Buku Titanium 2

I.

TITANIUM

A. Sejarah Titanium

Pada 1791 William Gregor pendeta Inggris, ahli mineral, dan ahli kimia menemukan titanium. Dia memeriksa pasir magnetik dari sungai setempat, yaitu sungai Helford, di Lembah Menachan di Cornwall, Inggris. Dia meneliti menelit i "pasir

hitam",

yang

sekarang

dikenal

sebagai

"ilmenite".

Dengan

mengeluarkan besi dengan magnet dan memperlakukan pasir dengan asam klorida, dia menghasilkan oksida tak murni dari unsur baru. Dia menamakannya "mekanik", setelah meneliti unsur tersebut. Empat tahun kemudian, ahli kimia Berlin Martin Heinrich Klaproth meneliti titanium oksida secara terpisah dari mineral di Hungaria, yang sekarang dikenal sebagai "rutile". Mitologi Yunani memberinya nama baru dari nama anak-anak Uranos dan Gaia, titans. Titans benar-benar dibenci oleh ayah mereka karena kerasnya mereka dan mereka ditahan di dalam kerak  bumi, serupa dengan yang keras untuk mengekstrak men gekstrak bijih rutile tersebut oleh karena itu dia menamakannya Titanium. Butuh lebih dari 100 tahun sebelum Matthew Albert Hunter dari Rensselaer Polytechnic Institute di Troy, New York, Amerika Serikat, mampu meneliti logam tersebut pada tahun 1910 dengan memanaskan titanium tetraklorida (TiCl4) dengan sodium dalam sebuah bom baja. Akhirnya, Wilhelm Justin Kroll dari Luxembourg dikenal sebagai bapak industri titanium. Pada tahun 1932 ia menghasilkan jumlah titanium yang signifikan dengan menggabungkan TiCl4 dengan kalsium. Pada awal Perang Dunia II ia melarikan diri ke Amerika Serikat. Di Biro Pertambangan Amerika Serikat. dia menunjukkan bahwa titanium dapat diekstraksi secara komersial dengan mengurangi TiCl4 dengan mengubah zat pereduksi dari kalsium menjadi magnesium. Saat ini metode Wilhelm Justin Kroll masih merupakan metode yang  paling banyak digunakan dan dikenal sebagai "proses Kroll". Setelah Sete lah Perang Pe rang

TITANIUM | 1

Dunia Kedua, paduan berbasis titanium dianggap bahan utama untuk mesin  pesawat terbang. Pada tahun 1948, Perusahaan DuPont adalah yang pertama memproduksi titanium secara komersial. Saat ini dirgantara masih menjadi konsumen utama titanium dan paduannya, namun pasar lain seperti arsitektur,  pengolahan kimia, obat-obatan, obat- obatan, pembangkit tenaga listrik, kelautan dan lepas  pantai, olahraga dan liburan, dan transportasi semakin meningkat. meningkat. Tabel 1. Physical Properties of High-Purity polycrystalline α Titanium (>99,9 %) at 25 C

Titanium sebenarnya bukan zat langka karena memiliki unsur kesembilan yang paling banyak dan logam struktural paling banyak keempat di kerak  bumi hanya dilampaui oleh aluminium, besi, dan magnesium. Sayangnya,  jarang ditemukan dalam konsentrasi tinggi dan tidak t idak pernah ditemukan dalam keadaan murni. Dengan demikian, kesulitan dalam pengolahan logam membuatnya mahal. Bahkan saat ini hanya diproduksi dalam proses batch, dan tidak ada proses lanjutan seperti untuk logam struktural lainnya. Titanium biasanya terjadi di pasir mineral yang mengandung ilmenit (FeTiO3), yang banyak ditemukan di pegunungan Ilmen di Rusia, atau rutile (TiO2), yang banyak ditemukan dari pasir pantai di Australia, India, dan Meksiko. Titanium dioxide adalah pigmen putih serbaguna yang digunakan dalam cat, kertas, dan plastik, dan mengkonsumsi sebagian besar produksi dunia. Selain Rusia, Australia, India, dan Meksiko, deposit mineral yang dapat dilakukan mencakup situs-situs di Amerika Serikat, Kanada, Afrika Selatan, Sierra Leone, Ukraina, Norwegia, dan Malaysia. TITANIUM | 2

B. Pengertian dan Karakter Titanium

Titanium,

22Ti

Sifat umum

Nama, simbol Nama, simbol

titanium, Ti

Penampilan

abu-abu putih perak metalik

Titanium di tabel di tabel periodik

↑ Ti

↓

Zr skandium ← titanium → vanadium Nomor atom ( Z   Z )

22

Golongan

golongan 4

Periode

 periode 4

TITANIUM | 3

Kategori unsur

logam transisi

Massa atom standar (±)( A  Ar )

47.867(1)

Konfigurasi elektron

[Ar] 3d  [Ar] 3d 2 4s2

 per kulit

2, 8, 10, 2 Sifat fisika

Fase

solid 

Titik lebur

1941 K 1941  K (1668 °C, 3034 °F)

Titik didih

3560 K (3287 °C, 5949 °F)

Kepadatan mendekati s.k. mendekati s.k.

4.506 g/cm3

saat cair, pada t.l.

4.11 g/cm3

Kalor peleburan

14.15 kJ/mol 14.15  kJ/mol

Kalor penguapan

425 kJ/mol

Kapasitas kalor molar

25.060 J/(mol·K) Tekanan uap

P (Pa)

1

10

100

1k

10 k 100 k

(2403) 2692 3064 3558 at T (K) 1982 2171 (2403) Sifat atom

TITANIUM | 4

Bilangan oksidasi

4, 3, 2, 1 [1] oksida amfoter

Elektronegativitas

Skala Pauling: 1.54

Jari-jari atom

empiris: 147 pm

Jari-jari kovalen

160±8 pm Lain-lain

Struktur kristal

heksagon

Kecepatan suara batang ringan

5,090 m/s (pada s.k.)

Ekspansi kalor

8.6 µm/(m·K) (suhu 25 °C)

Kondusivitas termal

21.9 W/(m·K)

Resistivitas listrik

420 n Ω·m (suhu 20 °C)

Arah magnet

 paramagnetik 

Modulus Young

116 GPa

Modulus Shear

44 GPa

Modulus Bulk

110 GPa

Rasio Poisson

0.32

TITANIUM | 5

Skala Mohs

6.0

Skala Vickers

970 MPa

Skala Brinell

716 MPa

Nomor CAS

7440-32-6 Isotop titanium terstabil iso

NA

waktu DM DE (MeV)

DP

paruh 44

Ti

syn

63 y

ε

-

γ

0.07D,

44

Sc -

0.08D 46

Ti

8.0%

Ti stabil dengan 24 neutron

47

Ti

7.3%

Ti stabil dengan 25 neutron

48

Ti 73.8%

Ti stabil dengan 26 neutron

49

Ti

5.5%

Ti stabil dengan 27 neutron

50

Ti

5.4%

Ti stabil dengan 28 neutron

Titanium terdapat di bagian tengah dari tabel periodik. Tabel periodik menunjukkan relasi antara unsur-unsur yang terdapat di dalamnya. Titanium merupakan logam transisi yang termasuk ke dalam golongan VI B bersama dengan Hafnium (Hf), Rutherfordium (Rf) dan Zirconium (Zr) (Newton, 2010).

TITANIUM | 6

Gambar 1 . Titanium

Titanium adalah logam berlimpah nomor empat di dunia setelah aluminium, besi, dan magnesium. Selain itu, titanium juga merupakan salah satu unsur terbanyak yang menempati urutan ke sembilan di kerak bumi dengan kelimpahan sekitar 0,63% (Donachie, 1988). Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki symbol Ti dan nomor atom 22 yang ditemukan pada tahun 1791 tetapi tidak diproduksi secara komersial hingga tahun 1950-an. Titanium ditemukan di Inggris oleh William Gregor dalam 1791 dan dinamai oleh Martin Heinrich Klaproth untuk Titan dari mitologi Yunani. Titanium merupakan logam transisi yang ringan, kuat, tahan korosi termasuk tahan air laut dan chlorine dengan warna putih-metalik-keperakan. Titanium digunakan dalam alloy (terutama dengan besi dan alumunium) dan senyawa terbanyaknya, titanium dioksida, digunakan dalam pigmen putih. Salah satu karakteristik titanium yang paling terkenal yaitu bersifat sama kuat dengan baja tetapi beratnya hanya 60% dari berat baja. Sifat titanium mirip dengan zirconium secara kimia maupun fisika. Titanium dihargai lebih mahal daripada emas karena sifat-sifat logamnya. Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenit, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk

TITANIUM | 7

alotropi dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). C. Paduan Titanium

Titanium mempunyai titik cair yang tinggi yaitu 1668 oC dengan titik tranformasi pada 882 oC dari α T (hcp) menjadi β (bcc), α pada temperatur rendah. Berat jenis material ini 4,54 kira-kira 60% dari baja. Titianim mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik, hampir serupa ketahanan

korosi

baja

tahan

dengan

karat. Titanium sendiri merupakan suatu

logam aktif, tetapi titanium membentuk lapisan pelindung yang halus pada  permukaannya, mencegah berlanjutnya korosi ke dalam. Kalau hydrogen yang terbentuk dari uap air di udara diabsorb oleh titanium. Selanjutnya O dan N,  juga diabsorb oleh titanium, yang menyebabkan titanium menjadi keras. Oleh karena itu titanium menjadi getas kalau dipanaskan pada atau diatas temperatur 700oC, selalu harus berhati-hati kalau memanaskan titanium di udara. 1. Perlakuan panas paduan titanium

Dilihat dari struktur mikronya paduan titanium terbagi atas fasa α, fasa α +β  dan fasa β.  Kepada fasa β tidak dapat diadakan perlakuan  panas sedangkan pada fasa α  dan fasa α +β dapat dilakukan perlakuan  panas. Paduan fasa α  terutama mengandung Al dan Sn yang berguana setelah pelunakan atau penganilan dan penghilangan tegangan. Paduan titanium dapat membentu martensit dan fasa α’ dengan  pendinginan cepat dari fasa β, tetapi tidak begitu keras, yang memberikan sedikit pengaruh terhadap sifat-sifat mekanis. Pada paduan fasa α +β kalau fasa β lebih banyak, yang didinginkan pada air setelah dipanaskan sampai fasa α +β maka α +β merupakan struktur yang berbentuk bulat. Fasa β yang terbentuk merupakan fasa yang metastabil, tidak langsung teruraimenjadi α +β terapi melalui suatu fasa antara yaitu ω, yang memiliki sifat keras dan getas, dalam hal ini presipitasi harus dihindari. Biasanya dipanaskan lebi tinggi dari temperatur presipitasi ω yang kemudian terurai menjadi TITANIUM | 8

fasa α +β yang halus. Kalau fasa α lebih banyak perlu dicelup dingin dari fasa β untuk mendapatkan α’ + β yang kemudian harus dipanaskan kembali untuk mendapatkan fas a β  menjadi struktur α + β yang halus, paduan fasa β dapat berubah menjadi martensit karena pencelupan dingin, dan fasa β yang tersisa dipanaskan ke temperatur yang lebih tinggi dari temperatur  presipitasi fasa ω untuk membuat presipitasi fasa α yang halus. 2. Near -α alloys

Suatu Near α  alloys telah dikembangkan dengan temperatur elevasi yang sangat baik (T