BAB I PENDAHULUAN 1.1
1.2
Latar Belakang Titanium adalah logam berlimpah nomor empat di dunia setelah aluminium, besi, dan magnesium. Selain itu, titanium juga merupakan elemen berlimpah kesembilan (mencakup 0,63% pada kerak bumi) ditemukan pada tahun 1!1 di "nggris oleh #e$erend illiam ®or, 'ang diberi nama sebagai ilmenite. ilmenite. lemen ini ditemukan kembali beberapa tahun kemudian oleh &erman hemist *einrich +laporth dalam bentuk rutile. rutile. ogam titanium tidak pernah ditemukan sendirian, keberadaann'a selalu berikatan dengan mineral lainn'a seperti rutile, ilmenite, leucoxene, anatase, brookite, perovskite, perovskite, dan sphene dan sphene 'ang ditemukan dalam titanat dan beberapa besi ore. ore. Titanium juga ditemukan dalam batu bara, abu, tan aman dan dalam tubuh manusia (-. arp, 00/). aterial 'ang mengandung titanium dan paling ban'ak ada di bumi dan paling sering dimanaatkan oleh manusia adalah rutile dan anatase. anatase. Rutile adalah bentuk paling stabil dari titania dan paling ban'ak ditemukan pada sumber sumber titanium. Titanium Titanium dioksida dapat dibuat dari bahan2bahan alam 'ang ada di alam, umumn'a berasal dari ilminate 'ang berasal dari hina, or4egia, 5ni So$iet (pasir), ustralia (pasir), +anada dan rika selatan (pasir) (-. arp, 00/). Titania dapat diaplikasikan sebagai bahan otokatalisis, sensor gas, pembersih polutan 'ang ada di udara, udara, tanah dan air, sebagai bahan campuran cat agar tahan korosi, pelapis alat2alat dibidang kedokteran, kosmetik, sel sur'a, pen'erap gelombang elektromagnetik dan lain2lain. Permasalahan
7alam 7alam memaham memahamii tentan tentang g bahan bahan titaniu titanium m dan molibd molibdenu enum m ini terdapa terdapatt beberapa aspek permasalahan 'ang akan dibahas pada makalah ini 'aitu sebagai berikut 8 1. Sejarah dan pengert pengertian ian serta serta sumber sumber dari dari titanium titanium dan dan paduann' paduann'aa . 9roses 9embuatan 9embuatan Titani Titanium um dan paduann' paduann'aa beserta aplika aplikasin'a. sin'a. 3. +lasii +lasiikasi kasi padua paduan n Titan Titanium ium dan dan 9aduann' 9aduann'aa 1.3
Tujuan
akalah tentang bahan Titanium dan 9aduann'a ini bertujuan untuk8 1.
enge engetah tahui ui dan dan memah memaham amii siat2s siat2si iat at dari dari Tit Titan aniu ium m dan 9adua 9aduann nn'a 'a meliputi siat isik, siat kimia dan siat mekanik.
Titanium dan Paduannya | 1
. en engeta getah hui
dan
memah emaham amii
prose rosess
pemb embuata uatan n
Titani tanium um
dan dan
paduann'a. 3. eng engeta etahu huii apli aplika kasi si dari dari Titan itaniu ium m dan dan padu paduan ann' n'aa dalam dalam berb berbag agai ai aspek. /. engetahui engetahui paduan2pad paduan2paduan uan (allo') (allo') dari dari Titanium Titanium
Titanium dan Paduannya | 2
BAB II TITANIUM DAN PADUANNYA
2.1 Sejarah
Titanium pertama kali ditemukan dalam mineral di orn4all, "nggris, tahun 1!1 oleh geolog amatir dan pendeta illiam ®or kemudian oleh pendeta +redo paroki. "a mengenali adan'a unsur baru dalam ilmenite ketika ia menemukan pasir hitam sungai di dekat paroki dari anaccan dan melihat pasir tertarik oleh magnet. nalisis terhadap pasir tersebut menunjukkan adan'a kehadiran dua oksida logam, 'aitu besi oksida (menjelaskan da'a tarik magnet) dan /:,:% dari metalik putih oksida 'ang pada saat itu belum dapat dipastikan jenisn'a. ®or 'ang men'adari bah4a unsur tak dikenal 'ang mengandung oksida logam tersebut tidak memiliki kesamaan dengan siat2siat dari unsur 'ang telah lebih a4al dikatahui, melaporkan penemuann'a kepada #o'al &eological Societ' o orn4all dan di jurnal ilmiah ;erman rell2;oseph ?ller $on #eichenstein menghasilkan substansi 'ang serupa, tetapi tidak dapat mengidentiikasi unsur tersebut. -ksida secara independen ditemukan kembali pada tahun 1!: oleh ;erman kimia4an artin *einrich +laproth di dalam rutil dari *ungaria. +laproth menemukan bah4a hal itu berisi unsur baru dan menamakann'a Titan 'ang merupakan nama de4a matahari dari mitologi @unani. Setelah mendengar tentang penemuan ®or sebelumn'a, ia memperoleh sampel manaccanite 'ang di dalamn'a terdapat titanium. 2.2 Pengertian
Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik 'ang memiliki s'mbol Ti dan nomor atom 'ang ditemukan pada tahun 1!1 tetapi tidak diproduksi secara komersial hingga tahun 1!:02an. Titanium ditemukan di "nggris oleh illiam ®or Titanium dan Paduannya | 3
dalam 1!1 dan dinamai oleh artin *einrich +laproth untuk Titan dari mitologi @unani. Titanium merupakan logam transisi 'ang ringan, kuat, tahan korosi termasuk tahan air laut dan chlorine
dengan 4arna putih2metalik2keperakan. Titanium
digunakan dalam allo' (terutama dengan besi dan alumunium) dan sen'a4a terban'akn'a, titanium dioksida, digunakan dalam pigmen putih. Salah satu karakteristik titanium 'ang paling terkenal 'aitu bersiat sama kuat dengan baja tetapi beratn'a han'a 60% dari berat baja. Siat titanium mirip dengan >irconium secara kimia maupun isika. Titanium dihargai lebih mahal daripada emas karena siat2siat logamn'a. 5nsur ini terdapat di ban'ak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenit, 'ang tersebar luas di seluruh Aumi. da dua bentuk alotropi dan lima isotop alami dari unsur iniB Ti2/6 sampai Ti2:0 dengan Ti2/C 'ang paling ban'ak terdapat di alam (3,C). 2.3 Sumer Titanium
Titanium selalu berikatan dengan elemen2elemen lain di alam. Titanium merupakan unsur 'ang jumlahn'a melimpah ke2! di kerak bumi (0,63% berat massa) dan logam ke2 paling berlimpah. Titanium selalu ada dalam igneous rock (bebatuan) dan dalam sedimen 'ang diambil dari bebatuan tersebut. 7ari C01 jenis batuan 'ang dianalisis oleh United States Geological Survey, terdapat C/ diantaran'a mengandung titanium. 9erbandingan Ti di dlam tanah adalah sekitar 0,: sampai 1,:%. Titanium ditemukan di meteorit dan telah dideteksi di dalam matahari serta pada bintang tipe2, 'aitu jenis bintang dengan suhu terdingin dengan temperatur permukaan sebesar 3000= atau :!0 0=. Aebatuan 'ang diambil oleh misi pollo 1 menunjukkan keberadaan Ti- seban'ak 1,1%. Titanium juga terdapat dalam mineral rutile (Ti-) , ilmenite (=eTi-3) ,dan sphene, dan terdapat dalam titanate dan bijih besi. 7ari mineral2mineral ini, han'a #utile dan ilmenite memiliki kegunaan secara ekonomi, 4alaupun sulit ditemukan dalam konsentrasi 'ang tinggi. +eberadaan Titanium dengan bijih berupa ilmenit berada di bagian barat ustralia, +anada, ina, "ndia, Selandia Aaru, or4egia, dan 5kraina. #utile dalam jumlah ban'ak pun juga ditambang di merika 5tara dan rika Selatan dan membantu berkontribusi terhadap produksi tahunan !0.000 ton logam dan /,3 juta ton titanium Titanium dan Paduannya | 4
dioksida . ;umlah cadangan dari titanium diperkirakan melebihi 600 juta ton. Aerikut adalah tabel penjelasan mengenai siat2siat dari sumber2sumber titanium. +ategori
ineral
#umus +imia
Titanium dioksida (Ti-)
arna
bu2abu,coklat,ungu atau hitam
Aentuk +ristal
Segi mpat
Skala kekerasan ohs
:,:26,:
Aerat jenis (gDcm3)
/,32:,:
+elarutan
Tidak larut dalam asam Tabel 1.Sifat Rutile
#umus kimia
=eTi- 3 =eTi-3
Aentuk kristal
trigonal trigonal
arna
sch4ar>, stahlgrau hitam
Skala kekerasan ohs
: bis : :2:
(gDcmE) Aerat ;enis (g D cm E)
/,: bis : /,:2: Tabel 2.Sifat Ilmenit
hijau, kuning, putih, coklat atau
Warna
hitam
Bentuk Kristal
Monoklinik
Berat jenis (g/cm3
3,3 ! 3,"
Speciic &ra$it' is 3.3 2 3.6Tabel 3.Sifat Sphene
Titanium juga terdapat di debu batubara, dalam tumbuhan dan dalam tubuh manusia. Sampai pada tahun 1!/6, proses pembuatan logam Ti di laboratorium 'ang dilakukan oleh +roll menunjukkan cara memproduksi Titanium secara komersil dengan mereduksi titanium tetraklorida dengan magnesium. Selanjutn'a logam titanium dapat dimurnikan dengan cara mendekomposisikan iodan'a
Titanium dan Paduannya | #
2.! Si"at#Si"at Titanium
Titanium murni merupakan logam putih 'ang sangat bercaha'a. "a memiliki berat jenis rendah, kekuatan 'ang bagus, mudah dibentuk dan memiliki resistansi korosi 'ang baik. ;ika logam ini tidak mengandung oksigen, ia bersiat ductile. Titanium merupakan satu2satun'a logam 'ang terbakar dalam nitrogen dan udara. Titanium juga memiliki resistansi terhadap asam sulur dan asam hidroklorida 'ang larut, keban'akan asam organik lainn'a, gas klor dan solusi klorida. Titanium murni diketahui dapat menjadi radioakti setelah dibombardir dengan deuterons. #adiasi 'ang dihasilkan adalah positrons dan sinar gamma. +etika sinar gamma ini direaksikan dengan oksigen, dan ketika mencapai suhu ::0 F (10 F =) , sinar tersebut bereaksi dengan klorin. Sinar ini kemudian bereaksi dengan halogen 'ang lain dan men'erap hidrogen. ogam ini dimorphic. Aentuk ala heksagonal berubah menjadi bentuk beta kubus secara perlahan2lahan pada suhu CC0 0. ogam titanium tidak bereaksi dengan isiologi tubuh manusia ( physiologically inert ). Titanium oksida murni memiliki indeks reraksi 'ang tinggi dengan dispersi optik 'ang lebih tinggi daripada berlian.
./.1
Siat =isik Titanium bersiat paramagnetik (lemah tertarik dengan magnet) dan memiliki
kondukti$itas listrik dan kondukti$itas termal 'ang cukup rendah. Siat =isik
+eterangan
=asa
9adat
assa jenis
/,:06 gDcm3 (suhu kamar)
assa jenis cair
/,11 gDcm3 (pada titik lebur)
Titil lebur
1!/1 + (166C 0,303/0=)
Titik didih
3:60 +(3C 0, :!/! 0=)
+alor peleburan
1/,1: k;Dmol Titanium dan Paduannya | "
+alor penguapan
/: k;Dmol
+apasitas kalor (:0)
:,060 ;Dmol.+
9enampilan
ogam perak metalik
#esisti$itas listrik (0 F)
0,/0 GHIm
+ondukti$itas termal (300 +)
1,! D(mI+)
kspansi termal (: F)
C.6 GmD(mI+)
+ecepatan suara (pada 4ujud ka4at) (suhu
:0!0 mDs
kamar ) Tabel 4.Sifat-Sifat Fisik Titanium
Tekanan 5ap 9 (9a)
1
10
100
1k
10k
100k
T (+)
1!C
11
/03
6!
306/
3::C
./.
Siat +imia Siat kimia dari titanium 'ang paling terkenal adalah ketahanan terhadap
korosi 'ang sangat baik (pada suhu biasa membentuk oksida, Ti- ), hampir sama seperti platinum, resistan terhadap asam, dan larut dalam asam pekat. 7iagram 9ourbaiJ menunjukkan bah4a titanium adalah logam 'ang sangat reakti, tetapi lambat untuk bereaksi dengan air dan udara. •
#eaksi dengan ir Titanium akan bereaksi dengan air membentuk Titanium dioksida dan h'drogen. Ti(s) K *-(g) L Ti-(s) K *(g)
•
#eaksi dengan 5dara +etika Titanium dibakar di udara akan menghasilkan Titanium dioksida dengan n'ala putih 'ang terang dan ketika dibakar dengan itrogen murni akan menghasilkan Titanium itrida. Ti(s) K -(g) L Ti-(s) Ti(s) K (g) LTi(s)
Titanium dan Paduannya | $
•
#eaksi dengan *alogen #eaksi Titanium dengan *alogen menghasilkan Titanium *alida. #eaksi dengan =luor berlangsung pada suhu 00F. Ti(s) K =(s) L Ti=/(s) Ti(s) K l(g) L Til/(s) Ti(s) K Ar (l) L TiAr /(s)
•
Ti(s) K "(s) L Ti"/(s) #eaksi dengan sam ogam Titanium tidak bereaksi dengan asam mineral pada temperatur normal tetapi dengan asam hidroluorik 'ang panas membentuk kompleks anion (Ti= 6)32
•
Ti(s) K *= (aM) L (Ti=6)32(aM) K 3 *(g) K 6 *K(aM) #eaksi dengan Aasa Titanium tidak bereaksi dengan alkali pada temperatur normal, tetapi pada keadaan panas. Titanium terbakar di udara ketika dipanaskan menjadi 100 F (1!0 F =) dan
pada oksigen murni ketika dipanaskan sampai 610 F (1130 F =) atau lebih , membentuk titanium dioksida. Sebagai hasiln'a, logam tidak dapat dicairkan dalam udara terbuka sebelum titik lelehn'a tercapai, jadi mencair han'a mungkin terjadi pada suasana inert atau dalam $akum. N Titanium juga merupakan salah satu dari sedikit elemen 'ang terbakar di gas nitrogen murni (Ti terbakar pada C00 F atau 1./ F = dan membentuk titanium nitrida). Titanium tahan untuk melarutkan asam sulat dan asam klorida, bersama dengan gas klor, larutan klorida, dan sebagian besar asam2asam organik. Siat +imia
+eterangan
ama, ambang, omor atom
Titanium, Ti,
7eret +imia
ogam transisi
&olongan, 9eriode, Alok
/,/,d
assa atom
/.C6(1) gDmol
+onigurasi electron
Or N 3d /s
;umlah elektron tiap kulit
,C,10,
Struktur +ristal
heJagonal
Ailangan oksidasi
/ Titanium dan Paduannya | %
lektronegati$itas
1,:/ (skala 9auling) ke218 6:C.C k;Dmol
nergi ionisasi
ke28 130!.C k;Dmol ke238 6:.: k;Dmol
;ari2jari atom
1/0 pm
;ari2jari atom (terhitung)
16 pm
;ari2jari ko$alen
136 pm Tabel 5.Sifat-Sifat Kimia Titanium
./.3
Siat ekanik Siat ekanik
+eterangan
odulus @oung
116 &pa
odulus &eser
// &pa
odulus #uah
110 &pa
isbah 9oisson
0,3
Skala +ekerasan ohs
6
+ekerasan Pickers
!0 pa
+ekerasan Arinell
16 pa
omor S
//02326
Tabel 6. Sifat-Sifat Mekanik Titanium
2.$ Pr%ses Pemuatan
Titanium diproduksi menggunakan proses +roll. angkah2langkah 'ang terlibat termasuk ekstraksi, pemurnian, produksi spons, pembuatan paduan, dan membentuk dan membentuk. 7i merika Serikat, ban'ak produsen spesialis dala m ase 'ang berbeda dari produksi ini. isaln'a, ada produsen 'ang han'a membuat spons, 'ang lain 'ang han'a mencair dan menciptakan paduan, dan 'ang lain 'ang menghasilkan produk akhir. Saat ini, tidak ada produsen tunggal melengkapi s emua
Titanium dan Paduannya | &
langkah ini. 9encabutan 1. 9ada a4al produksi, produsen menerima titanium konsentrat dari tambang. Sementara rutil dapat digunakan dalam bentuk alami, ilmenit diproses untuk menghilangkan >at besi sehingga berisi titanium dioksida paling sedikit C:%. Aahan2bahan ini dimasukkan ke dalam reaktor luidi>ed2tempat tidur bersama dengan gas klor dan karbon. ateri 'ang dipanaskan sampai 1.6: F = (!00 F ) dan hasil reaksi kimia berikutn'a dalam penciptaan murni titanium tetraklorida (Til/) dan karbon monoksida. +otoran adalah hasil dari ken'ataan bah4a titanium dioksida murni tidak digunakan di a4al. -leh karena itu berbagai klorida logam 'ang tidak diinginkan 'ang dihasilkan harus dibuang. 9emurnian . logam bereaksi dimasukkan ke dalam tangki pen'ulingan besar dan dipanaskan. Selama langkah ini, kotoran dipisahkan dengan menggunakan distilasi raksional dan presipitasi. Tindakan ini menghilangkan klorida logam termasuk besi, $anadium, >irkonium, silikon, dan magnesium. 9roduksi spons 3. Selanjutn'a, dimurnikan titanium tetraklorida ditranser sebagai cairan ke bejana reaktor stainless steel. agnesium kemudian ditambahkan dan 4adah dipanaskan sampai sekitar 01 F = (1.100 F ). rgon dipompa ke dalam 4adah sehingga udara akan dihapus dan kontaminasi dengan oksigen atau nitrogen dicegah. agnesium bereaksi dengan klor menghasilkan magnesium klorida cair. *al ini membuat padat titanium murni karena titik leleh dari titanium lebih tinggi dari reaksi.
/. 9adatan titanium dikeluarkan dari reaktor dengan membosankan dan kemudian diobati dengan air dan asam klorida untuk menghapus kelebihan magnesium dan magnesium klorida. 9adatan 'ang dihasilkan adalah logam berpori 'ang disebut spons. :. Spons titanium murni kemudian dapat diubah menjadi paduan 'ang dapat digunakan melalui tanur habis2elektroda. 9ada titik ini, spons dicampur dengan Titanium dan Paduannya | 1'
penambahan paduan berbagai besi tua. 9roporsi 'ang tepat dari spons untuk bahan paduan diormulasikan di laboratorium sebelum produksi. assa ini kemudian ditekan ke compacts dan dilas bersama2sama, membentuk elektroda spons. 6. lektroda spons kemudian ditempatkan dalam tungku busur $akum untuk mencair. 7alam 4adah air2cooled, tembaga, busur listrik digunakan untuk melelehkan elektroda spons untuk membentuk ingot. Semua udara dalam 4adah 'ang baik dihapus (membentuk ruang hampa) atau atmoser diisi dengan argon untuk mencegah kontaminasi. Aiasan'a, ingot tersebut remelted satu atau dua kali untuk menghasilkan ingot diterima secara komersial. 7i merika Serikat, paling ingot dihasilkan dengan metode ini berat sekitar !.000 lb (/,0C kg) dan 30 di (6, cm) di diameter. . Setelah ingot dibuat, tersebut akan dihapus dari tungku dan diperiksa dari kerusakan. 9ermukaan dapat dikondisikan seperti 'ang diperlukan untuk pelanggan. "ngot kemudian dapat dikirim ke produsen barang jadi di tempat 'ang dapat digiling dan dibuat menjadi berbagai produk. 9roduk samping D imbah Selama produksi titanium murni sejumlah besar magnesium klorida 'ang dihasilkan. Aahan ini didaur ulang dalam sel daur ulang segera setelah diproduksi. Sel daur ulang pertama memisahkan logam magnesium keluar maka gas klor dikumpulkan. +edua komponen 'ang digunakan kembali dalam produksi titanium.
2.& Pa'uan Titanium
Titanium dan paduann'a mulai digunakan sebagai komponen logam pada a4al abad ke20, jenis logam ini diekstraksi dari mineral rutil 'ang mengandung Q!2!C% Ti- dan diubah secara kimia menjadi Til/ kemudian direaksikan dengan magnesium (proses +roll) atau sodium (proses *unter) 'ang menghasilkan titanium sponge sehingga akhirn'a melalui proses peleburan dihasilkanlah ingot titanium. Secara umum titanium dan paduann'a diklasiikasikan menjadi / kelompok utama berdasarkan asa 'ang dominan dalam strukturn'a,'aitu8
Titanium dan Paduannya | 11
• • • •
Titanium murni. 9aduan titanium alpha (R). 9aduan titanium alpha2beta. 9aduan titanium beta (). asing2masing kelompok tersebut memiliki berbagai jenis paduann'a seperti
ditunjukkan pada tabel 6 'ang juga mencantumkan komposisi kimia serta siat mekanikn'a. 5nsur2unsur pemadu pada paduan titanium dapat memperbaiki siat2siat dari logam titanium, unsur tersebut dapat larut secara intertisi ataupun secara substitusi pada atom titanium. 5nsur2unsur pemadu pada titanium berdasarkan pengaruhn'a terhadap struktur mikro atau asa stabiln'a dapat diklasiikasikan menjadi dua kategori, 'aitu unsur paduan pen'etabil asa alpha dan asa beta, seperti ditunjukkan pada tabel / di ba4ah ini. 5nsur2unsur 'ang ditambahkan pada titanium untuk men'etabilkan salah satu atau beberapa asa lainn'a terjadi karena unsur2unsur paduan tersebut mempengaruhi temperatur transormasin'a, seperti 'ang diperlihatkan pada gambar 1. diba4ah ini. lumunium merupakan unsur paduan titanium 'ang paling dominan sebagai unsur pen'etabil asa alpha dan akan meningkatkan temperatur beta transus (temperatur transormasi asa beta) serta akan memberikan kekuatan 'ang tinggi pada temperatur tinggi. 5nsur2unsur lainn'a sebagai unsur pemadu pada titanium adalah krom, besi, mangan, molibdenum, dan $anadium. 9enambahan unsur2unsur ini akan memperkuat dan meningkatkan jumlah asa beta 'ang diperoleh pada temperatur kamar. 9ada temperatur tinggi, titanium mudah bereaksi terutama dengan unsur2unsur intertisi (oksigen, hidrogen, dan nitrogen) membentuk oksida, hidrida a tau nitrida atau unsur intertisi tersebut dapat larut pada permukaan titanium. #eaksi oksidasi 'ang terjadi di atas temperatur :!3 akan menghasilkan lapisan oksida di permukaan 'ang bersiat kontin'u., artin'a lapisan 'ang terbentuk tidak terdapat celah atau bagian 'ang terbuka (tertutup bagi diusi oksigen) sehingga tidak lagi menimbulkan reaksi oksidasi berikutn'a. 7engan demikian, titanium menjadi bersiat sangat pasi terhadap larutan. +arakteristik ini men'ebabkan katahanan korosi dari titanium dan paduann'a menjadi lebih baik. Titanium 'ang tidak dipadu atau titanium murni, memiliki kemurnian antara !!%2!!,:% dan sisan'a adalah unsur2unsur intertisi 'aitu Titanium dan Paduannya | 12
oksigen, nitrogen dan karbon. Titanium murni memiliki kekuatan 'ang lebih rendah dibandingkan paduann'a tetapi memiliki ketahanan korosi 'ang lebih baik. +ekuatan titanium murni sangat ditentukan oleh unsur2unsur intertisi dalam batas 'ang diijinkan, seperti 'ang ditunjukkan pada gambar di ba4ah ini dan jika terlalu ban'ak akan men'ebabkan penggetasan. 9engaruh penguatan dari unsur2unsur intertisi din'atakan dalam persamaan8 %- eMui$%- K (%) K 0,6 (%) ,setiap peningkatan 0,1%- eMui$ dalam titanium murni akan meningkatkan kekuatan sebesar 1,: ksi. Struktur eMuiaksial pada titanium dikembangkan melalui penguatan regang anil, 'aitu proses pengerjaan dingin dan diikuti dengan pemanasan sampai temperatur re2kristalisasi dengan struktur mikro seperti 'ang ditunjukkan pada gambar 1
Gambar 1. Struktur mikro lembaran titanium murni yang dianil pada temperatur 700oC selama 1 jam dan didinginkan di udara. Struktur men gandung butirbutir equiaksial fasa alpha dan speroidal fasa beta yang distabilkan den gan penambahan 0, ! "e#etsa $ 10! %"-&!%'( , )&0*+ a. Al(ha All%)s
lpha allo's adalah titanium murni 'ang diperkuat dengan solid solution strengthening dengan unsur penambah seperti aluminium (:26%), tin, nikel, dan tembaga. lpha tidak mengandung beta pada temperature ruang. lpha allo's Titanium dan Paduannya | 13
kurang ductile dan lebih sulit dibentuk, karena terbatasn'a sl'p s'stem pada *9, tidak dapat di2heat treatment, dapat dilas, memiliki kekuatan sedang, derajat kekerasan bagus, dan sangat stabil pada temperature diatas :/0 o (1000o=). 9aduan ini secara dominan memiliki struktur kristal *9 pada temperatur kamar, sehingga pada dasarn'a paduan ini memiliki asa alpha meskipun ada dalam paduan 'ang memiliki sejumlah kecil unsur paduan pen'etabil asa beta seperti pada paduan Ti2Cl2o2P (unsur paduan o dan P masing2masing 1%) 'ang memiliki keuletan 'ang baik, paduan tersebut merupakan salah satu jenis dari paduan titanium near alpha. 5nsur terpenting dari kelompok tersebut adalah lumunium 'ang merupakan unsur substitusi alpha 'ang paling dominan 'ang dapat meningkatkan temperatur transormasi dari asa alpha ke asa beta dari temperatur CC:0 untuk titanium murni sampai 1/0 0 untuk paduan 'ang mengandung !%l. enurut c.Uuillan, keberadaan unusur alumunium sampai 1% hampir tidak memiliki pengaruh terhadap temperatur transormasi allotropi titanium, dan peningkatan kandungan alumunium selanjutn'a akan menaikan tamperatur transisi 'ang cukup mencolok.
*amar 2. Struktur mikr% 'engan (a'uan Ti#+Al#M%#,
. Beta all%)s 5nsur pen'etabil dalam paduan titanium beta ini diantaran'a adalah
$anadium, molibdenum, krom dan kobalt. 5ntuk meningkatkan kekuatan dari paduan ini adalah melalui proses perlakuan panas dan pengerjaan dingin. Aeta allo's memiliki ductilit' bagus, dan mudah dibentuk ketika tidak di2heat Titanium dan Paduannya | 14
treatment, dapat dilas, dan sangat stabil pada temperatur di atas 31:o (600o=). Aeberapa dapat di2age hardening untuk men'ebabkan precipitation asa alpha atau sen'a4a intermetalik, dan menghasilkan kekuatan 'ang sangat tinggi namun ductilit' dan kekerasan berkurang9aduan titanium beta memiliki berat jenis dan kekuatan 'ang paling tinggi diantara semua jenis paduan titanium, jenis paduan beta 'ang diproduksi dalam jumlah besar adalah Ti23r211P23l dengan komposisi 13% $anadium, 11% chromium, dan 3% aluminium 7alam paduan titanium beta, terdapat sistem pen'etabil asa beta 'aitu beta isomorus dan beta eutektoid. 5nsur2unsur pen'etabil beta isomorus adalah $anadium, molibdenum, niobium dan tantalum. 5nsur2unsur tersebut tidaak membentuk sen'a4a intermetalik sehingga tidak men'ebabkan peningkatan kekerasan dan kekuatan dari paduan titanium serta unsur2unsur tersebut dapat menurunkan berat jenis paduan. &ambar 3 memperlihatkan tipe diagram asa sistem l i!), dalam sistem ini unsur2unsur paduan larut sempurna dalam asa beta dan beta transus turun dengan meningkatn'a kandungan unsur padua pen'etabil asa beta. 7alam paduan ini, asa beta 'ang stabil terbentuk han'a jika konsentrasi unsur paduann'a cukup tinggi, sehingga paduan jenis ini akan memiliki ban'ak keuntungan.
Gambar . iagram fasa sistim l-i-/
-. Al(ha#eta all%)s lpha2beta allo's adalah paduan titanium 'ang strukturn'a mengandung
sebagian alpha dan sebagian beta pada temperature ruang. lpha2beta allo's memiliki siat mekanik 'ang sangat seimbang, dan 'ang paling sering digunakan, ada 'ang dapat dilas dan tidak, ketahanan korosin'a sangat tinggi pada
Titanium dan Paduannya | 1#
temperature ruang, lebih mudah dibentuk, dan sangat stabil sampai temperatur /:o (C00o=). 5nsur2unsur beta stabili>er seperti mol'bdenum, $anadium, columbium, dan tantalum ketika ditambahkan ke titanium murni cenderung menaikkan asa beta pada temperatur ruang. Sedangkan unsur alpha stabili>er akan menaikkan asa alpha. Salah satu paduan titanium seperti T"26l2/P 'ang mengandung 6% aluminium dan /% $anadium memiliki struktur asa, 'aitu setengah alpha dan setengah beta pada temperature ruang, aluminium menstabilkan asa alpha dan $anadium menstabilkan asa beta. +etika paduan ini dipanaskan sampai pada temperatur 1:o= (!::o), paduan bertansormasi semua menjadi struktur beta. +etika di24ater Muench sampai temperatur ruang, asa beta akan seimbang, paduan ingin bertransormasi menjadi asa alpa namun dicegah dengan 4ater Muench. 9roses ini disebut solution treating, dan paduan memiliki kekuatan tinggi pada kondisi ini, namun kekerasan dan kekuatan dapat lebih ditingkatkan dengan aging selama / jam pada 1000 o= (:3!o). saat aging, dipisahkan bagian precipitate asa alpha dengan asa beta 'ang seimbang. 7engan demikian, alpha2beta allo's adalah paduan hasil precipitation hardening. da beragam paduan alpha2beta dengan kekuatan 'ang berbeda dan dengan mekanisme precipitation hardening precipitation hardening 'ang berbeda, namun 6l2/P adalah 'ang paling penting.
'. Near Al(ha All%)s
ear alpha allo's adalah paduan titanium 'ang mengandung ban'ak alpha dengan sedikit beta, dan beberapa asa beta tersebar di semua susunan alpha. Secara umum mengandung :2C% aluminium, beberapa >irconium, dan timah bersama dengan beberapa unsur2unsur beta stabili>er. 9aduan ini memiliki kekuatan pada temperature tinggi, dan ketahanan creep 'ang sangat bagus sehingga paduan ini digunakan pada temperature tinggi. 9enambahan silicon 0.12 0.:% meningkatkan ketahanan creep. ear2alpha allo's pada temperature tinggi termasuk Ti26/S (Ti26l2Sn2/Vr2o20,:Si) dan "" C! (Ti2:,:l23,:Sn2 3Vr21b20,3Si) 'ang dapat digunakan sampai 1000 o=, dan "" C3/ (Ti2:,Cl2/Sn2 3,:Vr20,b20,:o20,3:Si) dan Ti21100 (Ti26l2,CSn2/Vr20,/o20,/Si) adalah modiikasi dari Ti26/S 'ang dapat digunakan sampai 1100 o=.
Titanium dan Paduannya | 1"
e. Near#eta All%)s
ear beta allo's adalah paduan titanium 'ang mengandung ban'ak beta dengan sedikit alpha. 5nsur paduan titanium dapat berupa aluminium, $anadium, molibdenum, mangan, timah, besi dll dengan harapan unsur paduan ini dapat meningkatkan kekuatan, kekerasan dan 4orkabilit'. Siat mekanik dan karakter manuaktur dari paduan titanium sangat sensiti terhadap sedikit $ariasi pada unsur paduan dan residu. Sehingga pengontrolan komposisi dan pemrosesan menjadi sangat penting, termasuk pencegahan kontaminasi permukaan terhadao hidrogen, oksigen dan nitrogen selama proses. 5nsur2unsur tersebut akan meningkatkan kegetasan titanium dan mengurangi keuletann'a. 9ada suhu di atas CC0 0, Ti memiliki struktur kubus pemusatan ruang (bcc2beta titanium) dan bersiat ulet (ductile) sedangkan pada suhu ruang membentuk heJagonal close2packed (hcp2alpha titanium), bersiat getas (brittle) dan sangat sensiti terhadap korosi tegangan. Pariasi struktur lain (alpha, near2 alpha,alpha beta,beta) dapat diperolah dengan membuat paduan dan perlakuan panas (heat treatment) sehingga siatn'a dapat dioptimalkan untuk aplikasi khusus. Titanium aluminide intermetallics (Til, Ti3l) memiliki kekakuan lebuh tinggi dan berat jenis lebih rendah serta lebih tahan terhadap suhu tinggi dibanding dengan paduan Ti 'ang lain. Sebagai bahan teknik titanium ban'ak penggunaann'a. Titanium adalah logam dengan 4arna putih keperak2perakan, titik lebur 166CF dan masa jenisn'a /,:0: kgDdm3 .Titanium 'ang tidak murniDcampuran dalam perdagangan dapat digolongkan8 •
unsur2unsur 'ang membentuk interstisi larutan padat (solid solution ) - , , dan * dan lain Wlain.
Titanium dan Paduannya | 1$
•
5nsur2unsur 'ang membentuk substitusi larutan padat (=e dan unsur2unsur logam lain ).-ksigen dan nitrogen dengan persentase kecil dalam titanium allo' dapat mengurangi ductilit' secara drastis. +andungan karbon dengan lebih dari 0,% menurunkan ductilit' dan kekuatan pukul dan titanium allo'.
9aduan titanium terdiri
dari $anadium,
molibden,
chrom,
mangan,aluminium timah, besi dll. 9aduan ini memiliki siat2siat mekanik 'ang tinggi dengan rasa jenis 'ang rendah, sangat tahan korosi, ban'ak digunakan dalam industri pesa4at terbang. 2. A(likasi Titanium 2..1 Bi'ang ke'%kteran a. +arena bersiat non2eromagnetik , saat ini titanium umum digunakan
untuk medis, misaln'a untuk mengganti tulang 'ang hancur atau patah. Sudah terbukti bah4a bahan titanium kuat dan tidak berubah ataupun berkarat di dalam tubuh manusia. 7idalam tubuh manusia terdapat begitu ban'ak >at 'ang sesungguhn'a dapat membuat bahan metal apapun menjadi berkarat dan tidak dapat bertahan lama, tetapi tidak demikian haln'a dengan bahan titanium, 'ang sekali lagi memang sudah terbukti bisa bertahan dalam tubuh manusia 4alaupun bertahun tahun digunakan. Selain itu, Titanium digunakan sebagai bahan pengganti sendi dan struktur penahan katup jantung. b. 7igunakan dalam implant gigi (dengan jangka 4aktu lebih dari 30 tahun), karena kemampuann'a 'ang luar biasa untuk berpadu dengan tulang hidup ( osseointegrate ). c. 7igunakan untuk terapi kesehatan Tahap a4al dalam membuat gelang magnetik ini adalah membentuk bahan dasar mentah titanium menjadi bagian bagian dari gelang
magnetic.
9roses
ini
cukup
sulit,
baik
dari
proses
pembetukan sampai kepada pemotongan bagian demi bagian, hal itulah 'ang men'ebabkan tidak ban'ak pabrik 'ang memproduksi berbahan titanium ( khususn'a gelang magnetik). Setelah pembentukan dan pemotongan selesai , selanjutn'a masuk ke tahap adjust magnetic po4der ke dalam bulatan bulatan 'ang sudah disediakan, magnetic 'ang digunakan adalah magnet negati dalam bentuk Titanium dan Paduannya | 1%
po4der 'ang dimana kekuatan magnet berkisar 300023:00 gouss. Selanjutn'a masuk ke dalam tahap akhir pembuatan gelang magnetic. 9roses ini tidak bisa dilakukan oleh mesin. -leh sebab itu proses ini dilakukan dengan tenaga manusia (hand made) dirangkai satu demi satu ( piece b' piece ) +arena proses 'ang begitu rumit dan panjang membuat bahan titanium menjadi salah satu bahan terbaik dan menjadi salah satu perhiasan 'ang dikombinasikan dengan therap' kesehatan 'ang cukup bernilai. aboratorium teknologi X industri igata ;epang bahkan melakukan penelitian 'ang menunjukkan bah4a titanium dapat meningkatkan sirkulasi darah bagi pemakain'a. d. +arena ini bio2kompatibel (tidak beracun dan tidak ditolak oleh tubuh), titanium digunakan dalam aplikasi medis termasuk alat2alat operasi. 2..2
Bi'ang in'ustri a. +ira2kira !:% hasil Titanium digunakan dalam bentuk Titanium dioksida
(Ti-),sejenis pigmen putih terang 'ang kekal dengan kuasa liputan 'ang baik untuk cat, kertas, obat gigi, dan plastik. b. 7igunakan pada industri kimia dan petrokimia sebagai bahan unutk alat penukar panas (heat eJchanger)dan bejana bertekanan tinggi serta pipa2 pipa tahan korosi memakai bahan titanium. c. "ndustri pulp dan kertas menggunakan titanium dalam peralatan proses 'ang terkena media 'ang korosi seperti sodium hipoklorit atau gas klor basah). plikasi lain termasuk pengelasan ultrasonic dan gelombang solder.
2..3
A(likasi lain llo' Titanium digunakan dalam pesa4at, plat perisai, kapal angkatan •
laut, peluru berpandu. 7apat juga digunakan dalam perkakas dapur dan •
bingkai kaca ('ang nilai ekonomisn'a tinggi). Titanium 'ang diallo'kan bersama Panadium digunakan dalam kulit luaran
•
pesa4at terbang, peralatan pendaratan, dan saluran hidrolik. +arena da'a tahann'a 'ang baik terhadap air laut, Titanium digunakan sebagai pemanas2pendingin akuarium air asin dan pisau juru selam. Titanium dan Paduannya | 1&
•
7i #usia, Titanium menjadi bahan utama dalm pembuatan kapal angkatan perang termasuk kapal selam seperti kelas la, ike dan juga T'phoon
•
karena kekuatann'a terhadap air laut. Aahan utama batu permata buatan manusia 'ang secara relati agak
•
lembut. Titanium tetraklorida (Til/), cairan tidak ber4arna 'ang digunakan untuk
•
melapisi kaca. Titanium dioksida (Ti-) digunakan dalam pelindung matahari karena
•
ketahanann'a terhadap ultra ungu. +arena kelengaiann'a dan menghasilkan 4arna 'ang menarik menjadikan
•
logam ini populer untuk menindik badan. (iliter). +arena kekuatann'a, unsur ini digunakan untuk membuat
• •
peralatan perang (tank) dan untuk membuat pesa4at ruang angkasa. (esin). aterial pengganti untuk batang piston. Titanium nitrida (Ti), mempun'ai kekerasan setara dengan sair dan carborundum (!,0 pada Skala ohs) , sering digunakan untuk melapisi alat potong seperti bor. Ti juga dimanaatkan sebagai penghalang logam dalam abrikasi semikonduktor.
Titanium dan Paduannya | 2'
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
7ari pembahasan 'ang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bah4a 8 Titanium merupakan logam 'ang memiliki rasio kekuatan 'ang tinggi dibandingkan beratn'a. Titanium merupakan logam 'ang ringan, kuat dengan densitas 'ang rendah. 9ada logam titanium murni, logam ini cukup ulet(pada lingkungan bebas oksigen), berkilau, dan ber4arna putih metalik. Titanium memiliki melting point (titik lebur) 'ang cukup tinggi 'aitu diatas 16/! atau 3000 sehingga dapat dipakai sebagai logam reractori. Titanium juga resistan 'ang baik terhadap korosi, hampir sama dengan platinum, dan mampu bertahan terhadap serangan asam, gas klorin, dan beberapa larutan garam dan akan lebih tahan terhadap korosi apabila ditambahkan logam mulia, kecuali dalam lingkungan asam dan gas asam dengan konsentrasi 'ang
tinggi
dengan
temperatur
'ang
tinggi
dan
terus
meningkat.
*ecara umum titanium +an pa+uanna +iklasi-kasikan menja+i 4
7an
kelompok
utama er+asarkan asa ang +ominan +alam strukturna,aitu0 • • • •
itanium murni. a+uan titanium alpha (. a+uan titanium alpha!eta. a+uan titanium eta (.
Titanium dan Paduannya | 21
DAFTAR PUSTAKA http0//artaarga.guna+arma.ac.i+/2''&/12/titanium/ http0//+igitalmul.com/logs/2'11/'$/2"/ahaa!penggunaan!titanium!+alam! tuuh!manusia/ http0//.epc.shell.com/5ocs/6*78ms+s8'''4'321.59 http0//.organicmakeup.ca/ca/titanium+io:i+e.asp http0//i+.ikipe+ia.org/iki/itanium http0//.chem!is!tr.org/tael8perio+ik/titanium http0//.gu+angmateri.com/2'11/'1/keunggulan!+an!pa+uan!titanium.html http0//.chem!is!tr.org/artikel8kimia/kimia8lingkungan/menggunakan! titanium!+an!ultra;iolet!teknologi!aru!mengurai!+ioksin/ http0//.healthlinetherap.com/pro+uct/1&/2&/itanium!Material/
Titanium dan Paduannya | 22