a. Sekilas tentang titanium Titanium adalah logam transisi berwarna putih, ringan, kuat, dan tahan korosi termasuk tahan terhadap air laut dan larutan asam. Unsur ini pertama kali ditemukan di Cornwall Britania raya oleh William Gregor seorang ahli mineral dari Inggris pada tahun penamaan titanium diberikan oleh kimiawan Jerman bernama Martin Heinrich Klaport pada tahun 1795. Di alam titanium memiliki kelimpahan yang cukup besar. Kelimpahannya di kerak bumi sekitar 0,44% yang menempatkan titanium sebagai unsur kesembilan paling banyak ditemukan di kerak bumi. Titanium tidak ditemukan dalam keadaan bebas melainkan dalam bentuk bijihnya. Bijih mineral yang mengandung titanium diantaranya adalah ilmenit gambar 7a dan berupa bijih, titanium juga terdapat dalam bentuk senyawa TiO2 yang memiliki tiga jenis fase yaitu rutil gambar 7b, anatase, dan brookite. Dari ketiga senyawa tersebut rutil adalah jenis fase yang memiliki kandungan TiO2 paling tinggi. 21 Gambar 7. Mineral Ilmenit a dan Rutil b TiO2 merupakan senyawa titanium yang banyak digunakan sebagai bahan pewarna cat, terutama cat-cat untuk penggunaan eksterior. Hal tersebut disebabkan kemampuannya menahan sinar ultra violet dari matahari, sehingga cat-cat untuk penggunaan eksterior diharapkan mampu melindungi dinding dari pengaruh cuaca akibat sinar matahari. Kemampuannya dalam menahan sinar ultraviolet juga dimanfaatkan oleh produsen kosmetik sebagai bahan dasar tabir surya. Selain sebagai bahan pewarna cat dan tabir surya, titanium oksida juga dimanfaatkan dalam teknologi nano. Pada tahun 2010, peneliti dari Universitas Tokyo berhasil mensintesis satu bentuk kristal titanium oksida dengan ukuran partikel antara 5-20 nanometer. Penggunaan partikel dengan ukuran 5 nanometer menyebabkan satu buah disket mampu menyimpan data sebesar 25 TB. b. Ekstraksi logam titanium Titanium di alam terdapat dalam bentuk bijih, terutama rutil dan ilmenite. Walaupun cukup melimpah di kerak bumi, namun untuk mendapatkan logam titanium murni membutuhkan proses panjang dengan biaya yang mahal. Proses ekstraksi titanium dari bijihnya pertama kalinya dilakukan oleh ahli metalurgi bernama Matthew A. Hunter pada tahun 1910, dengan cara mereduksi titanium klorida dengan menggunakan logam natrium yang dilakukan dalam silinder baja kedap udara. Proses Hunter hanya berlangsung dalam skala laboratorium dan tidak dapat dikembangkan dengan tujuan komersil. Pada waktu yang hampir bersamaan, ahli metalurgi lainnya yang bernama William J. Kroll berhasil mengisolasi logam titanium melalui berbagai proses. Proses ini dikenal dengan metode Kroll. Pada a 22 awalnya, proses Kroll hanya berlangsung dalam skala laboratorium, tetapi dengan berbagai perlakuan, akhirnya dengan proses ini titaniumdapat diproduksi dalam skala industri yang bersifat komersil. Berkembangnya teknologi metalurgi menjadikan produksi titanium semakin mudah dilakukan. Beberapa metode yang digunakan dalam proses pembuatan titanium selain proses Kroll adalah proses Van Arkel dan De Boer, sertaproses J. Meggy dan Berikut ini penjelasan untuk masing-masing proses. 1 Proses Kroll Langkah-langkah dalam proses Kroll Bijih titanium rutil dan ilmenite diubah menjadi titanium tetraklorida dengan cara mencampurkan bijih titanium dengan karbon yang dialiri gas klorin dan dipanaskan pada suhu 900oC. TiO2 s + Cs + 2Cl2g TiCl4g + CO2g Khusus ilmenite diproses terlebih dahulu untuk menghilangkan besi di dalamnya dengan cara melarutkannya dalam larutan asam sulfat pekat selanjutnya campuran tersebut diencerkan dengan air berlebih. Besi akan larut membentuk larutan besi II sulfat sedang titanium menjadi titanium IV sulfat. FeTiO3 + 3H2SO4 FeSO4 + TiSO42 + 3H2O Titanium IV sulfat yang terbentuk mengalami hidrolisis menghasilkan endapan titanium hidroksida. TiSO42 + H2O TiOOH2 s Titanium hidroksida yang diperoleh lalu dipanaskan hingga membentuk rutil TiOOH2 TiO2 TiCl4 yang diperoleh diproses dengan metode destilasi bertingkat untuk menghilangkan pengotor-pengotor yang masih tertinggal. Hasil dari destilasi adalah cairan tak berwarna. TiCl4 cair dimasukkan dalam bejana lalu ditambahkan logam magnesium dan selanjutnya dipanaskan hingga 1100oC. Agar tidak terkontaminasi oksigen dan nitrogen, dalam bejana dialiri gas argon hingga seluruh bejana bebas udara. Hasil proses ini adalah larutan magnesium klorida dan padatan titanium. 23 TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2 Padatan titanium dikeluarkan dari bejana lalu dibilas dengan air dan larutan asam klorida untuk menghilangkan kelebihan magnesium dan magnesium klorida. Hasilnya berupa logam titanium yang berpori yang disebut dengan sponge. Sponge yang dihasilkan lalu diubah menjadi lempeng elektroda yang diproses dalam tungku busur hingga membentuk lelehan. Lelehan yang diperoleh didinginkan hingga menghasilkan logam titanium murni. Ilustrasi proses Kroll dalam produksi titanium berbentuk sponge dapat dilihat pada Gambar 8. Gambar 8. Proses Kroll 2 Proses Van Arkel - De Boer Proses Van Arkel-De Boer dilakukan untuk memurnikan logam titanium yang diperoleh pada proses Kroll. Pada proses ini, titanium yang masih belum murni dipanaskan bersama dengan uap iodin untuk menghasilkan uap titanium tetraiodida. Ti s + 2I2 g TiI4 g Uap titanium tetraiodida yang diperoleh dipisahkan dengan cara mengalirkannya ke dalam wadah lainnya, yang selanjutnya dilewatkan dalam kawat tungsten dan dipanaskan pada suhu 140oC. Akibatnya titanium iodida terurai menjadi titanium murni dan gas iodin TiI4g Ti s + 2I2g 3 Proses J. Meggy dan Pada proses menurut J Meggy dan Prieto, pembuatan logam Titaniumdilakukan dengan cara fluorinasi bijih ilmenite. 24 Bijih Ilminite diflourinasi dengan garam flousilikat seperti K2SiF6, Na2SiF6 pada suhu 350–950 °C selama 6 jam. Selanjutnya besi dan titanium dikonversikan ke flourida dengan cara dileaching dengan menggunakan larutan HF, HCl atau H2SO4 encer pada suhu 60–95 °C selama 2jam. Setelah proses leaching, larutandievaporasi dan didinginkan untuk mengendapkan fluotitanat. Endapan fluotitanat ini kemudian disaring dan dikeringkan pada suhu 110–150 °C. Kemudian direduksi menjadi logam Ti. Metode ini merupakan pengontakan fluotitanat dengan campuran zinc–aluminium pada suhu 400– Sehingga aluminium flourida akan terpisahkan sebagai produk samping dalam bentuk kriolit. Campuran lelehan logam zinc–titanium dipisahkan dengan cara destilasi pada suhu 800– dan diperoleh zinc pada produk destilat serta titanium sponge pada produk akhir. c. Sifat-sifat dan Kegunaan Logam Titanium Titanium adalah logam transisi yang berwarna putih keperakan. Titanium bersifat ringan dan kuat. Selain itu, titanium memiliki massa jenis yang rendah, keras, tahan karat, tidak larut dalam larutan asam kuat, serta tidak reaktif terhadap udara pada temperatur 3 memuat ciri-ciri fisik umum dari titanium Tabel 3. Ciri-ciri Umum Logam Titanium Ciri-ciri umum Lambang unsur Ti Nomor atom 22 Titik leleh 1941 K Titik didih 3560 K Kekerasan skala Mohs 6,0 Massa jenis 4,506 g. cm-3 Elektronegativitas skala Pauling 1,54 Sifat kimia yang dimiliki oleh titanium adalah 1 Reaksi dengan udara Ketika titanium dibakar di udara akan menghasilkan dua senyawa. Jika bereaksi dengan oksigen akan terbentuk titaniumIV oksida, dan jika bereaksi dengan nitrogen akan menghasilkan titanium nitrida 25 2Tis + N2g 2TiNs 2 Reaksi dengan halogen Reaksi titanium dengan halogen menghasilkan Titanium halida. Khusus reaksi dengan fluor berlangsung pada 200oC Tis + 2F2g TiF4s Tis + 2Cl2g TiCl4s Tis + 2Br2g TiBr4s Tis + 2I2g TiI4s 3 Reaksi dengan asam Titanium tidak bereaksi dengan asam, kecuali dengan asam fluorida panas membentuk kompleks heksafluorotitanatIII 2Tis + 12HFaq 2TiF63-aq + 3H2g + 6H+aq Berdasarkan sifat fisika dan sifat kimianya, titanium memiliki beberapa keunggulan dibanding logam lainnya. Keunggulan yang dimiliki oleh titanium adalah Salah satu karakteristik titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja. Kekuatan lelah fatigue strength yang lebih tinggi daripada paduan aluminium. Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150o C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya secara nyata. Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja. Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium. Keunggulan-keunggulan yang dimiliki oleh titanium membuat unsur ini digunakan secara luas dalam berbagai bidang. Namun logam titanium jarang digunakan dalam bentuk murninya, melainkan dalam bentuk paduan. Berikut ini adalah beberapa aplikasi dari titanium. 26 1 Pemesinan dan otomotif Karena sifatnya yang ringan dan tahan karat, banyak komponen-komponen pada industri mesin dan otomotif menggunakan titanium sebagai bahan bakunya, diantaranya dijadikan sebagai sasis kerangka kendaraan, piston, jeruji roda, dan velg ban. 2 Militer dan Penerbangan Oleh karena kekuatannya, unsur ini digunakan untuk membuat peralatan perang tank , untuk membuat pesawat ruang angkasa, dan kerangka pesawat terbang 3 Industri Beberapa mesin pemindah panas heat exchangerdan bejana bertekanan tinggi serta pipa-pipa tahan korosi memakai bahan titanium. Pemilihan titanium untuk pembuatan mesin pemindah panas adalah karena sifat titanium yang tahan suhu tinggi. 4 Kedokteran. Salah satu sifat titanium adalah ringan dan efek racunnya rendah. Karena sifat-sifat tersebut menjadikan titanium digunakan sebagai bahan implan gigi, penyambung tulang, pengganti tulang tengkorak, dan struktur penahan katup jantung. 5 Perikanan dan kelautan Karena sifat Titanium yang kuat, ringan, dan tahan terhadap air laut, titanium digunakan sebagai mata pancing pada alat pemancingan 6 Perumahan TiO2 dijadikan sebagai pigmen putih pada pengecatan di luar ruangan sebab bersifat inert, tahan terhadap paparan sinar UV dari matahari, dan memiliki daya pelapis yang baik. Selain itu titanium banyak dimanfaatkan dalam pembuatan asesoris seperti cincin, kalung, gagang kacamata, casing telepon selular, dan rantai jam tangan yang ditampilkan pada gambar 9. 27 Gambar 9. Contoh Produk Berbahan Titanium
Kamiakan membahas masing-masing kelebihan dan kekurangan pencetakan 3D. TWI. Kompresif - dimana bahan semi-padat atau cair dipaksa ke dalam bentuk yang diinginkan sebelum dipadatkan, Bahan SLM umum yang digunakan dalam RP termasuk titanium, aluminium, baja tahan karat dan paduan krom kobalt. Laminated Object Manufacturing (LOM) atau Post Views 2,334 Jenis-jenis Bahan Frame Sepeda dan Peruntukannya. Apa kelebihan dan kukurangan sepeda berbahan Aluminium, Carbon Fiber dan Titanium. – Apakah Sobat sedang berencana membeli sepeda dan memerlukan referensi mengenai bahan rangka sepeda? Semoga artikel yang saya tulis ini bermamfaat bagi Sobat yang menemukan artikel ini. Dengan mengetahui jenis bahan sepeda, kita bisa menentukan manakah bahan yang cocok dengan aktifitas bersepeda yang kita jalani secara rutin. Sehingga bisa memilih sepeda yang paling optimum untuk kebutuhan kita. Jika uang bukanlah masalah, tentu membeli sepeda berbahan terbaik dengan spesifikasi tinggi adalah hal yang mudah. Namun bagi kita yang uangnya masih berseri, memilih bahan dan jenis sepeda terbaik berdasarkan anggaran adalah tindakan cerdas. Secara umum, ada empat pilihan utama bahan rangka sepeda, yaitu Aluminium Alloy, Carbon Fiber Serat Carbon, Titanium dan Baja Steel. Masing-masing bahan tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan, serta peruntukan yang lebih tepat sesuai aktifitas bersepeda penggunanya. Mari kita simak mengenai kelebihan dan kekurangan masing-masing bahan frame sepeda tersebut Aluminium Aluminium alloy adalah bahan rangka sepeda yang paling umum, sehingga populasi sepeda berbahan ini adalah yang terbanyak di dunia. Alasan utamanya adalah karena kekuatan yang mencukupi dan harga yang relatif murah. Kelebihan bahan Aluminium antara lain adalah bobot yang cukup ringan, tahan terhadap korosi pengkaratan dan punya nilain tinggi dalam hal rasio kekuatan terhadap bobot. Kekakuan bahan logam yang tinggi membuat sepeda berbahan Aluminium lebih tajam dan responsif dalam hal pengendalian. Kekurangan rangka berbahan Aluminium adalah kekakuan berarti rasa berkendara yang lebih keras dibanding bahan carbon, sehingga kurang cocok untuk sepeda turing jarak jauh dan jalanan tanah, khususnya bagi pesepada yang sangat mengutamakan kenyamanan. Selain itu, Aluminium merupakan bahan logam yang punya usia pakai tertentu yang jika sudah sampai batasnya, akan mnengalami fatique, yaitu kondisi dimana kekuatannya akan menurun sehingga tidak lagi dapat diandalkan. Sepeda dengan rangka Aluminium pada umumnya adalah sepeda untuk para pemula menengah yang bersepeda untuk berolah raga santai. Jikapun pembalap, biasanya adalah pembalap atau olahragawan sepeda dengan anggaran terbatas yang belum begitu professional. Carbon Fiber Carbon fiber atau sering disebut serat karbon adalah bahan rangka sepeda yang paling umum digunakan pesepeda kelas atas, hingga para pembalap sepeda professional, karena ini adalah bahan terbaik dalam list ini. Ini adalah bahan yang mahal karena proses pembuatan yang rumit dan berbiaya tinggi. Serat karbon adalah komposit lembaran karbon yang disatukan oleh bahan resin. Frame Sepeda berbahan Carbon Fiber Kelebihan utama dari bahan carbon fiber adalah bobot yang sangat ringan dibanding bahan lainnya, namun memberikan kekuatan dan daya tahan yang juga lebih baik. Oleh karenanya, serat karbon tidak hanya digunakan pada sepeda, bahan ini juga banyak digunakan pada sportcar, supercar, hypercar hingga mobil-mobil balap berkecepatan luar biasa seperti Formula-1. Baca Ini Mengapa Harga Mobil Formula-1 Hingga Ratusan Miliar Selain bobot yang ringan secara signifikan, kelebihan lain dari bahan carbon fiber adalah kepadatan bahan yang dapat direkayasa berbeda-beda pada setiap bagian rangka sepeda. Misalnya pada area bertekanan tinggi seperti area bottom-bracket dan headtube dibuat lebih kaku, sedangkan bagian yang memerlukan sedikit kelenturan seperti seatstay dikurangi tingkat kekakuannya. Sepeda Polygon dengan Frame Carbon Fiber – Sycline C2 Ini juga membuat pabrikan sepeda leluasa merekayasa bentuk rangka sepeda untuk berbagai tujuan, seperti desain yang menarik, aerodinamika hingga pertimbangan kenyamanan pengendara. Rangka dengan bahan ini biasanya terlihat lebih rapi, karena tidak ada join las setiap bagian rangka. Rangka dapat dicetak layaknya mencetak plastik, tapi memiliki kekuatan yang tidak kalah dari bahan logam serta daya tahan lebih lama terhadap fatique. Bahan serat karbon memiliki satu-satunya kekurangan pada harga yang sulit diturunkan, hingga hanya mampu dijangkau oleh kalangan ekonomi menengah ke atas. Titanium Bahan rangka sepeda lain adalah titanium, namun bahan ini hanya populer di kalangan pembuat sepeda kustom. Sepeda dengan rangka titanium berada di antara Aluminium dan Carbon Fiber dalam hal kualitas dan harga. Titanium memiliki banyak kelebihan yang sama dengan sifat baja, khususnya dalam hal kekuatan. Namun bahan ini memiliki ketahanan yang lebih besar terhadap korosi, fatique, serta memiliki rasio kekuatan terhadap bobot yang lebih tinggi dibanding Aluminium. Karenanya, Titanium lebih tahan lama, sehingga banyak produsen bingkai titanium berani memberikan garansi seumur hidup terhadap cacat produksi. Dalam hal rasa berkendara, sepeda dengan rangka Titanium dianggap setara dengan serat karbon, namun tidak sefleksibel serat karbon dalam hal rekayasa bentuk dan kepadatan. Sehingga banyak digunakan untuk sepeda jalan raya, touring, dan sepeda gunung hardtail kustom. Sepeda dengan Frame Titanium Kelebihan lain dari rangka titanium adalah tidak memerlukan cat, karena sudah tahan karat dan warnanya terlihat mewah secara alamiah. Bahkan cat kendaraan banyak diserupakan dengan warna titanium untuk varian termewahnya. Kekurangan bahan ini adalah mirip dengan serat karbon, yaitu pada harga yang tinggi. Hal itu disebabkan titanium adalah logam yang tidak banyak di alam. Sehingga penggunaannya lebih banyak dan dianggap lebih bernilai pada berbagai aplikasi lain semisal jewelry atau bahan alat-alat industri yang memerlukan sifat logam titanium yang kuat dan ringan secara khusus. Baca juga Memahami Nama-nama Komponen Sepeda Steel Baja Baja adalah bahan rangka sepeda dari teknologi lama yang sudah mulai ditinggalkan banyak pabrikan sepeda. Alasan terbesarnya adalah karena ini adalah bahan yang berat dan tetap berbiaya tinggi dalam hal produksi. Kelebihan bahan baja adalah tentang kekuatan dan bahan yang cukup lunak untuk menyerap getaran dari jalan. Beberapa sepeda entry-level masih ada yang rangkanya berbahan baja tipis, untuk mengurangi bobot. Namun kelemahannya adalah sifat baja yang mudah berkarat membuatnya tidak tahan lama. Dalam hitungan beberapa tahun, biasanya mulai berkarat dimulai dari bagian sambungan rangka, hingga menjadi rapuh. Rangka dengan bahan baja bisa saja bertahan lama, namun memerlukan perawatan ekstra terkait cat dan coating, agar bahan logamnya tidak kontak langsung dengan udara terbuka. Bahan Frame Sepeda Lainnya Beberapa bahan lain ada digunakan untuk frame sepeda, namun lebih kepada keperluan estetika atau sepeda unik. Antara lain bambu, kayu dan PVC. Sepeda yang dibuat dengan rangka tersebut biasanya hanya dijadikan alat peraga di pameran, namun tetap bisa digunakan sebagai sepeda. Hanya saja tidak digunakan lazimnya sepeda dengan empat bahan sebelumnya. Baca juga Memahami Jenis-jenis Sepeda dan Fungsinya Itulah penjelasan tentang beberapa bahan rangka sepeda. Semoga informasi ini membantu teman-teman dalam memilih sepeda yang akan dibeli. Saran mengenai panduan memilih bahan rangka sepeda sesuai tujuan bersepeda, akan kami bahas di artikel terpisah. Jangan segan berbagi informasi di kolom komentar jika Sobat memiliki pengalaman dengan bahan-bahan sepeda tersebut. Titaniumdianggap sangat berguna saat ini, karena mempunyai sifat sekuat baja, namun sangat ringan. Bahkan, diketahui untuk rasio kekuatan-ke-berat yang sangat baik. logam tahan korosi pada suhu yang lebih tinggi karena lapisan oksida pelindung yang terbentuk di atasnya. Kegunaan Titanium Gb.1.Penggunaan titaniumAluminiumAlloy adalah perpaduan logam aluminium dengan bahan lainnya. Aluminium sendiri merupakan material yang memiliki kelebihan dari segi konduktivitas dan juga ketahanan dari erosi. Namun, aluminium murni juga mempunyai beberapa kekurangan. Oleh karena itu, Aluminium Alloy diperlukan untuk memperoleh karakter bahan tertentu sehingga bisa digunakan sesuai tujuan yang diharapkan.
oksigenuntuk mengurangi risiko ledakan. Bahan Nitridasi. Contoh baja mudah nitridasi termasuk SAE 4100 , , 6100, 8600, 8700, 9300 dan 9800. series, baja kualitas pesawat Inggris BS 4S 106, BS 3S 132, 905M39 (EN41B), baja tahan karat, beberapa alat baja ( H13 dan P20 misalnya) dan besi cor tertentu. Idealnya, baja untuk nitridasi.
Kelebihandan Kekurangan Alloy. Dalam penggunaannya tentu material atau bahan alloy ini memiliki beberapa kelebihan dan keunggulannya masing-masing. Seperti yang diketahui bahwa alloy adalah campuran logam, sehingga nantinya memiliki keunggulan pada sifatnya. Hal tersebut dikarenakan mengambil beberapa sifat dasar dari penyusunnya. Kelebihan Alloy .