MAKALAH BAHAN TEKNIK DASAR

NIKEL DAN PADUANYA

Disusun oleh :

1. Khafid Mansyur (13503241027)2. Galih Heru Prasetyo (13503241028)3. Mayshaqiqi (13503241029)4. Bagus Pribadi (13503241030)5. Briantama Rachmat Fauzi (13503241031)

Universitas Negeri Yogyakarta 2013/2014

Kata Pengantar

Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas berkat dan rahmat-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Makalah ini dibuat dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk tugas dalam pembelajaran Bahan Teknik Dasar dan untuk mengetahui tentang Nikel serta paduannya. Kami menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih sebesar besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan makalah ini.

Kami menyadari masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan dalam penyusunan maklah ini, maka dari itu kami mengharapkan kritik dan saran serta masukan yang membangun dalam penyusunan makalah ini.

Akhir kata semoga makalah ini dapat berguna dan bermanfaat bagi semuanya.

Yogyakarta, November 2013

Penulis

2

Daftar isi

Judul ..............................................................................1

Kata pengantar .............................................................................2

Daftar isi ..............................................................................3

Bab I. Pendahuluan

1.1. Latar belakang ..................................................................4

1.2. Rumusan Masalah ..................................................................4

1.3. Tujuan ..................................................................4

Bab II. ISI

2.1. Nikel dan Paduannya ..................................................................5

2.2. Sifat sifat Nikel ..................................................................5

2.3. Proses Pembentukan ..................................................................6

2.4. Logam Nikel Paduan .................................................................. 6

2.4.1. Nickel – iron Alloy ..................................................................62.4.2. Nickel Molybdenum Alloys ..................................................................62.4.3. Nickel – Copper Alloys ..................................................................72.4.4. Nickel – Chormium Alloys ..................................................................7

2.4.4.1. Brightray ..................................................................72.4.4.2. Nimonic Series ..................................................................72.4.4.3. Nimocast ..................................................................8

Bab III. Penutup

3.1. Kesimpulan ...................................................................9

Daftar Pustaka

3

Bab I Pendahuluan

1.1. Latar Belakang

Nikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam meteorit dan menjadi ciri komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. Meteorit besi atau siderit, dapat mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5-25%. Nikel diperoleh secara komersial dari pentlandit dan pirotit di kawasan Sudbury Ontario, sebuah daerah yang menghasilkan 30% kebutuhan dunia akan nikel.

Unsur nikel berhubungan dengan batuan basa yang disebut norit. Nikel ditemukan dalam mineral pentlandit, dalam bentuk lempeng-lempeng halus dan butiran kecil bersama pyrhotin dan kalkopirit. Nikel biasanya terdapat dalam tanah yang terletak di atas batuan basa. Di indonesia, tempat ditemukan nikel adalah Sulawesi tengah dan Sulawesi Tenggara. Nikel yang dijumpai berhubungan erat dengan batuan peridotit. Logam yang tidak ditemukan dalam peridotit itu sendiri, melainkan sebagai hasil lapukan dari batuan tersebut. Mineral nikelnya adalah garnerit.

Nikel ditemukan oleh A. F. Cronstedtpada tahun 1751, merupakan logam berwarna putih keperak-perakan yang berkilat, keras dan mulur, tergolong dalam logam peralihan, sifat tidak berubah bila terkena udara, tahan terhadapoksidasi dan kemampuan mempertahankan sifat aslinya di bawah suhu yang ekstrim (Cotton danWilkinson, 1989). Nikel digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri, seperti :pelindung baja (stainless steel), pelindung tembaga, industri baterai, elektronik, aplikasi industri pesawat terbang, industri tekstil, turbin pembangkit listrik bertenaga gas, pembuat magnet kuat,pembuatan alat-alat laboratorium (nikrom), kawat lampu listrik, katalisator lemak, pupuk pertanian, dan berbagai fungsi lain (Gerberding J.L., 2005). (4)

1.2. Rumusan Masalah Deskripsikan nikel dan paduannya? Sebutkan macam macam nikel dan paduanya? Apa manfaat dan keguaan dari nikel dan paduanya?

1.3. Tujuan Mampu menjelaskan macam nikel dan paduannya Dapat menjelaskan mafaat atau kegunaan nikel dan paduannya

4

Bab II

Isi

2.1. Nikel dan Paduannya

Nikel terutama dibuat dengan secara elektrolisa, nikel adalah logam yang berwarna keabu-abuan mempunyai sel satuan kubus berpusat muka (fcc). Setelah penganilan kekuatan tariknya 45-55 kgf/mm2, perpanjangannya 40-50% dan kekerasannya 80-90 Brinell. Nikel baik sekali dalam ketahanan panas dan ketahanan korosinya, tidak rusak oleh air kali atau air laut dan alkali. Tetapi bisa rusak oleh asam nitrat dan sedikit tahan korosi terhadap asam khlor dan asam sulfat.

Seperti telah dikemukakan di atas nikel dipergunakan sebagai unsure paduan untuk baja, dan paduan nikel tahan panas. Nikel sendiri dibuat dalam bentuk pelat

tipis batangan pendek, pipa dan kawat, yang dipakai untuk pembuatan tabung electron dan penggunaan dalam industri makanan.

2.2. Sifat –Sifat Nikel

Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras.

Sifat-sifat lainnya dari nikel adalah sebagai berikut:

Titik lebur: 1453 ºC Titik didih: 2913 ºC Massa atom: 58,6934 gr/mol Massa jenis: 8,908 gr/cm3

Struktur Kristal: FCC Kalor Peleburan: 17,48 kJ/mol Kalor Penguapan: 377,5 kJ/mol (22)

Nikel juga memiliki kekerasan dan kekuatan sedang, keliatan dan keuletannya baik, daya hantar listrik dan termal baik. Senyawa nikel digunakan terutama sebagai katalis serta dalam elektroplating. Pada proses plating, walau kebanyakan nikel dari anodanya, tetap perlu terus ditambahkan garamnya ke bak plating. Garam-garam untuk plating itu misalnya nikel karbonat, nikel khlorida, nikel fluoborat, nikel sulfamat, dan nikel sulfat.(1)

5

2.3. Proses pembuatanProses pengolahan biji Nikel dilakukan untuk menghasilkan Nikel matte yaitu produk dengan kadar Nikel di atas 75 persen. Tahap-tahap utama dalam proses pengolahan adalah sebagai berikut:- Pengeringan di Tanur Pengering bertujuan untuk menurunkan kadar air bijih laterit yang dipasok dari bagian Tambang dan memisahkan bijih yang berukuran 25 mm.- Kalsinasi dan Reduksi di Tanur untuk menghilangkan kandungan air di dalam bijih, mereduksi sebagian Nikel oksida menjadi Nikel logam, dan sulfidasi.- Peleburan di Tanur Listrik untuk melebur kalsin hasil kalsinasi/reduksi sehingga terbentuk fasa lelehan matte dan terak- Pengkayaan di Tanur Pemurni untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen- Granulasi dan Pengemasan untuk mengubah bentuk matte dari logam cair menjadi butiran-butiran yang siap diekspor setelah dikeringkan dan dikemas.(5)

2.4. Logam Nikel Paduan

Dalam pemakaianya nikel untuk alasan penggunaan dilakukan pemaduan. Sedemikian pengaruh Nikel dalam pemakaiannya sebagai unsur paduan, serta berbagai jenis logam dapat berpadu dengan unsur nikel.

a. Nickel – iron Alloy (paduan nikel-besi)Paduan nikel dengan besi digunakan ketika diperlukan pengendalian rendah

atau menengah terhadap expansi koefisien Thermal-nya: misalnya kepresisian mesin, seal glasses terhadap logam dan thermostas. Untuk keperluan ini kita kenal dalam perdagangan dengan merek “Nilo”.

Paduan besi dengan kadar nikel anatara 35 dan 50%, Nilo-36 yakni paduan besi dengan kadar nikel 36%. Pada paduan ini hampir tidak terjadi expansi koefisien pada temperatur normal sehingga banyak digunakan pada ukuran-ukuran standard, pita ukur, batang pendulum serta peralatan mesin yang presisi. Bahan ini juga digunakan pada thermostats debgab temperatur kerja diatas 1000C.

Nilo 40 dan Nilo 42 ialah paduan dengan kadar nikel 40% dan 42%, digunakan sebagai bahan thermostats elektrik dan oven gas untuk memasak, Nilo 42 memiliki inti yang sama debgab Copper-Clad wires, digunakan sebagai seal pada amplop gas dan bola lampu,velves radio serta tabung televisi.

Nilo 48 dan 50, yaitu paduan dengan kadar nikel 48 dan 50%, pemakaianya adalah sebagai bahan sealing didalam glass lunak pada valves radio serta peralatan tabung telvisi.

Paduan besi dengan 29% nikel dan 17% Cobalt (Nilo-K) expansinya sama dengan Medium Hard-Glasses dari Borosilicate digunakan sebagai pembungkus dari special high-power velves untuk glassto metal sealer pada tabung X-ray serta nomerious component.

b. Nickel Molybdenum Alloys (paduan nikel-molybdenum)Paduan ini memiliki sifat ketahanan korosi dari kandungan nikel serta

kadar besi yang rendah yang dapat ditingkatkan denga menambah unsur Molybdenum. Paduan Coronel merupakan jenis khusus paduan Tempa yang termasuk dalam tipe ini, dengan kadar 66% Nikel, 28% Molybdenum dan 6% Besi. Sifatnya dapat dikendalikan melalui proses pengerjaan dingin, tetapi

6

dengan kekuatan tarik sebesar 930 N/mm2 serta angka kekerasan 250 VHN ini memang terlalu keras dimana bahan telahdilakukan annealing, akan tetapi jika dpperlukan tegangan dan kekerasan yang lebih tinggi masih dapat ditingkatkan dengan memperpanjang waktu pemanasan pada temperatur 7500C dan akan menghasilkan angka kekerasan hingga 350 HV walaupun hal ini jarang dilakukan.

c. Nickel – Copper AlloysNikel dan copper dalam larutan padat berad dalam semua

perbandingan dimana paduan ini akan menghasilkan paduan tempa Copper-Nikel yang dapat diperoleh dalam bentuk hasil pengecoran(Cast),plat strip, pipa, kawat batangan dan potongan.

Monel ialah salah satu bahan padaun yang komposisinya terdiri atas 66% nikel,33% copper serta 2% manganase. Paduan ini memiliki kekuatan tarik hingga 840N/mm2 dengan kekersan hingga 200HV yang bergantung pada lamnya prosespelarutan menurut cara pengendapan , sehingga kekuatan tarik melalui proses perlakuan panas dapat mencapai 1500N/mm2 dengan angka kekerasan hingga 340HV. Paduan ini diperdagangkan dengan nama K-monel.

Monel sangat tahan terhadap serangan asam dan alkalis, gas dan air laut serta tegangannya dapat meningkat oleh pengaruh temperatur tinggi. Paduan dari jenis ini digunakan dalam bagian bagian dalam pompa, sudu pada turbin uap, poros profeller.

d. Nickel – Chormium AlloysPaduan ini digunakan apabila diperlukan suatu sifat bahan yang tahan

terhadap oxodasi temperatur tinggi. Campurannya adalah 80:20 nikel kromium dalam larutan.

Inconel ialah padaun nikel kromium yang terdiri atas 76% nikel dan 15% kromium denga penyeimbang besi. Bahan ini sangat tahan terhadap berbagai pengaruh korosi anorganik serta campuran denga organik, namun juga sangat tahan terhadap serangan oxsidasi atmosfir pada temperatur tinggi.

Paduan ini memiliki kekuatan tarik hingga 2080 N/mm2 dan dapat dibentuk melalui pengerjaan panas maupun dingin. Bahan paduan ini dapat disambung dengan metoda normal. Perlu diperhatikan , jika paduan ini dibentuk melalui proses pengecoran tegangannya akan menurun hingga 500N/mm2.

Inconel digunakan sebagai bahan peralatn makan (food), peralatan kimia seperti mesin textil juga perlengkapan perlakuan panas serta komponen turbin uap.

1. Brightray : adalah paduan nikel kromium yang digunakan pada elemen dapur tinggi.

2. Nimonic Series: denga dasar paduan dengan perbandingan paduan 80:20 antar nikel dan kromium dikembangkan secara original untuk pemakaian pada turbin gas yang mempersyaratkan teganga yang besar pada temperatur tinggi serta tahan terhadap oxidasi dan creep.

Paduan ini dapat dibentuk melalui proses Spinning, Rolling dan Pressing serta dapat disambung dengan metoda pengelasan dengan menggunakan gas argon (argon arc) atau electrical resistance welding. Nimonic merupakan paduan yang sangat ulet yang sudah dilakukan

7

pekerjaan pengerasan, pengerjaan pemesinan dilakukan denga memperhatikan ketajaman alat potong, pemotongan halus pada permukaan, cutting speed dan feed yang rendah, tool dan benda kerja harus rigid serta akan lebih baik diberikan pendinginan.

Nimonic 75, paduan ini termasuk paduan dengan pekerjaan pengerasan dan memiliki kekuatan tarik N/mm2 pada temperatur ruangan dengan pengerolan dingin, digunakan dalam tabung nyala dari turbin gas dan peralatan dapur pemanas.

Nimonic 80 A, paduan ini bersifat heat treatable, oleh karena itu berbagai instruksi pengerjaan serta proses perlakuan panasnya harus diikuti sesuai denga proses pada berbagai paduan Nimonic yang secara umum dilakukan pemanasan pada temperatur 10500C serta didikuti dengan pendinginan lambat. Setelah proses perlakuan panas ini dilakukan maka akan diperoleh paduan dengan tegangan tarik sebesar 1050N/m2 yang tahan terhadap creep dan fatigue pada temperatur 8500C. Bahan ini digunakan sebagai bahan bahan pembuatan sudu-sudu turbin gas serta berbagai komponen yang memerlukan tegangan besar dan tahan terhadap temperatur tinggi.

Nimonic 90, paduan ini juga bersifat heat tretable,memiliki komposisi yang terdiri atas 15% kromium, 20% kobalt denha sedikit unsur Alumunium dan Titanium yang dilengkapi oleh nikel. Paduan ini memiliki kekuatan tarik 1200 N/mm2 pada temperatur ruangan dan dapat digunakan pada temperatur diatas 9000C.

Nimonic 105 dan Nimonic 110, paduan ini hampir sama dengan jenis paduan –paduan yang telah disebutkan sebelumnya namun pada Nimonic 105 dan Nimonic 110 memiliki unsur Molybdenum untuk memberikan sifat ketahanan creep yang lebih baik.

Nimonic 115, paduan ini juga sama denga paduan diatas namun paduan ini mengandung kadar kobalt yang lebih rendah yakni sebesar 15% bersifat heat tretable serta ,ketahanan terhadap creep-nya yang lebih tinggi.

3. Nimocast Paduan jenis tuangan ini memiliki sifat yang setara dengan Nimonic Series. Logam paduan ini dapat dibentuk dengan cara pengecoran dengan berbagai metode dan pengecoran seperti pengecoran denga cetakan pasir (Sand cast), shell-Moulding, CentySpinning dan Investment-Casting processes.Paduan ini juga dapat dikerjakan dengan mesin namun juga tergantung pada penjangnya proses pekerjaan pengecoran.(2)

Bab III

8

Penutup

Kesimpulan

Dari penjelasan diatas kita dapt mengetahui bahwa Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras.

Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel) yang banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak), ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri. Nikel termasuk logam yang mahal karena proses pemurnian yang sulit dan kadar nikel yang terkandung dalam bijih nikel relatif kecil.

Macam paduan nikel yaitu, nickel – iron alloys ( dikenal dengan nilo) nickel molybdenum alloys (dikenal dengan coronel) nickel – copper alloys (dikenal dengan monel) nickel –chromium alloys (dikenal dengan inconel)

Daftar Pustaka

9

1. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29125/4/Chapter%20II.pdf

2. Modul Bahan Teknik Dasar,oleh;Tiwan ,MT. Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri Yogyakarta.

3. http://www.scribd.com/doc/112666023/Sejarah-nikel 4. http://bilangapax.blogspot.com/2011/02/nikel-dan-paduannya.html5. http://bkv315a.blogspot.com/2012/08/karya-tulis-nikel_17.html

10