Aluminium 1199: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

Alloy 1199 adalah anggota dari seri aluminium 1xxx, diklasifikasikan sebagai aluminium komersial murni dan ultra-murni. Ciri khasnya adalah kandungan aluminium biasanya di atas 99,9% (sering ditentukan sebagai 99,99% Al untuk material kelas semikonduktor dan listrik), dengan kadar jejak Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, serta elemen lain yang hadir pada level parts-per-million hingga ratusan ppm rendah.

Kekuatan pada 1199 terutama berasal dari kemurniannya dan pengerjaan dingin; ini adalah alloy yang tidak dapat diperlakukan secara panas dimana pemrosesan mekanis (work-hardening) dan pengendalian struktur butir menentukan performa mekanis. Sifat utama meliputi konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, ketahanan korosi unggul di berbagai lingkungan, kemampuan bentuk luar biasa pada kondisi annealed (O), dan kemampuan las yang sangat baik untuk ketebalan tipis. Industri khasnya meliputi listrik dan elektronik (busbar, konduktor, foil), pengolahan kimia dan makanan (peralatan yang sensitif terhadap korosi), aplikasi dirgantara dan kriogenik dimana kemurnian dan konduktivitas sangat penting, serta elemen arsitektur khusus.

Para engineer memilih 1199 ketika konduktivitas listrik/termal dan performa korosi menjadi persyaratan utama sementara kekuatan mekanis sedang sudah cukup. Material ini dipilih dibanding alloy yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan lebih tinggi ketika sambungan, pembentukan, atau kontinuitas listrik sangat krusial, dan juga diprioritaskan dibanding varian 1xxx dengan kemurnian lebih rendah saat peningkatan marginal dalam konduktivitas atau kebersihan diperlukan untuk pemrosesan lanjutan atau layanan di lingkungan yang agresif.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Lasabilitas	Catatan
O	Rendah	Tinggi (35–50%)	Istimewa	Istimewa	Annealed penuh, keuletan dan konduktivitas maksimum
H12	Rendah-Sedang	Sedang-Tinggi (25–40%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Perkerasan ringan, mempertahankan formabilitas baik
H14	Sedang	Sedang (15–30%)	Baik	Baik	Temper kerja dingin komersial yang umum untuk peningkatan kekuatan
H16	Sedang-Tinggi	Sedang-Rendah (10–25%)	Cukup	Baik	Perkerasan dingin lebih tinggi, digunakan untuk peningkatan kekuatan modest
H18	Tinggi (untuk 1xxx)	Lebih Rendah (8–18%)	Terbatas	Cukup	Kerja dingin berat, pembengkokan dan pembentukan terbatas
T5 / T6 / T651	Tidak tipikal / Tidak berlaku	T/A	T/A	T/A	1199 tidak dapat diperlakukan panas; temper penuaan buatan umumnya tidak digunakan

Temper secara langsung mengontrol kompromi antara keuletan dan kekuatan pada 1199 karena alloy ini tidak merespon pengerasan presipitasi. Kerja dingin meningkatkan kekuatan luluh dan tarik melalui akumulasi dislokasi dan pengerasan kerja sekaligus mengurangi elongasi dan kemudahan pembentukan. Memilih temper menengah (H12–H14) umum dilakukan ketika diperlukan penguatan tanpa mengorbankan formabilitas atau konduktivitas secara signifikan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤0.005	Impuritas tipikal; meminimalkan efek pada konduktivitas dan perilaku pengecoran
Fe	≤0.01	Besi adalah impuritas dominan pada alloy 1xxx; dijaga sangat rendah untuk mempertahankan konduktivitas
Mn	≤0.002	Dijaga minimal; kadar lebih tinggi akan mempengaruhi kekuatan dan ketahanan korosi
Mg	≤0.005	Dikendalikan untuk menghindari pengerasan larutan padat yang tidak diinginkan
Cu	≤0.001	Tembaga diminimalkan agar ketahanan korosi dan konduktivitas tetap terjaga
Zn	≤0.005	Zinc rendah menghindari kerapuhan dan efek galvanik
Cr	≤0.001	Kadar jejak saja; kontribusi kecil pada kekuatan
Ti	≤0.002	Jarang dipakai sebagai grain refiner pada varian pengecoran atau ekstrusi
Lainnya	≤0.01 (total)	Termasuk Ni, V, Bi, Pb, Sn; dijaga sangat rendah untuk aplikasi sensitif kemurnian

Komposisi 1199 menekankan keseimbangan aluminium dengan tingkat impuritas sangat rendah untuk memaksimalkan konduktivitas listrik dan termal serta mengurangi presipitat intermetalik yang dapat mengurangi keuletan atau ketahanan korosi. Elemen jejak pada level ppm masih dapat mempengaruhi struktur butir, perilaku rekristalisasi, dan perubahan kecil sifat mekanis sehingga kontrol kimia sangat penting untuk aplikasi khusus.

Sifat Mekanik

Pada kondisi annealed (O), 1199 menunjukkan kekuatan luluh dan tarik yang rendah khas aluminium kemurnian tinggi, dengan elongasi sangat tinggi dan kemampuan membengkokkan yang sangat baik. Perilaku tarik bersifat duktile dengan respons pengerasan regangan yang landai; kurva tegangan-regangan didominasi oleh elongasi seragam panjang dan tegangan luluh rendah. Nilai kekerasan pada temper O rendah dan berhubungan dengan kerapatan dislokasi dan kandungan presipitat minimal.

Kerja dingin secara signifikan meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dibanding kondisi O, tetapi mengorbankan elongasi dan formabilitas. Performa lelah moderat: umur lelah tanpa takik cukup baik karena keuletannya, tetapi cacat permukaan, tingkat kerja dingin, dan ketebalan sangat mempengaruhi. Efek ketebalan terlihat terutama pada performa tahan lelah dan pembengkokan—ketebalan tipis mudah dibentuk dan mempertahankan konduktivitas, sedangkan bagian yang lebih tebal dapat memiliki kekuatan sedikit lebih tinggi tapi formabilitas menurun.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (mis. H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	30–65 MPa	80–140 MPa	Nilai bervariasi sesuai ketebalan dan tingkat kerja dingin
Kekuatan Luluh	10–30 MPa	60–120 MPa	Tegangan luluh offset 0,2% sangat bergantung pada temper
Elongasi	35–50%	10–30%	Material annealed sangat duktile; kerja dingin mengurangi elongasi seragam
Kekerasan	15–30 HB	30–70 HB	Kekerasan rendah pada temper O; meningkat dengan pengerasan kerja

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.70 g/cm³	Sama dengan aluminium komersial lain, digunakan untuk perhitungan massa dan kekakuan
Rentang Leleh	660–660.5 °C	Interval leleh sempit aluminium murni; berguna untuk pertimbangan solder dan brazing
Konduktivitas Termal	220–240 W/m·K	Sangat tinggi—menguntungkan untuk aplikasi heat-sink dan pengelolaan panas
Konduktivitas Listrik	~60–65 %IACS (~35–38 MS/m)	Di antara tertinggi di alloy komersial karena kandungan impuritas ultra-rendah
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Typikal untuk aluminium, relevan untuk perhitungan massa termal
Ekspansi Termal	23.0–24.0 µm/m·K	Mirip dengan alloy Al lain; penting untuk perhitungan regangan termal dan desain sambungan

Kemurnian tinggi pada 1199 memaksimalkan properti transport termal dan listrik serta menghasilkan perilaku fisik yang sangat mendekati aluminium murni teoretis. Sifat-sifat ini membuat 1199 sangat menarik untuk aplikasi heat-sink, busbar, dan kriogenik dimana konduksi termal dan densitas rendah sangat penting. Perancang harus memperhitungkan ekspansi termal tinggi saat menyambung dengan material dengan ekspansi lebih rendah untuk menghindari tegangan termal.

Format Produk

Format	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.1–6.0 mm	Rendah sampai sedang (bergantung temper)	O, H12, H14	Sering digunakan untuk strip listrik, bahan foil, dan panel terbentuk
Pelat	6–25 mm	Kekuatan relatif lebih rendah per ketebalan karena kemurnian; ketersediaan pelat besar terbatas	O	Bagian tebal khusus jarang dan digunakan bila kemurnian penting
Ekstrusi	Ketebalan dinding 0.8–12 mm	Kekuatan tergantung kerja dingin; ductility baik untuk profil kompleks	O, H14	Kontrol butir dan permukaan penting untuk bagian listrik
Tabung	OD 6–150 mm	Ketahanan tumbukan dan pembentukan baik di O; kerja dingin untuk kekakuan tambah	O, H16	Digunakan untuk penanganan fluida dan tubing konduktif khusus
Batang/Rod	Diameter 3–50 mm	Kekuatan rendah sampai sedang; merespon penarikan dingin	O, H14	Digunakan untuk pengerjaan menjadi konektor, rivet, dan fastener dengan kebutuhan konduktivitas

Lembaran dan format ketebalan tipis mendominasi penggunaan komersial 1199 karena keuntungan kemurnian tinggi paling bernilai ketika konduktivitas, kualitas permukaan, dan kemampuan bentuk diperlukan. Ekstrusi dan batang diproduksi ketika bentuk kompleks atau komponen mesin diperlukan, namun kontrol kimia yang ketat selama proses sangat penting untuk menjaga konduktivitas tinggi dan kandungan inklusi rendah.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	1199	USA	Penunjukan untuk aluminium ultra-murni dalam sistem Aluminum Association
EN AW	Tidak ada setara langsung	Eropa	Tidak ada padanan EN AW yang tepat; grade kemurnian komersial terdekat adalah EN AW-1050/1060
JIS	Tidak ada setara langsung	Jepang	Bahan pembanding terdekat adalah JIS A1050 atau A1070 dalam hal kemurnian
GB/T	Tidak ada setara langsung	China	Standar China menyediakan grade kemurnian tinggi, tetapi pemetaan satu-satu langsung tidak umum

Biasanya tidak ada referensi silang yang tepat ke 1199 dalam beberapa standar internasional karena 1199 ditujukan untuk kimia ultra-murni khusus dan aplikasi khusus. Dalam praktiknya, desainer menggunakan grade keluarga 1100, 1050, 1060 sebagai setara fungsional untuk aplikasi umum, tetapi grade tersebut biasanya mengizinkan tingkat kandungan pengotor lebih tinggi dan konduktivitas sedikit lebih rendah. Ketika kemurnian ketat atau batasan unsur yang terdokumentasi diperlukan, penetapan AA 1199 atau grade kemurnian tinggi spesifik pabrikan adalah diperlukan.

Ketahanan Korosi

Paduan 1199 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang sangat baik berkat kandungan aluminium tinggi dan elemen paduan minimal yang dapat membentuk intermetallic aktif. Dalam sebagian besar lingkungan non-agresif, paduan ini membentuk film alumina pelindung yang stabil yang membatasi laju korosi seragam dan memberikan umur pemakaian panjang dengan perawatan minimal. Finishing permukaan, kontaminan, dan proses pengerjaan dingin dapat memengaruhi kecenderungan korosi lokal, sehingga kontrol proses dan perlakuan permukaan penting untuk aplikasi kritis.

Dalam lingkungan laut atau yang mengandung klorida, 1199 berkinerja lebih baik dibanding banyak grade aluminium paduan karena kadar tembaga dan elemen lain yang dapat memicu korosi lubang atau celah sangat rendah. Namun demikian, dalam paparan klorida berat, interaksi galvanik dengan logam lebih mulia (misalnya, tembaga, baja tahan karat) harus diperhitungkan; penggunaan penghalang isolasi atau anoda korban adalah praktik umum. Retak korosi tegangan (SCC) jarang terjadi pada 1199 karena tidak adanya atom larut signifikan yang mendorong SCC, tetapi tegangan residual tarik tinggi akibat pembentukan atau pengelasan harus dikelola untuk menghindari kegagalan tak terduga.

Dibandingkan keluarga 5xxx dan 6xxx, 1199 memiliki ketahanan korosi umum dan konduktivitas yang lebih unggul, tetapi kekuatan mekanik lebih rendah. Dibandingkan paduan keluarga 1xxx lainnya, 1199 sering menawarkan perilaku yang sedikit lebih baik karena kontrol pengotor yang lebih ketat; hal ini menjadikannya menarik untuk aplikasi pengolahan kimia, sanitasi, dan listrik dimana korosi dan potensi kontaminasi harus diminimalkan.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

1199 dapat dengan mudah dilas menggunakan proses fusi umum seperti TIG dan MIG karena paduan ini merupakan aluminium murni secara esensial dan memiliki kerentanan rendah terhadap retak panas pada ketebalan tipis. Pilihan kawat pengisi termasuk aluminium murni komersial (misalnya, Al 1100) untuk pencocokan konduktivitas atau 4043/5356 ketika sifat mekanik yang lebih baik diinginkan; pemilihan tergantung kebutuhan layanan dan penerimaan konduktivitas pasca las. Perhatian diperlukan pada kontrol input panas untuk meminimalkan pertumbuhan butir dan pelunakan lokal di zona terdampak panas (HAZ); perlakuan mekanik sebelum dan sesudah pengelasan digunakan ketika kekuatan atau kemampuan bentuk harus dipertahankan.

Kemudahan Mesin

Sebagai logam yang sangat lunak dan duktile, 1199 mudah dikerjakan mesin tetapi dapat rentan terhadap pembentukan tepi menempel (built-up edge) dan hasil permukaan buruk jika pemilihan peralatan dan kecepatan tidak optimal. Alat pemotong karbida atau keramik dengan sudut positif tinggi dan bentuk tajam mengurangi gesekan dan mendorong pembentukan serpihan kontinu; penggunaan pelumas atau pendingin aliran deras membantu evakuasi serpihan dan umur alat. Parameter pemesinan sebaiknya mengutamakan laju pakan lebih tinggi dan kecepatan spindle terkontrol untuk menghindari pembentukan lapisan nempel, serta operasional finishing dengan potongan ringan untuk mencapai kekasaran permukaan rendah dan menjaga konduktivitas.

Kemampuan Pembentukan

1199 sangat dapat dibentuk dalam kondisi annealed dan dapat mendukung operasi pembentukan agresif seperti deep drawing, roll forming, dan bending radius kecil yang dapat menyebabkan patah pada paduan yang lebih kuat. Radius lengkung minimum dalam kondisi O biasanya berkisar 0,5–1,0× tebal material untuk operasi ringan, dengan radius lebih besar direkomendasikan untuk ketebalan lebih atau penarikan kompleks. Respon terhadap pengerjaan dingin dapat diprediksi dan dikendalikan; temper menengah (H12–H14) memungkinkan peningkatan kekuatan bertahap tanpa mengorbankan kemampuan bentuk sepenuhnya.

Perilaku Perlakuan Panas

Karena 1199 pada dasarnya adalah aluminium murni, paduan ini tidak dapat diberlakukan perlakuan panas untuk pengerasan presipitasi. Tidak ada pengerasan usia (age-hardening) yang bermanfaat melalui perlakuan larutan dan penuaan buatan seperti yang terlihat pada paduan seri 2xxx, 6xxx, atau 7xxx. Pengolahan termal terbatas pada siklus annealing: anneal penuh (O) pada temperatur sekitar 350–415 °C (diikuti pendinginan lambat tergantung ketebalan) untuk menghilangkan pengerjaan dingin dan memaksimalkan duktibilitas, serta kontrol rekristalisasi untuk mengatur ukuran butir.

Pengerasan kerja melalui deformasi dingin adalah metode utama untuk meningkatkan kekuatan dan memodifikasi sifat. Siklus berulang pengerjaan dingin diikuti anneal parsial atau perlakuan recovery memungkinkan kontrol properti mekanik untuk proses stamping atau pembentukan. Pada fabrikasi dengan pengelasan, annealing lokal dan operasi mekanik pasca las dapat digunakan untuk mengembalikan duktibilitas di HAZ atau mengatur temper akhir.

Kinerja Pada Suhu Tinggi

1199 menunjukkan penurunan kekuatan mekanik yang relatif cepat saat temperatur naik di atas suhu ruang karena kandungan paduan yang dapat menstabilkan kekuatan pada suhu tinggi sangat minim. Suhu kerja praktis atas biasanya dibatasi hingga sekitar 150–200 °C untuk aplikasi menahan beban; di atas rentang ini pelunakan signifikan dan creep dapat terjadi. Oksidasi terbatas pada pembentukan lapisan alumina tipis pelindung yang mencegah degradasi permukaan progresif kecuali dalam lingkungan cair atau asap yang sangat mengoksidasi.

Stabilitas termal konduktivitas listrik dan termal masih dapat diterima sampai suhu sedang tinggi, tetapi perhatian ketat pada mismatching ekspansi termal dan relaksasi mekanik di bawah beban berkelanjutan diperlukan untuk rakitan. Zona terdampak panas di sekitar las dapat menunjukkan pertumbuhan butir kasar dan pelunakan; prosedur perancangan dan fabrikasi harus meminimalkan paparan suhu tinggi yang lama dimana performa mekanik dibutuhkan.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 1199
Elektrikal & Tenaga	Busbar, konektor, foil	Konduktivitas listrik tinggi dan kemampuan bentuk baik untuk bagian stempel/lengkung
Elektronik & Manajemen Termal	Heat sink, strap termal	Konduktivitas termal sangat baik dipadukan dengan densitas rendah
Pengolahan Kimia / Makanan	Tank tahan korosi, liner	Kemurnian tinggi dan ketahanan korosi mengurangi risiko kontaminasi
Aerospace / Kryogenik	Wadah kriogenik, fitting	Kandungan pengotor rendah dan duktibilitas pada suhu rendah
Arsitektur / Seni	Panel dekoratif, fasad terbentuk	Finishing permukaan bagus, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi

1199 dipilih ketika kombinasi antara konduktivitas tinggi, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi memberikan manfaat fungsional yang melebihi kekuatan mekanik yang sederhana. Biasanya digunakan pada komponen tipis dan bagian khusus dimana kemurnian dan properti transport lebih diprioritaskan daripada performa pembawaan beban struktural.

Wawasan Pemilihan

Bagi engineer yang memilih antara 1199 dan opsi aluminium lain, pertimbangkan keseimbangan yang dibutuhkan antara konduktivitas, kemampuan bentuk, dan kekuatan. Dibandingkan grade aluminium murni komersial seperti 1100, 1199 menawarkan kontrol pengotor lebih ketat dan konduktivitas serta kebersihan sedikit lebih tinggi, dengan kekuatan mekanik yang setara atau sedikit lebih rendah dalam beberapa jalur proses. Dibandingkan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 1199 menukar sebagian kekuatan untuk konduktivitas listrik dan termal unggul serta, dalam banyak lingkungan, ketahanan korosi lebih baik; pilih 1199 ketika konduktivitas atau sensitivitas kontaminasi menjadi faktor utama.

Dibandingkan paduan yang dapat diberlakukan perlakuan panas seperti 6061 atau 6063, 1199 memberikan konduktivitas jauh lebih tinggi dan sering kemampuan bentuk lebih baik namun kekuatan puncak lebih rendah. Gunakan 1199 ketika kualitas sambungan, konduktivitas, atau kompleksitas pembentukan lebih diutamakan daripada kekuatan paduan yang dipertingkatkan dengan perlakuan panas. Dalam pengadaan, pertimbangkan biaya dan ketersediaan—1199 adalah produk spesialis dan mungkin memiliki harga premium atau waktu tunggu lebih lama dibanding paduan 1xxx atau 5xxx yang lebih umum, sehingga penggunaannya disarankan untuk aplikasi yang benar-benar memanfaatkan sifat uniknya.

Ringkasan Penutup

Paduan 1199 tetap relevan ketika kemurnian aluminium ultra-tinggi, konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, serta ketahanan korosi superior diperlukan bersama kemampuan bentuk dan kemudahan pengelasan yang unggul. Perannya komplementer terhadap aluminium paduan yang lebih kuat: engineer memilih 1199 ketika faktor performa lebih mengutamakan properti transport, kebersihan, dan pembentukan duktile daripada kekuatan struktural maksimum.