MAGNESIUM

1.      Magnesium dan Paduannya

1.1  Magnesium

Magnesium adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Mg dan nomor atom 12 serta berat atom 24,31. Magnesium adalah elemen terbanyak kedelapan yang membentuk 2% berat kulit bumi, serta merupakan unsur terlarut ketiga terbanyak pada air laut. Logam alkali tanah ini terutama digunakan sebagai zat campuran (alloy) untuk membuat campuran alumunium-magnesium yang sering disebut "magnalium" atau "magnelium".

Magnesium merupakan salah satu jenis logam ringan dengan karakteritik sama dengan aluminium tetapi magnesium memiliki titik cair yang lebih rendah dari pada aluminium. Seperti pada aluminium, magnesium juga sangat mudah bersenyawa dengan udara (Oksgen).Perbedaannya dengan aluminium ialah dimana magnesium memiliki permukaan yang keropos yang disebabkan oleh serangan kelembaban udara karena oxid film yang terbentuk pada permukaan magnesium ini hanya mampu melindunginya dari udara yang kering.Unsur air dan garam pada kelembaban udara sangat mempengaruhi ketahanan lapisan oxid pada magnesium dalam melindunginya dari gangguan korosi.Untuk itu benda kerja yang menggunakan bahan magnesium ini diperlukan lapisan tambahan perlindungan seperti cat atau meni.

Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm² dalam bentuk hasil pengecoran (Casting), angka kekuatan tarik ini dapat ditingkatkan melalui proses pengerjaan. Magnesium bersifat lembut dengan modulus elsatis yang sangat rendah. Magnesium memiliki perbedaan dengan logam-logam lain termasuk dengan aluminium, besi tembaga dan nickel dalam sifat pengerjaannya dimana magnesium memiliki struktur yang berada didalam kisi hexagonal sehingga tidak mudah terjadi slip. Oleh karena itu,magnesium tidak mudah dibentuk dengan pengerjaan dingin.Disamping itu, presentase perpanjangannya hanya mencapai 5 % dan hanya mungkin dicapai melalui pengerjaan panas.

a.  Sifat Fisik Magnesium

b.  Sifat Kimia Magnesium

Ø  Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana.

Ø  Reaksi dengan air:

                       MgO    + H₂O   -->  Mg(OH)²

Ø  Reaksi dengan udara:

                       Menghasilkan MO dan M₃N₂ jika dipanaskan.

Ø  Reaksi dengan Hidrogen:

                       tidak bereaksi

Ø  Reaksi dengan klor:

                       M  +  X₂    -->  (dipanaskan)  -->   MX₂ (garam)

c.   Sifat mekanik Magnesium

·           Rapat massa magnesium adalah 1,738 gram/cm3.

·       Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk hasil pengecoran (Casting)

1.3  Proses Pembuatan Magnesium

Magnesium adalah elemen logam terbanyak ketiga (2%) di kerak bumi setelah besi dan aluminium. Kebanyakan magnesium berasal dari air laut yang mengandung 0,13% magnesium dalam bentuk magnesium klorida. Pertama kali diproduksi pada tahun 1808, logam magnesium dapat didapat dengan cara electrolitik atau reduksi termal. Pada metode elektrolisis, air laut dicampur dengan kapur (kalsium hidroksida) dalam tangki pengendapan.Magnesium hidroksida presipitat mengendap, disaring dan dicampur dengan asam klorida.Larutan ini mengalami elektrolisis (seperti yang dilakukan pada aluminium); agar eksploitasi menghasilkan logam magnesium, yang kemudian dituang/dicor menjadi batang logam untuk diproses lebih lanjut ke dalam berbagai bentuk.

Dalam metode reduksi thermal, batuan mineral yang mengandung magnesium (dolomit, magnesit, dan batuan lainnya) dibagi dengan reduktor (seperti ferrosilicon serbuk, sebuah paduan besi dan silikon), dengan memanaskan campuran di  dalam ruang vakum. Sebagai hasil reaksi ini, wujud uap dari magnesium, dan uap tersebut mengembun menjadi kristal magnesium. Kristal ini kemudian meleleh, halus, dan dituang menjadi batang logam untuk diproses lebih lanjut ke dalam berbagai bentuk.

1.4  Magnesium dan paduan magnesium

Magnesium (Mg) adalah logam teknik ringan yang ada, dan memiliki karakteristik meredam getaran yang baik. Paduan ini digunakan dalam aplikasi struktural dan non-struktural dimana berat sangat diutamakan. Magnesium juga merupakan unsur paduan dalam berbagai jenis logam nonferro.

Paduan magnesium khusus digunakan di dalam pesawat terbang dan komponen rudal, peralatan penanganan material, perkakas listrik portabel, tangga, koper, sepeda, barang olahraga, dan komponen ringan umum. Paduan ini tersedia sebagai produk cor/tuang (seperti bingkai kamera) atau sebagai produk tempa (seperti kontruksi dan bentuk balok/batangan, benda tempa, dan gulungan dan lembar plat). Paduan magnesium juga digunakan dalam percetakan dan mesin tekstil untuk meminimalkan gaya inersia dalam komponen berkecepatan tinggi.

Karena tidak cukup kuat dalam bentuk yang murni, magnesium dipaduankan dengan berbagai elemen untuk mendapatkan sifat khusus tertentu, terutama kekuatan untuk rasio berat yang tinggi. Berbagai paduan magnesium memiliki pengecoran, pembentukan, dan karakteristik permesinan yang baik. Karena magnesium mengoksidasi dengan cepat (pyrophpric), ada resiko/bahaya kebakaran, dan tindakan pencegahan yang harus diambil ketika proses permesinan, grindling, atau pengecoran pasir magnesium. Meskipun demikian produk yang terbuat dari magnesium dan paduannnya tidak menimbulkan bahaya kebakaran selama penggunaannya normal.

Sifat-sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik yang sangat rendah.Oleh karena itu magnesium murni tidak dibuat dalam teknik.Paduan magnesium memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik serta banyak digunakan Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah aluminium, seng dan mangan.

Penambahan Al diatas 11%, meningkatkan kekerasan, kuat tarik dan fluidity (keenceran) Penambahan seng meningkatkan ductility (perpanjangan relative) dan castability (mampu tuang).Penambahan 0,1 – 0,5 % meningkatkan ketahanan korosi.Penambahan sedikit cerium, zirconium dan baryllium dapat membuat struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan tahan oksidasi pada peningkatan suhu.

Berdasarkan hasil analisis terhadap diagram (Gambar 1.19) keseimbangan paduan antara Magnesium-Aluminium dan Magnesium- Zincum, mengindikasikan bahwa larutan padat dari Magnesium-Aluminium maupun Magnesium Zincum dapat meningkat sesuai dengan peningkatan Temperaturnya dimana masing-masing berada pada kadar yang sesuai sehingga dapat “strengthening-heat treatment” melalui metoda pengendapan. Hanya sedikit kadar “rare metal” (logam langka) dapat memberikan pengaruh yang sama kecuali pada Silver yang sedikit membantu termasuk pada berbagai jenis logam paduan lain melalui “ageing”.

a)      Magnesium paduan tempa (Wrought Alloys)

Magnesium paduan tempa dikelompokkan menurut kadar serta jenis unsur paduannya yaitu :

1)      Magnesium dengan 1,5 % Manganese

2)      Paduan dengan Aluminium , Seng serta Manganese

3)      Paduan dengan Zirconium (paduan jenis ini mengandung kadar Seng yang tinggi sehingga dapat dilakukan proses perlakuan panas.

4)      Paduan dengan Seng, Zirconium dan Thorium (Creep resisting-Alloys)

Penandaan paduan magnesium

Paduan Magnesium ditetapkan sebagai berikut:

• Satu atau dua huruf awalan, menunjukkan elemen paduan utama.
• Dua atau tiga angka, menunjukkan persentase unsur paduan utama dan dibulatkan ke desimal terdekat.
• Huruf abjad (kecuali huruf I dan O) menunjukkan standar paduan dengan variasi kecil dalam komposisi.
• Simbol untuk sifat material, mengikuti sistem yang digunakan untuk paduan aluminium.

Sebagai contoh, ambil paduan AZ91C-T6:

• Unsur-unsur paduan utama adalah aluminium (A sebesar 9%, dibulatkan) dan seng (Z sebesar 1%).
• Huruf C, huruf ketiga dari alfabet, menunjukkan bahwa paduan ini adalah yang ketiga dari satu standar (kemudian dari A dan B, yang merupakan paduan pertama dan kedua yang standar, berturut-turut).
• T6 paduan menunjukkan bahwa larutan ini telah direaksikan dan masa artifiasial.

b)      Magnesium paduan Cor (Cast Alloys)

Paduan ini dapat dikelompokan kedalam :

1)  Paduan dengan Aluminium, Zincum dan Manganese.Paduan cor ini merupakan paduan yang yang bersifat “heat tretable – Alloys”.

2)   Paduan dengan Zirconium, Zincum dan Thorium, paduan dengan unsur Zirconium dan Thorium merupakan paduan cor yang bersifat heat treatable dan creep resisiting.

3)   Paduan dengan Zirconium dengan Rare earth metal serta Silver merupakan paduan Cor yang dapat di-heat treatment.

4)   Paduan dengan Zirconium, beberapa dari paduan Cor ini dapat di-heat treatment.

a  Proses perlakuan panas pada Magnesium Paduan

Jika Magnesium telah mengandung unsur paduan dengan jenis dan kadar yang memadai dan memiliki sifat tertentu maka untuk mencapai sifat yang dikehendaki dapat dipertimbangkan untuk kemungkinan dapat diperbaiki serta penyempurnaan melalui proses perlakuan panas, akan tetapi untuk peningkatan tegangannya hanya Magnesium dengan unsur Alumunium dan rare Metal yang memungkinkan dapat ditingkatkan, hal ini juga masih tergantung pada kesesuaian dan ketepatan prosedur pelaksanaannya sehingga  dapat dicapai sifat yang sesuai dengan kebutuhan, untuk itu prosedur berikut merupakan bagian dari pelaksanan perlakuan terhadap Magnesium, antara lain :

1)     Natural Ageing

2)     Precipitation treatment

3)     Precipitation without previus Solution treatment(Pengendapan tanpa pelarutan awal)

Dengan demikian bahan paduan ini harus didinginkan diudara atau diquenching setelah proses pelarutan dengan prosedur yang benar.

b  Fabrikasi Magnesium Paduan

Magnesium dapat dibentuk melalui berbagai metoda pengecoran seperti Sand-Casting, Die-Casting serta pressure Die Casting, dengan berbagai dimensi termasuk untuk kebutuhan tempa seperti rolling, Forging dan extruding. Dalam proses rolling dari Magnesium paduan tempa ternyata memiliki perbedaan pada Kekuatan tarik, ketahanan stress dan prosentase pertambahan panjang menurut arah pengerolannya, dimana pengerolan pada arah melintang (Transverse direction) lebih tinggi dari pada pengerolan pada arah memanjang (Longitudinal direction). Pembentukan dengan pemesinan (Machining) sering kali   diperlukan perhatian khusus karena pada akhir pemotongan sering kali terjadi kegosongan (hangus) yang mengakibatkan sisa pemotongan menjadi mudah terbakar, hal ini disebabkan oleh terjadinya gesekan selama pemotongan, untuk itu ketajaman alat potong ini harus diperhatikan serta menyediakan peralatan pemadam kebakaran yang sesuai yaitu dry-fire extinguisher. Proses pendinginan dengan media Water base Colant tidak sesuai pemakaiannya.

Proses penyambungan pada Magnesium yang paling sesuai ialah dengan baut (Bolting) atau di keling (riveting), namun dapat juga dilas dengan las busur yang menggunakan bususr argon, oxyassetyline atau dengan metode electrical resistance. Untuk melindungi permukaan Magnesium terhadap pengaruh gangguan korosi dapat dilakukan dengan memberikan lapisan pelindung dengan cat yang terlebih dahulu dibebaskan dari minyak atau greace dan akan lebih baik jika dilapisi terlebih dahulu dengan Chromat, dengan metode ini kondisi permukaan akan bertahan tanpa perubahan yang berarti pada periode resonansi. Untuk melindungi Magnesium dari serangan korosi galvanis bagian paduan yang berhubungan dengan lain, terkena larutan electrolyte atau lembab maka bagian ini harus dilapisi dengan cat atau Jointer Compound jika logam yang memiliki beda potensialnya sangat kecil seperti Aluminium dengan Magnesium, akan tetapi jika Magnesium menyerang baja dengan luas kontak diluar jangkauannya, maka dapat juga digunakan non Conductor gasket.

c  Penerapan Magnesium paduan

Magnesium paduan Cor yang dibentuk dengan cetakan pasir (Sand-Cast) banyak digunakan dalam pembuatan block-block engine pada Motor bakar, sedangkan Magnesium yang dibentuk dengan Pressure Die-Casting banyak digunanakan dalam pembuatan peralatan rumah tangga dan kelengkapan kantor. Magnesium Cor tempa dibentuk dengan cara extrusi dan digunakan sebagai Trap dan relling tangga. Magnesium paduan juga digunakan dalam Teknologi Nuclear sebagai tabung Uranium dimana Magnesium sangat rendah dalam penyerapan Neutron pada penampang lintang.

1.4  Manfaat Magnesium

1.    Magnesium dapat digunakan untuk memberi warna putih terang pada kembang api dan pada lampu Blitz

2.  Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karena senyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi

3.    Senyawa Magnesim Hidroksida diguakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencegah terjadinya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pancegah maag

4.    Membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga biasa digunakan pada alat-alat rumah tangga

1.5     efek samping penggunaan Magnesium

• Menghirup debu atau asap mengandung magnesium dapat mengiritasi saluran pernafasan dan dapat menyebabkan demam fume logam. Gejala dapat termasuk batuk, sakit dada, demam, dan leukositosis.
• Apabila tertelandapat menyebabkan sakit perut dan diare.
• Molten magnesium dapat menyebabkan luka bakar kulit serius.
• Konsentrasi tinggi dari debu dapat menyebabkan iritasi mekanis.
• Melihat api magnesium dapat menyebabkan cedera mata.

  
  1.6 Penyimpanan dan Penanganan Magnesium
     1.      Simpan dalam wadah yang tertutup rapat.
     2.      Simpan di tempat yang kering dan berventilasi.
     3.      Hindari tempat penyimpanan yang lembab
     4.      Jauhkan dari oksidasi, klorin, bromin, yodium, asam,dan  semua sumber api.



Dirangkum dari berbagai SUMBER

Posted in: Unsur Kimia