TEMBAGA dan PADUANNYA ilmu logam present
TEMBAGA dan PADUANNYA
Disusun Oleh:
Dawam Putra Ardana 2114030060
Addina Wahyu Safitri
2115030082
Dendy Dwi Rohma 2115030089
Erydany Syafy Z.
2115030100
Kevin Distrian Dani 2115030114
Alief Akbar F.
2115030118
Pengertian Tembaga
Tembaga merupakan logam setelah baja yang
banyak digunakan sejak dahulu kala karena
memiliki kemampuan dimesin / dikerjakan yang
baik, daya tahan korosi, konduktor listrik dan
panas yang tinggi.
Tembaga banyak digunakan sebagai material
penghantar listrik / kawat listrik. Tembaga memilik
daya tahan korosi yang baik di dalam air, dalam
tanah maupun dalam air laut, hal ini disebabkan
adanya
lapisan
oksida
yang
melapisi
permukaannya.
KARAKTERISTIK TEMBAGA
SIFAT-SIFAT
TEMBAGA MURNI
Struktur kristal
FCC
Densitas pada 20°C (sat. 103kg/m3)
8.93
Titik cair (°C)
1083
Koefisien
mulur
panas
kawat
17.1
Konduktifitas panas 20°~400°C (W/
393
20°~100°C (10-6/K)
(m.K)
Tahanan listrik 20°C (10-8 KΩm)
1.673
Modulus elastisitas (GPa)
128
Modulus kekakuan (GPa)
46.8
Tembaga dapat dibagi menjadi
beberapa macam, yaitu :
Tembaga murni (Unalloyed copper)
Brass/kuningan (Tembaga paduan seng)
Bronze/perunggu (T embaga paduan
timah)
Paduan Tembaga Berilium
Tembaga murni (Unalloyed
copper)
Tembaga murni atau
tembaga tak berpaduan
merupakan suatu
material teknik yang
penting, karena memiliki
konduktifitas listrik yang
tinggi, sehingga banyak
digunakan di industri
listrik.
Brass/kuningan (Tembaga paduan seng)
Brass mengandung tembaga yang dipadu dengan seng antara 5 ~
40%.
Penambagan timbal (Pb) antara 0.5 ~ 3% dapat memperbaiki
kemampuan dimesin.
Kekuatan tarik tembaga yang telah dianil antara 234 ~374 MPa
dan dapat ditingkatkan kekuatannya dengan cara pengerjaan
dingin semacam pengerolan dingin.
Macam-macam brass:
1. Paduan Cu - (5~20%) Zn, untuk material arsitektur, aksesoris
baju, peralatan rumah tangga
2. Paduan Cu - (25~35%) Zn, disebut juga kuningan 7/3 dengan
sifat mudah dimesin dengan kekuatan yang memadai sehingga
tepat digunakan untuk komponen-komponen yang rumit.
Macam-macam brass:
3.
4.
5.
Paduan Cu – (35~45%) Zn, disebut juga kuningan 6/4. Berharga
lebih murah dan banyak dikerjakan panas, dengan kekuatan yang
tinggi. Banyak digunakan untuk pengerjaan plat dan untuk
peralatan mesin.
Paduan Cu–Zn–Sn (Naval Brass, kuningan perkapalan) yang
mana kuningan 6/4 ditambahkan timah 0.5 ~ 1.5%. Namun bila
kuningan 7/3 ditambah timah sekitar 1% disebut Admiral Brass,
kuningan laksamana. Memiliki ketahanan korosi air laut yang
tinggi. Banyak digunakan untuk kondenser air, komponen kapal
laut.
Kuningan kekuatan tinggi (Cu-Zn-Mn), merupakan kuningan 6/4
yang dipadu dengan mangan 0.3 ~ 3% dan Al, Fe, Ni dan Sn di
bawah 1% untuk meningkatkan kekuatan dan memperbaiki daya
tahan korosi. Mn dan Fe melembutkan butiran logam sehingga
kekuatan meningkat. Al dan Sn meningkatkan daya tahan korosi
dan daya tahan aus. Nikel juga menaikkan kekuatan dan daya
tahan aus.
Gambar kuningan
Bronze/perunggu (Tembaga paduan timah)
Bronze / perunggu
merupakan paduan
tembaga yang kuat, keras
dan memilik daya tahan
korosi yang tinggi.
Memiliki kekuatan lebih
tinggi daripada brass
terutama pada kondisi
setelah dikerjakan dingin
dan sifat tahan korosi.
Paduan Tembaga Berilium
Banyak
digunakan
untuk
peralatan yang membutuhkan
kekerasan yang tinggi dan
tidak menimbulkan bunga api
untuk industri kimia.
Memiliki daya tahan korosi,
sifat tahan lelah dan kekuatan
yang sangat baik sehingga
digunakan untuk pegas, roda
gigi, diafragma, katup.
Kelemahannya pada harga
yang mahal.
PEMANGGANGAN
PENGAPUNGAN
PROSES
PEMBUATAN
TEMBAGA
REDUKSI
ELEKTROLISIS
Pengapungan (flotasi)
Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan
pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai
terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan
dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak
tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam
campuran
untuk
menghasilkan
gelembunggelembung udara. Bagian bijih yang mengandung
logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan
dengan minyak dan menempel pada gelembunggelembung udara yang kemudian mengapung ke
permukaan.
Selanjutnya
gelembung-gelembung
udara yang membawa partikel-partikel logam dan
mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.
Pemanggangan
Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya
dipanggang dalam udara terbatas pada suhu
dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang
mungkin masih ada pada saat pemekatan dan
belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.
2Cu2FeS(s) + 4O2 => 2Cu2S(s) + 2FeO(s) + 3SO2(s)
Campuran yang diperoleh dari proses
pemanggangan ini disebut calcine, yang
mengandung Cu2S, FeO dan mungkin masih
mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika
guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga
atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat
dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut :
FeO(s) + SiO2 => FeSiO3
Reduksi
Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian
direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara
terkontrol, sesuai reaksi :
2Cu2S(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
Cu2S(s) + 2Cu2O(s) → 6Cu(s) + SO2(g)
Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut
blister atau tembaga lepuhan sebab
mengandung rongga-rongga yang berisi udara.
Elektrolisis
Blister
atau
tembaga
lepuhan
masi
mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian
dimurnikan dengan cara elektrolisis. Selama
proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda
teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di
katoda menjadi logam Cu.
Katoda : Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)
Anoda : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e
Pada proses ini anoda semakin berkurang dan
katoda (tembaga murni) makin bertambah
banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang
berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai
lumpur.
Klasifikasi Tembaga Paduan (Copper
Development Association System)
Tembaga Paduan
C1XXXX Tembaga dengan kandungan lebih dari 99.3%
C2XXXX Tembaga paduan seng (brass, kuningan)
C3XXXX Tembaga paduan seng dan timbal (leaded brass, kuningan bertembaga)
C4XXXX Tembaga paduan seng dan timah (tin brass, kuningan bertimah)
C5XXXX Tembaga paduan timah
C6XXXX Tembaga paduan aluminium (aluminum bronze), tembaga paduan silikon
(siliconbronze) dan bermacam-macam tembaga paduan seng
C7XXXX Tembaga paduan nikel dan tembaga paduan nikel dan seng
Tembaga Paduan Tuang (cor)
C8XXXX Tembaga tuang, tembaga murni cor, berbagai tipe kuningan cor, tembaga
paduan mangan cor, dan tembaga paduan seng silikon cor.
C9XXXX Tembaga paduan timah coran, tembaga paduan timah dan timbale, tembaga
paduan timah dan nikel, tembaga paduan aluminium dan besi, tembaga paduan nikel
dan besi, tembaga paduan nikel dan seng.
Kodefikasi Tembaga dan Paduannya
Keterangan:
Tr.=
Treatment
σB=
kekuatan
tarik (MPa)
σy0.2=
tegangan
luluh
metode
offset 0.2%
(MPa)
El(%)=
perpanjanga
n=elongatio
n (%)
Pengaruh Unsur Paduan
Pengaruh oksigen
Tembaga ulet mengandung sampai 0,04% O,
berstruktur fasa ganda dengan Cu dan Cu 2O.
Kehadiran Cu2O merupakan fasa yang diharapkan
tidak terlalu mempengaruhi sifat-sifat mekanik,
tetapi jika jumlahnya banyak akan menyukarkan
dalam pengerjaan dingin, jadi sebaiknya mengontrol
kadar oksigen agar rendah .
Pengaruh hidrogen
Tembaga cair mengabsorpsi hydrogen bersama dengan oksigen.
Banyaknya H2 yang terkandung, membentuk gas pada waktu
pendinginan. Jika pencairan dilakukan pada kondisi atmosfir
yang lembab terjadi desosiasi H2O pada permukaan tembaga
cair. Jumlah yang larut di dalam tembaga cair sebanding lurus
dengan akar 2 dari konsentrasi hydrogen, dan hydrogen masuk
ke dalam tembaga dalam kondisi atom. H dalam tembaga yang
mengandung O bereaksi dengan Cu 2O membentuk H2O, dan
tidak dapat lagi berada dalam kisi atom dan membentuk
gelembung-gelembung yang mengakibatkan berbagai cacat.
Tembaga ulet yang mengandung sejumlah O dapat menjadi
getas karena pemanasan dalam atmosfir tereduksi, ini disebut
penyakit hydrogen.
Pengaruh Tembaga deoksidasi
Posfor sering dipergunakan untuk deoksidasi
Cu. Karena kegetasan yang disebabkan
hydrogen merupakan kerugian, maka tembaga
deoksidasi
posfor
dipergunakan
untuk
pengelasan dan penyolderan. Jumlah P yang
diperbolehkan 0,004-0,040% berguna untuk
mengurangi konduktifitas listrik.
KEGUNAAN
Konduktor yang baik
Bahan Pembuat Logam Lain seperti
Monel
Sebagai perhiasan,
campuran antara
tembaga dan
emas.
Sebagai bahan
pembuat uang
logam.
Disusun Oleh:
Dawam Putra Ardana 2114030060
Addina Wahyu Safitri
2115030082
Dendy Dwi Rohma 2115030089
Erydany Syafy Z.
2115030100
Kevin Distrian Dani 2115030114
Alief Akbar F.
2115030118
Pengertian Tembaga
Tembaga merupakan logam setelah baja yang
banyak digunakan sejak dahulu kala karena
memiliki kemampuan dimesin / dikerjakan yang
baik, daya tahan korosi, konduktor listrik dan
panas yang tinggi.
Tembaga banyak digunakan sebagai material
penghantar listrik / kawat listrik. Tembaga memilik
daya tahan korosi yang baik di dalam air, dalam
tanah maupun dalam air laut, hal ini disebabkan
adanya
lapisan
oksida
yang
melapisi
permukaannya.
KARAKTERISTIK TEMBAGA
SIFAT-SIFAT
TEMBAGA MURNI
Struktur kristal
FCC
Densitas pada 20°C (sat. 103kg/m3)
8.93
Titik cair (°C)
1083
Koefisien
mulur
panas
kawat
17.1
Konduktifitas panas 20°~400°C (W/
393
20°~100°C (10-6/K)
(m.K)
Tahanan listrik 20°C (10-8 KΩm)
1.673
Modulus elastisitas (GPa)
128
Modulus kekakuan (GPa)
46.8
Tembaga dapat dibagi menjadi
beberapa macam, yaitu :
Tembaga murni (Unalloyed copper)
Brass/kuningan (Tembaga paduan seng)
Bronze/perunggu (T embaga paduan
timah)
Paduan Tembaga Berilium
Tembaga murni (Unalloyed
copper)
Tembaga murni atau
tembaga tak berpaduan
merupakan suatu
material teknik yang
penting, karena memiliki
konduktifitas listrik yang
tinggi, sehingga banyak
digunakan di industri
listrik.
Brass/kuningan (Tembaga paduan seng)
Brass mengandung tembaga yang dipadu dengan seng antara 5 ~
40%.
Penambagan timbal (Pb) antara 0.5 ~ 3% dapat memperbaiki
kemampuan dimesin.
Kekuatan tarik tembaga yang telah dianil antara 234 ~374 MPa
dan dapat ditingkatkan kekuatannya dengan cara pengerjaan
dingin semacam pengerolan dingin.
Macam-macam brass:
1. Paduan Cu - (5~20%) Zn, untuk material arsitektur, aksesoris
baju, peralatan rumah tangga
2. Paduan Cu - (25~35%) Zn, disebut juga kuningan 7/3 dengan
sifat mudah dimesin dengan kekuatan yang memadai sehingga
tepat digunakan untuk komponen-komponen yang rumit.
Macam-macam brass:
3.
4.
5.
Paduan Cu – (35~45%) Zn, disebut juga kuningan 6/4. Berharga
lebih murah dan banyak dikerjakan panas, dengan kekuatan yang
tinggi. Banyak digunakan untuk pengerjaan plat dan untuk
peralatan mesin.
Paduan Cu–Zn–Sn (Naval Brass, kuningan perkapalan) yang
mana kuningan 6/4 ditambahkan timah 0.5 ~ 1.5%. Namun bila
kuningan 7/3 ditambah timah sekitar 1% disebut Admiral Brass,
kuningan laksamana. Memiliki ketahanan korosi air laut yang
tinggi. Banyak digunakan untuk kondenser air, komponen kapal
laut.
Kuningan kekuatan tinggi (Cu-Zn-Mn), merupakan kuningan 6/4
yang dipadu dengan mangan 0.3 ~ 3% dan Al, Fe, Ni dan Sn di
bawah 1% untuk meningkatkan kekuatan dan memperbaiki daya
tahan korosi. Mn dan Fe melembutkan butiran logam sehingga
kekuatan meningkat. Al dan Sn meningkatkan daya tahan korosi
dan daya tahan aus. Nikel juga menaikkan kekuatan dan daya
tahan aus.
Gambar kuningan
Bronze/perunggu (Tembaga paduan timah)
Bronze / perunggu
merupakan paduan
tembaga yang kuat, keras
dan memilik daya tahan
korosi yang tinggi.
Memiliki kekuatan lebih
tinggi daripada brass
terutama pada kondisi
setelah dikerjakan dingin
dan sifat tahan korosi.
Paduan Tembaga Berilium
Banyak
digunakan
untuk
peralatan yang membutuhkan
kekerasan yang tinggi dan
tidak menimbulkan bunga api
untuk industri kimia.
Memiliki daya tahan korosi,
sifat tahan lelah dan kekuatan
yang sangat baik sehingga
digunakan untuk pegas, roda
gigi, diafragma, katup.
Kelemahannya pada harga
yang mahal.
PEMANGGANGAN
PENGAPUNGAN
PROSES
PEMBUATAN
TEMBAGA
REDUKSI
ELEKTROLISIS
Pengapungan (flotasi)
Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan
pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai
terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan
dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak
tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam
campuran
untuk
menghasilkan
gelembunggelembung udara. Bagian bijih yang mengandung
logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan
dengan minyak dan menempel pada gelembunggelembung udara yang kemudian mengapung ke
permukaan.
Selanjutnya
gelembung-gelembung
udara yang membawa partikel-partikel logam dan
mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.
Pemanggangan
Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya
dipanggang dalam udara terbatas pada suhu
dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang
mungkin masih ada pada saat pemekatan dan
belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.
2Cu2FeS(s) + 4O2 => 2Cu2S(s) + 2FeO(s) + 3SO2(s)
Campuran yang diperoleh dari proses
pemanggangan ini disebut calcine, yang
mengandung Cu2S, FeO dan mungkin masih
mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika
guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga
atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat
dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut :
FeO(s) + SiO2 => FeSiO3
Reduksi
Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian
direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara
terkontrol, sesuai reaksi :
2Cu2S(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
Cu2S(s) + 2Cu2O(s) → 6Cu(s) + SO2(g)
Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut
blister atau tembaga lepuhan sebab
mengandung rongga-rongga yang berisi udara.
Elektrolisis
Blister
atau
tembaga
lepuhan
masi
mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian
dimurnikan dengan cara elektrolisis. Selama
proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda
teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di
katoda menjadi logam Cu.
Katoda : Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)
Anoda : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e
Pada proses ini anoda semakin berkurang dan
katoda (tembaga murni) makin bertambah
banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang
berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai
lumpur.
Klasifikasi Tembaga Paduan (Copper
Development Association System)
Tembaga Paduan
C1XXXX Tembaga dengan kandungan lebih dari 99.3%
C2XXXX Tembaga paduan seng (brass, kuningan)
C3XXXX Tembaga paduan seng dan timbal (leaded brass, kuningan bertembaga)
C4XXXX Tembaga paduan seng dan timah (tin brass, kuningan bertimah)
C5XXXX Tembaga paduan timah
C6XXXX Tembaga paduan aluminium (aluminum bronze), tembaga paduan silikon
(siliconbronze) dan bermacam-macam tembaga paduan seng
C7XXXX Tembaga paduan nikel dan tembaga paduan nikel dan seng
Tembaga Paduan Tuang (cor)
C8XXXX Tembaga tuang, tembaga murni cor, berbagai tipe kuningan cor, tembaga
paduan mangan cor, dan tembaga paduan seng silikon cor.
C9XXXX Tembaga paduan timah coran, tembaga paduan timah dan timbale, tembaga
paduan timah dan nikel, tembaga paduan aluminium dan besi, tembaga paduan nikel
dan besi, tembaga paduan nikel dan seng.
Kodefikasi Tembaga dan Paduannya
Keterangan:
Tr.=
Treatment
σB=
kekuatan
tarik (MPa)
σy0.2=
tegangan
luluh
metode
offset 0.2%
(MPa)
El(%)=
perpanjanga
n=elongatio
n (%)
Pengaruh Unsur Paduan
Pengaruh oksigen
Tembaga ulet mengandung sampai 0,04% O,
berstruktur fasa ganda dengan Cu dan Cu 2O.
Kehadiran Cu2O merupakan fasa yang diharapkan
tidak terlalu mempengaruhi sifat-sifat mekanik,
tetapi jika jumlahnya banyak akan menyukarkan
dalam pengerjaan dingin, jadi sebaiknya mengontrol
kadar oksigen agar rendah .
Pengaruh hidrogen
Tembaga cair mengabsorpsi hydrogen bersama dengan oksigen.
Banyaknya H2 yang terkandung, membentuk gas pada waktu
pendinginan. Jika pencairan dilakukan pada kondisi atmosfir
yang lembab terjadi desosiasi H2O pada permukaan tembaga
cair. Jumlah yang larut di dalam tembaga cair sebanding lurus
dengan akar 2 dari konsentrasi hydrogen, dan hydrogen masuk
ke dalam tembaga dalam kondisi atom. H dalam tembaga yang
mengandung O bereaksi dengan Cu 2O membentuk H2O, dan
tidak dapat lagi berada dalam kisi atom dan membentuk
gelembung-gelembung yang mengakibatkan berbagai cacat.
Tembaga ulet yang mengandung sejumlah O dapat menjadi
getas karena pemanasan dalam atmosfir tereduksi, ini disebut
penyakit hydrogen.
Pengaruh Tembaga deoksidasi
Posfor sering dipergunakan untuk deoksidasi
Cu. Karena kegetasan yang disebabkan
hydrogen merupakan kerugian, maka tembaga
deoksidasi
posfor
dipergunakan
untuk
pengelasan dan penyolderan. Jumlah P yang
diperbolehkan 0,004-0,040% berguna untuk
mengurangi konduktifitas listrik.
KEGUNAAN
Konduktor yang baik
Bahan Pembuat Logam Lain seperti
Monel
Sebagai perhiasan,
campuran antara
tembaga dan
emas.
Sebagai bahan
pembuat uang
logam.