43 Proses penekanan serbuk logam menghasilkan kompak dilakukan dengan dua
jenis metode. Metode pertama yaitu metode penekanan panas hot compaction.Metode penekanan panas dilakukan pada suhu diatas suhu
rekristalisasi. Metode yang kedua adalah metode penekanan dingin cold compaction. Metode penekanan dingin dilakukan pada suhu dibawah suhu
rekristalisasi bahkan sampai pada suhu ruang. Kedua metode sama-sama menggunakan tekanan sebesar 100-900 MPa.
d. Sintering
Sintering adalah proses pengikatan partikel melalui proses penekanan dengan cara dipanaskan pada temperatur yang berkisar antara 0,7- 0,9 dari titik leleh
logam yang disinter. Lamanya pemanasan bergantung pada jenis logam semakin tinggi titik leleh logam, makin lama pemanasan yang dilakukan. Namun lamanya
pemanasan tidak memberi manfaat tambahan terhadap kualitas serbuk logam. Pada proses ini ikatan antar partikel logam semakin kuat sehingga dihasilkan
produk yang lebih padat.Gambaran sebaran partikel serbuk logam pada proses mixing, compacting, dan sinteringdapat dilihat pada gambar 17.
Gambar 17. Sebaran Partikel Serbuk Logam pada Proses Mixing, Compacting, dan Sintering
Colton, dalam Hartono:2011
e. Finishing
Tahap finishing adalah tahap akhir dari proses pembuatan serbuk metalurgi. Pada saat proses finishing serbuk logam yang telah disinter diukur porositasnya.
Untuk lebih meningkatkan porositas dan sifat-sifat lainnya maka dilakukan resintering dan perlakuan panas.
44
3. Kelebihan dan Kekurangan Teknik Metalurgi Serbuk
Seperti halnya teknik-teknik pengolahan logam yang lainnya, teknikmetalurgi serbuk juga memiliki kelebihan dan kekurangan.
Kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh teknik metalurgi serbuk adalah: a. Efisiensi pemakaian bahan yang sangat tinggi dan hampir mencapai 100
b. Tingkat terjadinya cacat seperti segregasi dan kontaminasi sangat rendah. c. Stabilitas dimensi sangat tinggi.
d. Kemudahan dalam proses standarisasi dan otomatisasi e. Tidak menimbulkan tekstur pada produk.
f. Besar butir mudah dikendalikan
g. Mudah dalam pembuatan produk beberapa paduan khusus yang susah didapatkan dengan proses pengecoran casting.
h. Porositas produk mudah dikontrol i.
Cocok untuk digunakan pada material dengan kemurnian tinggi. j.
Cocok untuk pembuatan material komposit dengan matriks logam. Kelemahan dari teknik metalurgi serbuk adalah:
a. Serbuk logam harganya mahal dan sulit disimpan dalam waktu lama b. Untuk produk dengan geometri yang rumit dapat menimbulkan masalah
akibat variasi berat jenis dari material c. Beberapa jenis serbuk logam mudah meledak
d. Sulit mendapatkan produk dengan kepadatan yang merata e. Hanya dapat membuat produk dengan massa 1-1000 gram
f. Hanya cocok untuk produksi yang jumlahnya kurang dari 1000 produk
g. Tidak dapat digunakan untuk membuat benda dengan dimensi besar h. Memerlukan kelonggaran antara komponen benda kerja dengan cetakan.
Kelonggaran dimaksudkan supaya benda kerja dapat dikeluarkan dari cetakan.
4. Aplikasi Metalurgi Serbuk
Keunggulan-keunggulan yang dimiliki oleh teknikmetalurgi serbuk menjadikannya digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi. Salah satu keunggulan dari
teknikmetalurgi serbuk adalah mudahnya pengontrolan dalam proses pembentukan produk misalnya porositas produk menjadikan produk akhir
45 memiliki kualitas yang akurat dan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.
Keunggulan tersebut dimanfaatkan oleh para produsen suku cadang otomotif untuk membuat komponen-komponen otomotif yang berukuran kecil sebab
teknikmetalurgi serbuk tidak mampu untuk membuat komponen yang berdimensi besar. Keunggulan lainnya adalah dapat menghasilkan produk dengan
kemurnian yang tinggi yang dimanfaatkan untuk membuat peralatankomponen listrik.
Pembuatan paduan logam dan komposit juga memanfaatkan teknik metalurgi serbuk. Sebab terdapat beberapa jenis logam atau nonlogam yang memiliki titik
lebur yang tinggi sehingga untuk membuat dengan cara peleburan casting dinilai kurang ekonomis sebab membutuhkan energi dan biaya besar.
Berikut ini adalah beberapa produk yang dihasilkan dengan menggunakan teknik metalurgi serbuk:
a. Suku cadang kendaraan bermotor
Suku cadang kendaraan bermotor umumnya dibuat dengan mencampurkan serbuk besi dengan serbuk karbon dengan perbandingan tertentu. Pada proses
pencampuran ditambahkan pelumas untuk mengurangi kebisingan akibat gesekan saat pemakaian. Produk-produk suku cadang kendaraan hasil teknik
serbuk metalurgi dapat dilihat pada gambar 18.
Gambar 18. Produk Suku Cadang Kendaraan Hasil Teknik Serbuk Metalurgi a sistem pengereman, b gir; c pushrods; d rantai
a b
c d
46
b. Suku cadang mesin perkakas
Contoh produk yang dihasilkan adalah:
1 Karbida Semented
Karbida semented dibuat dengan cara mencampurkan sebuk tungsten karbida dengan pengikat kobalt. Campuran tersebut kemudian ditekan
dan dibentuk . Setelah proses penekanan dan pembentukan selanjutnya disinter pada suhu tertentu diatas titik leleh logam matriks. Hasilnya
berupa karbida semented yang banyak digunakan sebagai alat potong dan cetakan die. Salah satu alat potong berbahan karbida semented
adalah mata gerinda seperti diilustrasikan pada gambar 19.
Gambar 19. Mata Gerinda
www.alatbengkel.net
c. Kelistrikan
Contoh produk yang dimanfaatkan dalam kelistrikan:
1 Magnet
Komponen kelistrikan umumnya menggunakan komponen yang kecil. Salah satu komponen yang digunakan adalah magnet. Magnet dalam
kelistrikan terutama pada alat elektronika haruslah berupa magnet kecil. Magnet kecil yang bermutu tinggi dapat dibuat dari campuran serbuk besi
alumunium, nikel, dan kobal melalui teknik serbuk metalurgi yang dikenal dengan magnet alnico gambar 20. Kualitas dari magnet yang dihasilkan
jauh lebih baik daripada magnet cor.
47 Gambar 20. Magnet Alnico
www.eastmagnets.com
2 Kontak Listrik
Kontak listrik banyak dibuat secara metaurgi serbuk, karena beberapa jenis serbuk logam dapat dicampurkan dan sekaligus tetap memiliki
karakteristik khusus masing-masing. Kontak listrik harus tahan aus dan suhu tinggi dan disamping itu tetap memiliki daya hantar listrik yang baik.
Telah dikembangkan campuran logam seperti: tungsten-tembaga, tungsten-kobalt, tungsten-perak, perak-molibden dan tembaga-nikel-
tungsten untuk peralatanperlengkapan listrik.
d. Paduan logam dan komposit
Untuk menghasilkan material yang masih memiliki sifat-sifat penyusunnya, baik berupa paduan logam maupun komposit, maka digunakan teknikmetalurgiserbuk
dalam proses pembuatannya. Untuk pembahasan tentang komposit dapat Anda pelajari pada modul grade 9.
D. Aktifitas Pembelajaran
Setelah mempelajari tentang serbuk metalurgi Anda diharapkan dapat mempraktikan cara pembuatan serbuk metalurgi melalui proses elektrolisis.
Dalam hal ini yang akan dihasilkan adalah serbuk tembaga. Prosedur praktikum berikut dapat Anda modifikasi sesuai dengan fasilitas yang tersedia di lingkungan
dalam hal ini sekolah tempat Anda mengajar. Setelah Anda melakukan kegiatan ini Anda dapat mengajak siswa Anda melakukan praktikum sejenis.
Pembuatan Serbuk Tembaga Menggunakan Metode Elektrolisis
a. Dasar Teori
Proses elektrolisis dimanfaatkan secara luas dalam pembuatan serbuk logam tembaga, nikel, berilium, dan besi. Kesesuaian antara material logam dengan
48 kondisi fisik selama proses elektrolisis memungkinkan untuk melonggarkan
endapan yang menempel pada katoda, sehingga mudah diserut menghasilkan serbuk logam. Metode ini dapat menghasilkan serbuk logam dengan kemurnian
tinggi sehingga sangat baik digunakan untuk membuat komponen elektronika yang memerlukan kemurnian tinggi. Menurut Popov dalam Hartono: 2011
pembuatan serbuk tembaga melalui proses ini cukup kompetitif, artinya lebih efisien dibanding jika menggunakan metode yang lain.
Proses pembuatan serbuk tembaga menggunakan metode elektrolisis caranya sama dengan proses pemurnian tembaga. Tembaga kotor dijadikan sebagai
anoda yang dimasukkan dalam campuran larutan tembagaII sulfat dan larutan asam sulfat. Penghitungan massa tembaga yang terbentuk digunakan
persamaan dari hukum Faraday I yang dinyatakan dengan rumus
m = e x F
karena 1 Faraday = 95600 Coulomb maka persamaan di atas dapat dinyatakan dengan rumus:
m = massa zat yang dihasilkan gram e = mol elektron A
r
logam : elektron valensi logam F = besar muatan Farad
i = kuat arus Ampere t = waktu elektrolisis detik
b. Alat dan Bahan Praktik 1 Alat:
Seperangkat alat elektrolisis yang terdiri dari gelas Beaker 1 L, kabel, penjepit buaya, dan catu daya.
Multitester merk Sanwa SP 10-D dengan ketelitian 0,005 Ampere Stopwatch
Termometer skala -10
o
C – 110
o
C Neraca analitik
2 Bahan:
Batangan tembaga Cupracid R 210 dengan ukuran 200 mm x 150 mm x 8 mm yang berfungsi sebagai anoda sebanyak 1 batang
49 Plat aluminium sebagai katoda
TembagaII sulfat teknis CuSO
4
.5H
2
O sebanyak 25 gL Larutan asam sulfat teknis sebanyak 120 gL
Aquades Etanol
c. Prosedur praktikum: 1
Masukkan kristal tembagaII sulfat dan asam sulfat ke dalam gelas Beaker
2 Panaskan campuran tersebut dengan menggunakan penangas air
hingga suhu 50
o
C 3
Pasang alat elektrolisis pada catu daya dengan tegangan 2 Volt 4
Dengan menggunakan multitester ukur kuat arus yang mengalir pada saat proses elektrolisis berlangsung, dan catat massa serbuk yang
terbentuk 5
Lakukan elektrolisis selama 100 detik 6
Setelah 100 detik matikan catu daya, angkat katoda dari dalam larutan 7
Lakukan penyerutan tembaga yang menempel di katoda dan tampung hasilnya pada gelas penampung lalu rendam dengan menggunakan
etanol 8
Saring serbuk yang dihasilkan 9
Timbang tembaga hasil penyerutan menggunakan neraca analitik 10 Ulangi langkah 5-9 untuk berbagai variasi waktu mulai dari 200, 300,
400, dan 500 detik 11 Masukkan hasil pengukuran pada tabel hasil pengamatan
12 Lakukan langkah yang sama tetapi dengan menggunakan tegangan 2,5 Volt
d. Data Hasil Percobaan Pembuatan Serbuk Tembaga 1 Elektrolisis pada tegangan 2 Volt
Waktu elektrolisis detik
Kuat arus A Massa serbuk tembaga
mg 100
200 300
