ALUMUNIUM

Aluminium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy pada tahun 1809 sebagai suatu unsur dan pertama kali direduksi dengan logam oleh H. C. Oersted pada tahun 1825. Pada abad ke-19, sebelum ditemukannya proses elektrolisis, aluminium hanya bisa didapatkan dari bauksit dengan proses kimia Wöhler. Dibandingkan dengan elektrolisis, proses ini sangat tidak ekonomis, dan harga aluminium dulunya jauh melebihi harga emas. Secara industri tahun 1886, Paul Herould di Prancis dan C. N. Mall di Amerika Serikat secara terpisah telah memperoleh logam Aluminium dari Alumina dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfusi. Sampai sekarang proses Herould Hall masih dipakai untuk memproduksi Aluminium.

Harga aluminium awalnya sangat mahal bahkan hampir sama dengan harga emas. Karena sifatnya yang ringan dan sangat kuat Napoleon III pernah memerintahkan membuat baju prajuritnya dari aluminium menggantikan baju besi. Dan karena harga aluminium yang sangat mahal ini dalam jamuan makan Napoleon III menggunakan sendok garpu dari aluminium sedangkan tamunya disediakan sendok garpu emas dan perak.

Bahan dasar pembuatan Aluminium adalah bauksit (biji Aluminium) yang kemudian di ubah menjadi Alumina. Alumina inilah yang akan dielektrolisa membentuk Aluminium ingot. Biji Aluminium biasanya berupa senyawa oksida berupa Bayerit, Gibbsit atau hidrargilat, diaspor, Bohmit.

Sumber Aluminium yang sangat ekonomis adalah bauksit. Bauksit adalah biji yang banyak mengandung Alumina (Al₂O₃) yakni 30 – 60 % serta 12 – 30 % adalah air. Makin banyak oksida besi yang mengotori maka akan semakin gelap warnanya. Bauksit dapat berwarna putih, krem, kuning, merah atau coklat dapat sekeras batu. Namun ada pula yang selembek tanah lempung (Al₂O₃.4SiO_2­.2H₂O).

Paduan Aluminium mengandung 99% Aluminium dan 1% mengandung Mangan, besi, Silikon, tembaga, Magnesium, seng, krom, dan Titanium. Menurut Schenk, paduan Aluminium mengandung logam lain, seperti: besi 0,5%, Silikon 2 – 3 %, tembaga 1 – 2%, seng 0,9%, Mangan 0,5 – 0,8% , Magnesium 0,7%, Krom 0,3%, dan Titanium 0,3%.

Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air minum, knalpot mobil, asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api.

Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks.

B.  Sifat Fisik Alumunium

Aluminium memiliki sifat fisika seperti yang ditunjukkan pada Tabel berikut:

NO	Sifat	Nilai
1	Jari-jari atom	143 pm
2	Volume atom	10 cm/gr.atm
3	Density (660oC)	2,368 gr/cm3
4	Density ( 20oC)	2,6989 gr/cm3
5	Potensial elektroda (25 oC)	-1,67 volt
6	Kapasitas panas (25oC)	5,38 cal/mol oC
7	Panas pembakaran	399 cal/gr mol
8	Tensile strength	700 MPa
9	Kekerasan brinnel	12-16 skala mehs
10	Hantaran panas (25oC)	0,49 cal/det oC
11	Valensi	3
12	Kekentalan (700oC)	0,0127 poise
13	Panas peleburan	94,6 cal/gr
14	Panas uap	200 cal/gr
15	Massa atom	26,98
16	Titik lebur	660oC
17	Titik didih	2452oC
18	Tegangan permukaan	900 dyne/cm
19	Tegangan tarik	4,76 kg/mm

C.  Sifat Mekanik Alumunium

Aluminium mempunyai nomor atom 13, dan massa atom relatif 26,98. Aluminium juga bersifat amfoter. Ini dapat ditunjukkan pada reaksi sebagai berikut:

a.       Al₂O₃ +    3H₂SO₄ Al₂(SO_4­)₃ +      3H₂O

b.      Al₂O₃ +    6NaOH            2Na₃AlO₂ +      6H₂O

v Aluminium merupakan unsur yang sangat reaktif sehingga mudah teroksidasi. Karena sifat kereaktifannya maka Aluminium tidak ditemukan di alam dalam bentuk unsur melainkan dalam bentuk senyawa baik dalam bentuk oksida Alumina maupun Silikon.

Adapun sifat mekanik alumunium, yaitu :

1.      Ringan

Massa jenis Aluminium pada suhu kamar (29^oC) sekitar 2,7 gr/cm³.

2.      Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas.

3.      Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang.

4.      Tidak bereaksi dengan asam atau bahan kimia lain yang terdapat dalam bahan makanan.

5.      Tahan korosi karena aluminium sangat cepat bereaksi dengan dengan oksigen yang terdapat di udara menghasilkan aluminium oksida. Oksida yang terbentuk tidak mudah terkelupas sehingga dapat melindungi permukaan aluminium yang ada dibagian bawah agar tidak terjadi oksidai berlanjut.

6.      Anti Magnetis

Aluminium adalah logam yang anti magnetis.

7.        Toksifitas

Aluminium adalah logam yang tidak beracun dan tidak berbau.

D.  Jenis-Jenis Alumunium

Aluminium dipakai sebagai paduan berbagai logam murni, sebab tidak kehilangan sifat ringan dan sifat – sifat mekanisnya dan mampu cornya diperbaiki dengan menambah unsur – unsur lain. Unsur – unsur paduan itu adalah tembaga, silisium, magnesium, mangan, nikel, dan sebagainya yang dapat merubah sifat paduan aluminium. Adapun jenis-jenis alumunium berdasarkan Unsur paduan  dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1.      Paduan aluminium – temabaga – silisium.

Paduan aluminium – tembaga adalah paduan aluminium yang mengandung tembaga 4,5 %, memiliki sifat – sifat mekanik dan mampu mesin yang baik sedangkan mampu cornya agak jelek. Paduan aluminium tembaga – silisium dibuat dengan menambah 4 – 5 % silisium pada paduan aluminium tembaga untuk memperbaiki sifat mampu cornya. Paduan ini dipakai untuk bagian – bagian motor mobil, meteran, dan rangkah utama dari katup.

2.      Paduan aluminium – silisium – magnesium.

Paduan eutektik dari aluminium dan silisium sekitar 2 % disebut silumin yang memiliki mampu cor yang baik, sehingga terutama dipakai untuk bagian – bagian mesin biasa. Tetapi paduan yang biasa dicor mempenyai sifat mekanik yang jelek karena butir – butir silisium yang besar, sehingga dicor dengan tambahan natrium dan agitasi dari logam cair untuk membuat kristal halus dan memperbaiki sifat – sifat mekanik, tetapi cara ini tidak efektif untuk coran besar. Paduan aluminium silisium diperbaiki sifat mekaniknya dengan menambahkan magnesium, tembaga atau mangan dan selanjutnya diperbaiki dengan perlakuan panas.

3.       Paduan aluminium – magnesium.

Paduan aluminium yang mengandung magnesium 4 % atau 10 % mempunyai ketahanan korosi dan sifat mekanik yang baik. Paduan ini mempunyai kekuatan tarik diatas 30 kgf/mm2 dan perpanjangan diatas 12 % dipakia untuk alat – alat industri kimia , kapal laut, dan pesawar terbang. Seri ini umumnya non heat treatable. Seri 5052 dengan 2,5 % Mg. Banyak digunakan untuk campuran minyak dan bahan bakar pesawat terbang.

Seri 5005 dengan 0,8 % Mg banyak digunakan sebagai batang profil extrusi.

Seri 5050 dengan 1,2 % Mg dipakai sebagai pipa saluran minyak dan gas pada kendaraan.

4.      Paduan aluminium tahan panas.

Paduan ini terdiri dari Al – Cu – Ni – Mg yang kekuatannya tidak berubah sampai 300 C, sehingga paduan ini dipakai untuk torak dan tutup silender.

5.       Aluminium Copper

Paduan ini dapat di heat treatment terutama yang mengandung (2,5 – 5 %) Cu. Dari seri ini yang terkenal seri 2017 dikenal dengan nama “duralumin” mengnadung 4 % Cu dengan sedikit silicon, besi dan magnesium. Banyak digunakan untuk alat-alat yang bekerja pada temperature tinggi misalnya pada piston dan silider head motor bakar.

6.      Aluminium Magnese

Paduan dalam seri ini tidak dapat dikeraskan dengan hea treatment. Seri 3003 dengan 1,2 % Mn mudah dibentuk tahan korosi dan weldability-nya baik (mampu las).

Banyak digunakan untuk pipa, tangki minyak

7.      Aluminium Silikon

Paduan seri ini termasuk non heat treatable. Paduan seri 4032 yang mengandung 12,5 % Si mudah ditempa dan memiliki koefisien muai panas sangat rendah.

Digunakan untuk piston yang ditempa.

8.      Aluminium Silicon Magnesium

Magnesium dan silicon membentuk senyawa Mg2Si (magnesium silisida) yang memberikan kekuatan tinggi pada paduan ini setelah prose heat treatment.

Seri 6053, 6061, 6063 memiliki sifat tahan korosi sangat baik dari pada heat treatable aluminium lainnya.

Penggunaan aluminium seri 6xxx banyak digunakan untuk piston motor dan silinder head motor bakar.

E.  Kelebihan Alumunium

Sebelum menggunakan material tertentu sebagai elemen dasar konstruksi rumah, ada baiknya kita mengetahui kelebihan dan kekurangan material yang kita gunakan. Pasalnya, ada beberapa material yang secara fungsional dan estetika terlihat unggul dibandingkan dengan material lainnya. Sehingga, kadang mengesampingkan kekurangannya, yang bisa saja merugikan Anda ke depannya. Setiap material memiliki Kelebihan dan kekurangan tertentu. Salah satunya material aluminium. Berikut merupakan kelebihan dari material yang terbuat dari aluminium :

1.      Ketahanan Terhadap Korosi

Aluminium mengalami korosi dengan membentuk lapisan oksida yang tipis dimana sangat keras dan pada lapisan ini dapat mencegah karat pada Aluminium yang berada di bawahnya. Dengan demikian logam Aluminium adalah logam yang mempunyai daya tahan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan besi dan baja lainnya.

2.        Kemudahan dalam proses

Aluminium mempunyai sifat yang baik untuk proses mekanik dari kemampuan perpanjangannya, hal ini dapat dilihat dari proses penuangan, pemotongan, pembengkokan, ekstrusi dan penempaan Aluminium, sehingga dapat dibentuk dengan mudah sesuai dengan keiinginan.

3.       Sifat dapat dipakai kembali

Aluminium mempunyai titik lebur yang rendah, oleh karena itu kita dapat memperoleh kembali logam Aluminium dari scrap.

4.      Mempunyai warna yang stabil seolah-olah tidak berkarat. Hal ini disebabkan aluminium sangat cepat bereaksi dengan dengan oksigen yang terdapat di udara menghasilkan aluminium oksida. Oksida yang terbentuk tidak mudah terkelupas sehingga dapat melindungi permukaan aluminium yang ada dibagian bawah agar tidak terjadi oksidai berlanjut. Selain berupa lapisan tipis, oksida yang terbentuk merupakan lapisan tembus cahaya sehingga aluminium seolah-olah tidak berubah (tetap mengkilat). Sehingga permukaannya tidak perlu di cat karena sudah cukup bagus dan menarik.

5.       Serbuk aluminium yang sangat halus tampak mengkilat seperti logam aslinya sehingga sering dicampur pada minyak cat (vernis) menghasilkan cat metalik yang harganya relatif labih mahal dibanding cat biasa. Cat-cat metalik kebanyakan digunakan pada barang-barang mewah, karena dengan penambahan aluminium, cat dapat memantulkan cahaya yang lebih banyak.

6.      Tidak bereaksi dengan asam atau bahan kimia lain yang terdapat dalam bahan makanan. Oleh karena itu aluminium banyak digunakan sebagai bahan dasar pembuatan alat-alat rumah tangga misanya panci. Dan aluminium dijadikan kertas aluminium yang sangat tipis yang digunakan sebagai pembungkus rokok, gula, bumbu masak dan beberapa keperluan lain.

7.       Paduan 95% aluminium dengan 5% unsur lain seperti Cu, Mg, dan Mn dapat digunakan menggantikan fungsi besi walaupun tidak sekuat besi. Misalnya dalam pembuatan bingkai pintu dan jendela.

Pagar Alumunium  

Plafon Alumunium 

F.    Kekurangan Alumunium

1.      Variasi bentuk yang terbatas, karena merupakan standart pabrik, hanya terbatas pada bentuk minimalis dan klasik Eropa.  Jika menginginkan alumunium dengan bentuk yang diinginkan, kita harus melakukan pemesanan kepada pabrik terlebih dahulu.

2.       Pemasangan alumunium sering menggunakan Teknik ficher, teknik ini mengandalkan kekuatan sekrup fischer yang diborkan dan ditanam merapat ketempat yang diinginkan. Apabila terjadi kesalahan dalam pemasangannya maka dapat berakibat fatal.

3.      Sambungan yang kurang baik pada siku atau kaca dapat menyebabkan air hujan dapat masuk, karena itu faktor penyambungan dan "sealant" atau karet penyekat antara kaca dan alumunium harus dari bahan berkualitas dan tahan lama agar air tidak mudah masuk ke dalam kusen atau ke ruangan. Pada dasarnya masalah sealant ini tidak menimbulkan masalah pada kusen alumuniumnya karena bahan alumunium tidak terpengaruh air.

4.      Hasil penelitian menyatakan bahwa  bahan inti yang terbuat dari polyethylene dan lem pengikat ke lapisan aluminium , dalam suhu panas yang tinggi akan mengeluarkan gas beracun.

5.        Dalam suhu tingggi, lapisan inti bisa menmgelembung yang akan mengakibatkan permukaan aluminium tidak rata sehingga bisa mengurangi keindahan.

6.       Kekuatan terhadap tekanan angin kurang, sehingga dalam konstruksi yang kurang baik akan beresiko terhadap keselamatan. 

7.      Jika sistem grounding yang kurang bagus terhadap bangunan utama, lembaran cukup beresiko terhadap sambaran petir.

G. Cara Pembuatan Alumunium

Pengolahan aluminium menjadi aluminium murni bisa dilakukan melalui 2 tahap yaitu:

1. Tahap pemurnian bauksit sampai diperoleh aluminium oksida murni (alumina)

Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor utama dalam bauksit. Pengotor utama bauksit biasanya terdiri dari SiO2, Fe2O3, dan TiO2. Caranya adalah dengan melarutkan bauksit dalam larutan natrium hidroksida (NaOH),

Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) + 3H2O(l) ---> 2NaAl(OH)4(aq)

Aluminium oksida larut dalam NaOH sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor-pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya aluminium diendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran.

2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) ---> 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(l)

Endapan aluminium hidroksida disaring,dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (Al2O3)

2Al(OH)3(s) ---> Al2O3(s) + 3H2O(g)

2. Tahap peleburan alumina

Selanjutnya adalah tahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Dalam proses Hall-Heroult, aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Selanjutnya elektrolisis dilakukan pada suhu 950 oC. Sebagai anode digunakan batang grafit.

Bauksit banyak terdapat di daerah Bintan dan kalimantan. Cara penambangan terbuka. Bauksit kemudian dihaluskan , dicuci dan dikeringkan, sesudah itu bauksit mengalami pemurnian menjadi oksida aluminum atau alumina.