Aluminium 1090: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

Aluminium 1090 termasuk dalam seri 1xxx dari paduan aluminium tempa, yang merepresentasikan ujung spektrum aluminium komersial murni dengan kandungan aluminium nominal sebesar 99,90% berdasarkan massa. Seri 1xxx dicirikan oleh penambahan paduan yang minimal dan terutama hanya dipadu dengan elemen jejak yang tetap dalam batas impuritas ketat untuk mempertahankan performa listrik, termal, dan ketahanan korosi.

Elemen paduan utama dalam 1090 sesungguhnya adalah impuritas: silikon, besi, tembaga, mangan, magnesium, seng, krom, dan titanium hanya muncul dalam jumlah jejak dan secara kolektif memengaruhi karakteristik mekanik. Kekuatan pada 1090 hampir seluruhnya berasal dari pengerjaan dingin (proses deformasi) daripada perlakuan panas, karena paduan ini tidak dapat diperlakukan panas; penggulingan dingin dan anil terkendali adalah alat utama untuk mengendalikan sifat material.

Sifat utama 1090 adalah konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, ketahanan korosi yang sangat baik di banyak lingkungan atmosfer dan lingkungan yang agak korosif, serta kemampuan bentuk yang unggul pada kondisi anil. Kemampuan lasnya sangat baik untuk metode fusi umum dan resistansi, dan kekuatan mekaniknya rendah dibandingkan dengan seri paduan, tetapi cukup untuk aplikasi plat dan foil di mana kemurnian dan konduktivitas menjadi prioritas.

Industri yang umum menggunakan 1090 meliputi transmisi listrik dan busbar, peralatan pemrosesan kimia, permukaan reflektif dan pencahayaan, bahan foil dan kapasitor, serta panel arsitektur atau dekoratif. Para engineer memilih 1090 ketika konduktivitas maksimum, permukaan bersih, atau kemampuan bentuk yang tinggi adalah kebutuhan utama dan ketika perancang menerima kekuatan struktural yang lebih rendah sebagai pertukaran dari sifat-sifat tersebut.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan (Elongasi)	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (30–45%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi anil penuh untuk keuletan maksimum
H12	Rendah–Sedang	Sedang (15–30%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Pengerasan deformasi ringan, temper sedang untuk bagian yang dibentuk
H14	Sedang	Sedang–Rendah (8–20%)	Baik	Sangat Baik	Temper setengah keras umum untuk lembaran yang memerlukan kekakuan
H16	Sedang–Tinggi	Rendah (5–12%)	Cukup	Sangat Baik	Pengerasan deformasi lebih banyak untuk kekuatan lebih tinggi dan efek pegas lebih besar
H18	Tinggi	Rendah (2–8%)	Terbatas	Sangat Baik	Temper keras penuh, digunakan ketika kemampuan bentuk tidak kritis
H24	Sedang	Sedang (10–25%)	Baik	Sangat Baik	Pengerasan deformasi dengan anil parsial untuk keseimbangan keuletan dan kekuatan

Temper memiliki efek langsung dan dapat diprediksi pada kinerja 1090 karena sifatnya diperoleh dari pengerjaan dingin daripada penguatan presipitasi. Peralihan dari O ke H18 meningkatkan kekuatan luluh dan kekuatan tarik dengan mengorbankan regangan dan kemampuan bentuk, sehingga pemilihan biasanya menyeimbangkan antara efek pegas (springback), kompleksitas pembentukan, dan target kekuatan akhir.

Karena paduan ini tidak merespon siklus pelarutan dan penuaan (solution-and-age), pemilihan temper difokuskan pada derajat pengerjaan dingin dan anil antar tahap jika ada. Perancang mengendalikan pembentukan dan geometri akhir dengan menentukan temper H yang sesuai atau kondisi anil O untuk pembengkokan kompleks dan penarikan dalam.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.10 (tipikal)	Silikon dijaga rendah untuk mempertahankan keuletan dan konduktivitas
Fe	≤ 0.40 (tipikal)	Besi adalah impuritas utama; meningkatkan kekuatan secara terbatas tetapi mengurangi konduktivitas dan keuletan
Mn	≤ 0.05	Sangat rendah untuk meminimalkan pembentukan fase kedua
Mg	≤ 0.03	Dijaga seminimal mungkin untuk mencegah penguatan tak disengaja dan kehilangan konduktivitas
Cu	≤ 0.05	Tembaga diminimalkan untuk mempertahankan ketahanan korosi dan konduktivitas
Zn	≤ 0.03	Seng dibatasi untuk menghindari intermetalik dan kecenderungan korosi tegangan
Cr	≤ 0.05	Konsentrasi jejak digunakan untuk mengendalikan struktur butir pada beberapa proses
Ti	≤ 0.03	Penambahan kecil bisa digunakan untuk perbaikan butir saat pengecoran/ekstrusi
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05; total lainnya ≤ 0.15	Impuritas jejak kolektif dikendalikan untuk menjaga klasifikasi kemurnian komersial

Ciri kimia 1090 ditentukan dengan menjaga elemen paduan pada tingkat jejak sehingga logam bertindak seperti aluminium murni. Jejak besi dan silikon memiliki pengaruh terbesar: besi membentuk intermetalik yang sedikit meningkatkan kekuatan namun dapat mengurangi keuletan dan konduktivitas, sementara silikon memengaruhi kemampuan pengecoran dan perilaku pembekuan jika hadir. Pengendalian elemen jejak esensial untuk mempertahankan sifat penghantaran listrik dan termal paduan sekaligus memberikan integritas mekanik yang dapat diterima.

Sifat Mekanik

Pada beban tarik, 1090 menunjukkan kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang relatif rendah dalam kondisi anil penuh, dengan regangan total yang tinggi memungkinkan operasi pembentukan dan penarikan dalam. Saat material dikerjakan dingin ke temper H, kekuatan tarik dan luluh meningkat secara substansial, namun keuletan dan regangan menurun, menghasilkan efek pegas lebih besar dan kemampuan membengkok yang lebih rendah.

Kekerasan berkorelasi dengan pengerjaan dingin; 1090 anil menunjukkan nilai kekerasan rendah khas aluminium murni, sedangkan temper seperti H18 menunjukkan kekerasan yang jauh lebih tinggi cocok untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan aus atau kekakuan. Kekuatan lelah 1090 tergolong sedang dan sangat bergantung pada hasil akhir permukaan dan temper; bagian yang dipoles dengan konduktivitas tinggi akan tampil lebih baik dibanding permukaan kasar yang mengalami deformasi, tetapi tetap lebih rendah daripada seri aluminium paduan yang digunakan untuk bagian struktural kritis terhadap lelah.

Ketebalan memengaruhi respons mekanik: foil sangat tipis (mikron hingga sepersepuluh milimeter) akan menampilkan kekuatan semu lebih tinggi akibat pengerasan saat penggilingan dan efek manufaktur, sedangkan plat berketebalan besar akan mendekati sifat bulk anil kecuali secara eksplisit dikerjakan dingin. Cacat permukaan dan tegangan sisa dari pembentukan sangat memengaruhi performa tarik dan lelah pada paduan ini.

Sifat	O/Anil	Temper Kunci (misal, H14/H18)	Catatan
Kekuatan Tarik	~60–110 MPa (rentang tipikal)	~100–160 MPa (tergantung pengerasan dingin)	Nilai bergantung pada ketebalan dan tingkat pengerjaan dingin tepat
Kekuatan Luluh	~20–60 MPa	~70–130 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan temper H
Regangan (Elongasi)	~30–45%	~2–20%	Tinggi pada kondisi O, berkurang akibat pengerasan deformasi
Kekerasan	~20–35 HV	~30–60 HV	Kekerasan meningkat dengan derajat pengerjaan dingin

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.71 g/cm³	Tipikal untuk aluminium; berguna untuk perhitungan massa dan kekakuan
Rentang Cair	~660 °C (titik leleh)	Titik leleh aluminium murni; jejak paduan sedikit mengubah perilaku pembekuan
Konduktivitas Termal	~220–235 W/m·K	Sangat tinggi; termasuk yang terbaik untuk paduan aluminium komersial
Konduktivitas Listrik	~55–65% IACS	Konduktivitas tinggi membuat 1090 cocok untuk busbar dan konduktor
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Kapasitas penyimpanan panas yang baik untuk desain termal
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Ekspansi linier khas aluminium pada suhu ruang

Sifat fisik 1090 membuatnya menarik untuk aplikasi yang berkaitan dengan disipasi panas atau penghantaran listrik sebagai fokus utama desain. Konduktivitas termal dan listrik hanya sedikit tertekan oleh impuritas jejak yang diizinkan dalam spesifikasi, sehingga 1090 berperilaku mirip aluminium murni dalam sebagian besar aplikasi manajemen termal.

Kombinasi kepadatan rendah dan sifat termal yang baik menghasilkan konduktivitas termal spesifik dan kekakuan spesifik yang sangat baik untuk desain termal yang ringan. Perancang perlu mempertimbangkan ekspansi termal aluminium yang relatif tinggi saat menggabungkan material yang berbeda atau saat diperlukan kontrol dimensi ketat selama siklus suhu.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (Lembaran)	0.2–6.0 mm	Sensitif terhadap pengerjaan dingin; ketebalan rol memengaruhi kekuatan	O, H14, H16	Sering digunakan untuk pelapis, reflektor, dan finishing dekoratif
Plate (Pelat)	>6.0 mm	Biasanya disuplai dalam kondisi annealed atau pengerjaan dingin ringan	O, H12	Pelat tebal digunakan saat diperlukan konduktivitas dan ketahanan korosi
Extrusion (Ekstrusi)	Profil hingga beberapa meter	Terbatas oleh kandungan paduan rendah; pengerasan selama ekstrusi	O, H12	Umum untuk profil sederhana; kontrol butir lewat perlakuan panas
Tube (Pipa)	Las dan seamless, berbagai diameter	Sifat mekanik dipengaruhi oleh pembentukan dan pengelasan	O, H14	Pipa untuk rangka ringan, kapasitor, komponen HVAC
Bar/Rod (Batang)	Diameter 2–50 mm	Cold-drawn untuk kekuatan lebih tinggi	O, H14, H18	Digunakan untuk kabel konduktif, pengikat, dan komponen mesin

Perbedaan proses di tiap bentuk dipengaruhi oleh respons paduan terhadap pengerjaan dingin dan annealing. Penggulungan sheet dan foil menghasilkan keuletan tinggi dalam kondisi annealed dan kekuatan meningkat melalui reduksi dingin yang terkontrol, sementara ekstrusi dan profil ekstrusi mungkin membutuhkan siklus panas khusus untuk mengontrol pertumbuhan butir dan kualitas permukaan.

Aplikasi tiap bentuk produk mengikuti ekonomi manufaktur dan kebutuhan mekanis: foil dan sheet tipis memanfaatkan konduktivitas dan kemampuan bentuk tinggi, sementara pelat lebih tebal atau ekstrusi memanfaatkan ketahanan korosi paduan di mana beban struktural sedang. Strategi pengelasan, brazing, dan pembentukan bervariasi menurut bentuk dan temper untuk menghindari retak atau penurunan sifat yang berlebihan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	1090	USA	Penomoran ASTM/AA untuk alumunium murni komersial dengan kandungan Al nominal 99.90%
EN AW	1090	Eropa	Penomoran Eropa yang sering setara dengan batas kimia yang sama; cek varian standar EN
JIS	A1090	Jepang	Grade Jepang dengan target kemurnian serupa; toleransi minor mungkin berbeda
GB/T	Al99.9	China	Setara China yang merujuk pada grade kemurnian Al nominal 99.9% dalam standar

Perbedaan halus antar spesifikasi regional muncul pada batas impuritas yang diizinkan, persyaratan kondisi permukaan, dan metode pengambilan sampel sifat mekanik. Engineer harus memverifikasi standar yang berlaku untuk kontrak karena konsentrasi besi dan silikon yang diperbolehkan, serta pengendalian unsur minor, dapat berbeda dan memengaruhi ekspektasi konduktivitas dan kemampuan bentuk. Untuk komponen listrik atau termal kritis, mintalah sertifikat mill terkait standar presisi dan pertimbangkan uji prapengujian untuk bagian dengan kebutuhan keandalan tinggi.

Ketahanan Korosi

1090 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik karena pembentukan lapisan oksida aluminium pelindung yang cepat dan stabil. Dalam atmosfer pedesaan dan perkotaan, paduan ini berkinerja sangat baik, dan peningkatan impuritas minor biasanya tidak merusak stabilitas permukaan jangka panjang kecuali terdapat polutan agresif.

Di lingkungan laut, 1090 memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi umum namun rentan terhadap serangan lokal pada kondisi klorida yang tergenang atau di bawah kopling elektrolitik. Saat digunakan di air laut atau zona cipratan, tindakan desain seperti pembilasan, pelapisan, atau isolasi dari logam berbeda biasanya diterapkan untuk meminimalkan korosi pit dan crevice.

Retak karena korosi tegangan jarang terjadi pada 1090 karena kekuatannya rendah dan tidak adanya presipitat rentan; namun, embrittlement hidrogen dan mekanisme SCC pada paduan aluminium kekuatan tinggi bukan merupakan perhatian utama. Interaksi galvanik penting: 1090 akan berperan sebagai anoda relatif terhadap banyak baja tahan karat dan paduan tembaga, sehingga isolasi atau anoda korban harus dipertimbangkan pada rakitan logam campuran.

Dibandingkan dengan seri yang lebih banyak paduan, keluarga 1xxx termasuk 1090 memberikan ketahanan korosi umum yang superior tetapi tidak memberikan ketahanan korosi lokal yang lebih baik seperti pada beberapa paduan yang dioptimalkan untuk korosi; pemilihan harus didasarkan pada lingkungan layanan spesifik dan strategi penggabungan.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

1090 mudah dilas dengan proses fusi umum (TIG, MIG) dan pengelasan tahanan, dan umumnya menunjukkan kerentanan rendah terhadap retak panas karena kemurniannya. Penggunaan kawat pengisi dengan paduan yang serupa atau sedikit lebih tinggi terkadang disarankan untuk memperbaiki keseimbangan mekanik dan mengurangi porositas; kawat pengisi ER4043 atau ER4047 adalah pilihan umum tergantung geometri sambungan dan kebutuhan layanan.

Zona terpengaruh panas (HAZ) pada pengelasan 1090 tidak mengalami pelunakan akibat presipitat, namun dapat mengalami pertumbuhan butir dan perubahan sifat lokal; parameter pengelasan sebaiknya meminimalkan input panas untuk ketebalan lebih tipis guna mengurangi distorsi. Pembersihan awal dan kontrol fluks penting untuk menghindari penyerapan hidrogen dan porositas, khususnya untuk aplikasi dengan kebutuhan konduktivitas listrik tinggi.

Kemudahan Mesin

Pengolahan mesin 1090 mirip dengan aluminium murni: relatif mudah dikerjakan namun cenderung menghasilkan serpihan menggumpal pada kecepatan potong tinggi jika peralatan tidak dioptimalkan. Peralatan yang disarankan meliputi carbide tajam atau baja kecepatan tinggi dengan alur halus; kecepatan potong tinggi dan kedalaman potong ringan menghasilkan permukaan baik namun meningkatkan panas pisau, yang dapat menyebabkan terbentuknya lapisan tepi.

Karena 1090 lunak, evakuasi serpihan dan geometri alat sangat penting untuk mencegah penyumbatan dan goresan; penggunaan pendingin dan sudut rake positif meningkatkan performa. Indeks kemudahan mesin moderat dibandingkan dengan grade paduan bebas mesin; beberapa pabrikan menambahkan unsur minimal untuk meningkatkan kemudahan mesin, tetapi perubahan tersebut menurunkan konduktivitas.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk 1090 dalam kondisi O sangat baik: paduan ini mendukung proses deep drawing, stretch forming, dan stamping kompleks tanpa retak. Radius tikungan minimum kecil pada material annealed dan meningkat saat material mengeras; untuk tikungan kritis, temper O atau H12 disarankan untuk mengontrol pemulihan elastis (springback) dan meminimalkan retakan.

Respon terhadap pengerjaan dingin dapat diprediksi: reduksi terkontrol menghasilkan peningkatan kekuatan tarik sesuai keinginan, dan anneal antar tahap dapat mengembalikan keuletan untuk proses pembentukan bertahap. Untuk operasi pembentukan berat, pembentukan hangat dapat digunakan untuk mengurangi tegangan alir dan menunda necking sambil mempertahankan kualitas permukaan.

Perilaku Perlakuan Panas

1090 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; siklus pelarutan dan penuaan presipitat klasik tidak efektif karena kandungan paduan yang terlalu rendah untuk membentuk presipitat penguat. Oleh karena itu, kontrol sifat bergantung pada pengerasan kerja via deformasi plastik dan pemulihan/rekristalisasi melalui annealing.

Annealing tipikal untuk 1090 dilakukan pada suhu sekitar ~300–415 °C untuk mencapai rekristalisasi dan pelunakan penuh, dengan waktu tunggu disesuaikan menurut ketebalan dan ukuran penampang. Anneal parsial (misalnya proses tipe H24) memungkinkan keseimbangan terkendali antara keuletan dan kekuatan sisa untuk temper menengah, sedangkan anneal penuh (O) mengembalikan kemampuan bentuk maksimal.

Engineer tidak disarankan mengejar kekuatan lebih tinggi lewat penuaan termal; sebaliknya, jadwal pengerjaan dingin, anneal pelepasan tegangan antar tahap, atau modifikasi desain adalah cara tepat untuk mencapai sifat mekanis yang diperlukan. Perlakuan stabilisasi pasca pembentukan dapat digunakan untuk mengurangi springback dan meminimalkan tegangan sisa.

Performa Suhu Tinggi

1090 mengalami penurunan kekakuan dan kekuatan secara bertahap dengan naiknya suhu; pada suhu di atas ~100–150 °C kekuatan mekanik menurun jelas, dan creep suhu tinggi menjadi relevan untuk beban berkelanjutan. Paduan ini umumnya tidak direkomendasikan untuk aplikasi struktural pada suhu layanan di atas kira-kira 150 °C dalam jangka waktu panjang.

Ketahanan oksidasi pada suhu tinggi baik karena aluminium cepat membentuk oksida pelindung; namun skala permukaan atau perubahan warna terjadi pada suhu tinggi yang dapat memengaruhi tampilan atau resistansi kontak. Stabilitas termal sifat mekanik terbatas karena paduan tidak memiliki mekanisme penguatan presipitat; oleh karenanya, pemulihan kekerasan suhu tinggi lewat penuaan tidak berlaku.

Zona terpengaruh panas dari pengelasan pada suhu layanan tinggi menunjukkan sedikit degradasi terkait presipitat, tetapi pertumbuhan butir dan pelunakan akibat paparan berkepanjangan harus dipertimbangkan dalam desain. Untuk lingkungan termal siklik, ekspansi diferensial dan kelelahan termal adalah faktor desain karena koefisien ekspansi termal tinggi 1090 dapat menimbulkan tegangan pada struktur yang ditahan.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 1090
Elektrikal	Busbar, konduktor, foil kapasitor	Konduktivitas listrik tinggi dan kemampuan bentuk baik
Kelautan & Kimia	Liner tangki, saluran, pelapis	Ketahanan korosi dan kemudahan fabrikasi
Penerangan & Reflektif	Reflektor, komponen lampu	Reflektifitas tinggi dan hasil permukaan yang baik
Elektronik & Termal	Heat sink, penyebar panas	Konduktivitas termal tinggi dan densitas rendah
Arsitektural	Panel dekoratif, fasia	Kemampuan bentuk, kemudahan finishing, dan ketahanan korosi

1090 digunakan khusus saat kemurnian tinggi, konduktivitas, atau kualitas permukaan lebih diutamakan daripada kekuatan struktural tinggi. Densitasnya yang rendah dan kemudahan pembentukan menjadikannya pilihan ekonomis untuk aplikasi plat tipis dan komponen yang sering dilakukan pengelasan dan brazing.

Wawasan Pemilihan

Untuk aplikasi yang memprioritaskan konduksi listrik atau termal dengan kemampuan bentuk yang baik, 1090 dipilih dibandingkan aluminium murni komersial 1100 karena 1090 memiliki kandungan aluminium nominal lebih tinggi sehingga memberikan konduktivitas dan tampilan permukaan sedikit lebih baik, sementara tetap menawarkan kemampuan bentuk yang dapat diterima. Kekurangannya adalah peningkatan kekuatan yang terbatas dibandingkan dengan paduan sengaja.

Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 1090 menawarkan performa listrik dan termal yang lebih unggul serta umumnya ketahanan korosi lebih baik di banyak lingkungan, tetapi memiliki kekuatan lebih rendah dan ketahanan terhadap aus mekanis tertentu yang lebih rendah. Pilih 1090 saat konduktivitas dan hasil permukaan lebih penting daripada kemampuan menahan beban struktural.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat mengalami perlakuan panas seperti 6061 atau 6063, 1090 tidak akan mencapai kekuatan puncak yang dapat dicapai paduan pengerasan presipitasi, tetapi akan unggul dalam konduktivitas dan kemampuan bentuk serta seringkali lebih murah. Gunakan 1090 jika material yang ringan, konduktif, dan mudah dibentuk lebih penting daripada kekuatan struktural maksimal.

Ringkasan Akhir

Aluminium 1090 tetap menjadi pilihan rekayasa yang relevan di mana konduktivitas listrik dan termal tinggi, kemampuan bentuk yang sangat baik, serta ketahanan korosi unggul dengan biaya minimal menjadi prioritas. Respons pengerasan dingin yang dapat diprediksi dan kompatibilitas luas dengan proses fabrikasi umum menjadikannya material andal untuk komponen aplikasi elektrikal, termal, dekoratif, dan kimia.