This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PROSES MANUFAKTUR
Proses Pemurnian Aluminium, Tembaga, Timah dan Timbel, Baja Karbon Rendah, Kuningan dan Perunggu, serta Galvalum
Tembaga pulih dalam bentuk tembaga (I) klorida. Untuk menjaga
senyawa dalam larutan sodium klorida ditambahkan. Dengan adanya ion
klorida berlebih, kompleks ion [CuCl2] terbentuk, yang larut dalam air:
CuCl(s) + Cl-(aq) [CuCl2]-
(aq)
Akhirnya, tembaga murni diperoleh dengan electrolyzing solusi dari
[CuCl2] ion logam:
2[CuCl2]-(aq) Cu(s) + CuCl2(aq) + 2Cl-
(aq)
Tembaga (II) klorida kemudian didaur ulang.
c. Metode bakteri
Sebuah jumlah yang signifikan dari tembaga yang diproduksi di AS
diperoleh dengan menggunakan bakteri. Air yang diasamkan
disemprotkan ke limbah tambang tembaga, yang mengandung tembaga
kadar rendah. Bakteri Thiobacillus ferrooxidans, yang tumbuh subur di
daerah asam dan belerang, menguraikan sulfida besi di batu dan
mengkonversi besi (II) menjadi ion besi (III). Ion besi (III) pada
9
gilirannya mengoksidasi ion sulfida dari sulfida tembaga untuk sulfat,
meninggalkan ion tembaga (II) dalam larutan. Air tembaga sarat ini akan
terbentuk di bawah tumpukan dan logam tembaga diperoleh dengan
mereduksinya dengan scrap iron:
Cu2+(aq) + Fe(s) Cu(s) + Fe2+
(aq)
3. Pemurnian Tembaga
Gambar 2. Pemurnian tembaga dengan menggunakan elektrolisis
Apapun metode yang digunakan untuk memproduksi tembaga dari bijih,
pemurnian akhir adalah dengan elektrolisis. Lembaran tembaga murni
(copper blister), bersama-sama dengan lembaran tipis dari logam tembaga
murni atau stainless steel atau titanium direndam dalam larutan tembaga (II)
sulfat (0,3 mol dm3) dan asam sulfat (2 mol dm3). Tembaga atau baja
lembaran murni menjadi katoda dari sel elektrolisis dan lembaran murni
adalah anoda. Ini berarti bahwa ion tembaga terbentuk pada anoda (terjadi
oksidasi) dan berpindah ke larutan:
Anoda : Cu(s) Cu2+(aq) + 2e-
Katoda : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)
10
Gambar 3. Diagram skematik proses pemurnian tembaga dari bijihnya
11
PROSES PEMURNIAN BIJIH TIMAH DAN TIMBEL
http://id.wikipedia.org/wiki/Timah
Cara Memperoleh Pb :1. Ekstraksia. Bijih Galena dipekatkan dengan teknik flotasi buih.b. Ditambah kuarsa, SiO2 lalu dilakukan proses pemanggangan.2PbS + 5SO2→2PbS + 2SO2c. Direduksi dengan batu bara coke (C) dan air kapur.PbO (s) + C (s)→Pb (l) + CO (g)PbO (s) + CO (g)→Pb (l) + CO2 (g)Maksudnya dalam proses pemanggangan dengan temperatur tinggi ada kemungkinansebagian Galena diubah menjadi PbSO4, dimana oleh kuarsa akan diubah menjadisilikat menurut persamaan :PbSiO3 + SO4→PbSO4 + SiO2Silikat diubah oleh air kapur (CaO) menjadi PbCO dan kalsium silikat (CaSPO3).PbO + CaSiO3→PbSiO3 (s) + CaOAlternatif lain pada proses reduksi dipakai reduktan bijih bakar dari Galena segar sebagai pengganti batu bara.Pb + SO2 (g)→PbS (s) + 2PbO (s)2. Pemurniana. Pb dilelehkan beberapa saat pada suhu di bawah titik leleh tembaga sehingga Cupengotor mengkristal dan dapat dipisahkan.b. Udara ditiupkan di atas permukaan lelehan Pb sehingga pengotor Arsen dan antimondiubah menjadi Arsenat dan antimonat atau oksidanya.termasuk Bismuth sehingga buihdi atas permukaan yang dapat disendoki keluar.c. Ditambah 1-2% Zn agar Ag dan Au akan terbawa dalam Zn yang akan mengkristallebih dahulu dan dapat dipisahkan dari lelehan Pb.d. Didinginkan perlahan pada suhu 4800-4200 C.3. Elektrolisisa. Menggunakan elektrolit larutan PbSiF6 dan H2SiF6.b. Lembaran tebal Pb dipasang sebagai katoda.c. Anoda Pb teroksidasi menjadi logam Pb dan melekat pada katoda.d . D ipe ro l eh kemurn i an Pb 99 ,9%.https://www.scribd.com/doc/49591042/Timbal-Pb
12
PEMURNIAN BAJA KARBON RENDAH DARI BESI COR
13
PROSES PEMBUATAN PERUNGGU DARI LOGAM DASARNYA
Dalam pembuatan perunggu diperlukan beberapa jenis logam seperti tembaga (bahan
utama) yang takarannya paling banyak lalu dicampur dengan timah (hitam dan putih).
Campuran itu lalu dilebur dengan cara dipanaskan hingga mencair lalu tuangkan dalam
cetakan yang bentuknya diinginkan pembuat.
Contoh perbandingan bahan-bahan logam yang digunakan untuk membuat perunggu di
Indonesia ialah:
Benda
Tembaga
(Cu)
Timah Hitam
(Pb)
Timah Putih
(Sn)
Nekara tipe Heger I di
KeiNekara tipe Pejeng (Bebitra)
Kapak di Pasir Angin (Bogor)
Bejana Asemjaran (Madura)
71,30 %75,50
%
26,13 %
63,40 %
15,82 %6,09 %
0,55 %
2, 83 %
12,70 %14, 51
%
37,22 %
15,20 %
(Soedjono,1984,265)
Tembaga merupakan bahan yang tidak mudah diperoleh, tembaga hanya dapat ditemukan di
Kepulauan Sunda Besar, Pulau Timor, dan Papua. Karena itu benda-benda dari perunggu
yang sudah tak terpakai lagi biasanya dilebur kembali untuk dijadikan barang baru. Dalam
proses pembuatan biasanya dilakukan di bengkel logam, di sana logam dipanaskan di
perapian yang dihidupkan terus menerus dengan menggunakan tabung-tabung bambu besar.
14
Teknik pembuatan perunggu ada dua macam yaitu:
Teknik setangkup (bivalve)
Teknik setangkup menggunakan dua buah cetakan yang dapat ditangkupkan. Cetakan tersebut
diberi lubang pada bagian atasnya dan cairan logam dituangkan melalui lubang itu. Setelah
dingin, cetakan dibuka. Jika ingin berongga (corong), maka digunakan tanah liat sebagai
intinya, setelah dingin tanah liat itupun dibuang. Kelebihan dari cetakan setangkup ini bisa
digunakan berulang kali. Untuk hasil biasanya ada garis memanjang antara pertautan kedua
bagian yang menangkup.
Teknik cetakan lilin (a cire perdue)
Teknik cetakan lilin mempergunakan bentuk bendanya yang terlebih dahulu dibuat dari lilin
yang berisi tanah liat sebagai intinya. Lalu dihias sesuai keinginan. Pada nekara perunggu
misalnya, pola-pola hiasnya dicapkan pada permukaan lilin dengan cetakan-cetakan (seperti
cetakan batu dari Manuaba). Setelah bentuknya jadi, lilin dibungkus lagi dengan tanah liat
yang lunak. Pada bagian atas dan bawah diberi lubang. Dari lubang inilah logam cair
dituangkan. Setelah dingin cetakan dipecah untuk mengambil benda jadinya. Jadi cetakan ini
hanya bisa digunakan sekali. Pada benda hasil cetakan lilin biasanya ditemukan lubang (cacat)
karena tidak rapatnya penutupan cetakan.
PROSES PEMBUATAN KUNINGAN DARI LOGAM DASARNYA
Paduan CuZn dengan kandungan Cu sedikitnya 55% dikenal dengan sebutan Kuningan. Secara umum kuningan terdiri dari Kuningan-α yang memiliki matriks (struktur dasar) α dan Kuningan-β yang memiliki matriks β.
Dalam keadaan padat Cu mampu melarutkan Zn sangat banyak didalam kristal campurannya. Pada temperatur 902 oC terjadi transformasi peritektik dimana Zn larut sebesar 32,5%. Kelarutan ini meningkat sampai dengan temperatur sekitar 450 oC menjadi 39% dan kemudian pada kondisi keseimbangan akan kembali menurun, yaitu pada proses pemanasan panjang dan pendinginan sangat lama.
Gambar 1. Diagram Biner CuZn
15
Pada proses pendinginan yang umum dicapai secara teknis, struktur kuningan dengan kandungan Zn 39% setelah perlakuan panas biasanya akan terdiri dari kristal α yang homogen tanpa ada sedikitpun kristal β. Kuningan inilah yang kemudian dikenal dengan kuningan α (alfa) yang memiliki sifat ulet namun cukup memiliki ketermesinan yang baik dengan unit sel FCC seperti pada umumnya paduan tembaga lainnya.
Sebagai contoh untuk kuningan dengan kandungan Zn 28%, secara teoritis pada temperatur 970 oC akan mulai terbentuk kristal-kristal α dendritik yang memiliki kandungan Zn sekitar 24%. Konsentrasi Zn didalam sisa cairan yang semakin menyusut kemudian akan naik bersama turunnya temperatur, sedangkan kristal α tumbuh membesar dengan konsentrasi Zn yang meningkat. Pada saat mencapai temperatur solidusnya (sekitar 930 oC) sisa cairan terakhir dengan konsentrasi Zn sebesar 33% pun membeku sebagai kristal α sehingga seluruh paduan telah berada dalam keadaan padat dengan struktur α yang homogen.
Pada proses pengecoran logam, pendinginan biasanya berlangsung sangat cepat karena enerji cairan segera terserap oleh bahan cetakan. Pada keadaan ini terjadi segregasi kristal dimana perbedaan konsentrasi didalam setiap butiran saat pertumbuhannya tidak sempat terseragamkan, maka pada struktur coran ini akan ditemukan dendrit-dendrit yang baru dapat dihilangkan setelah melalui proses pemanasan pada temperatur tinggi serta pendinginan yang lambat untuk menghasilkan butiran α yang homogen dan polieder lengkap dengan struktur kembarnya.
Perbesaran 100 x
Gambar 2. Kuningan dengan Zn 28% pasca pegecoran.
(Dendrit-dendrit kristal α inhomogen)
Perbesaran 100 x
Gambar 3. Kuningan dengan Zn 28% setelah perlakuan panas pada T=800 oC.
(Kristal α polieder homogen)
Pada kuningan dengan kandungan Zn 47,5%, kristal β akan tebentuk terlebih dahulu pada temperatur 890 oC, fasa ganda ( β + sisa cairan) hanya terdapat pada selang yang kecil sehingga segregasi praktis tidak terjadi. Segera, begitu temperatur mencapai 880 oC, cairan akan membeku seluruhnya sebagai kristal β yang homogen. Kuningan semacam ini disebut kuningan β (beta) dengan sifat-sifatnya yang keras, rapuh dan ketermesinan rendah serta lebih banyak digunakan pada perangkat instrumen musik.
Warna kuningan sangat dipengaruhi oleh kandungan Zn nya. Kuningan α akan mengalami perubahan warna dari merah tembaga menjadi semakin kuning dengan
16
bertambahnya Zn. Sedangkan akibat dari pembentukan kristal β yang kemerahan, maka pada kuningan β fenomena warna tersebut justru terbalik kembali menuju kemerahan.
Perbesaran 100 x
Gambar 4. Kuningan dengan Zn 47,5% pasca pegecoran.
(Kuningan β homogen)
Perbesaran 100 x
Gambar 5. Kuningan dengan Zn 52% pasca pengecoran.
(Kristal γ diantara struktur dasar β)
Pada kuningan dengan fasa campuran α/β, kandungan Zn digunakan untuk memperkirakan sifat-sifat mekanik bahan ini, mengingat kandungan Zn sangat menentukan persentasi fasa-fasa yang terdapat didalamnya, dimana pada kandungan sampai 39% ternyata struktur masih terdiri dari α seluruhnya sedangkan setelah 46,5% struktur telah terdiri dari β seluruhnya.
Secara khusus sifat-sifat mekanik kuningan dapat ditingkatkan dengan penambahan sejumlah kecil unsur paduan lainnya tanpa mengurangi karakteristik kuningan secara umum. Tambahan unsur paduan tersebut bertujuan untuk memodifikasi persentasi α maupun β didalam strukturnya.
Unsur Al akan meningkatkan kekerasan kristal campuran α maupun β, sehingga dengan demikian akan secara umum meningkatkan kekuatan bahan. Selain itu unsur ini akan menggeser daerah α pada diagram binernya menjadi lebih sempit (lihat gambar 1) sehingga pada kandungan Zn yang sama akan memiliki struktur β yang lebih banyak. Kandunga Al sampai dengan 6% atau 7% biasanya diaplikasikan pada pengecoran dengan pasir cetak, pengecoran cetak grafitasi maupun pengecoran sentrifugal.
Unsur Fe hanya dapat larut sedikit didalam kristal campuran α maupun β. Secara umum Fe hanya diberikan sebanyak 0.2% sampai 1.2%. Apabila secara bersamaan dipadukan pula unsur Al sampai dengan 7%, maka Fe dapat dinaikkan hingga 4.5%, mengingat unsur ini memiliki efek grain refining terhadap paduan CuZn.
Unsur Mn umumnya disertakan pada paduan CuZn dengan kandungan Al maupun Fe tinggi. Unsur ini memiliki kemampuan larut relatif lebih baik dibandingkan dengan Fe, meningkatkan kekuatan bahan serta ketahanannya terhadap korosi.
Unsur Ni larut sangat baik didalam paduan CuZn, sehingga dapat diberikan sebanyak 10% sampai 25%. Kuningan dengan paduan Ni sebanyak itu disebut dengan new silver, karena berwarna putih seperti perak. Bahan ini memiliki ketahanan korosi yang sangat baik
17
serta banyak diaplikasikan diindusti kimia maupun pangan sebagai bahan alternativ pengganti stainless steel.
Unsur Si mempersempit daerah α maupun juga β pada diagram biner Cu-Zn, sehingga pada kandungan 4% saja, sudah akan menghasilkan struktur campuran α+β walaupun kandungan Cu masih sangat tinggi. Bahan ini memiliki ketahanan korosi yang baik termasuk terhadap air laut. Secara teknis bahan inipun memiliki kemampuan cor yang baik.
Tabel 1: Komposisi kimia dan sifat mekanik umu Kuningan menurut ASM
Tabel 2: Komposisi kimia dan sifat mekanik umum Kuningan menurut DIN.
18
PROSES PEMBUATAN GALVALUM
A. Menyiapkan Permukaan baja untuk dilapisi
1. Lembaran baja yang berupa gulungan dilewatkan pada cairan kaustik yang
sudah dipanaskan agar bersih dari minyak, debu, dan berbagai residu
lainnya.
2. Lembaran dilewatkan pada larutan asam sulfat untuk menghilangkan karat
dan skala pabrik.
3. Lembaran dilewatkan pada larutan zinc ammonium klorida sebagai wetting
zigent antara baja dengan lelehan zinc nantinya
B. Proses Galvanisasi
1. Lembaran baja direndam dalam alumunium zinc cair(55% alumunium dan
45% zinc) bersuhu 850℉ hingga seluruh lapisan baja tertutup oleh lapisan
alumunium zinc.
2. Lembaran kemudian dibersihkan dari kelebihan alumunium-zinc dengan air
jet lalu dilakukan proses chroaming agar lembaran lebih tahan lama
C. Pemeriksaan
1. Galvalum yang telah berbentuk kemudian diperiksa kekuatan ikatan antara
lapisan dengan baja, keseragaman lapisan, ketebalan, dan penampilan sesuai