IUM

Unsur Al menempati posisi ketiga pada kerak bumi (sebanyak 8%). Secara berurutan, susunan unsur mulai dari yang terbanyak adalah sebagai berikut :

1. Oksigen (21%)2. Silikon (10%)3. Aluminium (8%)4. Fe (5%)5. Mg (2%)6. Cu (0,01%)

Bijih tambang Al adalah bauxite yang terdiri dari:

1. 60% alumina (Al2O3)

2. 30% Fe2O3

3. Sejumlah kecil SiO4. dll

Atom Al sangat kuat berikatan dengan atom oksigen membentuk Al2O3, sehingga sulit untuk memisahkannya, tidak dapat dengan pembakaran kokas atau tidak juga dengan hembusan oksigen panas, karena Al nya akan terbakar terlebih dahulu dan yang tertinggal adalah unsur-unsur pengotornya.

Oleh karena itu cara yang digunakan untuk memisahkan Al dari alumina adalah dengan proses elektrolisa (proses bayer) :

Al2O3 + 3 C 2 Al + 3 CO

2 Al2O3 + 3 C 4 Al + 3 CO2

Larutan elektrolit yang digunakan : Cryolite (Na3AlF6)

Sifat-sifat Al antara lain :1. Mempunyai ikatan yang sangat kuat

dengan atom oksigen membentuk Al2O3

2. Mempunyai ketahanan korosi yang baik3. Penghantar panas dan listrik yang baik4. Mudah ditempa sampai membentuk

lembaran yang sangat tipis5. Berat jenisnya sangat rendah (ringan)

(1/3 dari berat jenis besi/baja)

Berdasarkan standar AA (Aluminium Association) dapat dikelompokkan menjadi:

I. Wrought Al Alloys Groups :a. 1xxx : Al murni (kemurnian

99%)b. 2xxx : Al – Cuc. 3xxx : Al – Mnd. 4xxx : Al – Sie. 5xxx : Al – Mgf. 6xxx : Al – Mg – Sig. 7xxx : Al – Znh. 8xxx : Al – unsur-unsur laini. 9xxx : unused series XXXXalloy

Impurity limitPurity (99,xx%)

II. Cast Aluminium Alloys Groups :a. 1xx.x : Al murni (kemurnian 99%)b. 2xx.x : Al – Cuc. 3xx.x : Al – Si (dg penambahan Cu/Mg)d. 4xx.x : Al – Sie. 5xx.x : Al – Mgf. 6xx.x : unused seriesg. 7xx.x : Al – Znh. 8xx.x : Al – Sni. 9xx.x : Al – other element

Penandaan setelah kode xxxx atau xxx.x adalah :F : mengalami fabrikasiO : mengalami anil, rekristalisasi dan temperH : mengalami strain hardeningH1 : hanya mengalami strain hardeningH2 : mengalami strain hardening dan anilH3 : mengalami strain hardening dan stabilisasiT : mengalami agingT1 : mengalami natural agingT3 : mengalami natural aging, cold workT4 : mengalami artificial aging, cold workT5 : mengalami artificial agingT6 : mengalami artificial aging, solt heat trtT7 : mengalami solt heat trt, stabilisasiT8 : mengalami solt heat trt, cold work, artificial agingTingkat kekerasan ditandai dengan digit angka di belakang huruf-huruf perlakuan :

Contoh : H12, H14, H16, H18 atau T32, T34, T36, T38

Jenis perlakuanMakin besar angkanya, makin keras

Mekanisme penguatan aluminium paduan adalah dengan perlakuan panas yang disebut precipitation hardening (pengerasan endapan)

Aluminium paduan baik produk mill maupun cor dapat dibagi menjadi 2 kelompok berdasarkan kemampuannya untuk di heat treatment :

1. Paduan non heat treatable :1xxx3xxx4xxx5xxx

2. Paduan heat treatable :2xxx6xxx7xxx

PRECIPITATION HARDENING

waktu

Temp

Solt treatment

quenching

Artificial aging

Natural aging

Solution treatment : pemanasan pada daerah fasa tunggal

Quenching : pencelupan ke dalam media air

Aging : proses penuaan untuk mendapatkan peningkatan kekerasan yang dapat dilakukan secara natural maupun artificial

Catatan :- setelah quenching diperoleh sifat aluminium yang lunak - parameter-parameter yang digunakan pada proses

perlakuan panas dapat dilihat pada diagram fasanya.

Pengaruh waktu dan temp aging terhadap kekerasan

Kondisi over aging sangat ditentukan oleh temperatur, waktu aging dan % unsur paduan. Pada kondisi ini terjadi penurunan kekerasan/kekuatan

σ

WAKTU AGING

High aging tempLow aging temp

Over agingOver aging

KOROSI(CORROSION)

Korosi didefinisikan sebagai reaksi antara suatu logam dengan lingkungannya yang mengakibatkan terjadinya degradasi sifat-sifat fisik dan mekanik dari logam tersebut. Secara umum korosi logam diklasifikasikan menjadi :

1. Korosi basah (aqueous corrosion / korosi elektrokimia)

2. Korosi kering / korosi temperatur tinggi (korosi yang terjadi tanpa adanya media air / elektrolit dalam lingkungannya).

KOROSI ELEKTROKIMIAMerupakan proses kimia yang melibatkan arus

listrik karena logam merupakan penghantar listrik yang baik maka sangat mudah mengalami proses semacam ini. Akibatnya logam akan bereaksi secara elektrokimia dengan lingkungannya membentuk senyawa yang sejenis dengan bentuknya semula di alam.

Bijih tambang

pemurnian Logam

komponen

AplikasiBereaksi dglingkungan

korosi

karat

Arus listrik akan mengalir secara kontinyu bila suatu sel lengkap dapat terbentuk yaitu terdiri dari 2 bagian setengah sel :

1. Anoda yaitu bagian logam yang terkorosi (larut)

2. Katoda yaitu bagian logam yang tidak terkonsumsi dalam proses korosi

3. Konduktor : diperlukan bila anoda dan katoda tidak saling menempel

4. Elektrolit yang memungkinkan terjadinya aliran ion-ion di antara kedua elektroda.

Reaksi korosi terdiri dari reaksi anodik dan katodik.

REAKSI ANODIK Merupakan reaksi oksidasi dengan persamaan

reaksi sbb :M Mn+ + neM = metaln = jumlah elektron

REAKSI KATODIKMerupakan reaksi reduksi yang jenisnya

tergantung pada lingkungannya : 2 H+ + 2e H2

H2O + e ½ H2 + OH-

½ O2 + 2 H+ + 2e H2O

½ O2 + H2O + 2e 2OH-

Tuliskan reaksi korosi yang terjadi untuk kasus berikut ini :

Sel korosi yang terjadi antara logam baja yang dibiarkan di udara terbuka

Komponen kapal laut bagian bawah yang sering terendam air laut

Komponen tin plate yang mengalami kerusakan pada bagian lapisannya dan berada dalam lingkungan HCl yang berinteraksi dengan udara luar

Baja yang mengalami galvanisasi dan mengalami kerusakan pada bagian lapisannya dimana komponen tersebut berada dalam lingkungan H2SO4 yang terisolasi dari udara luar

KLASIFIKASI SEL KOROSI ELEKTROKIMIA

1. Sel dengan elektroda berbeda (sel galvani)

2. Sel konsentrasi

3. Sel termik (terjadi karena perbedaan temperatur elektrolit)

SEL DENGAN ELEKTRODA BERBEDA (GALVANI)

Pada prinsipnya karena satu logam dengan logam lain mempunyai potensial elektroda yang berbeda sehingga logam yang potensial reduksinya lebih positif akan bersifat katodik relatif terhadap yang lain. Contoh : adanya pengotor yang bersifat lebih katodik pada permukaan logam, kerusakan pada lapisan permukaan dan adanya berbagai fasa pada permukaan logam.

SEL KONSENTRASITerdiri dari :1. Sel konsentrasi Garam (ion logam) : Elektroda

dari logam yang sama tercelup dalam elektrolit yang mengandung garam logam tersebut pada konsentrasi yang berbeda. Elektroda yang tercelup dalam larutan yang lebih encer cenderung akan larut (berfungsi sebagai anoda). Contoh : korosi yang terjadi pada plat-plat logam yang dikeling disebabkan oleh sel konsentrasi garam.

2. Sel aerasi diferensial : terjadi karena perbedaan konsentrasi oksigen. Elektroda yang berada dalam larutan yang mengalami aerasi lebih kuat (PO2) lebih tinggi akan mempunyai potensial reduksi yang lebih besar (berfungsi sebagai katoda).

SEL TERMIK (SEL TEMPERATUR DIFERENSIAL)

Sel ini terbentuk jika elektroda dari bahan yang sama tercelup dalam elektrolit dengan komposisi awal sama akan tetapi berbeda temperaturnya. Contoh : alat pertukaran panas (heat exchanger) atau alat pemanas celup (immersion heaters). Dalam hal ini tidak ada suatu rumus umum mengenai bagian mana yang akan bersifat lebih anodik relatif terhadap yang lain.

SATUAN KECEPATAN KOROSI

Laju korosi dapat dinyatakan berdasarkan kedalaman serangan korosi atau berdasarkan kehilangan berat per satuan waktu. Satuan laju korosi yang sering digunakan antara lain :

ipy : inch per year (kedalaman serangan per tahun)

mpy : miles per year (kedalaman serangan per tahun)

ipmo : inch per month (kedalaman serangan per bulan)

mdd : mg per dm2 per day (kehilangan berat per luas per hari)

mm / year : kedalaman serangan per tahun, logam yang terkorosi kurang dari 0,1 mm / year dianggap masih baik, sedangkan yang mengalami korosi lebih dari 1 mm / year sudah tidak memenuhi syarat. Penggunaan logam dengan ketahanan korosi diantara dua harga batas tersebut dapat dipertimbangkan berdasarkan keperluannya.

Jenis-jenis kerusakan akibat korosi :

Dapat digolongkan menjadi :

1. Kerusakan (korosi) merata (uniform corrosion): umur logam dapat diperkirakan dengan tepat

2. Kerusakan (korosi) setempat : jenis kerusakan ini sulit diramalkan dan seringkali menimbulkan kerusakan yang terlalu dini. Oleh karena itu secara teknis lebih penting untuk diamati dan diusahakan pencegahannya.

KOROSI MERATA (UNIFORM CORROSION)Merupakan jenis kerusakan akibat korosi yang paling

umum (banyak terjadi pada Fe dan Zn yang tercelup dalam H2SO4), sehingga mengakibatkan kerugian paling besar terhadap logam. Karena kerusakannya merata maka umur peralatan yang rusak akibat korosi ini dapat secara tepat diperkirakan/diperhitungkan dengan rumus :

534 Wmpy = ---------- ( 1 mpy = 0,0254 mm/year)

DAT

mpy = kecepatan korosi dalam miles per yearW = kehilangan beratD = Berat jenis logam A = luas permukaan logam yang tercelupT = Waktu pencelupan

Komponen pemesinan berbentuk balok yang terbuat dari Zn berada dalam lingkungan H2SO4 yang berada dalam tangki tertutup. Dimensi komponen tersebut 12 m x 10 m x 8 m tercelup seluruh bagian ke dalam larutan tersebut.

a) Hitung kecepatan korosi dalam mpy jika diasumsikan bahwa korosi yang terjadi adalah korosi merata, berat jenis logam 4,2 gr/cm3, bagian logam yang terlarut adalah 4 mm dari bagian bawah dalam jangka waktu 4 tahun!

b) Tuliskan persamaan reaksi korosi yang terjadi!

KERUSAKAN SETEMPAT• PARTING DAN DEZINCIFICATIONParting adalah korosi selektif yang terjadi pada

paduan larutan padat dimana logam yang kurang mulia akan terkorosi meninggalkan logam yang lebih mulia sebagai suatu struktur yang porous. Contoh korosi Ag dalam paduan Au – Ag, bila kandungan Ag lebih besar dari suatu harga “parting limit” tertentu (kurang lebih 51 % Ag).

Dezincification adalah korosi yang terjadi pada seng dalam kuningan akan tetapi mekanismenya berbeda dengan parting. Di sini kuningan sebenarnya larut (misalnya dalam larutan chlorida) akan tetapi tembaga akan mengendap kembali pada struktur asalnya, sedangkan seng tetap tinggal dalam larutan. Akibatnya juga diperoleh struktur yang porous dengan degradasi kekuatan mekaniknya.

STRESS CORROSION CRACKING

Merupakan kerusakan dini yang disebabkan oleh tegangan statik dan lingkungan yang korosif. Pada umumnya terjadi pada paduan tahan korosi yang mampu membentuk lapisan oksida pelindung. Berbagai teori dikemukakan untuk menerangkan fenomena ini akan tetapi pada umumnya belum memuaskan. Pada umumnya telah diketahui bahwa awal dari stress corrosion cracking terjadi pada sumuran ataupun noktah yang ada pada permukaan logam.

KOROSI GALVANIKKorosi ini terjadi jika 2 logam yang berbeda jenisnya

atau fasanya dihubungkan secara elektronik lalu tercelup dalam larutan korosif. Hal ini terjadi karena ada perbedaan potensial antara kedua logam tersebut. Cara mengatasinya :

Pilihlah logam-logam yang letaknya berdekatan pada deret galvanik (jika komponen terdiri dari sambungan 2 logam yang berbeda)

Lakukan isolasi yang sempurna pada sambungan. Pemberian inhibitor pada larutan (unsur kimia yang

ditambahkan dalam jumlah kecil ke dalam lar. Korosif)

Dilakukan coating (pelapisan) dg Zn, Cr, Ni, Co. Sambungan didisain sehingga bagian anodik dapat

dengan mudah diganti atau anodik dibuat lebih tebal

KOROSI CELAH (CREVICE CORROSION)Korosi ini disebabkan adanya sejumlah kecil larutan

stagnan pada lubang, sambungan atau celah, oleh karena itu korosi ini banyak menyerang komponen yang menggunakan sambungan rivet.

Cara mengatasinya :Gunakan metode sambungan selain dengan rivetTutup celah-celah yang terbentuk pada proses penyambungan.Dalam mendisain sambungan, cegah bentuk-bentuk yang bersudut.Periksa peralatan dan hilangkan deposit secara berkala.Dilakukan pengadukan (agitasi) pada larutan elektrolitnya.

KOROSI SUMURAN (PITTING CORROSION)

Korosi ini membentuk sumuran yang terlihat dari permukaan hanya berupa pori-pori tetapi sebenarnya serangannya sudah sampai ke bagian dalam komponen. Banyak terjadi dalam lingkungan air laut atau lingkungan yang banyak mengandung Cl-. Mekanismenya terjadi secara autocatalytic.

Cara mengatasinya :

Penambahan 2 % Mo pada stainless steel tipe 304 sehingga terbentuk SS jenis baru yaitu SS 316

Pemilihan material yang tepat

Pemberian inhibitor pada lingkungan.

INTERGRANULAR CORROSION

Banyak terjadi pada stainless steel yang mengalami proses pemanasan atau pengerjaan panas yang mengakibatkan adanya difusi Cr ke batas butir membentuk Cr23C6 yang mengakibatkan daerah di sekitar batas butir menjadi kekurangan unsur Cr. Korosi yang terjadi disebut intergranular corrosion karena serangannya di sepanjang batas butir.

Beberapa proteksi terhadap korosi yang dapat dilakukan antara lain :

1. Pemilihan material : pemilihan disesuaikan dengan lingkungan dimana logam tersebut berada. Berikut ini adalah beberapa contoh logam yang bersifat netral (tidak terkorosi) bila berada dalam lingkungan sebagai berikut :

a. Stainless steel dalam asam nitrat

b. Nikel dan paduannya dalam larutan hidrok

sida

c. Logam monel dalam larutan asam HF

d. Hastellloys dalam asam klorida

e. Timah hitam dalam asam sulfat

2. Melakukan perlakuan terhadap larutannya antara lain dengan :

a. Menurunkan temperatur larutan

b. Menurunkan kecepatan larutan (jika larutannya bergerak) tetapi diusahakan larutan tidak diam sama sekali (stagnan)

c. Menghilangkan oksigen dalam larutannya

d. Mengubah konsentrasi larutan

3. Penambahan inhibitor ke dalam larutan. Inhibitor adalah substansi kimia yang jika ditambahkan dalam konsentrasi yang sangat kecil ke dalam larutan akan menurunkan kecepatan korosi. Inhibitor dapat diklasifikasikan menjadi :

a. Dalam bentuk fasa uapb. Dalam bentuk oksida misalnya kromat, nitrat

dan garam-garam besic. Tipe scavengers, substansi ini dapat

menghilangkan reagen korosif dari larutan contoh yang termasuk tipe ini antara lain natrium sulfite dan hydrazine yang akan mengikuti reaksi sbb :

2 Na2SO3 + O2 2 Na2SO4

N2H4 + O2 N2 + 2 H2O4. Mengatur disain dari komponen misalnya

dengan mengatur bagian yang akan menjadi anoda harus berada dalam posisi yang mudah untuk diganti, hindari bentuk-bentuk yang dapat menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan hal ini terutama untuk mencegah stress corrosion cracking

5. Hal-hal lain yang perlu diperhatikan :a. Ikuti prosedur perawatan yang benar (misalnya kapan dilakukan pengecatan kembali, kapan diadakan pemeriksaan coating dsb)b. Hindari kontak secara elektronik antara logam-logam yang tidak sejenis untuk mencegah korosi galvanikc. Hindari pembebanan berlebih untuk mencegah stress corrosion crackingd. Disain tanki larutan supaya mudah untuk dibersihkane. Lakukan proteksi dengan pengecatan f. Lakukan proteksi dengan coating (pelapisan) misalnya logam Fe dilapisi dengan dengan Cr, Ni, Co, Zn ataupun Sn