Aluminium 1N99: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

1N99 adalah paduan aluminium cor dengan kemurnian tinggi yang termasuk dalam seri 1xxx dari grade aluminium, yang mewakili paduan dengan kandungan aluminium sangat tinggi dan hanya penambahan terkendali yang minim. Komposisinya dirancang sekitar kandungan aluminium minimum mendekati 99 wt% dengan penambahan paduan secukupnya untuk mengontrol struktur butir dan performa proses drawing. Paduan ini terutama diperkuat melalui pengerasan regangan (work-hardening) bukan melalui perlakuan panas presipitasi, dan tidak umum sebagai kandidat untuk pengerasan usia tipe T6.

Ciri utama 1N99 meliputi konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik dibandingkan dengan grade paduan yang lebih berat, kemampuan pembentukan unggul dalam kondisi anil, dan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik karena fraksi aluminium yang tinggi. Kemampuan las sangat baik untuk proses fusion umum dengan kecenderungan retak panas yang minimal, sementara kekuatan yang dapat dicapai relatif sedang dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas. Industri yang biasa menggunakan 1N99 antara lain transmisi listrik dan buswork, pengolahan kimia, arsitektur/komponen curtain wall, serta fabrikasi serba guna yang ringan di mana kemurnian tinggi dan ketahanan korosi menjadi prioritas.

Para engineer memilih 1N99 ketika parameter desain lebih mengutamakan konduktivitas, hasil permukaan, dan daktilitas daripada kekuatan puncak; paduan ini dipilih dibanding varian “komersial murni” seri 1000 saat kontrol residual yang sedikit lebih ketat dan konsistensi mekanik yang lebih baik diperlukan. Paduan ini juga dipilih menggantikan material paduan berat saat proses pembentukan berlangsung ekstensif atau saat konduktivitas dan ketahanan korosi pasca-las harus dipertahankan.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Sangat Tinggi	Unggul	Unggul	Fully annealed, daktilitas dan konduktivitas maksimum
H12	Rendah–Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Unggul	Kerja dingin ringan, peningkatan kekuatan sedikit
H14	Sedang	Sedang	Baik	Unggul	Temper kerja dingin komersial umum untuk kekuatan sedang
H16	Sedang–Tinggi	Sedang	Cukup	Unggul	Pengerasan kerja lebih berat untuk hasil luluh lebih tinggi
H18	Tinggi	Rendah	Terbatas	Unggul	Kerja dingin maksimum untuk kekuatan non-heat-treatable
T4	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak berlaku — paduan tidak dapat diperlakukan panas
T6	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak berlaku — paduan tidak merespon pengerasan usia

Temper memengaruhi 1N99 terutama melalui tingkat kerja dingin yang diaplikasikan setelah proses anil. Material anil (O) menawarkan daktilitas dan formabilitas tertinggi, cocok untuk operasi drawing dalam dan stamping kompleks, sedangkan temper H memberikan kekuatan luluh dan tarik yang secara bertahap lebih tinggi dengan pengorbanan elongasi dan kemampuan bending. Karena paduan tidak dapat diperlakukan panas, pemberian temper hanya dicapai melalui regangan mekanis; perancang harus memilih tingkat kerja dingin minimal yang memenuhi kebutuhan kekuatan untuk mempertahankan karakter pembentukan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.05	Dipertahankan rendah untuk menjaga konduktivitas dan daktilitas; tinggi Si menurunkan kemampuan pembentukan
Fe	≤ 0.40	Besi adalah impuritas utama; jumlah kecil memperbaiki struktur butir tetapi kelebihan menurunkan daktilitas
Mn	0.02–0.20	Jumlah kecil Mn dapat meningkatkan kekuatan melalui dispersi tanpa kehilangan konduktivitas yang berarti
Mg	≤ 0.10	Magnesium dibatasi untuk menghindari akselerasi pengerasan kerja dan mempertahankan ketahanan korosi
Cu	≤ 0.05	Tembaga diminimalkan karena mengurangi ketahanan korosi dan konduktivitas
Zn	≤ 0.05	Seng dikontrol ketat untuk menghindari kerapuhan dan kerentanan terhadap korosi tegangan (SCC)
Cr	≤ 0.05	Kromium jejak dapat membantu pengendalian struktur butir selama pemrosesan
Ti	≤ 0.02	Titanium digunakan sebagai penghalus butir untuk kualitas ekstrusi dan lembaran
Lainnya	≤ 0.10	Residual (masing-masing) dikontrol; total lainnya dijaga rendah untuk mempertahankan kemurnian tinggi

Pengendalian elemen minor secara sengaja pada 1N99 menyeimbangkan kebutuhan konduktivitas listrik dan termal tinggi dengan kebutuhan mekanik dalam pembentukan dan pemakaian. Besi dan silikon adalah impuritas tak terhindarkan utama yang sangat dibatasi untuk menjaga daktilitas dan konduktivitas. Penambahan mangan dan titanium sangat rendah digunakan secara selektif untuk mengontrol ukuran butir dan meningkatkan konsistensi mekanik tanpa mengubah paduan menjadi kelas yang dapat diperlakukan panas.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 1N99 khas aluminium kemurnian tinggi: kondisi anil menunjukkan kekuatan luluh rendah dan kekuatan tarik sedang dengan elongasi seragam sangat tinggi. Kerja dingin akan secara signifikan meningkatkan kekuatan luluh dan tarik tetapi dengan pengorbanan daktilitas dan ketangguhan; kurva tegangan-regangan menjadi semakin linear dan kemampuan pengerasan regangan berkurang dengan meningkatnya tingkat temper. Kekerasan berhubungan dengan temper dan merupakan indikator tingkat kerja dingin yang praktis selama proses.

Kinerja lelah pada 1N99 cukup untuk bagian struktural non-rotasi tetapi lebih rendah daripada banyak seri paduan saat terkena siklus tegangan dengan konsentrasi tegangan tinggi. Efek ketebalan signifikan: lembaran dengan ketebalan tipis umumnya dapat mengalami peningkatan pengerasan kerja lebih besar selama pembentukan dan mungkin menunjukkan kekuatan luluh nyata lebih tinggi dibanding plat lebih tebal pada temper yang sama. Perancang harus memerhitungkan penurunan ambang pertumbuhan retak lelah relatif terhadap aluminium paduan yang lebih keras saat menggunakan 1N99 dalam aplikasi beban dinamis.

Sifat	O/Anil	Temper Utama (misalnya H14)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	70–110 MPa	120–170 MPa	Rentang bergantung pada pemrosesan, ketebalan, orientasi pengujian
Kekuatan Luluh (offset 0.2%)	20–40 MPa	90–140 MPa	Kerja dingin secara signifikan menaikkan luluh
Elongasi (%)	30–45%	6–18%	Pengurangan signifikan dengan meningkatnya temper
Kekerasan (HB)	15–30 HB	35–70 HB	Kekerasan berhubungan dengan kerja dingin; anil sangat lunak

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.70 g/cm³	Tipe khas paduan aluminium; memungkinkan kekakuan/kekuatan spesifik tinggi
Rentang Leleh	658–660 °C	Rentang leleh sempit untuk aluminium elemental dengan paduan minimal
Konduktivitas Termal	200–235 W/m·K	Sedikit di bawah Al murni tergantung tingkat impuritas
Konduktivitas Listrik	60–65 % IACS	Konduktivitas tinggi dibanding paduan struktural; variatif dengan tingkat kerja dingin
Kalor Spesifik	0.90 J/g·K	Mendekati nilai aluminium murni di rentang servis tipikal
Ekspansi Termal	23 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Ekspansi termal linier khas untuk paduan aluminium

Dari sisi fisik, 1N99 berperilaku seperti aluminium kemurnian tinggi lainnya: ringan, konduktif secara termal, dan memiliki kapasitas kalor signifikan yang berguna dalam aplikasi manajemen panas. Nilai konduktivitas sensitif terhadap kimia dan temper; kerja dingin yang ekstensif menurunkan konduktivitas listrik akibat peningkatan dislokasi dan hamburan impuritas. Kombinasi kepadatan rendah dan kemampuan transport termal/listrik yang baik membuat 1N99 menarik untuk busbar, panel penyebar panas, dan enclosure listrik.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (Lembaran)	0,3–6,0 mm	UTS lebih rendah pada ketebalan tipis saat dianil; mudah mengeras akibat pengerjaan	O, H12, H14	Sering digunakan untuk pelapisan, aplikasi dekoratif, dan penghantar listrik
Plate (Pelat)	6,0–50 mm	Bagian tebal menunjukkan kenaikan pengerasan kerja yang lebih rendah	O, H16, H18	Pemakaian terbatas saat kekuatan bagian berat tidak kritis
Extrusion (Ekstrusi)	Ketebalan dinding 1–20 mm	Ekstrusi menghasilkan butir halus; lunak setelah ekstrusi kecuali diberi pengerjaan dingin	O, H12	Umum untuk profil yang membutuhkan konduktivitas dan ketahanan korosi
Tube (Tabung)	Ø 6–120 mm	Perilaku mirip lembaran; penarikan dingin meningkatkan kekuatan	O, H14	Digunakan untuk tabung penghantar dan elemen arsitektur
Bar/Rod (Batang)	Ø 3–50 mm	Bagian solid merespons penarikan dingin dan pelurusan	O, H16	Digunakan untuk konektor, pengikat dengan kebutuhan kemurnian tinggi

Mode pembentukan (rolling, ekstrusi, penarikan) dan bentuk produk menentukan mikrostruktur serta perilaku mekanik 1N99. Lembaran tipis mencapai kekuatan efektif lebih tinggi setelah pengerjaan dingin dibanding pelat tebal karena distribusi regangan dan orientasi butir akibat proses. Produk ekstrusi dan penarikan dapat diuntungkan dari penambahan titanium untuk pemurnian butir, memberikan sifat mekanik konsisten dan kualitas permukaan yang lebih baik.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	1N99	USA	Penunjukan untuk variant tempa dengan kemurnian tinggi ini
EN AW	1050A (perkiraan)	Eropa	Ekivalen komersial terdekat dalam sistem EN; komposisi dan batas temper bisa berbeda
JIS	A1050	Jepang	Grade aluminium murni komersial dengan performa serupa
GB/T	1060 (perkiraan)	Tiongkok	Standar lokal dengan perbedaan komposisi dan mekanik; peta ekivalensi kira-kira

Grade setara yang tercantum bersifat perkiraan dan dimaksudkan sebagai panduan cross-referencing, bukan pertukaran tepat. Perbedaan halus antar standar muncul dari batas maksimum impuritas, elemen jejak yang diizinkan, dan metode uji mekanik. Saat substitusi berdasarkan ekivalensi, perancang harus memverifikasi konduktivitas, kandungan impuritas, dan data mekanik temper spesifik sesuai batas spesifikasi untuk memastikan fungsi yang diharapkan.

Ketahanan Korosi

1N99 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik umum yang sangat baik karena kandungan aluminium tinggi dan kemampuan paduan membentuk lapisan oksida yang stabil dan melekat. Dalam atmosfer pedesaan dan industri, performanya sebanding dengan paduan seri 1xxx lain, dengan ketahanan korosi seragam lebih baik dan performa baik di lingkungan perkotaan ringan. Pitting pada atmosfer yang mengandung klorida (lingkungan laut) terbatas pada 1N99, tetapi perendaman lama atau zona cipratan pada salinitas tinggi dapat mempercepat serangan lokal dibandingkan dengan alternatif anodized atau paduan 5xxx/6xxx.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) pada aluminium kemurnian tinggi rendah dibandingkan paduan kekuatan tinggi seri 7xxx karena 1N99 tidak memiliki mikrostruktur presipitat yang memicu inisiasi dan propagasi SCC. Pertimbangan galvanik penting: 1N99 bersifat anodis terhadap baja tahan karat dan banyak paduan tembaga, sehingga kontak dengan logam katodik dalam elektrolit agresif mempercepat korosi lokal paduan. Dibanding paduan seri 5xxx (mengandung Mg), 1N99 menukar sebagian kekuatan mekanik dengan stabilitas korosi yang lebih baik secara keseluruhan di lingkungan asam atau basa ringan.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

1N99 mudah dilas dengan metode TIG, MIG, dan resistansi dengan risiko retak panas minimal jika desain sambungan dan fit-up tepat. Karena kemurnian tinggi, kawah las memiliki fluidaitas baik dan zona pengaruh panas tidak mengalami kehilangan kekuatan berarti di luar tingkat pengerasan dapat reduksi. Kawat pengisi yang direkomendasikan adalah kawat aluminium kemurnian tinggi (misal, keluarga ER1100 atau ER1050) untuk menjaga konduktivitas dan ketahanan korosi, dan anil pasca las jarang diperlukan kecuali jika perlu mengembalikan keuletan maksimum.

Kemampuan Mesin

Sebagai paduan lunak dan duktile, 1N99 memiliki indeks kemampuan mesin sedang; lebih lunak daripada banyak paduan struktural sehingga dapat menyebabkan buildup edge dan masalah hasil permukaan jika tooling tidak dioptimalkan. Tooling karbida dengan sudut rake besar dan pemecah serpihan handal direkomendasikan, serta kecepatan potong sedang dengan feed tinggi membantu meminimalkan smeer dan mendukung pembentukan serpihan. Proses pengeboran, pemotongan ulir, dan reaming berjalan baik tapi operator harus menghindari chatter karena modulus rendah dan duktile dapat menyebabkan defleksi pada bagian tipis.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan pembentukan 1N99 dalam kondisi O sangat baik dan sebanding dengan grade aluminium terbaik untuk drawing; paduan mendukung drawing dalam, roll forming, dan stamping kompleks dengan springback rendah. Radius tekuk minimum biasanya rendah — 1–2× ketebalan material untuk tekukan ringan pada lembaran yang dianil — sedangkan temper H membutuhkan radius lebih besar dan mungkin perlu anil antar tahap. Pengerjaan dingin bertahap memberikan kenaikan luluh yang dapat diprediksi, memungkinkan rancangan menyesuaikan kekuatan dengan forming terkontrol tanpa harus mengganti paduan.

Perilaku Perlakuan Panas

1N99 tidak responsif terhadap perlakuan panas presipitasi metalurgi dan diklasifikasikan sebagai non-heat-treatable. Penyesuaian kekuatan dilakukan melalui pengerjaan dingin mekanis; untuk melunakkan material, anil penuh biasanya dilakukan pada 350–415 °C dengan durasi tergantung ketebalan diikuti pendinginan lambat untuk menghindari deformasi. Tidak ada jalur T6 atau penuaan buatan yang handal untuk paduan ini karena tidak cukup unsur pelarut untuk membentuk presipitat penguat.

Pengerasan kerja adalah cara standar untuk meningkatkan kekuatan: nilai tarik dan luluh naik seiring persentase deformasi dingin sedangkan duktile dan resistensi inisiasi retak lelah menurun. Untuk proses produksi yang membutuhkan keseimbangan, produsen memakai anil berurutan dan pengerjaan dingin terkontrol untuk mencapai sifat mekanik target dan mengendalikan tegangan sisa.

Kinerja Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi, 1N99 kehilangan kekuatan dengan cepat; penurunan signifikan pada luluh dan kekuatan tarik terjadi di atas ~150 °C, dan kemampuan struktural terbatas di atas 200–250 °C. Oksidasi di udara terbatas pada pembentukan Al2O3 normal, yang menyediakan skala pelindung tapi tidak mencegah penurunan performa mekanik. Di daerah las atau zona pengaruh panas, paparan suhu tinggi yang lama dapat menyebabkan pertumbuhan butir dan pelunakan; perancang harus menghindari kondisi termal berkepanjangan saat kekakuan struktural kritis.

Ketahanan creep 1N99 rendah dibandingkan aluminium yang diberi pengerasan atau paduan dan tidak direkomendasikan untuk aplikasi beban berkelanjutan pada suhu tinggi. Untuk aplikasi siklus termal, ekspansi termal tinggi memerlukan desain sambungan hati-hati guna mengurangi kelelahan akibat mismatch dengan material lain.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 1N99
Elektrikal	Busbars dan konduktor	Konduktivitas listrik tinggi dan kemudahan pengelasan
Kelautan	Pelapis eksterior dan trim arsitektural	Ketahanan korosi dan hasil permukaan pada bagian non-struktural
Arsitektur	Panel curtain wall dan jendela ventilasi	Kemampuan pembentukan, kompatibilitas anodizing, dan kualitas visual
Pengolahan Kimia	Tangki ringan dan fitting	Kemurnian dan ketahanan korosi terhadap banyak bahan kimia
Elektronik Konsumen	Penyebar panas / pelindung EMI	Konduktivitas termal baik dan densitas rendah

1N99 biasanya dispesifikasikan saat kemurnian tinggi, konduktivitas, dan kemampuan pembentukan sangat diperlukan lebih dari kekuatan struktural puncak. Kombinasi kemudahan pengelasan dan kualitas permukaan baik menjadikannya pilihan unggul untuk buswork penghantar, komponen arsitektural, dan housing kompatibel kimia. Produsen diuntungkan dari strategi pengerasan kerja dingin yang dapat diprediksi untuk menyesuaikan perilaku bagian tanpa mengubah kimia dasar.

Insight Pemilihan

Pilih 1N99 saat konduktivitas, hasil permukaan, dan kemampuan pembentukan menjadi faktor utama serta kekuatan sedang dari pengerjaan dingin sudah mencukupi. Paduan ini sangat cocok untuk perangkat keras penghantar, elemen arsitektur dekoratif, dan bagian kontak kimia di mana ketahanan korosi dan kemurnian lebih penting daripada kekuatan puncak yang dapat diperlakukan panas.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 1N99 menawarkan kontrol kemurnian yang serupa atau sedikit lebih ketat dengan konduktivitas dan kemampuan pembentukan yang sebanding, namun dapat memberikan konsistensi yang sedikit lebih baik serta struktur butir yang lebih terkendali. Dibandingkan dengan paduan kerja keras seperti 3003 atau 5052, 1N99 menukar sebagian kekuatan yang bisa dicapai dengan konduktivitas listrik yang lebih unggul dan, dalam banyak kasus, tampilan permukaan yang lebih baik serta respons anodisasi yang lebih optimal. Dibandingkan dengan paduan yang dapat perlakuan panas seperti 6061 atau 6063, 1N99 lebih disukai ketika konduktivitas dan ketahanan korosi lebih diutamakan daripada kekuatan puncak yang lebih tinggi dari paduan yang diperlakukan panas, atau ketika pembentukan yang luas menghalangi siklus pelarutan/penuaan setelah pembentukan.

Ringkasan Akhir

1N99 tetap menjadi paduan teknik yang relevan ketika diperlukan keseimbangan antara kemurnian aluminium yang tinggi, konduktivitas yang sangat baik, kemampuan pembentukan yang unggul, dan ketahanan korosi atmosfer yang baik. Karakteristiknya yang tidak dapat perlakuan panas dan dapat dikeraskan secara mekanis memungkinkan perancang menyesuaikan kekuatan melalui proses tanpa mengorbankan tujuan kinerja listrik atau permukaan. Untuk aplikasi yang mengutamakan kinerja listrik/termal dan kemampuan manufaktur dibandingkan kekuatan maksimum, 1N99 merupakan pilihan yang efisien dan sudah sangat dipahami.