januari 2016)