Dokumen tersebut membahas tentang tembaga dan paduannya. Tembaga adalah logam yang banyak digunakan karena sifatnya yang mudah dikerjakan, tahan korosi, dan konduktor listrik yang baik. Tembaga dapat dipadukan dengan unsur lain seperti seng, timah, berilium untuk membentuk paduan seperti brass, bronze, dan tembaga berilium yang memiliki sifat yang berbeda-beda. Dokumen juga menjelaskan pro
1. 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
2. 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.
Pengertian Tembaga
3. 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 20°~100°C (10-
6/K)
17.1
Konduktifitas panas 20°~400°C (W/(m.K) 393
Tahanan listrik 20°C (10-8 KΩm) 1.673
Modulus elastisitas (GPa) 128
Modulus kekakuan (GPa) 46.8
4. Tembaga murni (Unalloyed copper)
Brass/kuningan (Tembaga paduan seng)
Bronze/perunggu (T embaga paduan
timah)
Paduan Tembaga Berilium
Tembaga dapat dibagi menjadi
beberapa macam, yaitu :
5. 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.
6. 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.
Brass/kuningan (Tembaga paduan seng)
7. 3. 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.
4. 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.
5. 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.
Macam-macam brass:
9. 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.
10. 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.
12. 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
gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang
mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan
berikatan dengan minyak dan menempel pada gelembung-
gelembung udara yang kemudian mengapung ke
permukaan. Selanjutnya gelembung-gelembung udara yang
membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini
dipisahkan kemudian dipekatkan.
Pengapungan (flotasi)
13. 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
Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut
Pemanggangan
14. 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.
Reduksi
15. 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.
Elektrolisis
16. 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
17. Kodefikasi Tembaga dan Paduannya
Keterangan:
Tr.= Treatment
σB= kekuatan
tarik (MPa)
σy0.2=
tegangan luluh
metode offset
0.2% (MPa)
El(%)=
perpanjangan=
elongation (%)
18. Pengaruh Unsur Paduan
Pengaruh oksigen
Tembaga ulet mengandung sampai 0,04% O,
berstruktur fasa ganda dengan Cu dan Cu2O.
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 .
19. 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 Cu2O
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.
20. 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.
Pengaruh Tembaga deoksidasi
