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)