Pengetahuan Bahan Logam

Pengetahuan Bahan Logam

Nofrijon Sofyan, Ph.D

Intitut Seni Indonesia Surakarta

Pernyataan: Buku pegangan mata kuliah ini diambil dari berbagai sumber. Jika ada yang memiliki copyright, itu adalah hak dari masing-masing pemilik, karena itu naskah ini tidak untuk diperjualbelikan, dan hanya dipakai hanya untuk tujuan pembelajaran di lingkungan sendiri, Jurusan Kriya Institut Seni Indonesia Surakarta

1

PENDAHULUAN

Dengan sifat-sifat yang dimilikinya, sejak zaman prasejarah manusia telah berusaha untuk mendapatkan dan memanfaatkan berbagai logam untuk keperluan hidupnya. Sekarang ini pun berbagai barang logam dibuat, dibentuk, dan dicetak, sehingga akan menjadi wujud terakhir seperti yang dikehendaki; baik untuk barang-barang rumah tangga, untuk bidang teknik, ataupun untuk tujuan seni. Logam yang sejak awalnya sudah memiliki sifat-sifat penggunaan teknis tertentu dan dapat diperoleh dalam jumlah yang cukup adalah; besi (Fe), tembaga (Cu), seng (Zn), timah (Sn), timbal (Pb), nikel (Ni), aluminium (Al), dan magnesium (Mg). Kemudian juga ada logam-logam lain untuk penggunaan khusus dan paduan seperti; perak (Ag), emas (Au), platina (Pt), iridium (Ir), wolfram (W), tantalum (Ta), molibdenum (Mo), titanium (Ti), kobalt (Co), antimon (Sb), khrom (Cr), vanadium (V), dan berilium (Be). Logam-logam mulia seperti emas dan platina, adalah logam yang tidak reaktif, dan biasanya dijumpai di alam dalam keadaan murni. Logam-logam seperti perak, merkuri, dan tembaga dapat ditemui dalam keadaan murni maupun dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lainnya. Selain logamlogam ini, biasanya logam dijumpai dalam bentuk oksida, garam karbonat, maupun sulfida. Contoh beberapa biji logam dapat dilihat pada tabel berikut ini. Tabel 1. Biji logam dan rumus molekulnya Nama

Rumus molekul

Logam yang dapat diperoleh

Argentit Asbes Barit Beril Batu kapur Dolomit Bauksit

Ag2S Ca.MgO.SiO2 BaSO4 Be3Al2(SiO3)6 CaCO3 CaCO3.MgCO3 Al2O3.NH2O

Ag Ca, Mg Ba Be Ca Ca, Mg Al

Nama

Rumus molekul

Logam yang dapat diperoleh

Galena Hematit Kalamin Karnalit Kasiterit Kriolit

PbS Fe2O3 ZnCO3 KCl.MgCl2.6H2O SnO2 Na3AlF6

Pb Fe Zn K, Mg Sn Na

Kuprit Magnesit Magnetit Sinabar Sphalerit Stronsianat Milerit Vanadit

Cu2O MgCO3 Fe3O4 HgS (ZnFe)S SrSO4 NiS Pb3(VO)2

Cu Mg Fe Hg Zn Sr Ni Pb, V

Tentu saja untuk mendapatkan logam yang murni terlebih dahulu harus melalui proses pengolahan dan pemurnian dari biji logam tersebut. Secara umum, sifat-sifat logam dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Pada suhu biasa umumnya bewujud padat, kecuali air raksa (Hg) yang berwujud cair sehingga dapat digunakan untuk melarutkan logam lainnya. 2. Mempunyai kilap karena adanya refleksi cahaya pada permukaannya. 3. Umumnya berwarna putih, kecuali tembaga (Cu) yang berwarna merah dan emas (Au) yang berwarna kuning. 4. Dapat ditempa dan mempunyai daya rentang yang kuat. 5. Penghantar listrik dan panas yang baik. 6. Cenderung mudah teroksidasi atau bereaksi dengan oksigen di udara terbuka. 7. Oksida logam bereaksi dengan air membentuk basanya, misalnya: Fe2O3 + 3H2O Fe(OH)3 Na2O + H2O 2NaOH 8. Logam-logam dalam deret volta dapat menggantikan logam yang terletak di sebelah kanannya:

Mg + ZnCl2 MgCl2 + Zn Fe + NiSO4 FeSO4 + Ni 9. Dapat membentuk paduan atau alloy dengan logam lainnya, misalnya perunggu yang merupakan paduan antara tembaga dan timah, dan kuningan yang merupakan paduan antara seng dan tembaga.

2

BESI DAN BAJA

Di dalam sistem periodik, besi terletak pada golongan VIII B atau merupakan logam transisi, memiliki konfigurasi elektron seperti di bawah ini: 26

Fe = 2, 8, 14, 2.

Di alam, besi tidak dijumpai dalam bentuk unsur, akan tetapi didapat dalam bentuk senyawa dengan unsur-unsur lainnya. Senyawa-senyawanya yang umum adalah magnetit (Fe3O4), haematit (Fe2O3), biji besi coklat atau limonit (Fe2O3.H2O), dan biji besi spatik atau siderit (FeCO3). Selain itu biji besi juga terdapat dalam silikat, tanah liat, semua makluk hidup, dan merupakan unsur essensial untuk produksi haemoglobin darah dan klorophil tumbuhan.

2.1 Fabrikasi Besi Perubahan wujud dari biji besi menjadi besi berlangsung di dalam suatu tanur tinggi, yaitu sebuah tungku rongga setinggi 20 - 30 meter dan diameter 8 meter, dan memiliki dinding tahan api. Ke dalam tanur ini dimasukkan biji besi dan kokas secara bergantian, dicampur dengan imbuhan kapur dan lempung hingga terjadi terak yang mudah melebur. Pada bagian bawah tanur dihembuskan angin panas mulai dari 1800 oC. Makin ke atas tanur, suhunya semakin berkurang hingga 300oC. Seperti dapat dilihat pada rumus-rumus kimianya, biji besi pada umumnya adalah merupakan suatu persenyawaan besi dan zat asam. Dengan demikian, biji besi di dalam proses pembakarannya dapat diubah menjadi oksid besi. Pada prinsipnya di dalam tanur tinggi ini terjadi tidak lain adalah merupakan proses pemisahan zat asam dari biji besi sehingga didapatkan besi sebagai sisa. Prosesnya disebut sebagai proses reduksi. Dalam biji besi masih terdapat campuran bebatuan yang memiliki titik lebur yang cukup tinggi. Untuk menurunkan titik lebur ini ditambahkan imbuhan dalam bentuk kapur (CaO) yang melebur bersamaan dengan bebatuan pengotor dan abunya menjadi terak. Terak ini akan menyelubungi tetesan besi yang terbentuk dan melindunginya melawan oksidasi dan mengapung di dalam tungku di atas cairan besi kasar. Sudah dipahami bahwa berbagai proses kimia pada suhu tinggi umumnya berlangsung dengan lebih cepat. Oleh karena itu

udara yang dibutuhkan untuk pembakaran kokas, dipanaskan sebelumnya dalam pemanas udara. Pada proses di dalam tanur, zat arang dari kokas dibakar membentuk CO2 menurut persamaan; C + O2 CO2. Sebagian dari gas CO2 ini membentuk gas CO bersama dengan zat arang yang berada pada tempat yang lebih atas menurut persamaan; CO2 + C CO. Selanjutnya di bagian atas tanur pada temperatur 300 - 800 oC oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid besi yang lebih rendah melalui reduksi tidak langsung dengan gas CO: Fe2O3 + CO FeO + CO2 Pada bagian dudukan terjadi reduksi tidak langsung menurut persamaan: FeO + CO Fe + CO2 Sedangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas di dalam tanur, yaitu langsung di atas pipa tiup menurut persamaan: FeO + C Fe + CO CO yang terbentuk naik ke atas dan mengambil bagian dalam reduksi tidak langsung. Pada reduksi tidak langsung dan reduksi langsung, besi yang diperoleh oleh sentuhan dengan kokas akan mengambil zat arang pada penurunan selanjutnya, meleleh dan mengumpul pada bagian bawah tanur. Dari sini ia dikeluarkan sebagai besi mentah dengan titik didih sekitar 1300 oC, kandungan zat arang sekitar 3 - 4 %, tidak dapat ditempa, rapuh, tetapi mudah dituang, sering juga disebut sebagai besi kasar. Terak yang dikeluarkan dapat dipergunakan untuk pembuatan batu, pasir, semen, atau wol-terak. Besi mentah yang dikeluarkan, sifatnya tergantung kepada kandungan berbagai bahan dan imbuhan yang diberikan. Pertama, bila diberi imbuhan mangan (Mn), akan menghasilkan besi mentah putih, memiliki bidang pecahan yang berwarna putih dan sangat keras. Besi ini biasanya dipergunakan untuk pembuatan baja dan tuangan temper. Kedua, bila diberi imbuhan silisium (Si) akan terbentuk besi mentah kelabu, memiliki bidang pecahan berwarna kelabu

dan berkebutiran kasar serta mudah digarap. Biasanya besi ini dipergunakan sebagai pembuatan besi tuang kelabu.

Oksida lebih tinggi diubah menjadi FeO reduksi tidak langsung Fe2O3 + CO  2FeO + CO2

CO2 + C  2CO

Reduksi tidak langsung FeO + CO  Fe + CO2

C + O2  CO

Reduksi langsung FeO + C  Fe + CO

Gambar 1. Bagan pada tanur tinggi

Besi tuang adalah besi dengan sekitar 2,5 – 4,5% kandungan zat arang, dapat dituang dengan baik namun tidak dapat ditempa. Besi tuang ini dapat dibedakan menurut jenis struktur dan warna bidang pecahan: 1. Besi tuang kelabu, mengandung zat arang dalam bentuk grafit yang terbentuk akibat pengaruh silisium dan melalui pendinginan lambat. Besi tuang ini dapat lagi dibedakan atas besi tuang grafit lamel dan besi tuang grafit bola. 2. Besi tuang putih, mengikat zat arang secara kimiawi, karena itu tidak nampak (tiada grafit). Besi ini terbentuk terutama akibat pengaruh mangan

dan akibat pendinginan yang cepat. Besi tuang ini dibedakan atas besi tuang putih dan besi tuang temper. Besi Tuang Grafit Lamel Jenis besi tuang ini dihasilkan dengan mencampurleburkan besi mentah kelabu, pecahan tuangan dan rongsokan baja dengan imbuhan batu kapur dalam tanur kubah. Pada pendinginan lambat, sebagian zat arang akan terurai dalam bentuk pelat-pelat tipis kecil di antara kristal-kristal bahan dasar di bawah pengaruh silisium. Ini merupakan kelompok gabungan antara ferrit, perlit, sementit, dan ledeburit. Bila jumlah grafit yang terurai semakin besar, akan semakin tinggi kandungan zat arang dan silisiumnya, dan semakin lambat leburan mendingin. Kecepatan pendinginan pada pada pinggiran lebih besar daripada di sebelah dalam, demikian pula halnya pada benda tuangan yang berdinding tebal. Dengan demikian akan dihasilkan penguraian grafit yang berbeda-beda, yang akan mempengaruhi pula kekuatan dan kekerasannya. Grafit akan memberikan efek bidang pecahan kelabu, sifat luncur yang baik, peredam getaran yang baik, kemudahan untuk digarap menyerpih, kekuatan tarik yang rendah dan hampir tiada regangan. Kandungan zat arang yang tinggi akan menyebabkan kesudian tuang yang baik, titik lebur yang rendah, sedikitnya pembentukan karat kulit tuangan yang keras dan kasar. Kulit tuangan yang keras ini menuntut kedalaman penyayatan awal yang besar pada pengambilan serpih demi keawetan penyayat perkakas yang digunakan. Besi Tuang Grafit Bola Pada besi tuang grafit bola, kandungan zat arang yang ada dalam bentuk grafit, hampir sepenuhnya berbentuk bola. Tiadanya grafit lamel sangat meningkatkan kekuatan karena grafit bola tidak membangkitkan dampak takikan dalam struktur. Tuangan grafit bola merupakan bahan jenis baru yang mewujudkan kesatuan sifat tuangan baja dan tuangan kelabu. Penerapannya ialah untuk pembuat poros engkol, rumah-rumah, roda gigi, pembaringan mesin, cetakan kempa, matriks rentangan, dan lain-lain.

Tuangan Putih Tuangan putih, disebut juga dengan tuangan keras, terjadi apabila pada waktu pengejangan besi tuang, zat arang terurai tidak sebagai grafit melainkan tetap terikat secara kimiawi di dalam besi sebagai karbid besi (Fe3C). Proses ini dimungkinkan dengan pendinginan secara cepat, kandungan mangan yang tinggi (hingga sekitar 15%) dan kandungan silisium yang sesuai rendahnya. Tuangan keras penuh dihasilkan dari besi tuang berkandungan Mg dengan menuangkannya ke dalam cetakan besi sebagai tempat mendinginkannya dengan cepat. Dinding-dinding tipis akan menjadi keras secara menyeluruh, sedangkan dinding-dinding tebal hanya akan demikian jika kandungan mangannya sangat tinggi. Tuangan Temper Besi mentah istimewa putih dilebur di dalam tanur kubah atau tanur elektro bersama rongsokan dan bubuhan lainnya, dituang ke dalam cetakan seperti besi tuang biasa dan setelah itu dibuat lunak dan mudah dibentuk dengan suatu perlakukan pijar jangka panjang. Benda tuangan yang dipijarkan ini menunjukkan sifat-sifat baja ulet. Pemijaran tuangan ini juga akan menyingkirkan zat arangnya. Tuangan mentah untuk untuk tuangan temper putih, dengan 2,8 – 3,4% C dan 0,8 – 0,4% Si, diberi kemasan kedap udara dalam biji besi merah berkebutiran halus dan dipijarkan di dalam tanur temper sekitar 1000 oC beberapa hari. Melalui pemijaran ini, maka bahan yang mengelilingi tuangan, memberikan zat asam yang membentuk ikatan dengan zat arang tuangan mentah. Dengan demikian kandungan C semula akan berkurang hingga 0,5 – 1,5%. Penyingkiran zat arang hanya akan mencapai kedalaman maksimal 10 mm walaupun dengan pemijaran yang lama. Akibat pemijaran, karbid besi terurai dan menyebabkan struktur yang silih berganti dari permukaan benda kerja hingga ke dalam inti. Karena itu cara penyingkiran arang yang disebut dengan penghembusan pijar ini, hanya diterapkan pada benda tuangan yang berdinding tipis. Tuangan temper hitam, dipijarkan tanpa penyerapan arang. Tuangan mentah untuk tuangan temper hitam, dengan 2,4 - 2,8% C dan 1,4 – 0,9% Si, dikemas kedap udara di dalam pasir dan dipijarkan pada 800 – 900oC selama beberapa hari. Zat arang disini tidak diserap melainkan membentuk grafit (arang temper) di dalam struktur dasar. Struktur hitam yang terlihat tampak

pada pecahan ini, terhampar pada seluruh penampang benda tuangan tanpa bergantung kepada ketebalan dinding.

2.2 Fabrikasi Baja Baja, yang dibentuk melalui imbuhan berbagai unsur terhadap besi, dapat dibedakan atas baja sepuhan dan baja temper. Baja sepuhan adalah baja bermutu dengan kadar zat arang setinggi-tingginya 0,2 %. Baja ini dipergunakan untuk benda kerja yang pada tempat-tempat tertentu harus memperoleh permukaan yang keras dan tahan aus dengan jalan memperkerasnya, namun pada intinya tetap ulet dan tahan pecah. Supaya permukaannnya keras, maka diberi imbuhan zat arang hingga kedalaman 0,5 mm dengan jalan “penyepuhan”, yaitu dengan memberi zat arang dalam keadaan pijar. Untuk benda kerja yang intinya juga menderita beban yang tinggi, digunakan baja sepuhan keras yang dipadu. Sedangakan baja temper adalah baja konstruksi yang dapat dikeraskan dengan kandungan zat arang 0,25 - 0,6 %. Penemperan terdiri atas pengerasan yang diikuti oleh pelunakan pada suhu tinggi, sehingga akan timbul struktur yang halus. Untuk baja perkakas, dapat dibedakan atas baja perkakas bukan paduan dan baja perkakas paduan rendah. Baja perkakas bukan paduan memiliki kandungan zat arang sekitar 0,5 % - 1,5 %. Semakin tinggi kadar C-nya maka semakin keras pula, akan tetapi peka terhadap retakan dan pengisutan. Baja ini biasanya dipergunakan untuk martil, pahat, pisau, kikir, gunting, dan lain sebagainya. Baja perkakas paduan rendah memiliki kandungan zat arang sekitar 0,8 - 1,7 %. Unsur pemadu yang biasa dipergunakan adalah wolfram, khrom, vanadium, nikel, mangan, hingga kandungan sekitar 5 %. Biasanya dipergunakan untuk mata bor, mata bor spiral, peraut, cetakan, bentuk tuangan, dan lain sebagainya. Pengaruh unsur-unsur paduan lain terhadap baja adalah sebagai berikut: 1. Silisium (Si); terkandung dalam jumlah kecil di dalam semua bahan besi dan dibubuhkan dalam jumlah yang lebih besar pada jenis-jenis istimewa. Unsur ini akan meningkatkan kekuatan, kekerasan, kesudian diperkeras secara keseluruhan, kekenyalan, ketahan aus, ketahanan terhadap panas dan karat, namun unsur ini akan menurunkan regangan, kesudian tempa dan las. 2. Mangan (Mn); seperti Si terkandung di dalam semua bahan besi dan dibubuhkan dalam jumlah besar pada jenis-jenis istimewa. Unsur ini akan

meningkatkan kekuatan, kekerasan, kesudian temper menyeluruh, ketahan aus, dan penguatan pada pembentukan dingin, namun unsur ini akan menurunkan kesudian serpih. 3. Khrom (Cr); merupakan unsur terpenting untuk baja konstruksi dan perkakas, baja tahan karat dan asam. Unsur ini akan meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang, ketahanan aus, kesudian diperkeras, kesudian temper menyeluruh, ketahanan panas, kerak, karat, dan asam. Hanya menurunkan regangan dalam jumlah kecil. 4. Nikel (Ni); jika baja dan nikel dipadu, maka paduan ini akan dapat dilas, disolder, dan diberi penggarapan mengelupas serpih dengan baik serta dapat dibentuk dalam keadaan dingin dan panas, dapat dipoles, dapat dimagnetisasi. Untuk magnet permanen dengan 15 - 25 % Ni. Unsur ini akan meningkatkan keuletan, kekuatan, pengerasan meneyeluruh, ketahanan karat, tahanan listrik, namun akan menurunkan kecepatan pendinginan dan regangan panas. 5. Molibdenum (Mo); kebanyakan dipadu dengan baja dalam ikatan dengan Cr, Ni, V. Unsur ini akan meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang, ketahanan panas, suhu pijar pada perlakukan panas, namun akan menurunkan regangan, dan kerapuhan pelunakan. 6. Vanadium (V); mempunyai dampak mirip Mo dalam baja, namun tanpa mengurangi regangan. Unsur ini akan meningkatkan kekeuatan, batas rentang, keuletan, kekuatan panas, dan suhu pijar pada perlakukan panas, namun akan menurunkan kepekaan terhadap serangan panas yang melewati batas perlakuan panas. 7. Wolfram (W); merupakan unsur paduan terpenting bagi baja olah cepat dan logam keras. Berkat titik leburnya yang tinggi, maka digunakan untuk kawat pijar dan logam keras. Unsur ini akan meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang, kekuatan panas. Hanya menurunkan sedikit regangan. 8. Kobalt (Co); digunakan sebagai bubuhan terhadap baja olah cepat dan baja terkeras. Magnet permanen juga mengandung kobalt. Unsur ini akan meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, ketahanan karat dan panas, daya hantar listrik dan kejenuhan magnetis. 9. Titanium (Ti); memiliki kekuatan yang sama seperti baja, mempertahankan sifatnya hingga 400 oC, oleh karena itu merupakan paduan kawat las. Karbid titanium memiliki kekerasan dan titik lebur yang tinggi.

10. Tantalum (Ta); sangat tahan karat, hanya diserang oleh asam fluor. Baja khrom anti karat menjadi dapat dilas baik dengan tantalum. Logam ini melebur pada suhu 3150 oC. Seperti hanya besi, pada baja juga dikenal tuangan baja, yaitu baja konstruksi yang dituang ke dalam cetakan (tuangan cetak baja). Penuangan baja dilakukan segera setelah ia dihasilkan secara langsung di pabrik baja atau melalui peleburan ulang di bengkel-bengkel tuangan baja. Tuangan baja digunakan untuk benda kerja pejal yang diberi pembebaban tinggi dan harus menampilkan sifat mirip baja. Melalui penuangan ini maka benda kerja dapat dibuat secara lebih ekonomis bila dibandingkan dengan misalnya melalui penempaan. Berlawanan dengan besi tuang, tuangan baja bersifat kental dan hanya dapat digunakan untuk benda kerja berdinding tebal. Penyusutan yang kuat mengakibatkan tegangan dan struktur yang kasar di dalam benda tuangan. Melalui perlakukan panas yang ditujukan ke arah pembebasan tegangan dan penghalusan butiran akan dicapai struktur temper halus dan dengan kekuatan serta keuletan yang diperbaiki. Tuangan baja dengan kandungan zat arang hingga 0,2% dapat disepuh keras, tuangan baja dengan kandungan zat arang 0,22 – 0,6% dapat ditemper. Konvertor-Bessemer dan Konvertor-Thomas Besi kasar dari tanur tinggi pada umumnya masih berisikan banyak kotoran-kotoran yang membuat besi kasar tidak cocok untuk bahan konstruksi. Kotoran-kotoran ini adalah seperti belerang, zat arang, silisium, mangan, dan fosfor. Untuk menghilangkan kotoran ini dapat dipakai berbagai cara, di antaranya adalah dengan bantuan konvertor, yaitu suatu oven berbentuk waluh dengan alas terbuka. Konvertor dipasang dengan dua tap yang dapat berputar, yang satu sekaligus digunakan untuk meniup udara melalui lobang-lobang alas. Konvertor dalam kedudukan horizontal diisi dengan besi kasar. Ketika memutar vertikal udara dimasukkan melalui alas terbuka. Pada saat ini konvertor seakan-akan berdiri di atas kolom udara. Pada saat udara mengalir melaui besi kasar, udara mengoksidasikan campuran tambahan. Panas yang terja oleh pembakaran kotoran-kotoran menjaga isi berada dalam keadaan cair dan encer. Sekitar 20 menit, kotoran-kotoran tersebut akan terbakar. Untuk baja dibutuhkan hingga sekitar 1,5% zat arang. Apabila sewaktu proses terlalu

banyak zat arang terbakar, maka kekurangannya ditambahkan dalam bentuk besi yang banyak mengandung zat arang. Jenis besi yang banyak mengandung zat arang adalah ferromangan. Untuk pekerjaan sederhana, ada dua jenis konvertor yang biasa dipergunakan, yaitu konvertor-Bessemer dan konvertor-Thomas. KonvertorBessemer diisi dengan besi kelabu yang mengandung silisium, SiO 2 yang terbentuk karena pembakaran silisium bereaksi dengan asam. Lapisan tahan panas konvertor-Bessemer oleh alasan ini juga harus bereaksi dengan asam, kalau tidak akan mengakibatkan reaksi; asam + basa garam + air. Konvertor-Thomas diisi dengan besi kasar putih yang mengandung fosfor, P2O5 yang terbentuk karena pembakaran fosfor harus disenyawakan dengan imbuhan-imbuhan kapur menjadi terak menurut persamaan: P2O5 + 3CaO Ca3(PO4)2 Terak yang terbentuk bereaksi dengan basa. Lapisan tahan api konvertorThomas oleh karena itu juga harus bereaksi dengan basa, kalau tidak juga akan mengakibatkan reaksi seperti pada konvertor-Bessemer. Hasil akhir dari konvertor ini masing-masingnya disebut dengan bajaBessemer dan baja-Thomas, dan biasanya digunakan untuk konstruksikonstruksi sederhana. Proses Oksi Suatu proses konvertor modern adalah yang disebut dengan proses oksi, di mana suatu zat asam murni ditiupkan di atas cairan dan kadang-kadang juga ke dalam cairan, sehingga zat arang, silisium, mangan, dan sebagainya dari cairan akan terbakar. Hasil pembakaran ditampung oleh bahan imbuhan kapur dan mengapung sebagai terak di atas bahan. Proses oksi berguna untuk pembuatan baja dari besi kasar dan besi tua. Hasil akhir proses oksi disebut dengan baja oksi. Baja ini bermutu baik, oleh karena pengaruh buruk unsur-unsur dari udara tidak ada. Baja ini dapat dimanfaatkan untuk pembuatan oknstruksi dan bagian-bagian mesin. Oven Martin Cara lain untuk membuat baja dari besi kasar adalah dengan bantuan oven-Martin, yang terdiri dari satu tungku di mana berada bahan leburan, dan

pada umumnya 4 ruangan di mana gas dan udara dapat dipanaskan terlebih dahulu. Gas dapat diperoleh dari tanur tinggi, oven kokas, atau dari minyak yang digaskan. Gas yang banyak dipakai adalah apa yang disebut gasgenerator. Gas yang dipanaskan terlebih dahulu dan udara membakar dan menyapu sebagai nyala api di atas cairan. Gas bekas yang panas dimasukkan melalui dua ruangan dan memanaskan ruangan tersebut. Setelah waktu tertentu katup dibalik sehingga gas dan udara yang dimasukkan mengalir melalui ruangan yang dipanaskan terlebih dahulu itu, dan kemudian dengan cara pemanasan terlebuh dahulu suhu oven akan naik. Walaupun lebih ditujukan untuk fabrikasi baja dari baja tua, ternyata bahwa oven ini juga berguna untuk fabrikasi baja dari besi kasar dan besi tua atau pun biji. Nyala api yang menyapu memanaskan isi oven dan mengoksidasikan campuran tambahan. Dengan bahan imbuhan campuran yang teroksidasi akan membentuk terak, yang akan menutup hubungan lanjut dari isi oven dengan nyala api bila ke dalam cairan ini tidak ditambahkan besi tua atau biji. Zat asam dari sini akan mengoksidasikan campuran tambahan seperti zat arang, silisium, mangan, dan sebagainya. Hasil yang terbakar naik melalui cairan lapisan bawah. Proses berakhir setelah sekitar 6 jam. Hasil akhirnya adalah bajaMartin yang bermutu baik, karena susunan dapat ditentukan dengan teliti, dengan demikian juga bisa dimanfaat kan untuk bagian-bagian mesin. Oven Listrik Selain oven-oven yang terdahulu, juga dikenal oven listrik untuk pengolahan baja. Sesuai dengan prinsipnya, oven listrik dapat dibagi ke dalam dua kelompok, yaitu oven busur nyala api dan oven induksi. Oven busur nyala api adalah suatu oven di mana bagian atas digantungkan batang arang yang dihubungkan kepada tegangan. Pada permulaan proses, batang-batang ditekan satu dengan lainnya atau ke cairan. Dengan demikian akan terjadi hubungan singkat. Setelah perenggangan batang arang akan tinggal suatu busur nyala api. Busur nyala api akan memanaskan isi oven dan mengoksidasikan campuran tambahan seperti zat arang, silisium, mangan, dan sebagainya. Pada oven induksi, panas diperoleh melalui perantaran induksi. Oven induksi dapat lagi dibedakan atas oven induksi frekuensi rendah dan oven induksi frekuensi tinggi.

Oven induksi frekuensi rendah bekerja menurut prinsip transformator, di mana akibat adanya hubungan singkat dalam oven akan mengalir suatu aliran listrik yang besar. Aliran ini akan membangkitkan panas yang tinggi sehingga isi oven melebur dan campuran tambahan akan teroksidasi. Oven frekuensi tinggi bekerja menurut prinsip kumparan, di mana suatu kumparan mengelilingi suatu oven. Bila ke dalam kumparan dialirkan listrik bolak balik, akan terjadi pusaran arus yang akan membangkitkan panas yang tinggi, sehingga isi oven melebur dan campuran akan teroksidasi. Oven listrik dipergunakan untuk pembuatan baja dari besi kasar dan besi tua. Lamanya proses tergantung kepada banyak faktor, akan tetapi akan memakan waktu yang lebih lama dari 6 jam. Hasil akhir dari oven listrik disebut dengan baja elektro yang bermutu sangat baik karena tidak ada pengaruh unsur-unsur yang buruk dari udara, dan susunan dapat ditentukan dengan lebih teliti berkat lamanya proses.

3

LOGAM BUKAN BESI

3.1 Logam Berat Bukan Besi Kelompok logam berat bukan besi mencakup semua logam yang memiliki berat jenis lebih besar dari 4 kg/dm3. Logam-logam tersebut akan dijelaskan di bawah ini. Tembaga (Cu) Tembaga memiliki berat jenis 8,9 kg/dm3 dan melebur pada suhu 1083 oC, berwarna merah, bidang pecahan berurat halus, dan merupakan penghantar panas dan listrik yang baik. Tembaga murni lunak, ulet, dan hanya memiliki kekuatan yang rendah. Kekuatan ini dapat ditingkatkan melalui pembentukan dingin, yaitu penggilingan, perentangan, dan pengempaan. Baik dalam keadaan panas atau dingin, ia sangat luwes dan dapat diregangkan, digiling, dan dimartil. Tembaga dapat disolder lunak ataupun keras dengan baik. Di alam, tembaga hampir selalu merupakan senyawa kimia dalam bentuk biji tembaga, kerikil tembaga, tembaga kilap, biji tembaga merah, dan lain sebagainya. Tembaga mentah diperoleh dari biji tembaga melalui penggarangan, peleburan alih wujud seperti dalam tanur tinggi dengan hasil sampingan asam belerang, ataupun melalui elektrolisa. Tembaga tahan karat di udara terbuka. Pada penyimpanan jangka panjang akan terbentuk lapisan oksid yang gelap dan butek pada permukaannya. Di udara lembab, tembaga menyelimuti diri dengan suatu lapisan tembaga hijau karbonat. Logam ini mudah diserang oleh asam, garam, belerang, bahan yang mengandung belerang, dan amoniak. Dengan asam cuka akan membentuk garam tembaga yang sangat beracun. Logam tembaga biasanya dipergunakan untuk pipa pemanasan, tabung pengapian ketel, pemanas air, tuas solder, penutup atap, pipa pembuangan, kawat penghantar, dan sebagai lapisan pelindung galvanis. Seng (Zn) Seng memiliki berat jenis 6,9 - 7,2 kg/dm3 dan melebur pada suhu 420 oC, berwarna putih kebiru-biruan, bidang licin mengkilap. Pada suhu sampai 180 oC memiliki kesudian untuk dibentuk. Di udara terbuka seng menyelimuti diri

dengan lapisan oksid kelabu buram yang kemudian menjadi keputih-putihan dan melindungi logam yang berada di bawahnya terhadap pengoksidasian lebih lanjut. Seng larut dalam asam dan larutan alkali, memiliki koefisien pemuaian panas yang besar dan merupakan penghantar panas dan listrik yang baik. Seng terdapat di alam dalam bentuk ikatan kimia dalam bijinya, asam belerang atau asam arang. Bijinya yang terpenting adalah seng belerang dan seng karbonat. Kebanyakan seng digunakan untuk penutup atap, saluran air, bak mandi, ember siram, wadah, pelapis peti, dan merupakan logam pemadu yang penting, terutama untuk kuningan. Seng dan banyak ikatannya tidak beracun, namun reaksi dengan asam asetat akan menghasilkan seng asetat, zat yang sangat berpengaruh dan dapat merusak kesehatan. Timah (Sn) Timah memiliki berat jenis 7,3 kg/dm3 dan melebur pada suhu 232 oC, berwarna putih. Dalam keadaan dingin timah dapat dibentuk dengan baik, namun pada suhu 200 oC ia menjadi sangat rapuh. Logam ini mudah dituang, tahan terhadap udara terbuka, namun mudah diserang oleh asam dan larutan alkali. Salah satu biji timah yang penting di alam adalah batu timah (oksid timah dengan kandungan Sn sekitar 78%). Untuk mendapatkannya, pertama-tama biji dipecah-pecah, lalu dilebur di dalam tanur rongga dengan arang. Untuk mendaptkan hasil yang murni, pengotor-pengotor timah kemudian disingkirkan melalui proses pemurnian. Timah merupakan logam pemadu yang penting. Selain itu timah dipergunakan untuk solder, pelindung permukaan, bahan pengemasan (stanniol), kapsul tabung, tabung pasta, pembuatan barang kesenian, dan lain sebagainya. Penggunaannya yang luas ini karena baik unsurnya sendiri ataupun senyawanya tidak ada yang beracun. Timbal (Pb) Timbal memiliki berat jenis 11,3 kg/dm3 dan melebur pada suhu 330 oC, berwarna kelabu biru dengan bidang licin mengkilap seperti perak, sangat lunak, mudah dituang dan disolder, dan mudah diberi bentuk baik dalam keadaan panas ataupun dingin. Kekuatannya sangat rendah. Di udara terbuka

menyelimuti diri dengan suatu selaput oksid yang melindungi logam dibawahnya terhadap asam udara. Di alam, timbal terdapat dalam bentuk senyawa kimia, yang terpenting adalah galina (senyawa belerang). Pemurnian dilakukan dengan menyingkirkan belerangnya, dilebur di dalam tanur rongga, untuk kemudian dimurnikan melalui peleburan alih wujud. Timbal tahan terhadap sebagian besar asam, kecuali asam nitrat dan asam organik, karena garam timbal yang ada dipermukaannya tidak bisa larut. Timbal tidak bisa ditembus oleh sinar rontgen. Biasanya timbal dipergunakan untuk penutup atap, pipa saluran, pembuatan segel, alat dan saluran dalam industri kimia, logam pemadu untuk pembuatan perunggu timbal, timah solder, pembuatan cat warna, pembuatan akumulator, perlengkapan rontgen, dan lain sebagainya. Bekerja dengan timbal dituntut kehati-hatian, karena timbal dapat masuk ke dalam badan melalui unsur pencernaan, pernafasan, bahkan juga luka pada kulit. Apabila timbal masuk ke dalam tubuh, ia bisa menyebabkan keracunan, yang pada taraf lanjut bisa berakibat fatal. Nikel (Ni) Nikel memiliki berat jenis 8,87 kg/dm3, melebur pada suhu 1450 oC. Logam ini mengkilap seputih perak, dapat ditempa, disolder, mudah dipoles, sangat tahan karat, dan dapat ditarik oleh magnet. Biasa dipergunkaan untuk pelat, wadah industri kimia, pemulia logam, pemadu logam lainnya dan selaput pelindung galvanis. Khrom (Cr) Khrom memiliki berat jenis 6,8 kg/dm3, melebur pada suhu 1900 oC. Logam ini berwarna kelabu baja, pecahan mengkilap seperti perak, sangat keras dan getas, dan sangat tahan karat. Biasa dipergunakan sebagai pemulia baja yang penting (baja yang tahan karat, tahan panas, dan tahan asam) dan sebagai selaput galvanis. Bekerja dengan logam ini dituntut kehati-hatian karena bisa merusak paru-paru bila terhisap, dan menyebabkan penyakit kulit yang sulit disembuhkan bila terkena kulit yang terluka.

Wolfram (W) Wolfram memiliki berat jenis 19,2 kg/dm3, melebur pada suhu 3380 oC. Logamnya berwarna kelabu, tidak magnetis, dan pada 3000 oC dapat disinter menjadi benda cetakan. Biasa dipergunakan untuk pemuliaan baja yang penting (baja dengan daya tahan keras pada suhu tinggi), kawat pijar pada bola lampu, dan sebagai unsur logam keras lainnya. Mangan (Mn) Mangan memiliki berat jenis 7,4 kg/dm3, melebur pada suhu sekitar 1250oC. Logamnya berwarna kelabu, keras dan getas, dan teroksidasi di udara terbuka. Biasa dipergunakan sebagai pemadu logam lainnya, seperti baja, besi tuang, paduan tembaga, dan paduan aluminium. Molibdenum (Mo) Molibdenum memiliki berat jenis 10,2 kg/dm3, dan melebur pada suhu 2550oC. Logamnya berwarna kelabu, dapat disinter pada suhu 1300 - 2300 oC menjadi benda cetakan, dan sangat keras. Merupakan pemulia baja yang penting, elektroda pada tabung rontgen, dan kawat pijar pada lampu pijar. Vanadium (V) Vanadium memiliki berat jenis 5,7 kg/dm3, melebur pada suhu 1715 oC. Logam dengan warna kelabu dan sangat keras. Merupakan pemulia baja yang penting; imbuhansekitar 0,2 % sudah sangat akan meningkatkan kekuatan tanpa menurunkan keuletan. Bismut (Bi) Bismut memiliki berat jenis 9,8 kg/dm3, melebur pada suhu 270 oC. Logsmnys mengkilap putih kemerahan, getas, dan memuai pada pengejangan. Berguna untuk menurunkan titik lebur paduan; seperti logam solder, sekring listrik, dan sebagai lapisan cermin pada reflektor lampu. Kobalt (Co) Kobalt memiliki berat jenis 8,6 kg/dm3, melebur pada suhu 1490 oC, berwarna kelabu kemerahan, sangat ulet, dan magnetis. Berguna sebagai pemulia baja; meninggikan kekerasan, unsur magnet permanen, dan sebagai unsur logam keras.

Tantalum (Ta) Tantalum memiliki berat jenis 16,6 kg/dm3, melebur pada suhu 3030 oC. Mengkilap kelabu, lunak dan dapat diregangkan, kekuatan meningkat dengan perubahan bentuk dalam keadaan dingin. Berguna untuk alat-alat kedokteran, tabung radio, unsur logam keras, dan memiliki sifat platina iridium. Antimon (Sb) Antimon, dengan berat jenis 6,6 kg/dm3, memiliki titik lebur sekitar 640 oC, mengkilap seputih perak, sangat getas, tahan terhadap asam garam dan asam belerang yang encer. Merupakan logam pemadu; timbal keras, logam putih, dan mempertinggi kekerasan. Titanium (Ti) Titanium mempunyai berat jenis 4,5 kg/dm3, melebur pada suhu sekitar 1700oC. Logamnya seputih perak, tahan korosi, dan memiliki kekuatan baja hingga 400 oC. Berguna sebagai pemulia logam, unsur logam keras, dan logam pemadu untuk Al. Kadmium (Cd) Kadmium, dengan berat jenis 8,6 kg/dm3, melebur pada suhu sekitar 320oC. Berwarna mengkilap buram, tahan korosi, dan memiliki selaput pelindung. Berguna sebagai logam pemadu, pelat akumulator, dan unsur logam dudukan. Air raksa (Hg) Air raksa memiliki berat jenis 13,5 kg/dm3, melebur pada suhu -39 oC. Mengkilap seputih perak, dan merupakan satu-satunya logam yang cair pada suhu tuang, pemuaian panas yang besar, melarutkan hampir semua logam, kecuali besi, nikel, wolfram, dan molibdenum. Biasa dipergunakan untuk termometer, elektroteknik, lampu uap raksa. Pada suhu 357 oC menguap. Bekerja dengan logam ini dituntut kehati-hatian karena logamnya beracun dan berbahaya terhadap kesehatan bila sampai terhirup.

3.2 Paduan Logam Berat Bukan Besi Secara umum paduan berarti penyampuran logam yang berlainan dalam keadaan cair guna mencapai sifat bahan yang diinginkan. Pada pemaduan,

logam yang titik didihnya lebih tinggi dicairkan terlebih dahulu, kemudian baru logam yang titik didihnya lebih rendah dilarutkan ke dalamnya. Tidak semua logam bisa dicampur satu sama linnya, misalnya kita tidak bisa memadu besi dengan timbal. Melalui peleburan, terjadi suatu bahan baru yang menampilkan sifat yang berbeda dari yang dimiliki oleh unsur pemadunya. Pada umumnya kekerasan dan kekuatan akan lebih meningkat, keuletan akan berkurang, titik lebur akan turun, berat jenis serta daya tahan kimianya akan berubah. Kuningan Kuningan, atau juga dikenal dengan nama loyang, merupakan perpaduan antara 50% tembaga dan seng sebagai pemadu utama. Seng mempertinggi kekuatan, memperendah titik lebur, mempertinggi kesudian tuang, namun seng menurunkan daya hantar untuk listrik dan panas. Kuningan mudah dituang, disolder, dilas, serta tahan terhadap pengaratan melalui udara dan air. Jenis tertentu memiliki kecocokan yang menonjol untuk dituang (kuningan tuang). Jenis ini memiliki kekuatan dan keuletan yang lebih tinggi dari tuangan kelabu biasa dan dapat digarap pada kecepatan sayat yang jauh lebih tinggi. Pada peleburan terjadi penyusutan bakar sekitar 5 - 10% akibat penguapan seng. Jenis lainnya lebih mudah untuk diubah bentuk dalam keadaan dingin melalui penggilingan, perentangan, dan lain sebagainya (kuningan ramas). Kuningan bundar, pipa, kawat, bentuk pipih dan profil dihasilkan melalui pengempaan atau perentangan. Kesediannya untuk dibentuk dalam keadaan dingin meningkat sejalan dengan naiknya kandungan tembaga. Kekerasan yang tidak sesuai dengan yang dikehendaki dapat diatasi melalui pemijaran. Kuningan istimewa merupakan hasil perbaikan melalui imbuhan logamlogam tertentu. Melalui imbuhan ini, aluminium hingga 7% akan meninggikan kesudian bentuk panas, kekuatan tarik, kekerasan dan ketahan karat. Timbal hingga 1% akan memperbaiki kesediaan untuk diserpih, besi hingga 0,5% akan mengakibatkan penghalusan butiran dan kesediaan untuk dituang keras, mangan hingga 2,5% akan meningkatkan ketahanan terhadap karat, nikel hingga 4% akan meningkatkan batas regang, kekuatan panas, keuletan dan ketahanan karat, dan timah hingga 1,3% akan meningkatkan ketahanan terhadap karat.

Perunggu Perunggu merupakan perpaduan antara 60% tembaga dan satu atau beberapa logam lain bukan seng sebagai pemadu utamanya. Logam pemadu pokoknya muncul dalam penamaan, misalnya perunggu timah, perunggu timbal, perunggu nikel aluminium, perunggu berilium, dan lain sebagainya. Jika, di samping logam pemadu pokok terkandung juga imbuhan lainnya, maka perunggu tersebut disebut dengan perunggu bahan majemuk. Semua perunggu memiliki kekuatan yang tinggi, ketahanan karat, dan sifat luncur yang baik. Untuk mencegah terjadinya oksidasi terhadap perunggu, ke dalam imbuhan bisa ditambahkan beberapa per seribu persen fosfor, yang memiliki afinitas yang lebih besar terhadap asam daripada timah. Dengan demikian terlebih dahulu akan terjadi oksid fosfor dari oksid timah. Oksid fosfor akan menghilang dari bahan berupa gas. Beberapa perunggu dengan bahan pemadu utamanya dapat dilihat di bawah ini: 1. Perunggu timah, mengandung timah hingga sekitar 20%. Kandungan ini akan meninggikan kekuatan tarik, batas regang, dan kesudian tuang.

2.

3.

4. 5.

Pembentukan dingin hanya mungkin untuk kadar timah hingga sekitar 10%. Dengan naiknya kandungan timah, maka akan meningkat pula kekuatan dan daya tahan aus. Penggunaan perunggu timah adalah untuk roda gigi beban tinggi, bantalan luncur, singkup turbin, pegas, dan tenunan kawat. Perunggu aluminium, mengandung aluminium hingga 10%, tahan korosi, dan memiliki kekuatan yang besar. Penggunaannya adalah untuk konstruksi yang harus tahan asam dan menampung beban tinggi pengganti baja. Mudah dilas akan tetapi sukar untuk disolder. Perunggu timbal tuang dan perunggu timah timbal tuang, dengan kandungan timbal hingga 25%, memiliki sifat luncur yang terbaik dan digunakan sebagai bahan bantalan luncur yang menampung tekanan bidang besar dan mengalami kecepatan luncur yang tinggi. Perunggu berilium, mengandung berilium hingga 2,5% dan dapat dikeraskan, digunakan untuk bantalan instrumen peka dan pegas. Perunggu besi aluminium tuang, mengandung sekitar 10% Al, 3% Fe, dan sisanya Cu. Digunakan untuk benda tuang industri kimia yang harus tahan korosi.

6.

Perunggu nikel aluminium tuang, mengandung sekitar 10% Al, 4,5% Ni, dan sisanya Cu. Digunakan untuk benda tuang berkekuatan tinggi yang harus tahan korosi dan tahan asam.

3.3 Logam Ringan Yang disebut dengan logam ringan adalah logam yang memiliki berat jenis kurang dari 4 kg/dm3. Yang termasuk golongan ini adalah logam-logam golongan alkali (IA), alkali tanah (IIA), dan aluminium. Yang paling ringan adalah logam lithium dengan berat jenis sekitar 0,54 kg/dm 3. Bagian terbesar dari logam-logam ini tidak bisa dipakai sendiri, akan tetapi digunakan sebagai imbuhan terhadap logam lainnya. Dalam dunia industri, hanya digunakan dua logam ringan secara tersendiri, yaitu aluminium dan magnesium. Aluminium merupakan logam yang terbanyak dipergunakan setelah baja. Aluminium (Al) Logam ini memiliki berat jenis 2,702 kg/dm3, melebur pada suhu 660oC, memiliki warna putih perak, mengkilap, memiliki daya hantar panas dan listrik yang baik, dan memiliki ketahanan karat yang tinggi. Di udara terbuka aluminium menyeliputi diri dengan sebuah lapisan oksid yang tidak boleh dirusak melalui goresan atau lainnya. Aluminium tidak tahan terhadap larutan asam dan alkali keras. Aluminium benar-benar lunak dan mudah diregangkan sehingga mudah diubah bentuknya dalam keadaan dingin dan panas. Melalui penggilingan dapat dihasilkan selaput setebal 0,004 mm, bahkan dengan pemartilan dapat dihasilkan selaput setebal 0,0005 mm. Aluminium dapat disolder dan dilas begitu saja, tidak beracun, tidak magnetis, dan merupakan reflektor yang baik untuk panas, cahaya, dan gelombang-gelombang elektromagnetis. Penggunaannya yang umum adalah pada konstruksi dan peralatan pesawat terbang, wadah perlengkapan memasak, pengangkutan industri kimia, kemasan, dan lain sebagainya. Aluminium dengan kemurnian tinggi memiliki ketahanan kimiawi yang tinggi pula, karena itu aluminium sering digunakan pada perakitan instalasi kimia dan pembuatan wadah asam nitrat jenuh. Sifat bahan aluminium akan mengalami perubahan bila ia dipadu dengan unsur logam lainnya. Tembaga akan meninggikan kekerasannya, magnesium akan menambah kekuatannya, dan silisium akan akan menambah kesudian

tuang. Unsur pemadu lainnya dalam persentase yang kecil adalah mangan, seng, dan nikel. Magnesium (Mg) Logam magnesium memiliki berat jenis 1,74 kg/dm 3, melebur pada suhu 650 oC, berwarna putih perak, penghantar yang baik untuk panas damn listrik, mudah terbakar dan tidak tahan korosi. Logam ini biasanya dipergunakan untuk pembuatan petasan, bubuk cahaya kilat, dan pemadu unsur logam lainnya. Untuk pencehagan terhadap korosi, permukaannya dapat dilindungi dengan jalan pengetsaan atau peleburan. Paduan magnesium dapat dilas dengan baik, namun sulit untuk disolder. Berilium (Be) Logam berilium memiliki berat jenis 1,85 kg/dm 3, memiliki titik lebur pada suhu 1285 oC, seputih perak, mudah dimartil, tidak berubah di udara terbuka, lebih ringan dari aluminium, lebih kuat dari baja, dan berketahanan panas yang tinggi. Jarangnya penggunaan logam ini karena sifatnya yang sangat beracun. Biasanya dipergunakan untuk jendela tembus sinar dalam tabung rontgen, logam pemadu untuk tembaga, aluminium, dan magnesium.

4

KOROSI DAN PENCEGAHANNYA

Hampir semua logam dalam perjalanan waktu, pada permukaannya yang tidak terlindungi menunjukkan perubahan-perubahan, yang dalam banyak kasus mengakibatkan penguraian yang melaju dari luar ke dalam. Oleh korosi, logam dapat berubah ke dalam bentuk garamnya, oksida, ataupun hidroksida. Korosi dapat terjadi dalam berbagai bentuk: 1. Korosi menyeluruh, logam yang berkorosi mengalami kerusakan pada seluruh permukaannya. 2. Korosi setempat atau bopeng, menyebabkan kerusakan setempat sehingga menimbulkan bopeng-bopeng pada logam. 3. Korosi antar garis hablur, terjadi di sepanjang garis hablur. Akibat korosi ini hablur-hablur terlepas satu sama lainnya. Bentuk korosi ini sangat berbahay karena tidak terlihat langsung dari luar. Reaksi korosi itu sendiri dapat dikelompokkan atas berbagai jenis, akan tetapi secara umum ada dua macam, sesuai dengan peristiwanya, yaitu penggabung-an langsung logam (ion logam) dengan unsur-unsur bukan logam, serta reaksi pelarutan logam, biasanya pada lingkungan berair, lalu bergabung dengan bukan logam membentuk produk korosi (reaksi penggantian). Reaksi langsung disebut juga korosi kering, sedangkan reaksi penggantian disebut juga reaksi basah. Reaksi langsung atau korosi kering termasuk di antaranya oksidasi di udara terbuka, reaksi dengan uap belerang, hidrogen sulfida dan kandungan udara kering lainnya, juga reaksi dengan logam cair seperti natrium. Reaksi demikian relatif terjadi pada suhu yang tinggi. Pada korosi basah atau elektrolitik, sel korosinya terdiri atas anoda dan katoda yang saling berkontak listrik melalui suatu elektrolit. Pada peristiwa oksidasi, secara sederhana dapat dijelaskan bahwa bila molekul oksigen terserap ke permukaan logam, ia lalu akan mengurai menjadi atom dan mengion, demikian juga logamnya. Ion logam dan oksida bergabung membentuk lapisan awal oksidanya. Ion logam terus terbentuk di permukaan, elektron berdifusi ke lapisan oksida dan bereaksi dengan ion logam. Lapisan oksida akan semakin tebal. Dapat pula terjadi sebaliknya, ion logam yang mengion berdifusi ke permukaan. Korosi yang demikian berlangsungnya tergantung kepada sifat oksida logam.

4.1 Penyebab Korosi Penyebab korosi ini dapat berupa kejadian yang sebagian bersifat kimiawi murni, sebagian lagi dapat bersifat elektrokimiawi. Korosi kimiawi murni terjadi akibat pengaruh zat asam udara, atau dikenal dengan istilah oksidasi, seperti juga asam, larutan alkali, dan garam. Pada beberapa jenis logam, lapisan oksid luar yang tipis menghalangi penguraian yang lebih menjangkau ke dalam, misalnya selaput hijau pada tembaga, atau selaput oksid pada aluminium. Sebaliknya pada bahan besi, karat (Fe[OH] 3) menjalar lebih lanjut ke sebelah dalam tanpa bisa dihentikan. Semakin sulit suatu logam terurai, semakin mulia ia dinilai. Logam mulia sejati beroksidasi di uadara secara tak teramati, seperti emas, platina, dan perak. Bila logam disusun berdasarkan deret kemuliaannya, maka ternyata bahwa susunan ini sesuai dengan tegangan listrik (potensial) yang dipunyai logam tersebut terhadap zat air. Semakin tinggi potensialnya, ternyata makin mulia logam tersebut, dan semakin sulit pula ia terkorosi. Deret tegangan beberapa logam dapat dilihat pada tabel 2. Korosi elektrokimiawi didasarkan atas penguraian logam oleh arus galvanis. Kejadian pada timbulnya arus galvanis yang merusak ini mirip seperti yang berlangsung dalam sebuah elemen galvanis. Sebuah elemen galvanis terdiri dari dua pelat logam yang berlainan, misalnya tembaga dan seng, yang dipisahkan oleh suatu lapisan antara atau cairan elektrolit penghantar. Jika kedua logam tersebut dihubungkan di luar, maka akan mengalir suatu arus galvanis dari kutub + , seperti tembaga, ke kutub -, seperti seng. Sementara itu logam pada kutub negatif akan terurai. Beberapa contoh tersebut dapat diuraikan seperti di bawah ini; Cu (+) … Zn (-) …

2,22 volt 1,09 volt

Cu (+) … Fe (-) …

2,22 volt 1,44 volt

Fe (+) … Al (-) …

1,44 volt 0,42 volt

Zn hancur

1,13 volt

Fe hancur

0,78 volt

Al hancur

1,02 volt

Tabel 2. Deret tegangan beberapa logam Deret Tegangan Kalium

- 2,92 V

Natrium

- 2,72 V

Zat air 0,00 V

Tembaga

+ 0,34 V

Perak

+ 0,38 V

Magnesium - 2,30 V

Air raksa

+ 0,80 V

Aluminium

- 1,30 V

Emas

+ 1,38 V

Seng

- 0,76 V

Khrom

- 0,56 V

Besi

- 0,44 V

Kadmium

- 0,40 V

Nikel

- 0,23 V

Timah

- 0,14 V

Timbal

- 0,12 V

Korosi elektrokimiawi juga bisa terjadi pada benda kerja dengan bahan logam yang berlainan dan langsung saling mendekap, dan ke antara bidangbidang sentuhannya menyusup zat-zat yang bekerja sebagai elektrolit. Pembangkitan arus ditunjang oleh segala jenis kelembaban, keringat tangan, pengotoran, sisa bahan pelumer, dan lain sebagainya. Oleh karena itu, korosi demikian yang terjadi akibat sentuhan disebut juga dengan korosi sentuhan atau korosi kontak.

4.2 Pencegahan Korosi Untuk mencegah terjadinya korosi dapat dilakukan dengan memadukan suatu logam dengan logam lainnya ataupun melalui lapisan penutup. Baja tanpa campuran, misalnya, dapat dilebur bersama dengan khrom, nikel ataupun gabungan dari khrom dan nikel. Dengan penambahan ini hablurhablur akan memperoleh sifat tertentu yang membuatnya lebih tahan korosi. Baja ini disebut baja tahan korosi atau baja tahan karat. Pemunculan korosi juga dapat ditahan dengan menerapkan suatu lapisan penutup. Lapisan penutup ini dapat terdiri dari berbagai bahan dan dapat dilapis dengan berbagai cara.

Pelindung Permukaan Bukan Logam 1. Minyak dan gemuk Melapis dengan lapisan minyak atau gemuk dapat dilaksanakan dengan menggunakan kuas atau dengan jalan pencelupan, akan tetapi tentu saja dengan kekuatan mekanik yang sangat kurang. Dapat digunakan pada bagianbagian mesin dan perkakas tertentu selama tidak digunakan. 2. Bitumen Bitumen adalah produk minyak bumi, dapat diterapkan dengan kuas, dicelup, atau dengan jalan menuangkannya. Lapisan bitumen tidak kuat, karena itu sering diperkokoh dengan lapisan tali goni. Bitumen sering dipergunakan pada tangki minyak, saluran gas, saluran air, dan saluran kabel listrik di dalam tanah. 3. Plastik Jenis yang biasa dipergunakan adalah termoplastik dan poliester. Penerapan lapisannya dapat dilakukan dengan beberapa cara. Termoplastik dilebur, kemudian produk yang akan dilindungi dicelup atau dituangi. Poliester dapat dikuaskan, disiramkan, ataupun disemprotkan. Lapisan plastik yang diterapkan biasanya tidak kuat, digunakan untuk melindungi perkakas seperti pahat, bor, jepitan akumulator. 4. Email Email terdiri dari campuran kwarsa, felspar boraks dan zat lainnya. Produk dilapis dengan email, kemudian dipanaskan di dalam oven pada suhu 600 900oC. Lapisan ini biasanya sangat keras, tahan zat kimia, dan kuat, namun sangat getas sehingga mudah rusak, ditujukan untuk keperluan peralatan rumah tangga. 5. Pembakaran hitam Benda kerja dilabur dengan dengan minyak cat atau dengan minyak mineral yang ditambah dengan imbuhan sekitar 4% malam tawon, kemudian dipanaskan sampai sekitar 400oC. Pada permukaan akan terbentuk suatu lapisan hitam yang menyajikan perlindungan terhadap karat dalam jangka waktu terbatas. Pada benda seni, akan dapat dicapai efek yang indah dengan jalan sedikit mengasah kedudukan-kedudukan yang tinggi dengan kertas gelas halus dan laburan lak zapon. 6. Fosfat Memfosfatkan biasanya tidak memberi daya tahan korosi tetap, oleh karena itu pada umumnya dipergunakan sebagai pelapisan dasar untuk lapisan cat. Pemfosfatan dilakukan dengan memasukkan produk yang akan dilapisi ke

dalam suatu cairan persenyawaan fosfat lebur (fosfat seng atau fosfat mangan) pada suhu 100oC. Setelah 5 - 60 menit akan terbentuk suatu lapisan fosfat logam yang tebal dan berkebutiran halus pada permukaannya. Benda kerja yang telah difosfatkan, kemudian diberi laburan cat atau lak akan sangat lestari terhadap korosi, tahan tidak hanya secara kimiawi, akan tetapi juga secara mekanis kokoh dan bersifat menyekat. 7. Nitrasi Benda kerja dimasukkan ke dalam ruang yang dipenuhi dengan gas amoniak panas (600oC) sehingga pada permukaannya akan terbentuk suatu lapisan nitrid besi yang keras sebagai pelindung terhadap karat, juga memberikan landasan penempelan yang baik bagi suatu lapisan penutup. 8. Oksidasi elektris aluminium Melalui elektrolisis aluminium dapat diterapkan suatu lapisan oksida. Untuk tujuan ini produk aluminium digantung dalam cairan elektrolisis berupa larutan asam belerang dalam air. Benda kerja dihubungkan dengan kutub positif sumber aurs, dan kutub negatif arus dihubungkan dengan suatu pelat titanium yang digantungkan dalam cairan. Zat asam yang dibebaskan dari reaksi akan bersenyawa dengan aluminium membentuk oksida aluminium menurut persamaan: 4Al + 3O2 2Al2O3 Tebal lapisan yang terbentuk kira-kira 0,02 mm dan berpori. Dalam keadaan berpori ini oksida aluminium dapat menerima bahan pewarna. Jikalau di dalam air tidak dicampurkan bahan pewarna, maka lapisan oksida akan menjadi bening seperti kaca, sangat keras dan tahan korosi. Pelindung Permukaan Dari Logam 1. Selubung logam Logam pelindung yang cocok dihamparkan pada permukaan yang akan dilindungi melalui penyelupan, penyemprotan, penggilingan atau pemelatan, atau dengan galvanisasi. Keawetan dampak lindung ditentukan oleh sifat elektrokimiawi logam selubung terhadap logam dasar. Sehubungan dengan hal ini akan dibedakan perlindungan korosi yang sejati dengan yang tidak sejati. Pada perlindungan yang sejati, maka terhadap korosi, logam pelindung bersifat elektris negatif dalam deret tegangan, logam dasar bersifat positif, misalnya seng (-) pada baja (+). Bila terjadi peristiwa korosi, maka yang pertama kali

mengalami korosi adalah seng, dengan arti kata korosi terhadap baja akan terhambat. Sebaliknya, pada perlindungan tidak sejati, logam pelindung bersifat positif, dan bahan dasar bersifat negatif, misalnya nikel (+) pada baja (-). Jika lapisan pelindung terkorosi, maka logam dasar akan terserang yang kemudian akan ditutup oleh logam pelindung sehingga korosi terhenti. Pada perlindungan yang bersifat tidak sejati ini, logam pelindung harus benar-benar kedap dan kuat. 2. Pemelatan Menurut cara ini logam dikempa atau dicanai pada produk pada suhu tinggi. Bahan yang biasa dipergunakan adalah tembaga, nikel, aluminium dan perak. 3. Penyemprotan logam Logam terapan disalurkan sebagai kawat ke dalam sebuah pistol semprot. Di dalam pistol penyemprot ini ia dicairkan dan dikabutkan dengan tekanan udara, kemudian disemprotkan ke atas benda kerja. Peleburan berlangsung di dalam pistol semprot dalam busur cahaya atau di dalam api asetilen-zat asam. Bidang dasar biasanya harus kasar karena tetesan halus tidak melebur padanya, melainkan hanya menempel. 4. Galvanisasi Apabila garam-logam dilarutkan ke dalam air maka garam akan mengion, misalnya sulfat seng yang dilarutkan ke dalam air akan terion menurut persamaan: ZnSO4 Zn++ + SO4= Bila ke dalam larutan ini ditempatkan sebuah pelat seng dan produk yang akan disepuh dengan seng, maka kita bisa menggalvaniskannya. Untuk keperluan ini pelat seng dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus searah dan produk kepada kutub negatif sumber arus. Perhatikan gambar di bawah ini:

+

So4=

Zn++

Pelat seng

Benda kerja

ZnSo4

Gambar 2. Skema kerja galvanisasi

Ion seng positif akan ditarik oleh produk negatif dan menjadi netral menurut persamaan: Zn++ + 2e Zn Seng ini akan menempel pada produk yang digalvanis. Ion sisa asam negatif akan bergerak ke pelat seng positif dan melakukan netralisasi menurut persamaan: SO4= + 2e  SO4 SO4 akhirnya akan kembali membentuk ZnSO4. Dengan cara yang sama juga dapat dilakukan dengan tembaga, nikel, khrom, kadmium, timah, perak, dan sebagainya. Perlindungan katodis Tangki dalam tanah, tiang jembatan dan sebagainya dapat dilindungi secara sederhana terhadap korosi. Di sini anoda pembantu, misalnya logam magnesium, dihubungkan secara listrik dengan tanah yang lembab atau dihubungkan dengan kawat tembaga pada konstruksi yang harus dilindungi. Magnesium, bila dibandingkan dengan baja adalah kurang mulia, dengan demikian korosi seakan-akan diambil alih oleh magnesium. Karena korosi merupakan gejala listrik akibat perbedaan tegangan, maka memberantas korosi juga mungkin dilakukan dengan menghilangkan perbedaan tegangan ini. Dengan demikian perlu untuk menghubungkan tegangan listrik berlawanan dengan dengan tegangan konstruksi yang berada

dalam tanah dan tanah di sekitarnya. Tegangan berlawanan itu dengan bantuan elektroda baja atau elektroda zat arang ditambahkan kepada tanah dan konstruksi. Jika tegangan saling menghapus satu sama lainnya, maka akan menghilangkan kemungkinan terjadinya korosi.

5

PELAPISAN LOGAM

Setelah berbagai barang logam dibuat, dibentuk, dicetak, sehingga menjadi wujud terakhir seperti yang dikehendaki; baik untuk barang-barang rumah tangga, untuk bidang teknik, ataupun untuk tujuan seni, maka diperlukan tahap perampungan, atau penyelesaian (finishing). Finishing ini dapat dilakukan melalui berbagai cara, ada yang sekedar dipoles agar halus dan mengkilat, dapat pula dilapisi logam lain agar sifatnya berubah, dapat dicat atau dipernis, dilapisi keramik atau enamel, ada pula yang pelapisannya dari turunan substratnya sendiri, misalnya dalam bentuk oksidanya, penghitaman baja, anodasi dan sebagainya. Salah satu tujuan elektroplating adalah sebagai upaya untuk mencegah terjadinya kerusakan pada logam yang mudah mengalami korosi, misalnya baja yang termasuk murah dan kuat. Selain itu, kita juga bisa memanfaatkan fungsi dekoratifnya selain sifatnya yang fungsional. Finishing logam merupakan bidang yang amat luas; beberapa proses yang penting selain pelapisan (electroplating) adalah anodasi, pelapisan tanpa listrik, plating mekanis, plating konversi, enamel porselen, metalisasi vakum, hard facing, dan lain-lain. Dengan demikian, finishing logam bukanlah merupakan sebuah disiplin ilmu yang ketat karena dalam teori dan prakteknya menggunakan peralatan dari berbagai bidang.

5.1 Persiapan Elektroplating Dalam melakukan elektroplating, sudah barang tentu logam yang dilapisi tidak boleh begitu saja dicelupkan ke dalam larutan tanpa perlakuan awal terlebih dahulu. Permukaannya harus bersih, idealnya atom-atom logam substrat harus tanpa pengotor apapun. Ada tiga hal yang harus diperhatikan pada tahap pembersihan dalam mempersiapkan elektroplating; pelarut organik untuk menghilangkan lemak, pembersihan alkali, dan pickling asam. Kotoran pada permukaan substrat yang hendak dilapis dapat berupa organik ataupun anorganik; organik biasanya dapat berupa bahan mineral, hewani, nabati, minyak, residu, ataupun residu dari sisa pengerjaan sebelumnya. Pembersihan yang dominan adalah melalui proses emulsifikasi, solubilisasi serta pembasahan selektif. Pembersihan kotoran itu juga ditentukan oleh komposisi kotorannya. Bila asam lemaknya banyak, bila

dibersihkan dengan alkali, sabun misalnya, pada permukaannya akan tetap tersisa lapisan sabun yang membuatnya tetap kurang bersih. Kotoran anorganik, termasuk karat, debu, kerak, dan sisa-sisa perlakuan sebelumnya, dapat dibersihkan dengan alkali atau pickling asam. Sisa pembersihan harus dibilas dengan baik agar tidak berpengaruh pada pengerjaan selanjutnya.

5.2 Dasar-dasar Pelaksanaan Elektroplating Elektroplating adalah elektrodeposisi pelapis logam yang melekat ke elektroda untuk melindungi substrat dari kerusakan dengan memberikan permukaannya sifat dan dimensi yang berbeda dari logam dasarnya. Beberapa proses, misalnya anodasi aluminium, elektroda yang dimaksud adalah anoda. Namun pada kebanyakan, yang dimaksud elektroda dalam perumusan di atas adalah katoda. Sistem plating terdiri dari sirkuit luar, elektroda negatif (katoda) yaitu barang yang digarap, larutan plating, dan elektroda positif (anoda) yaitu logam pelapis.

+

Anoda

Larutan

Benda kerja

Gambar 3. Skema rangkaian sistem plating

Maksud dari elektroplating adalah demi tujuan penampilan yang bagus, baik kilap maupun cemerlangnya; perlindungan terhadap korosi; sifat khas permukaan; serta sifat teknis dan mekanis tertentu. Pengelompokan ini tidak terlalu tajam namun dapat saling berkaitan.

Untuk tujuan dekoratif, biasanya lebih sering memanfaatkan khrom, emas, perak, kuningan, perunggu, nikel, tembaga, dan rhodium. Untuk perlindungan, plating seng akan lebih ekonomis, namun penggunaan kadmium juga banyak terutama untuk lingkungan laut. Elektroplating teknik misalnya agar terlapisi bahan keras, tahan aus, dipergunakan pada komponen mesin dan sebagainya. Bak Plating dan Proses Pengendapan Larutan plating biasanya berair. Larutan bukan air secara teoritis memang menarik, akan tetapi di dalam prakteknya sama sekali tidak ekonomis. Logam refraktori, tantalum, niobium, zirkonium, dan wolfram, dapat diplat dari elektrolit lebur skala besar, namun tentu saja akan memerlukan biaya yang besar. Bak plating ada dua macam; asam dan alkali. Bak asam biasanya terdiri atas garam sederhana, sedangkan bak alkali agak kompleks karena logamnya juga terdapat sebagai anion. Ada pula bak netral dengan pH 5 hingga 8, dengan larutan garam sederhana atau kompleks. Bak plating relatif pekat agar ion logam tidak mudah lari dari daerah katolit (dekat katoda). Khlorida sering dimanfaatkan dalam plating nikel, besi, dan seng. Anion organik jarang yang dipergunakan dalam elektroplating. Beberapa segi penting pembentukan deposit plating adalah tentang potensial elektroda dan anoda terpolarisasi. Di bawah ini disajikan daftar daya gerak listrik dari berbagai unsur. Tabel 3. Deret daya gerak listrik bebeberapa unsur Elektroda Li+ Rb+ K+ Ba2+ Sr2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Cr2+ Fe2+

Potensial (volt) - 3,045 - 2,93 - 2,924 - 2,90 - 2,90 - 2,87 - 2,715 - 2,37 - 1,67 - 1,18 - 0,762 - 0,74 - 0,56 - 0,441

Elektroda Co2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ Fe3+ Pt/H2 (H+) Sb3+ Bi3+ As3+ Cu2+ Pt/OH (O2) Cu+ Hg2+ Ag+

Potensial (volt) - 0,227 - 0,25 - 0,136 - 0,126 - 0,04 0,00 + 0,15 + 0,20 + 0,30 + 0,34 + 0,40 + 0,52 + 0,789 + 0,799

Cd2+ In3+

- 0,402 - 0,34

Pd2+ Au+

+ 0,987 + 1,50

Dari tabel dapat dilihat bahwa tembaga 0,345 volt lebih positif dibandingkan dengan hidrogen dalam larutan ion tembaga (II) pada aktivitas satu, akibat adanya kesetimbangan dinamis standar: Cu2+ + 2e  Cuo Bila potensial tembaga diturunkan, menjadi 0,340 volt misalnya, laju reaksi anodik atau pelarutan juga akan merosot, elektron tertambahkan dari potensial luar, malah ion tembaga (II) terhidrasi dari larutan akan tertarik. Reaksi deposisi lebih cepat dari reaksi pelarutannya. Sebaliknya, bila potensial dinaikkan hingga 0,350 volt, efeknya akan menjadi terbalik. Pelarutan akan lebih cepat dari reaksi deposisi, tembaga akan masuk ke dalam larutan. Dalam praktiknya, selisih 0,005 volt atau 5 mv belum akan mampu menopang proses deposisi secara memadai. Ion hidrogen selalu ada dalam larutan berair. Untuk melepaskan hidrogen dari larutan tembaga sulfat pada pH 4 diperlukan potensial katoda yang lebih negatif dari sekitar 0,24 volt. Akan tetapi apabila ion tembaga (II) beraktivitas satu, potensial tidak akan mungkin menjadi lebih negatif dari +0,345 volt, karena bila potensial merosot, ion tembaga akan terplatkan dan mengkonsumsi elektron. Potensial keluarnya hidrogen tidak tercapai sampai hampir semua tembaga terendapkan terutama di sekitar katoda. Hidrogen tak keluar, dan efisiensi arus tetap 100%. Sebaliknya, dalam bak nikel, potensial standar -0,23 volt, hidrogen dapat berhasil bersama nikel dan efisiensi arus mendekati 100%. Dalam keadaan tertentu, suatu anoda yang diharapkan larut dalam bak, terlapis film oksida atau senyawa lain (logamnya). Film ini tidak kelihatan, akan tetapi dapat mengganggu pelarutan logam. Anoda berhenti melarut, terpolarisasi menjadi pasif. Film ini dapat menjadi isolator, misalnya pada anodisasi aluminium, dan diperlukan potensial yang semakin tinggi untuk mendorong arusnya bila filmnya semakin tebal. Ada juga film anoda konduktif, anodanya inert namun reaksinya berlanjut dengan pengeluaran oksigen, misalnya pada platina.

5.3 Pelapisan Dekoratif-Protektif Pelapisan yang umum di masyarakat adalah pelapisan melalui nikel, dikenal sebagai vernikel, dan khrom, dikenal sebagai verkrom. Hasilnya, barang garapan akan menjadi lebih indah, memikat, berkilau, dan lebih awet. Yang banyak dimanfaatkan adalah untuk pelapisan dekoratif-protektif ini adalah tembaga, nikel, dan khrom. Pelapisan Tembaga Tembaga sudah dikenal oleh manusia sejak zaman prasejarah. Sekarang logam ini banyak digunakan untuk peralatan listrik, bangunan, alat industri, kendaraan bermotor, dan komunikasi. Alloy yang utama adalah perunggu, kuningan, aluminium-kuningan, dan tembaga-berillium. Tembaga bersifat lunak, ulet, dan liat. Tidak terlalu teroksidasi di udara terbuka, dan kalaupun terjadi, ia akan membentuk lapisan hijau di permukaannya. Reaksinya dengan sulfida membentuk tarnish yang menyulitkan untuk disolder, sehingga pada peralatan komunikasi, tembaga masih sering dipalt dengan timah atau timah-timbal. Tembaga memiliki dua macam senyawa, kupro atau tembaga (I) dan kupri atau tembaga (II). Tembaga (I) hanya larut di dalam air bila dalam keadaan terkompleks dengan ligan sianida, amonia, khlorida, ataupun asetonitril, sedangkan tembaga (II) stabil dalam larutan berair. Dibandingkan dengan besi atau seng, tembaga lebih mulia, dengan demikian akan lebih mudah diendapkan. Plating tembaga sangat mudah dilakukan, yang terpenting adalah mencegah jangan sampai terjadi deposit-celup pada logam yang kurang mulia karena tidak melekat atau membentuk bubuk. Reaksinya adalah: Cu2+ + M  Cuo + M2+ Salah satu caranya adalah dengan mengurangi aktivitasnya, yaitu dengan mengomplekskannya, misalnya dengan sianida. Asalkan sudah terbentuk lapisan tembaga, barang yang diplat dapat dipindahkan ke bak yang lebih baik, lebih cepat, lebih cerah hasilnya, dan lebih dapat membentuk lapisan tebal seperti yang dikehendaki.

Pelapisan Nikel Nikel merupakan unsur yang ke-24 terbanyak dalam batuan bumi. Biasanya nikel terdapat bersama besi dan kobalt. Kegunaannya yang utama adalah untuk membentuk unsur alloy besi maupun non-besi. Nikel bersifat ferromagnetik, namun di atas 353 oC bersifat paramagnetik. Nikel memiliki kekerasan dan kekuatan sedang, liat dan ulet, dan dengan daya hantar listrik dan termal yang baik. Pada suhu biasa nikel tidak terserang udara basah atau kering, namun di udara kotor tercemar mengalami bercak, sehingga perlu dilapisi khrom. Senyawa nikel terutama digunakan sebagai katalis dan elektroplating. Pada proses plating, walaupun kebanyakan nikel dari anoda, tetap perlu ditambahkan garamnya ke bak plating, misalnya nikel karbonat, nikel khlorida, nikel fluoborat, nikel sulfamat, dan nikel sulfat. Nikel amat populer dalam plating, terutama pada sistem plating tembaga-nikel-khrom atau dekoratifprotektif. Nikel terutama dilapiskan ke barang-barang seperti besi, baja, perunggu, seng, plastik, aluminium, dan magnesium, kemudian baru dilapisi lagi dengan khrom yang cukup tipis saja. Plating Khrom Penggunaan khrom dalam alloy, misalnya alloy besi, khromnya tidak sebagai khrom murni, cukup 75% khrom-besi dengan melebur biji khromit tanpa lakuan tambahan. Zat kimia khrom banyak digunakan untuk pigmen, industri penyamakan kulit, dan dalam industri kimia organik. Dalam lakukan logam, selain dipakai untuk plating khrom, juga digunakan untuk khromisasi, anodisasi, pelapisan ubahan khromat, pembersihan permukaan, etsa, dan pencegahan korosi. Sifat mekanis khrom sangat peka terhadap pengotor, lakuan mekanis, ukuran butiran, dan kondisi permukaannya. Khrom relatif inert dalam berbagai kondisi lingkungan. Khrom bereaksi dengan halogen, hidrogen khlorida, dan hidrogen fluorida. Asam nitrat pekat, fosfat, khlorat dan perkhlorat akan membentuk lapisan tipis khrom yang menghasilkan kepasifan sehingga tahan korosi. Dalam larutan netral kepasifan itu terjaga, akan tetapi dalam larutan asam, harus diberi oksidator tanpa adanya asam halogen. Ion khromo atau khrom (II) merupakan reduktor kuat. Ion heksakuo berwarna biru, dan membentuk banyak kompleks. Khrom yang paling stabil adalah khrom (III), kimianya terutama kimia koordinasi, ligannya dapat ligan

organik maupun anorganik. Konsentrasi tinggi dan pH rendah akan mendukung terbentuknya polianion, misalnya dikhromat. Dalam larutan basa, CrO 3 membentuk ion khromat berwarna kuning. Larutan asam dikhromat merupakan oksidator yang kuat: Cr2O7= + 2H+ + 6e  2Cr3+ + 7H2O Eo = 1,33 volt Dalam larutan basa, daya oksidatornya melemah: CrO4= + 4H2O + 3e  Cr(OH)3 + 5OHEo = - 0,13 Pada sistem bak asam khromat, walaupun efisiensi arus platingnya rendah, 10 - 25%, laju deposisi tetap besar karena rapat arus yang digunakan juga besar. Tegangan listrik sesuai rapat arus tersebut adalah sekitar 4 - 12 volt, tergantung kepada kondisinya. Asam khromat dalam larutan asam pekat bak plating berada kebanyakan sebagai ion dikhromat. Pada katoda setidaknya tiga reaksi berlangsung; deposisi khrom, pengeluaran hidrogen, dan pembentukan Cr (III). Cr2O7= + 14H+ + 12e  2Cr + 7H2O H+ + 2e  H2 Cr2O7= + 14H+ + 6e  2Cr3+ + 7H2O Pengeluaran hidrogen menyedot 80 hingga 90% daya yang diberikan pada sistem, hanya sekitar 10% yang dipergunakan untuk deposisi khrom sesungguhnya. Anoda khrom larut tak-efisien pada kondisi elektrolisis, apalagi khrom jauh lebih mahal daripada bentuk CrO3, maka dipergunakan anoda larut, yaitu timbal atau yang berkandungan 10% unsur alloy, biasanya timah, antimon, atau keduanya. Pada anoda terjadi tiga reaksi serentak; pengeluaran oksigen, oksidasi ion khromat, produksi ion timbal dioksida pada anoda. Reaksi yang terjadi adalah: 2H2O  O2 + 4H+ + 4e 2Cr+ + 6H2O  2CrO3 + 12H+ + 6e Pb + 2H2O  PbO2 + 4H+ + 4e

Kebanyakan daya diserap untuk pengeluaran oksigen, akan tetapi dua reaksi lain amat penting; oksidasi ulang Cr (III) pada anoda membantu menyeimbangkan produksinya pada katoda dan menjaga tingkat Cr3+. Bagi operasi memadai bak plating khromnya, anoda timbal harus tertutup lapisan timbal dioksida. Apabila lapisan ini hilang atau tidak terbentuk, akan terjadi timbal khromat dan anoda tidak akan menjalankan fungsinya untuk mengatur konsentrasi Cr3+. Anoda yang tak terpakai, pelapis oksidanya akan hilang membentuk lapisan kuning timbal khromat. Bila arus dialirkan lagi, akan segera terbentuk kembali lapisan oksida. Bila tidak, atau tidak ada lapisan oksida kelabu-hitam, berarti ada yang salah, kontak ke batang yang kuran baik, atau ada hubungan pendek anoda. Lapisan timbal khromat dihilangkan dengan mengambil anoda, kemudian dibersihkan batang dan gantungannya, serta menggosoknya dengan sikat kawat.

5.4 Logam Rekayasa Pelapisan pada logam rekayasa akan meliputi plating logam-logam emas, perak, platina, timah, dan timbal. Kecuali dua yang terakhir, semuanya termasuk ke dalam golongan logam mulia dan mahal, potensial elektrodanya amat positif dan inert pada berbagai lingkungan. Plating Emas Emas merupakan logam mulia dengan potensial elektroda standar +1,68 volt. Emas tidak bereaksi dengan oksigen, belerang, selenium, nitrogen atau karbon pada berbagai suhu. Bila kering pada suhu kamar, halogen juga tidak bereaksi dengannya. Emas tahan berbagai asam, akan tetapi bila terdapat oksidator dan emas dijadikan sebagai anoda, ia bereaksi dengan cepat dengan khlorida. Asam nitrat bila bebas halogen, tidak bereaksi dengan emas. Pelarut aktif bagi emas adalah aqua regia, yaitu campuran 1 : 3 asam nitrat pekat dan asam khlorida pekat. Emas tahan serangan alkali hidroksida dan karbonat pada berbagai suhu, akan tetapi sianida alkali dengan adanya oksigen akan melarutkannya. Nitrat lebur tidak bereaksi, akan tetapi natrium peroksida akan mengkorosi emas. Kimiawi emas, baik pada tingkat oksidasi +1 atau +3 semuanya kompleks, hampir tidak ada yang sederhana. Emas (I), kompleksnya stabil dalam larutan berair, terutama sianida, khlorida, dan thiosulfat. Zat-zat kristal seperti Kau(CN)2 banyak dipergunakan. Emas (II) terkompleks dalam larutan, sebagai

spesi anion, misalnya AuCl3OH-, juga membentuk kompleks kationik koordinatempat dengan piridin, fenantrolin, dan dietilentriamin. Sejumlah senyawa organo-emas membentuk dasar komposisi seni dekoratif, disemprotkan atau dilapiskan ke keramik, gelas, dan didekomposisi membentuk lapis emas dekoratif. Senyawa-senyawa emas juga dapat diproses pada 250oC sehingga dapat diterapkan ke plastik untuk printed-circuit dan berbagai komponen teknologi canggih lainnya. Pelapisan emas ditujukan pada dua bidang terapan yaitu dekoratif dan industri seperti elektronika, komunikasi, maupun dirgantara. Dalam bidang industri, emas digunakan karena tahan korosi, mudah disolder, tahan aksidasi, liat, dan menghantarkan listrik dengan baik. Baik untuk tujuan dekoratif maupun industri, sistem plating emas dapat didasarkan pada bak sianida ataupun nonsianida. Sistem sianida emas (I) yang mengandung kompleks Au(CN) 2- memiliki tiga kelompok; alkali, netral, dan asam. Kompleks sianida emas stabil pada suasana asam sampai pH 3. Bak sianida lain dalam suasana asam akan mengeluarkan asam sianida yang sangat beracun. Sistem sianida alkali nonbuffer pada pH 8,5 sampai 13, sistem buffer netral pada pH 6 sampai 8,5, serta sistem asam buffer pada pH 3 sampai 6. Tiap jenis bak memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Bak alkali berdaya lontar baik dan tidak mudah mengalami kodeposisi pengotor logam alkali dalam baknya; bak netral memungkinkan pembentukan alloy melalui kodeposisi logam alkali dan pH netralnya menjamin tidak terjadinya gangguan atas substrat yang peka; sedangkan bak asam memungkinkan kodeposisi alloy, tidak merusak substrat, dan dapat menghasilkan plat emas yang murni. Jenis anoda yang digunakan pada plating emas tergantung kepada jenis bak dan pertimbangan ekonomisnya. Anoda emas bermanfaat pada bak sianida alkali serta berfungsi mengganti kandungan emas baknya, akan tetapi tidak dipakai pada bak sianida alkali cerah karena pengaruhnya atas sistem pencerahannya kurang memuaskan, di samping harga anoda emas juga mahal. Anoda platina dapat digunakan pada seluruh bak, akan tetapi anoda ini juga mahal, hanya digunakan bila penampilan dan rujuk kerja merupakan syarat utama. Anoda titanium yang diplatinasasi dapat digunakan untuk bak asam dan netral. Anoda baja stainless dapat dipakai dalam sistem netral dan

alkali cerah, sedangkan anoda karbon hanya untuk bak asam karena akan rusak pada suasana alkali atau netral, di samping depositnya juga kasar. Untuk sistem non-sianida, seperti sistem kompleks thiomalat, didasarkan atas kompleks emas (III) khlorida. Walaupun masih jarang, sistem ini diharapkan dapat berkembang lebih cepat karena kekhawatiran terhadap sistem sianida yang berbahaya dan ganas terhadap lingkungan. Plating Perak Logam perak yang lunak biasanya diperkeras dengan tembaga. Sifatnya yang cerah dan indah cemerlang banyak dimanfaatkan untuk perhiasan. Memiliki sifat elektrokimia dengan potensial standar di antara tembaga dan emas. Tembaga dan perak mengalami tarnish di udara berbelerang, namun perak tidak teroksidasi. Perak relatif inert terhadap banyak zat, namun pada suhu tinggi bereaksi dengan halogen. Perak larut di dalam larutan sianida logam alkali, baik secara anodik maupun dengan adanya oksigen, membentuk kompleks sianoargentat. Kebanyakan reaksi perak bukanlah reaksi kimia yang bersifat cepat, akan tetapi lebih bercirikan kepada korosi. Berbagai pereaksi yang dapat menyerangnya relatif lambat, termasuk sianida logam alkali, peroksida, sulfida, brom, asam okso-khlor, asam khromat, boraks, asam belerang, raksa, peroksisulfat, permanganat, natrium thiosulfat, belerang, dan asam sulfat pekat. Perak membentuk senyawa tak larut serta kompleks stabil dengan ligan organik dan anorganik, membentuk ion aquo sederhana dengan nitrat, perkhlorat, fluorborat, serta membentuk kompleks dengan halida, sianida, amonia, dan thiosulfat. Kebanyakan senyawa taklarutnya dapat larut dalam larutan yang mengandung zat pengompleks. Untuk tujuan dekoratif dan industri, plating perak menggunakan larutan sianida alkali. Sianida mengompleks-kannya, menekan kecendrungan mengendap oleh celupan. Sianida bebas diperlukan agar korosi anoda berjalan dengan baik, melarutkan lapisan AgCN pada anoda, dan meningkatkan daya hantar bak. Khusus untuk tujuan dekoratif, plating perak menggunakan logam basis yang bermacam-macam, namun sering merupakan kombinasi logam yang disolder. Untuk pengerasan dan anti ausnya bisa menggunakan antimon. Sianida kalium akan lebih baik dari sianida natriumnya, karena ion kalium memiliki hantaran yang lebih besar, dan kalium juga memiliki daya larut yang lebih besar daripada natrium. Karbonat dan hidroksil akan meningkatkan daya

hantar, mencegah pecahnya sianida dengan menjaga pH tetap basa, dan menyerap CO2 dari udara agar tidak bereaksi dengan sianida membentuk asam sianida. Plating perak dimanfaatkan untuk industri-industri listrik dan elektronika. Salah satu kelemahannya adalah dapat mengalami tarnish dan membentuk lapisan sulfida. Untuk mengatasinya bisa dilakukan melalui plating ulang dengan emas atau rhodium, atau pembentukan alloy dengan logam lain. Plating Platina Pada golongan VIII B sistem periodik terdapat tiga triad; yang pertama besi-kobalt-nikel, yang kedua ruthenium-rhodium-paladium, dan yang ketiga osmium-iridium-platina. Ketiga triad ini memiliki sifat yang mirip, dengan salah satu keungulannya tahan korosi serta aktivitas katalitiknya. Bila tak ada logam lain yang tahan lingkungan korosif tertentu, maka platina merupakan satusatunya jawaban. Bak plating pada logam platina sedikit berbeda dengan bak biasa karena potensialnya yang sangat mulia, kecendrungannya membentuk kompleks, dan harganya yang mahal. Karena itu untuk tujuan ekonomis, kosentrasinya cukup 2 g/l saja. Karena logam-logam platina mudah membentuk kompleks yang stabil, maka tidak akan membentuk deposit celup walaupun pada logam basisnya. Bak logam platina menggunakan anoda tak larut karena logamnya tak larut anodik, karena itu logam yang diplatkan harus selalu diganti. Paladium dan platina dapat larut anodanya dalam asam tertentu, dengan demikian memang pemakaian anoda larut lebih disukai. Paladium sering dipakai sebagai pengganti emas karena harganya yang lebih murah, depositnya renggang sehingga akan dapat melapis lebih banyak. Beberapa faktor penunjang digunakannya logam platina dalam plating antara lain karena titik lelehnya yang tinggi, kekerasan yang hebat, ketahanan korosi, tahan aus, dan penampilan yang bagus. Di samping itu plat platina yang dilapisi plat-plat lain akan mencegah terjadinya difusi logam. Akan tetapi karena logam platina bebas hanya sedikit di dalam larutan bak, maka ia mempunyai sifat yang sulit untuk diplatkan, dan efisiensi katodanya rendah. Platina sendir banyak digunakan untuk membuat anoda titanium, proteksi katodik, dan proses elektrokimia lainnya. Platina inert terhadap larutan elektrolit dan lingkungan

laut. Bak platina yang penting adalah berdasarkan kompleks amina, nitrito, dan hidrokso. Plating Timah Timah merupakan logam lunak, titik lebur yang rendah, liat, mudah diberi lakuan kerja dalam keadaan dingin. Berwarna putih perak, terkadang agak kekuningan karena adanya lapisan oksida. Timah memiliki dua keadaan alotropi; yang berwarna putih, disebut dengan beta; dan yang berwarna kelabu disebut dengan alpha. Timah putih bersistem kristal tetragonal dan yang kelabu berstruktur intan, kurang rapat, nonlogam, dan semikonduktor. Timah bersifat amfoter, bereaksi dengan logam maupun dengan basa. Karena overpotensial hidrogen yang cukup tinggi terhadap timah, maka serangan oleh asam ataupun basa berjalan dengan lambat, kecuali bila ada oksidator. Pasangan galvanik timah-besi memiliki arti yang penting secara komersial, seperti untuk kaleng. Dalam keadaan biasa, besi anodik akan terkorosi lewat pori, tetapi dalam lingkungan anaerobik dalam kaleng kemasan dan suasana asam organik makanan atau minuman, potensial pasangannya berbalik dan timah menjadi anodik, dengan demikian akan melindungi besi. Nitrogen, hidrogen, karbon dioksida, dan gas amonia tidak bereaksi dengan timah. Belerang dioksida lembab akan menyerangnya. Halogen akan bereaksi dengan timah membentuk tetra halida. Asam sulfat panas akan melarutkannya, bereaksi pelan dengan nitrat encer dingin, dan membentuk endapan dengan asam nitrat pekat panas. Asam lainnya yang menyerang timah adalah asam sulfit, khlorosulfonat, pirosulfat, dan beberapa asam organik bila ada oksidator. Dalam lingkungan yang alkali, timah (IV) akan stabil, akan tetapi larutan stannat (II) akan terurai: 2 Sn(OH)42-  Sn(OH)62- + Sn + 2 OHDalam larutan asam, senyawa timah (II) ada dalam bentuk ion aquo Sn 2+, akan tetapi Sn (IV) dalam bentuk kompleks seperti SnCl62- dan Sn(OH)62-. Senyawa timah cenderung terhidrolisis dalam larutan berair karena itu dalam larutan alkali harus distabilkan dengan alkali berlebih dan dalam larutan asam distabilkan dengan asam berlebih. Timah tidak dapat diplatkan dengan alasan dekoratif, tetapi penerapannya justru berdasarkan kompatibilitasnya dengan pangan karena tidak beracun

serta mudah disolder. Timah juga bermanfaat karena sifatnya yang lunak dan liat. Di udara bebas, sifatnya katodik terhadap baja, sehingga tidak dapat dimanfaatkan sebagai pelindung seperti bisa diterapkan pada seng dan kadmium. Plating timah banyak diterapkan untuk membuat panci dan peralatan rumah tangga lainnya. Plating pada kawat tembaga akan melindungi tembaga dari serangan belerang serta memudahkan penyolderan. Demikian pula untuk pelapis pada berbagai bagian otomotif dan industri elektronik. Plating Timbal Timbal merupakan salah satu logam tertua yang dikenal manusia. Pada dunia industri, penggunaan timbal hanya dikalahkan oleh besi, seng, dan aluminium. Timbal penampilannya kusam sehingga kurang baik untuk penampilan atau untuk tujuan plating dekoratif. Penggunaan plating timbal antara lain bertujuan protektif; melindungi logam dari cairan-cairan korosif, alatalat kimia, sekrup, dan sebagainya. Senyawa timbal banyak yang tidak larut, karena itu pilihan elektrolitnya agak terbatas. Timbal tidak larut dengan sulfat dan khlorida. Larutan kompleks anionnya tidak stabil karena timbal caturvalen (IV) akan kembali ke bentuk dwivalen (II) yang stabil. Garam-garam timbal yang larut misalnya nitrat, fluorosilikat, sulfamat, fluoroborat, dan perkhlorat. Larutan nitrat tidak mungkin digunakan karena anionnya tereduksi di katoda, dan perkhlorat juga jarang dipakai. Bak fluorosilikat memang digunakan dalam proses pembuatan timbal, tetapi untuk plating yang sering digunakan adalah fluoroborat.

6

BAHAN LAS DAN PATRI

6.1 Bahan Untuk Mematri Mematri adalah menyambung logam dengan menggunakan logam lebur, sedangkan logam yang akan disambung itu tidak dileburkan. Jadi titik lebur dari paduan patri tersebut harus lebih rendah daripada titik lebur bagian-bagian yang akan disambung. Dalam mematri diperlukan permukaan logam yang bersih dan bebas dari oksid. Untuk keperluan tersebut logam harus terlebih dahulu dibersihkan, baik dengan cara mekanis maupun melalui pelarutan menggunakan bahan pelarut tertentu. Pembersihan ini juga bisa menggunakan kombinasi mekanis, kemudian dibersihkan lagi dengan menggunakan larutan tertentu untuk mencegah terjadinya oksidasi yang dapat mengotori kembali bahan yang akan dipatri. Sistem mematri dapat dibedakan seperti berikut: 1. Mematri dengan baut patri yang dapat dipanaskan secara secara terus menerus ataupun tidak. 2. Mematri dengan nyala api yang dapat diperoleh melalui lampu patri ataupun pembakar gas. 3. Mematri dengan sistem celup. Benda kerja dicelupkan ke dalam suatu cairan tertentu yang suhunya lebih tinggi daripada titik lebur paduan patri. 4. Mematri dalam oven. Benda kerja yang telah diberi bahan pelumer, dimasukkan ke dalam sebuah oven dengan suhu yang lebih tinggi daripada titik lebur paduan patri. Untuk mencegah terjadinya oksidasi, biasanya pematrian dilakukan dengan gas yang bersifat reduksi. Jenis Patri Jenis patri dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Patri keras; termasuk ke dalam ini adalah patri tembaga dan patri perak dengan titik lebur di atas 300oC. Dapat dipatri dengan nyala api, pencelupan, maupun melalui oven. Melalui patri keras dapat diperoleh sambungan yang kuat. 2. Patri lunak; termasuk ke dalam ini adalah patri timah dengan titik lebur hingga 300oC. Dapat dipatri dengan baut patri, nyala api, pencelupan, ataupun oven. Melalui patri lunak akan diperoleh sambungan yang tidak begitu kuat, akan tetapi dapat dipergunakan untuk penyematan mekanis,

perapatan, menghaluskan bagian yang kurang rata, pengantar listrik, ataupun penyepuhan timah. Bahan Pelebur Bahan pelebur dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Bahan pelebur dengan dasar asam. Bahan pelebur ini melarutkan oksid dan mencegah terjadinya oksidasi baru. Setelah pematrian selesai, sambungan dengan keadaan di sekitarnya harus dibersihkan guna mencegah reaksi lebih lanjut dengan asam. Termasuk ke dalam bahan ini adalah; boraks untuk pematrian keras terhadap baja, besi tuang, tembagan dan paduan tembaga; khlorida seng untuk pematrian lunak terhadap baja, besi tuang, tembaga dan paduan tembaga; dan asam garam untuk pematrian lunak seng dan benda yang disepuh seng. 2. Bahan pelebur dengan dasar damar. Bahan ini tidak melarutkan oksid, akan tetapi dapat mencegah terjadinya oksidasi baru. Setelah selesai dengan pematrian, sambungan dan keadaan di sekitarnya tidak perlu dibersihkan lagi, dengan arti kata dengan bahan semacam ini akan didapat sambungan yang bersih. Cara ini terutama digunakan dalam teknik listrik dan elektronika, yaitu pematrian lunak logam yang sukar teroksidasi seperti tembaga dan paduan tembaga, timah dan barang yang disepuh dengan timah, dan timbal. 3. Bahan pelebur dengan dasar gemuk. Bahan ini memiliki sifat yang kira-kira sama dengan sifat yang terdapat pada dasar damar. Bahan ini dipakai untuk pematrian lunak logam yang sukar teroksidasi, misalnya timah dan barang yang disepuh dengan timah dan timbal. Patri tembaga dan patri perak Patri tembaga adalah tembaga murni atau paduan dari tembaga dengan seng atau fosfor, di samping itu dapat pula mengandung beberapa macam unsur yang lainnya. Patri logam murni tembaga akan memiliki titik lebur yang tinggi, sekitar 1083oC dan sangat encer pada suhu tersebut, digunakan dalam oven untuk mematri besi, nikel dan paduannya. Patri perak pada umumnya adalah paduan antara tembaga dan perak dengan seng, di samping itu dapat pula mengandung beberapa macam unsur lainnya seperti kadmium. Patri perak dengan imbuhan kadmium, memiliki trayek titik lebur yang rendah, sekitar 600 - 690oC. Patri ini digunakan untuk

keperluan yang umum. Semakin banyak kandungan peraknya, akan memperbaiki sifat encer patri dan sifat dapat dibentuknya sambungan. Seng akan menurunkan titik lebur patri. Fosfor akan membuat patri encer, namun akan membuat sambungan sukar dirubah bentuknya. Perak akan membuat patri menjadi encer sekali, di samping itu akan membuat sambungan dapat dirubah bentuknya dengan sempurna. Kadmium akan menurunkan titik lebur patri. Mangan akan meningkatkan kekuatan sambungan pada suhu yang tinggi.

6.2 Bahan Untuk Mengelas Mengelas adalah menyambung logam dengan atau tanpa menggunakan logam lebur tambahan, dengan arti kata bagian logam yang akan disambungkan tersebut dileburkan pada tempat penyambungannya. Secara umum, ada dua pembagian untuk bahan las; las otogen dan las busur logam. Bahan Las Otogen Bahan yang penting untuk las otogen adalah gas asetilen, zat asam dan kawat las. Gas asetilen dan zat asam bersama-sama akan menimbulkan sumber panas, di mana kawat las akan memberikan bahan lebur kepada bagian yang akan dilas. Gas asetilen adalah merupakan zat karbon tidak jenuh dengan rumus struktur H - C  C - H. Gas ini diperoleh dari karbid dan air yang bereaksi menurut persamaan: CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2 Gas asetilen diolah dalam sebuah ketel pembangkit dengan tekanan sekitar 15 bar. Untuk mencegah terjadinya eksplosi diri, gas asetilen dilarutkan ke dalam aseton. Untuk zat asam, pada suhu biasa adalah berupa gas tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Zat asam diperoleh melalui penyulingan bertingkat dari udara yang dicairkan, atau melalui elektrolisis terhadap air. Sedangkan kawat las terbuat dari baja dengan zat arang sekitar 0,1% dan mangan sekitar 0,4 - 0,5%.

Bahan Las Busur Logam Bahan yang terpenting untuk las busur logam adalah elektroda, yaitu suatu batang logam yang memiliki suatu lapisan. Batang logam berfungsi sebagai bahan lebur bagi las, sedangkan lapisan batang memiliki banyak fungsi. Salah satunya adalah untuk membentuk terak guna melindungi logam yang sedang mencair terhadap pengaruh zat asam dan zat lemas dari udara. Zat asam dapat membuat persenyawaan oksid dengan unsur zat arang, silisium dan mangan, yang membuat bahan menjadi kental dan mengurangi sifat-sifat mekanisnya. Zat lemas dengan unsur besi akan bersenyawa menjadi nitrida yang akan mengurangi sifat dapat dibentuknya. Pelapis batang elektroda dapat diterapkan dengan dua cara, yaitu melalui pencelupan dan pengempaan. Susunan dari batang logam tergantung kepada bahan yang akan dilas, sedangkan jenis pelapis batang tergantung kepada bahan yang akan dilas, kecepatan yang diinginkan, dan posisi dari las. Jenis bahan pelapis batang yang terpenting adalah sebagai berikut: 1. Bahan pelapis asam, terdiri dari bubuk logam, sedangkan teraknya akan bereaksi dengan asam. Elektrodanya encer sekali, membeku dengan lamban, namun memiliki sifat mekanis las yang baik sekali. 2. Bahan pelapis basa, terutama terdiri dari kalsit yang sangat peka terhadap air. Teraknya akan bereaksi dengan basa. Elektroda ini kental dan cepat membeku, namun sifat mekanis lasnya baik sekali. 3. Bahan pelapis oksid besi, terutama terdiri dari oksid besi. Elektroda ini sangat encer dan membeku dengan lamban, sifat mekanis lasnya sedang. 4. Bahan pelapis rutil, terutama terdiri dari oksida titanium yang teraknya bereaksi netral. Elektroda ini bila kental akan cepat membeku, bila setengah kental akan membeku dengan kecepatan sedang, dan bila encer akan membeku dengan lamban. Sifat mekanis lasnya baik. Elektroda ini sesuai untuk segala macam posisi las sesuai dengan sifatnya.

6

PENUTUP

Ilmu bahan logam dewasa ini mengalami perkembangan yang sangat pesat, penerapan yang semakin meluas, dimulai dari yang bercita rasa keindahan, rumah tangga, industri mekanis, sampai ke perangkat lunak berteknologi tinggi. Untuk itu kita dituntut agar mampu menyerap hal-hal yang baru agar kita tidak selalu ketinggalan, khususnya dalam bidang sains. Tiada yang dapat kita lakukan kecuali ikut melakukan usaha yang konstruktif ke arah itu, yaitu dengan jalan menambah pengetahuan dan pengalaman. Berbagai bahan logam yang ada, dapat dimanfaatkan dan direkayasa sesuai dengan kebutuhan dan tujuan penggunaannya. Walaupun tidak semua logam, memang, dapat begitu saja langsung dimanfaatkan, selain juga ada beberapa logam yang kalau bekerja dengannya dituntut kehati-hatian karena sifatnya yang berbahaya terhadap kesehatan, akan tetapi pada prinsipnya banyak hal yang dapat dikerjakan dengan logam. Untuk itu kreativitas kita lah yang dituntut, di samping pengetahuan yang cukup untuk itu.

I. Pertanyaan 1. Jelaskan perbedaan antara besi dan baja! 2. Jelaskan beberapa jenis baja yang diketahui beserta komposisi unsur-unsur yang ditambahkan dan sifat-sifatnya. 3. Apa yang dimaksud dengan; jelaskan beserta dengan contohnya: a. logam mulia b. logam alkali c. logam alkali tanah d. logam transisi e. logam berat f. logam ringan 4. Sebutkan persenyawaan-persenyawaan logam yang diketahui! 5. Apa yang dimaksud dengan: a. besi tuang putih b. besi tuang kelabu c. korosi d. karat kontak e. kuningan f. perunggu g. nitrasi h. elektroplating 6. Jelaskan pengaruh beberapa unsur pemadu terhadap paduan dalam baja! 7. Jelaskan cara mengatasi terjadinya korosi pada logam! II. Tugas Jelaskan bagaimana prosesnya elektroplating, dan unsur-unsur yang biasa digunakan! Kenapa?

Daftar Bacaan 1. Anton J. Hartomo, Tomijiro Kaneko, “Mengenal Pelapisan Logam”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1995. 2. Beumer, B.J.M., “Ilmu Bahan Logam”, Terjemahan B.S. Anwir, Jilid I, II, III, Penerbit Bhatara, Jakarta, 1994. 3. Hicks, J., “Comprehensive Chemistry”, Revised 2nd Ed., The MacMillan Press Ltd., London and Basingstoke, 1981. 4. Schönmetz, A., K. Grubber, “Pengetahuan Bahan Logam Dalam Pengerjaan Logam”, Terj. Eddy D. Hardjapamekas, Penerbit Angkasa, Bandung, 1985. 5. Vogel, “Textbook of Macro and Semimicro Qualitative Inorganic Analisys”, Revised by G. Svehla, Longman Group Ltd., London, 1979.