Logam Non Ferrous Dan Jenisnya

LOGAM NON FERROUS DAN JENISNYA

Logam Non-Ferrous dan Paduannya. Dengan maksud memenuhi syarat konstruksi mendapatkan sifat kekuatan yang lebih baik (sifat mekanis, kekerasan, tensile strength), maka logam nonferrous dipadukan dengan logam-logam non- ferrous lainnya, karena logam non-ferrous dalam keadaan murni (tunggal) belum memiliki sifat kekuatan yang tinggi.

A.    Logam Tembaga dan Paduannya (Copper And Copper Alloy)

Tembaga (copper) adalah suatu logam berwarna kemerahan, mempunyai temperatur didih (boiling point) 2600°C dengan berat jenis 8,96 gr/cm3 (sedikit lebih tinggi dari baja (ferro) berat jenis 7,87 gr/cm3). Bersifat lunak, dapat dibengkokkan (bending) dan dapat dirol (rolling, canai).

Elemen-elemen tambahan yang terkandung didalam tembaga sedikit sekali hanya adanya oksigen (O2) dalam bentuk Cu O2, dalam tembaga perdagangan kandungan Cu O2berkisar antara 0,03 - 0,04%. Tetapi dengan hadirnya Cu O2dalam larutan tembaga justru menambah sifat yang baik yaitu sifatnya ulet (thoughness), sifat fisis yang sangat baik yaitu s,ifat tahan korosi, daya hantar listrik, heattransier/daya hantar panas, karenanya dalam keadaan murni tembaga dipakai untuk alat-alat listrik.

Untuk keperluan konstruksi tembaga dipakai dalam bentuk tembaga paduan (Copper Alloy) untuk peralatan mesin-mesin, transmisi, building industri dengan memakai standar dari The American Institute of Metals (AIM) di USA. Beberapa contoh logam paduan tembaga :

1. Kuningan (brass)

paduan tembaga dengan unsur utama seng (zinc, Zn) ada dua macam : Alpha Brass (unsur zinc tidak lebih dari 36%) dan Alpha-Betha Brass (unsur zinc lebih dari 36%). Perbedaan keduanya terletak pada struktur mikro logam brass, mempunyai kombinasi sifat kekuatan dan keuletan pada komposisi 70% Cu dan 30% Zn sebagai Alpha Brass, digunakan dalam teknik antara lain untuk tube (pipa) catriges (selongsong/selubung). Alpha Brass ini disebut juga Yellow Brass.

2.  Perunggu (bronze),

paduan tembaga dengan unsur utama timah putih. (Sn) sebagai unsur paduan (alloy element) ada beberapa jenis perunggu (bronze) tergantung dari unsur utama paduannya, contoh :

- Tin Bronze, dengan unsur paduan utama timah putih (Sn).

- Silikone Bronze dengan unsur paduan utama silikon (Si).

- Aluminiun Bronzv, dengan unsur paduan utama aluminium (Al).

- Manganese Bronze, dengan unsur paduan utama manganese (Mn).

a.       Bronze dengan unsur paduan utama Sn (timah putih), diperdagangkan sebagai hasil produksi dengan kadar Sn kurang dari 19%. Pada zaman dahulu pertama banyak dipakai sebagai "gun metal" sebagai senjata kanon, membuat patung-patung, lonceng), dan sebagainya.

b.      Silikone Bronze, mengandung 4-5% Si dan akan menambah daya tahan (resistensi) terhadap asam ( acid ) . Memungkinkan u n t u k dibuatrol berbentuk batangan panjang sampai diameter 1/4" - 2". Bersifat akan menjadi keras apabila mengalami pengerjaan dingin (work  hardenable) dan merupakan bronze yang paling kuat diantara bronze yang work hardenable. Sifat mekanisnya setara dengan baja lunak (baja karbon rendah, mild steel) sedangkan sifat ketahanan korosinya setara dengan logam tembaga. Banyak dipakai untuk tanki, bejana tekan (pressure vessel), marine construction, dan pipa tekan hidrolik.

c.       Aluminium Bronze, disamping komposisi elemen Cu dan Sn, masih terdapat elemen aluminium (A1) sampai 9,8%, dimana dalam produksi kadar aluminium antara 5-11%.

B.   Logam Aluminium dan Paduannya

logam aluminium merupakan logam yang relatif baru. Pada saat ini penggunaan logam aluminium sudah sangat meluas bahkan rasanya sulit melukiskan bagaimana perkembangan industri penerbangan tanpa adanya aluminiu. Elemen alumunium cukup tersedia di bumi, dan terdapat t di alam berupa senyawa oksida aluminium, dalam ikatan yang sangat stabil sehingga oksida aluminium tidak dapat diproses reduksi dengan cara seperti mereduksi logam-logam lain. Proses reduksi elemen aluminium dari ikatan oksidasinya hanya dapat dilakukan dengan cara elektrolisis.

Logam aluminium mempunyai beberapa sifat yang penting sehingga dipilih dalam kelompok logam konstruksi, antara lain adalah sifat ringan tahan korosi, penghantaran listrik dan panas yang sangat baik. Karena berat jenis ringan (2,8 gr/cm³) walaupun kekuatannya sangat rendah tetapi strength to weight ratio-nya masih lebih tinggi daripada logam baja, Sifat tahan korosi pada aluminium diperoleh karena terbentuknya lapisan oksida aluminium pada permukaan aluminium, dimana lapisan oksida ini melekat pada permukaan dengan kuat dan rapat serta sangat stabil (tidak bereaksi dengan kondisi lingkungannya misalnya asam/basa). sehingga melindungi bagian dalam. Tetapi, oksida aluminium (A12O3) ini juga dapat menyebabkan tahan korosi menyebabkan logam aluminium menjadi sukar dilas (welding) dan disolder.

Logam aluminium mempunyai titik leleh pada 660,2°C tetapi titik lebur (boilding point) mencapai 2060°C. Logam aluminium diperdagangkan (komersial) selalu mengandung beberapa impurities element (s/d 0,8%) biasanya elemen ferro silikon dan tembaga. Adanya unsur-unsur (elemen) impuritis ini menurunkan sifat penghantaran listrik dan ketahanan korosi (tetapi tidak begitu besar), tetapi sebaliknya akan menaikan sifat kekuatannya (mekanis) hampir dua kali lipat dari pada aluminium murni. Namun kelemahan logam ini adalah sifat elastisitasnya sangat rendah, hampir tidak dapat diperbaiki dengan cara memadukan elemen-elemen lain ataupun proses pengolahannya (fabrikasi produksi). Tetapi keuntungan penggunaan logam ini adalah sangat mudah di fabrikasi, dapat dituangkan dengan cara penuangan apapun, dapat dibentuk (shaping/forming) dengan berbagai cara misalnya rolling, stamping, forging, drawing, exitruding dan lain-lainnya untuk dijadikan bentuk yang cukup rumit. Beberapa jenis logam aluminium dan paduannya yang penting, antara lain:

1.      Duralumin (logam dural) paduan Al dengan 4% Cu ditambah sedikit Si,  Fe dan magnesium (Mg). Logam dural (Al - Cu). Cu 4,5% dan Mg 1,5% logam Mg akan memperkuat paduan Al-Cu tetapi menyebabkan lebih sulit dibentuk.

Contoh pemakaian antara lain : paku keling, mur/baut, bagian-bagian dari pesawat terbang, velg roda mobil. Logam dural (Al-Cu) ditambah dengan 2% nikel dipakai untuk komponen yang bekerja pada temperatur tinggi, misalnya : piston, cylinder head motor bakar.

2.      Aluminium-manganese alloy  ditambahkan elemen Mn 1,2% akan menyebabkan logam paduan Al sangat mudah dibentuk, baik tahan korosi dan weldability (sifat mampu las) cukup baik. Contoh penggunaannya untuk alat dapur, alat pengolah makanan dan penyimpanan makanan, bahan-bahan kimia, pipa, tangki minyak dan tangki bensin dan lain-lainnya.

3.      Aluminium-silikon alloy mengandung elemen Si 12,5% menyebabkan logam mudah, ditempa dan memiliki koefisien pemuaian yang sangat rendah, bila prosesnya dengan ditempa contoh pemakaian piston (yang dibuat dengan tempat).

Apabila prosesnya dengan tuang, dapat dibuat untuk membuat benda tuangan yang rumit konfigurasinya,alat pengolah makanan, karena logam alloy ini sangat mudah dituang (castability) dan tahan korosi sangat baik (bahkan elemen Si dipadukan sampai jumlah 12%). logam alloy ini sangat mudah dituang (castability) dan tahan korosi sangat baik (bahkan elemen Si dipadukan sampai jumlah 12%). Aluminium-magnesium alloy, elemen alloy Mg (magnesium) dapat ditambahkan < 5%, bervariasi disesuaikan dengan tujuan sifat-sifat mekanisnya. Dengan penambahan 1,2%Mg dipakai untuk pipa saluran minyak dan gas pada kendaraan bermotor; penambahan 2,5% Mg untuk saluran minyak dan bahan bakar pesawat terbang (air craft). Pada penambahan 3,8% Mg untuk bahan baku komponen alat pengolah makanan, industri kimia, sepatu rem (brake shoes) dan lain-lainnya. Dengan penambahan Mg yang lebih besar s/d 8% Mg adalah satu-satunya logam aluminium-magnesium alloy yang mempunyai sifat mekanis yang paling baik diantara padua Al-Mg yang lain, banyak dipakai untuk komponen-komponen industri penerbangan (air craft construction).

C.     Logam Seng (Zinc) dan Paduannya

 Logam seng (Zn) adalah logam berwarna putih kebiruan kekuatannya rendah, temperatur leleh (melting point) 419,46°C dan l.,2 temperatur lebur (boiling point) hanya 906°C, dengan be-at jenis 7,133 gr/cm3. Dengan sedikit kenaikan temperatur sifat kekuatan (mekanis) logam seng berkurang demikian juga dengan sifat uletnya (toughness). Bahkan pada temperatur rendah logam seng menjadi getas. Oleh karena itu suatu komponen yang harus bekerja pada temperatur tinggi atau temperatur rendah sebaiknya tidak dibuat dari bahan logam seng. logam seng mempunyai kecenderungan besar untuk mengalami creep, bahkan pada temperatur kamar, oleh karena itu benda yang terbuat dari seng jangan diberi beban berat, karena mudah terjadi creep dan akhirnya putus, walaupun beban itu masih jauh di bawah kekuatannya. Karena posisi logam seng dalam deret volta mempunyai valensi potensial listrik yang lebih rendah dari logam ferro maka logam seng dipakai untuk pelapisan baja untuk pencegahan korosi. Logam seng lebih anodik daripada logam ferro, sehingga dalam suasana yang korosif logam seng akan termakan lebih dahulu sedang logam ferro akan terlindung dari korosi selama logam seng masih belum habis "dimakan" korosi. Teknik pelapisan ini disebut galvanizing dengan proses heat treatment cara electrogalvanizing.

Pemakaian logam seng dalam teknik hampir 40% untuk pelapisan (galvanizing) pada baja, 25% untuk logam paduan dengan logam tembaga dihasilkan logam brass (kuningan). Untuk bahan paduan logam Cu menjadi kuningan maka tingkat kemurnian seng sangat menentukan, agar logam brass mudah dikerjakan dalam keadaan panas (hot work).

D.     Logam Nikel dan Paduannya

 Logam nikel adalah suatu logam yang berwarna putih perak, mempunyai berat jenis 8,90 dengan titik leleh 1455°C dan titik lebur (boiling point) 2730°C, termasuk nilai ekonomisnya mahal kira-kira 3 kali lipat nilai ekonomis (harga) logam tembaga. Memiliki sifat fisis-mekanis yang baik sekali, yaitu tahan korosi, tahan oksidasi, tahan pada temperatur tinggi, dapat membentuk larutan padat yang ulet, kuat dan tahan korosi dengan banyak logam-logam lainnya.

Hampir 60% logam nickel digunakan sebagai element paduan pada logam ferro sebagai baja tahan karat (stainless steel) dan baja paduan lainnya. Penambahan logam nikel ke dalam baja pada umumnya dimasukkan untuk memperbaiki kekuatan (tanpa mengurangi keuletan), memperbaiki sifat tahan korosi, tahan panas dan menaikkan hardenability.

Dengan tujuan memberikan sifat tahan korosi dan menambah warna yang menarik, logam nickel dipakai untuk pelapisan pada logam lain. Pada logam paduan nickel dengan logam nickel sebagai element utamanya (nickel base) banyak sekali dipakai sebagai logam monel, Nichrome, dan juga sebagai element paduan yang memberikan andil yang besar untuk membuat logam-logam paduan tahan temperatur tinggi. Contoh paduan nickel yang banyak dipakai, yaitu:

1.         Monel, adalah paduan nickel (Ni = 67%) dengan logam tembaga (Cu = 28%) dan element logam lain ferro, Mn, Si. Penggunaan logam monel banyak untuk industri kimia, bahan makanan dikarenakan sifat tahan korosinya yang sangat baik di samping sifat kekuatan dan keuletannya dan tahan temperatur tinggi. Logam monel dapat bertahan sifat fisis dan mekanisnya sampai temperatur kerja 750°C.

2.         Paduan Nickel-Chrow-Ferro (Nichrom) banyak digunakan untuk tahanan listrik, pada alat pemanas listrik hal ini karena sifat tahan oksidasi dan kuat pada temperatur tinggi.

3.         Paduan Hastelloy, adalah paduan nickel dengan berbagai logam lain, seperti komposisi : Ni-Cr-Mo-Fe (Hastelloy C dan X). Paduan hastelloy ini dikenal tahan korosi terhadap beberapa asam kuat . HC1, H2SO4, H2P04.

Karena sifat-sifat yang demikian ini hastelloy dipakai untuk komponen pompa dan katup, nozzle, asam kuat dan tahan temperatur tinggi

E.       Logam Babbit (Babbit Metal)

Logam Babbit adalah logam paduan empat element logam (quarternary alloy atau ternary alloys) dari element-element Timah putih (Tin, Sn), Timah hitam (lead, Pb), Antimony (Stibium, Sb), dan Tembaga (Copper, Cu), Logam paduan ini ditemukan oleh ISAAC BABBIT di USA (pada tahun 1839). Logam Babbit dipakai untuk bahan bearing (bearing metal). Bearing (bantalan) adalah bagian mesin yang berfungsi meneruskan/memindahkan beban antara dua permukaan yang saling bergesekan. Sedangkan bantalan (bearing), yaitu bantalan luncur (sliding contact bearing) dan bantalan gelinding (rolling contact bearing). Pada umumnya logam babbit dipakai untuk bantalan luncur.

       Syarat untuk bahan bantalan luncur antara lain adalah logam memiliki koefisien gesek rendah (terutama bantalan kering tanpa pelumas), tahan aus, angka kekerasan cukup rendah, memiliki angka konduktivitas panas yang tinggi (agar mengalirkan panas yang teriadi karena kontak). Contoh komposisi element babbit metal sebagai berikut: Sn (83,3%) sebagai logam utama, Cu (8%), Sb (8,3%) dan Pb (0%) berarti ternary alloy Babbit.

       Contoh lain yang quarternary Babbit alloy adalah Cu (2Q, Sn (65%) sebagai logam utama, Sb (15%) dan Lead/Pb (18%).

Tweet