Aluminium 1100: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

1100 adalah bagian dari seri 1xxx dari paduan aluminium, diklasifikasikan sebagai aluminium komersial murni dengan kandungan aluminium minimal sekitar 99%. Seri 1xxx ditandai oleh penambahan paduan yang sangat rendah dan dikenal karena kemurnian kimianya yang sangat baik dibandingkan dengan seri lain seperti 3xxx atau 6xxx.

Elemen paduan utama dalam 1100 hanya hadir sebagai impuritas terkontrol: silikon, besi, tembaga, mangan, magnesium, dan seng semuanya muncul pada tingkat jejak hingga puluhan persentase. Karena paduan ini tidak mengandung tambahan penguat yang signifikan, penguatan mekaniknya dicapai hampir secara eksklusif melalui pengerasan kerja (cold working) daripada perlakuan panas presipitasi.

Ciri utama 1100 meliputi formabilitas yang sangat baik, ketahanan korosi yang sangat baik di lingkungan atmosfer dan banyak lingkungan kimia, serta konduktivitas termal dan listrik yang luar biasa dibandingkan dengan grade yang lebih banyak paduannya. Kemampuan las umumnya sangat baik pada temper annealed karena paduan ini duktile dan tidak memerlukan perlakuan panas pasca-las, namun kekuatan mekaniknya rendah dibandingkan dengan paduan yang diperkeras secara kerja atau yang dapat diperlakukan panas.

Industri tipikal yang menggunakan 1100 meliputi pengolahan kimia, penanganan makanan, signage, trim arsitektural, elektronik (heatsinks), dan aplikasi yang membutuhkan formabilitas tinggi serta ketahanan korosi dengan biaya rendah. Engineer memilih 1100 ketika duktibilitas maksimum, konduktivitas, dan performa korosi per biaya lebih penting daripada mencapai kekuatan statis yang tinggi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–40%)	Unggul	Unggul	Kondisi annealed sepenuhnya dengan kemurnian komersial untuk duktibilitas maksimum
H12	Sedang	Sedang (10–20%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Work hardening parsial dengan pengurangan duktibilitas terbatas
H14	Sedang-Tinggi	Rendah-Sedang (8–15%)	Baik	Sangat Baik	Temper kerja dingin yang umum untuk menyeimbangkan kekuatan dan formabilitas
H16	Tinggi	Rendah (6–12%)	Cukup-Baik	Baik	Kerja dingin lebih berat untuk kekuatan lebih tinggi namun kemampuan bentuk menurun
H18	Sangat Tinggi	Rendah (4–10%)	Terbatas	Baik	Kekuatan maksimum yang hampir dicapai secara komersial melalui pengerasan kerja dingin
H24	Sedang (stabil)	Sedang	Baik	Sangat Baik	Strain-hardened dan distabilkan melalui anneal/pasivasi parsial

Temper memiliki efek utama pada sifat 1100 karena paduan ini tidak dapat diperlakukan panas. Pengerasan kerja dingin meningkatkan kekuatan luluh dan tarik sekaligus mengurangi elongasi dan jangkauan pembentukan. Pemilihan temper H yang tepat adalah kompromi antara proses pembentukan dan kekuatan akhir komponen; banyak pembuat memilih O untuk proses penarikan dalam (deep drawing) dan H14/H16 untuk komponen lembaran struktural ringan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Al	Seimbang (≥ 99,0%)	Konstituen utama; biasanya >99% berdasarkan berat dalam 1100 komersial
Si	≤ 0,95	Impuritas umum; sedikit mengurangi konduktivitas dan meningkatkan kemampuan pengecoran dalam jumlah kecil
Fe	≤ 0,95	Impuritas yang membentuk intermetallic yang mempengaruhi kekuatan dan permukaan
Mn	≤ 0,05	Impuritas minor; efek penguatan minimal pada level ini
Mg	≤ 0,05	Hampir tidak ada dalam 1100; bukan sumber penguatan presipitasi
Cu	≤ 0,05	Dipertahankan sangat rendah untuk menjaga ketahanan korosi dan konduktivitas
Zn	≤ 0,10	Tingkat jejak; seng lebih tinggi akan mengurangi duktibilitas dan ketahanan korosi
Ti	≤ 0,15	Sering hadir dari grain refiner; penambahan kecil meningkatkan kontrol mikrostruktur
Lainnya	≤ 0,05 masing-masing, total ≤ 0,15	Elemen jejak yang hadir dalam batas produksi komersial

Matrix aluminium murni mendominasi performa: konduktivitas listrik dan termal berbanding terbalik dengan konsentrasi impuritas paduan, sementara kekuatan mekanik sangat dipengaruhi oleh pengerasan kerja dingin dan kehadiran partikel intermetallic yang terdiri dari Si dan Fe. Kontrol elemen minor seperti Ti terutama digunakan untuk kontrol struktur butir selama pengecoran/penggilingan dan bukan untuk penguatan massa.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 1100 khas untuk logam kubus pusat muka dengan kekuatan rendah dan sangat duktile. Pada temper annealed (O), paduan menunjukkan kekuatan luluh dan tarik rendah dengan elongasi biasanya puluhan persen, memungkinkan deformasi plastik ekstensif tanpa patah. Pengerasan kerja dingin meningkatkan kepadatan dislokasi dan menghasilkan peningkatan kekuatan yang signifikan tetapi mengorbankan duktibilitas dan formabilitas.

Kekuatan luluh dan tarik sangat bergantung pada temper dan ketebalan; ukuran yang lebih tipis dan digulung dingin dapat mencapai kekuatan lebih tinggi karena akumulasi regangan yang lebih besar selama pemrosesan. Kekerasan berkorelasi dengan temper dan umum digunakan sebagai kontrol produksi cepat untuk lembaran yang diperkeras kerja; nilai kekerasan Brinell rendah pada O dan meningkat secara prediktif dengan temper H. Perilaku kelelahan biasanya dibatasi oleh kekuatan statis yang rendah dan kondisi permukaan; pemolesan dan shot-peening dapat meningkatkan umur lelah tetapi paduan ini tetap inferior dibandingkan seri yang kekuatannya lebih tinggi untuk bagian yang mengalami beban siklik.

Ketebalan memiliki efek praktis karena plat yang lebih tebal kurang mudah diperkeras kerja ke tingkat kekerasan tinggi dan mungkin mempertahankan lebih banyak sifat annealed; perancang harus mempertimbangkan interaksi temper/ketebalan saat menentukan spesifikasi kekuatan atau performa pembentukan.

Properti	O/Annealed	Temper Utama (misal, H14)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	~55–115 MPa (tipikal)	~110–180 MPa (tipikal)	Rentang luas tergantung ketebalan dan pengerasan kerja tepat; nilai perkiraan
Kekuatan Luluh	~30–70 MPa (tipikal)	~90–150 MPa (tipikal)	Kekuatan luluh meningkat tajam dengan pengerasan kerja; tidak ada pengerasan presipitasi
Elongasi	~30–40%	~8–18%	Duktibilitas menurun saat temper bergerak dari O ke angka H yang lebih tinggi
Kekerasan (Brinell)	~20–30 HB	~30–60 HB	Kekerasan meningkat dengan kepadatan dislokasi akibat pengerasan kerja

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Kepadatan	2,71 g/cm³	Tipikal untuk aluminium dan mendekati grade aluminium paduan rendah lainnya
Rentang Leleh	~660 °C (solidus ≈ 657–660 °C)	Sebagai paduan hampir murni, titik leleh mendekati aluminium murni
Konduktivitas Termal	~200–230 W/m·K	Konduktivitas termal tinggi; sedikit lebih rendah dari aluminium murni karena impuritas meningkat
Konduktivitas Listrik	~53–60 % IACS (tipikal)	Konduktivitas listrik sangat baik untuk paduan non-murni; tergantung level impuritas
Kalor Jenis	~0,9 J/g·K	Nilai tipikal mendekati aluminium murni pada suhu ruang
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Koefisien ekspansi termal khas paduan aluminium

Konduktivitas termal dan listrik tinggi pada 1100 berasal dari rendahnya konsentrasi elemen paduan; sifat ini membuatnya menarik untuk aplikasi penyebar panas dan penghantar listrik. Koefisien ekspansi termal yang relatif tinggi harus diperhitungkan pada rakitan dengan material yang berbeda untuk menghindari distorsi akibat tegangan termal atau masalah penyegelan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,2 mm – 6 mm	Kekuatan meningkat dengan proses cold rolling	O, H12, H14, H16	Tersedia luas; digunakan untuk deep drawing dan aplikasi dekoratif
Plat Tebal (Plate)	>6 mm – 50+ mm	Kekuatan cold-worked yang dapat dicapai lebih rendah pada plat tebal	O, H18	Stok tebal biasanya dalam kondisi annealed; cold working terbatas setelah rolling
Ekstrusi	Penampang kompleks hingga profil besar	Kekuatan bergantung pada cold drawing/aging selanjutnya	O, H12, H14	Ekstrusi sering digunakan ketika kemampuan bentuk dan ketahanan korosi penting
Tabung (Tube)	Diameter dari kecil hingga besar	Properti mekanik dipengaruhi oleh metode pembentukan	O, H14	Umum untuk tabung arsitektural dan penanganan bahan kimia
Batang (Bar/Rod)	Diameter hingga 300 mm	Biasanya work-hardening lebih rendah kecuali telah cold drawn	O, H16, H18	Digunakan untuk machining atau pembentukan lebih lanjut menjadi komponen

Rute proses mempengaruhi mikrostruktur dan perilaku mekanik: rolling dan cold drawing memperkenalkan strain hardening yang meningkatkan kekuatan, sementara annealing mengatur ulang mikrostruktur untuk pembentukan. Pemilihan produk harus mencerminkan urutan proses pembentukan yang diperlukan; plat tipis dengan temper O dipilih untuk deep drawing dan spinning, sedangkan temper H dipilih untuk bagian yang memerlukan kekakuan dan kekuatan tambahan tanpa perlakuan panas.

Grade yang Setara

Standar	Grade	Region	Catatan
AA	1100	USA	Penunjukan utama paduan Amerika untuk aluminium komersial murni
EN AW	1050A / 1100 (paling mendekati)	Eropa	Penunjukan EN untuk paduan komersial murni tumpang tindih; 1050A sering menjadi yang paling mendekati dalam praktik
JIS	A1050 / A1100 (paling mendekati)	Jepang	JIS memiliki kategori komersial murni serupa; kesetaraan langsung bervariasi tergantung batas impuritas
GB/T	1060 / 1100 (mirip)	Tiongkok	Standar Tiongkok menawarkan grade komersial murni yang sebanding dengan batas sedikit berbeda

Tidak selalu ada pemetaan satu-ke-satu yang tepat antar standar karena batas impuritas yang diizinkan dan konvensi klasifikasi berbeda secara regional. Saat substitusi antar standar, periksa batas kimia spesifik, definisi temper, dan jaminan sifat mekanik daripada hanya mengandalkan nomor seri nominal.

Ketahanan Korosi

1100 menunjukkan ketahanan korosi umum yang sangat baik karena kandungan aluminium tinggi membentuk film alumina (Al2O3) tipis yang melindungi dengan cepat. Dalam lingkungan atmosfer dan industri yang sedikit korosif, 1100 bekerja dengan baik dan biasanya tahan terhadap pitting lebih baik dibandingkan banyak material paduan tinggi karena tidak mengandung elemen paduan agresif.

Dalam lingkungan laut dan yang mengandung klorida, 1100 tahan korosi merata tetapi rentan terhadap serangan lokal di area celah dan kopling katodik; anodizing dan pelapis pelindung dapat memperpanjang masa pakai di lingkungan salin yang berat. Stress corrosion cracking (SCC) bukan masalah utama untuk 1100 karena tidak memiliki mikrostruktur kekuatan tinggi dan kimia paduan yang mendorong SCC; namun tegangan tinggi di kondisi kaya klorida tertentu masih dapat memulai retak.

Interaksi galvanik umum terjadi pada aluminium: 1100 akan bersifat anodik saat berpasangan dengan logam mulia seperti baja tahan karat atau tembaga, sehingga desainer harus menggunakan penghalang isolasi atau pengikat yang kompatibel untuk membatasi percepatan korosi galvanik. Dibandingkan dengan keluarga lain, 1100 mengorbankan sebagian ketangguhan mekanik untuk ketahanan korosi dan konduktivitas jika dibandingkan dengan paduan seri 5xxx atau 6xxx yang lebih kuat namun mungkin memiliki perilaku korosi lokal berbeda.

Properti Fabrikasi

Pengelasan

1100 mudah dilas dengan metode TIG, MIG (GMAW), dan tahanan dengan risiko retak panas sangat rendah selama praktik yang baik diterapkan. Kawat pengisi umum termasuk ER1100, ER4043, dan ER5356 tergantung kebutuhan layanan; ER1100 mempertahankan konduktivitas dan daktilitas sementara 4043/5356 dapat meningkatkan penampilan sambungan dan properti mekanik. Pelemahan zona terpengaruh panas (HAZ) bukan masalah utama karena paduan tidak mendapatkan kekuatan dari presipitasi; namun variasi kekuatan lokal terjadi akibat hilangnya pengerasan dingin pada area sekitar las.

Machinability

Machinability 1100 dianggap antara buruk sampai sedang jika dibandingkan dengan paduan aluminium yang mudah mesin karena sifatnya lunak dan lengket dengan kecenderungan membentuk serbuk panjang dan berkelanjutan. Pemakaian alat carbide, kecepatan spindle tinggi, kedalaman potong tipis, dan pelumasan/pendinginan yang memadai membantu mengatasi pembentukan tepi yang menempel dan meningkatkan hasil permukaan. Keausan abrasif alat rendah tetapi kontrol serbuk dan pemegangan kerja perlu diperhatikan agar menghindari getaran dan lecet.

Formabilitas

Formabilitas pada temper O sangat baik dan memungkinkan pembengkokan ekstrem, deep drawing, dan spinning. Radius lentur minimum sering mendekati 1–2× ketebalan material pada temper O untuk banyak operasi plat tipis; temper H memerlukan radius lebih besar dan pembentukan bertahap. Pembentukan dingin meningkatkan kekuatan melalui pengerasan regangan dan merupakan metode yang direkomendasikan untuk bagian yang tidak memungkinkan perlakuan panas.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang tidak dapat diperlakukan panas secara presipitasi, 1100 tidak merespons siklus solusi dan aging untuk pengerasan presipitasi. Upaya menerapkan perlakuan panas tipe T tidak akan menghasilkan peningkatan yang sama seperti pada paduan seri 6xxx atau 7xxx. Proses termal tipikal adalah annealing untuk mengembalikan daktilitas setelah pengerjaan dingin: anneal penuh (O) dicapai pada suhu yang memungkinkan rekristalisasi dan pelepasan tegangan tanpa mencairkan logam.

Pengerasan kerja adalah metode utama peningkatan properti; urutan kerja dingin dan pelepasan stres atau stabilisasi terkendali (misalnya H24) digunakan untuk menyeimbangkan kekuatan dan stabilitas dimensi. Perlakuan stabilisasi termal harus dipilih dengan hati-hati untuk menghindari pertumbuhan butir atau distorsi yang tidak diinginkan, dan bagian yang memerlukan konsistensi sifat mekanik pasca las harus dirancang dengan perkiraan pelemahan HAZ dalam pikiran.

Performa Suhu Tinggi

1100 kehilangan kekuatan dengan cepat saat suhu meningkat karena mekanisme dislokasi dan kandungan paduan rendah memberikan sedikit retensi kekuatan di atas suhu ambient. Untuk beban mekanik berkelanjutan, desainer biasanya membatasi suhu layanan di bawah 100–150 °C untuk menjaga integritas mekanik; paparan singkat hingga 200 °C masih dapat ditolerir tetapi dengan pelemahan yang terukur. Oksidasi terbatas karena skala alumina pelindung terbentuk ulang dengan cepat, namun beberapa pengerasan oksida permukaan dapat mempengaruhi operasi pembentukan pada suhu tinggi.

Perilaku zona las dan relaksasi tegangan residual terjadi pada suhu tinggi; elemen pelindung galvanik dapat mengubah hubungan anodic/kathodic saat suhu menyebabkan perubahan mikrostruktur. Untuk kebutuhan struktural suhu tinggi, pilih paduan yang dapat diperlakukan panas atau paduan suhu tinggi daripada 1100.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 1100
Otomotif	Trim interior, pelindung panas	Formabilitas dan ketahanan korosi sangat baik untuk komponen non-struktural
Mari	Trim arsitektural, tangki kimia	Ketahanan korosi tinggi dan kemudahan fabrikasi di lingkungan korosif
Aerospace	Fitting, saluran pengolahan kimia	Perpaduan formabilitas, ketahanan korosi, dan bobot ringan yang baik untuk struktur sekunder
Elektronik	Heat sink, pelindung EMI	Konduktivitas termal dan listrik tinggi serta hasil permukaan baik untuk manajemen panas
Makanan & Minuman	Meja kerja, tangki, peralatan	Lapisan oksida non-toksik, mudah dibersihkan, dan tahan korosi pada banyak cairan proses

Perpaduan formabilitas, konduktivitas, dan ketahanan korosi 1100 pada biaya material rendah menjadikannya pilihan utama untuk banyak komponen struktural dan fungsional sekunder. Ketika bagian tidak memerlukan kekuatan statis tinggi tetapi memerlukan pembentukan atau konduktivitas, 1100 sering menjadi pilihan material yang paling efisien.

Wawasan Pemilihan

Pilih 1100 ketika daktilitas maksimum, ketahanan korosi, serta konduktivitas termal/elektrik menjadi faktor prioritas utama dan beban mekanik relatif rendah. Untuk deep drawing, spinning, atau bagian yang dibentuk kompleks, 1100-O biasanya adalah pilihan paling ekonomis dan teknis tepat.

Dibandingkan dengan paduan murni komersial lainnya (misalnya, 1050), 1100 memiliki batas kandungan impuritas yang sangat sedikit berbeda dan mungkin menawarkan konduktivitas atau hasil permukaan yang sedikit berbeda; pemilihan biasanya didasarkan pada ketersediaan stok dan sertifikasi pemasok daripada lonjakan kinerja. Dibandingkan dengan paduan yang umumnya mengeras kerja seperti 3003 atau 5052, 1100 umumnya memiliki kekuatan lebih rendah tetapi konduktivitas listrik/termal yang lebih baik serta kemampuan bentuk yang seringkali lebih unggul; pilih 3003/5052 ketika diperlukan kekuatan lebih tinggi atau respons pengerasan regangan. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 1100 dipilih ketika konduktivitas, kemampuan bentuk, atau ketahanan korosi lebih penting daripada kekuatan puncak; 6061 tetap lebih disukai bila dibutuhkan kekuatan struktural lebih tinggi atau pengerasan usia (age-hardening).

Ringkasan Penutup

1100 tetap menjadi paduan aluminium yang banyak digunakan dan berbiaya rendah karena secara unik menggabungkan kemampuan bentuk yang sangat baik, ketahanan korosi, serta konduktivitas termal dan listrik yang tinggi dalam matriks murni secara komersial. Untuk komponen yang memprioritaskan kemudahan fabrikasi dan daya tahan layanan dibandingkan kekuatan puncak, 1100 terus menjadi pilihan rekayasa yang pragmatis.