Aluminium 6069: Komposisi, Sifat, Panduan Temper, & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

6069 merupakan salah satu paduan aluminium seri 6xxx, yang dipadu utamanya dengan magnesium dan silikon untuk membentuk fase pengerasan Mg2Si. Sebagai paduan seri 6xxx, 6069 termasuk dalam kategori paduan pengerasan dengan perlakuan panas (precipitation-hardening) yang memiliki potensi kekuatan lebih tinggi dibandingkan banyak grade seri 1xxx–5xxx yang mengalami pengerasan akibat kerja dingin, sekaligus mempertahankan kemampuan bentuk dan ketahanan korosi yang baik.

Elemen paduan utama adalah silikon dan magnesium, dengan kandungan terkontrol besi, tembaga dan unsur jejak seperti krom dan titanium untuk mengatur kekuatan, struktur butir, dan respons terhadap pemrosesan panas. Mekanisme pengerasan terutama melalui perlakuan panas larutan (solution heat treatment) diikuti dengan penuaan buatan (artificial aging) yang menghasilkan presipitat Mg2Si berukuran halus yang menghambat pergerakan dislokasi, sehingga meningkatkan kekuatan luluh dan tarik.

Sifat utama 6069 meliputi kombinasi kekuatan tinggi, ketahanan korosi atmosfer yang baik, kemampuan las yang cukup dengan paduan pengisi yang sesuai, serta kemampuan bentuk sedang pada temper lunak. Industri khas pengguna 6069 adalah komponen struktural otomotif, fitting kedirgantaraan, ekstrusi presisi, dan komponen teknik umum yang membutuhkan perpaduan kekuatan, kemudahan pemesinan, dan ketahanan korosi.

Para insinyur memilih 6069 ketika membutuhkan paduan yang dapat diperlakukan panas dan menghasilkan kekuatan struktural lebih tinggi dibanding 6063, sekaligus menawarkan kemampuan ekstrusi dan hasil permukaan lebih baik dibandingkan paduan seri 7xxx yang kekuatannya lebih tinggi. 6069 juga dipilih daripada 6061 untuk aplikasi yang memerlukan kemampuan ekstrusi lebih baik atau respons penuaan spesifik, dan dibandingkan paduan non-heat treatable ketika diperlukan rasio kekuatan-terhadap-berat lebih baik dengan ketahanan korosi yang masih wajar.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi fully annealed untuk daktisitas maksimum
H14	Sedang	Sedang-Rendah	Baik	Baik	Strain-hardened, pengerasan kerja dingin terbatas
T4	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Pernah perlakuan panas larutan dan penuaan alami
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Baik	Didinginkan dari suhu tinggi dan kemudian penuaan buatan
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Baik	Perlakuan larutan dan penuaan buatan hingga puncak kekuatan
T651	Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Baik	Perlakuan larutan, relaksasi tegangan dengan peregangan, lalu penuaan T6

Perubahan temper sangat memengaruhi perilaku mekanik dan pembentukan 6069 dengan merubah ukuran dan distribusi presipitat; perlakuan larutan melarutkan elemen paduan dan pendinginan cepat (quenching) memerangkapnya dalam larutan padat jenuh untuk penuaan terkontrol berikutnya. Penuaan buatan (T5/T6) menghasilkan presipitat Mg2Si halus yang meningkatkan kekuatan luluh dan tarik tetapi mengurangi elongasi serta kemampuan membentuk sudut tajam dibanding temper O atau T4.

Kandungan Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.6–1.2	Kontributor utama pembentukan presipitat Mg2Si
Fe	0.10–0.50	Unsur pengotor; memengaruhi kekuatan dan pembentukan intermetalik
Mn	0.0–0.20	Modifikator mikrostruktur, dapat meningkatkan kekuatan dan tekstur
Mg	0.8–1.4	Bergabung dengan Si membentuk presipitat penguat Mg2Si
Cu	0.0–0.25	Penambahan kecil meningkatkan kekuatan tapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.0–0.25	Minor; kelebihan Zn berkontribusi pada intermetalik dan kerapuhan
Cr	0.00–0.10	Mengontrol struktur butir dan kecenderungan rekristalisasi
Ti	0.00–0.15	Penghalus butir bila digunakan dalam jumlah terkendali
Lainnya	Sisa/jejak	Unsur sisa dan jejak dikontrol untuk mempertahankan sifat

Silikon dan magnesium menentukan potensi pengerasan presipitasi melalui fase Mg2Si; silikon mengontrol stoikiometri dan perilaku nukleasi sementara magnesium mengatur fraksi volume presipitat penguat. Unsur minor seperti besi dan tembaga memengaruhi intermetalik pada kondisi cetak, tampilan anodizing, dan kerentanan korosi lokal, sedangkan krom dan titanium digunakan untuk mengontrol ukuran butir dan rekristalisasi selama pemrosesan termomekanik.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 6069 sangat tergantung temper: pada kondisi annealed, paduan menunjukkan kurva tarik daktik dengan kekuatan luluh rendah dan kekuatan tarik sedang, sedangkan pada temper tipe T6 respons tegangan-regangan menunjukkan kekuatan luluh dan tarik lebih tinggi dengan elongasi seragam yang berkurang. Perilaku luluh biasanya menunjukkan batas proporsional yang jelas diikuti pengerasan regangan; jumlah pengerasan kerja setelah luluh tergolong sedang dibanding aluminium murni tetapi cukup untuk aplikasi struktural.

Elongasi bervariasi dari nilai tinggi pada temper O (biasanya dalam persen dua digit) hingga nilai satu digit atau rendah dua digit pada temper dengan penuaan puncak; rancangan harus memperhitungkan penurunan kemampuan membengkok dan sensitivitas lekukan pada kondisi pengerasan usia. Kekerasan berkorelasi baik dengan kekuatan tarik dan umum dipantau melalui skala Brinell, Rockwell, atau Vickers untuk mengendalikan siklus penuaan; 6069 dengan penuaan puncak menunjukkan peningkatan kekerasan signifikan dibanding kondisi annealed.

Performa lelah pada 6069 diuntungkan oleh permukaan ekstrusi bersih dan perlakuan panas pasca las yang sesuai, tapi kekuatan lelah sensitif terhadap ketidakteraturan permukaan, bekas mesin, dan cacat las. Ketebalan sangat memengaruhi kekuatan dan kinetika penuaan yang dicapai; bagian lebih tebal membutuhkan waktu perlakuan larutan lebih lama dan lebih rentan terhadap tegangan sisa akibat quenching dan presipitasi yang tidak merata.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	120–180 MPa (tipikal)	280–340 MPa (tipikal)	Kekuatan penuaan puncak tergantung komposisi dan jadwal penuaan
Kekuatan Luluh	60–110 MPa (tipikal)	240–300 MPa (tipikal)	Kekuatan luluh sensitif terhadap laju pendinginan pasca perlakuan larutan
Elongasi	12–30%	6–12%	Elongasi menurun saat kekuatan temper meningkat
Kekerasan	25–50 HB	85–120 HB	Kekerasan mengikuti kondisi penuaan dan digunakan untuk kontrol proses

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	~2.70 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al–Mg–Si; berpengaruh pada perhitungan berat
Rentang Pelelehan	~555–650 °C	Rentang solidus-liquidus tergantung kandungan Si/Mg dan unsur minor
Konduktivitas Termal	~140–170 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tetapi masih baik untuk manajemen panas
Konduktivitas Listrik	~28–38 % IACS	Berkurang dibanding aluminium murni karena paduan; temper berpengaruh minor
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K	Digunakan untuk analisis termal sementara
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Sama dengan paduan seri 6xxx lain; penting untuk rancangan tegangan termal

Kepadatan dan sifat termal membuat 6069 menarik untuk aplikasi yang memerlukan rasio kekuatan-terhadap-berat tinggi dan konduktivitas termal yang wajar, seperti komponen otomotif dan elektronik pendingin. Rentang pelelehan menjadi panduan dalam pengelasan dan pengerjaan brazing; operator harus menghindari pemanasan lokal berlebihan yang bisa menyebabkan pertumbuhan butir atau penuaan berlebih.

Konduktivitas listrik tergolong sedang dan sedikit menurun dengan penambahan paduan dan pengerasan kerja; insinyur perlu mempertimbangkan hal ini saat menentukan spesifikasi 6069 untuk aplikasi listrik atau elektromagnetik. Ekspansi termal merupakan nilai khas paduan aluminium dan harus diperhatikan dalam perakitan dengan bahan berbeda agar menghindari tegangan termal atau kebocoran selama rentang suhu operasi.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembar	0,3–6,0 mm	Ketebalan seragam, penuaan yang dapat diprediksi	O, T4, T5, T6	Digunakan untuk panel bodi, enclosure, dan heat sink
Plat	6–50 mm	Membutuhkan waktu rendam yang lebih lama untuk perlakuan larutan	O, T6, T651	Plat struktural untuk komponen hasil mesin
Ekstrusi	Profil kompleks, ketebalan dinding 1–25 mm	Kekuatan baik saat telah menjalani penuaan	T4, T5, T6	Sering digunakan untuk rangka dan profil struktural
Tabung	OD 6–250 mm	Tergantung pada proses ekstrusi dan penarikan	O, T4, T6	Struktur tubular hidroforming atau penarikan
Batang	3–200 mm	Stok padat untuk proses machining	O, T6	Digunakan untuk fitting, pengikat, dan komponen hasil mesin

Lembar dan ekstrusi merupakan bentuk komersial dominan untuk 6069 karena paduan ini mudah mendapatkan hasil akhir permukaan yang halus dan penampang presisi setelah ekstrusi. Bentuk plat dan batang memerlukan perlakuan panas yang lebih agresif untuk menghomogenisasi komposisi kimia dan menghilangkan segregasi; bentuk ini umumnya dijual dalam kondisi O atau stress-relieved agar memungkinkan perlakuan panas selanjutnya.

Metode pembentukan berbeda tergantung bentuk produk: bending lembaran dan hidroforming lebih cocok pada temper yang lebih lunak seperti O atau T4, sedangkan profil ekstrusi yang ditujukan untuk penggunaan struktural biasanya mengalami penuaan ke T5/T6 setelah pembentukan untuk mengoptimalkan kekuatan. Strategi machining harus mempertimbangkan temper dan ketebalan penampang agar menghindari pengerasan kerja berlebih atau pelunakan termal.

Grade Ekivalen

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	6069	USA	Penamaan utama menurut nomenklatur Aluminum Association
EN AW	6069	Eropa	Biasanya setara; periksa standar temper khusus
JIS	A6069	Jepang	Kontrol komposisi serupa; rujuk JIS untuk batasan tepat
GB/T	6069	Tiongkok	Standar lokal setara ada; komposisi umumnya sebanding

Grade ekivalen antar standar secara nominal mirip namun bisa memiliki perbedaan halus pada batas impuritas, sifat mekanik yang dijamin, dan temper yang diperbolehkan. Saat menentukan 6069 untuk pengadaan internasional, pastikan standar, temper, dan persyaratan tambahan seperti hasil akhir permukaan, kelurusan, dan kriteria penerimaan agar dapat saling dipertukarkan.

Ketahanan Korosi

6069 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik khas paduan seri 6xxx berkat lapisan pasif Al2O3 pelindung dan kadar paduan sedang yang menghindari aktivitas galvanik berlebihan. Dalam atmosfer industri, paduan ini berkinerja baik dan dapat menerima proses anodizing pelindung secara efektif, yang dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan lokal dan memperpanjang daya tahan estetika.

Di lingkungan kelautan, 6069 memberikan ketahanan memadai terhadap air laut dan zona percikan, namun kurang tahan dibandingkan paduan seri 5xxx (kaya Mg) dalam kondisi kadar klorida tinggi; oleh karena itu, perancang perlu mempertimbangkan perlakuan permukaan, proteksi katodik, atau lapisan pengorban (sacrificial coating) untuk paparan laut jangka panjang. Kerentanan terhadap retak korosi tegangan relatif rendah dibandingkan paduan seri 7xxx berkekuatan tinggi, meskipun tegangan residual tarik, sambungan las, dan temper tertentu dapat meningkatkan sensitivitas pada kondisi spesifik.

Interaksi galvanik dengan material lebih mulia seperti baja tahan karat atau tembaga bisa mempercepat korosi lokal pada 6069 jika elektrolit masuk; desain harus meminimalkan kontak langsung atau menggunakan penghalang isolasi dan pilihan pengikat yang tepat. Dibanding seri 1xxx dan 5xxx, 6069 mengorbankan sedikit ketahanan korosi intrinsik demi kekuatan dan kemampuan perlakuan panas superior, namun tetap lebih menguntungkan dibandingkan keluarga seri 2xxx dan 7xxx yang berkekuatan tinggi tapi kurang tahan korosi.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

6069 mudah dilas menggunakan proses fusi umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW) apabila paduan pengisi yang sesuai (misal ER4043/ER4047 atau ER5356 tergantung sifat yang diinginkan) dipilih. Risiko retak panas sedang dan dikendalikan dengan desain sambungan yang tepat, praktek pra-pemanasan untuk penampang tebal, dan penggunaan logam pengisi yang kompatibel; pengisi mengandung tembaga dapat meningkatkan kekuatan namun mungkin menurunkan ketahanan korosi. Pelunakan area terpengaruh panas (HAZ) terjadi pada temper penuaan puncak dan mungkin memerlukan penuaan ulang setelah las atau siklus lokal re-solusi/penuaan untuk mengembalikan sifat mekanik.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 6069 biasanya dikategorikan sedang; lebih baik dibanding banyak paduan seri 7xxx karena pengerasan kerja lebih rendah dan pembentukan serpihan yang lebih bersih dibandingkan paduan tembaga tinggi. Perkakas karbida dengan sudut rake positif dan kecepatan potong tinggi menghasilkan hasil permukaan dan umur perkakas terbaik, serta penggunaan pendingin dianjurkan untuk mengendalikan suhu perkakas dan mencegah pembentukan tepi menempel. Kontrol serpihan umumnya baik namun penampang dengan variasi cross-section memerlukan pemrograman hati-hati agar menghindari getaran dan kelebihan dimensi akibat kondisi stok yang lebih lunak.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada temper annealed O dan penuaan alami T4, dengan jari-jari lentur yang wajar tergantung ketebalan dan perkakas; jari-jari lentur minimum untuk lembar tipis dapat mendekati 1–2× ketebalan dalam temper lunak. Pembentukan dingin meningkatkan kekuatan namun mengurangi duktisitas, sehingga pembentukan kompleks biasanya dilakukan sebelum penuaan akhir untuk komponen T5/T6. Untuk tekukan tajam atau penarikan dalam, gunakan temper yang lebih lunak dan pelumasan terkontrol, serta pertimbangkan penuaan setelah pembentukan untuk mencapai sifat mekanik yang diperlukan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 6069 merespon perlakuan larutan, quenching, dan penuaan buatan untuk mengembangkan kekuatan puncak. Perlakuan larutan umumnya dilakukan pada kisaran sekitar 500–540 °C dengan waktu rendam disesuaikan menurut ketebalan penampang untuk melarutkan Mg dan Si ke dalam matriks Al, diikuti dengan quenching cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh. Quenching yang tidak tepat pada penampang tebal dapat menyebabkan presipitasi parsial, berkurangnya respons penuaan, dan sifat mekanik yang tidak homogen.

Suhu penuaan buatan biasanya berkisar antara 150–185 °C untuk jadwal T5/T6, dengan waktu disesuaikan untuk menyeimbangkan kekuatan dan ketangguhan; suhu lebih rendah menghasilkan waktu penuaan lebih lama dan ketangguhan lebih baik, sementara suhu lebih tinggi mempercepat pencapaian kekuatan puncak namun dapat mengurangi duktisitas. Transisi temper T melibatkan kombinasi kerja dingin dan penuaan (misal T4 ke T6) dan harus dikendalikan dengan baik untuk menghindari overaging yang menurunkan kekuatan dan meningkatkan kerentanan korosi.

Untuk proses non-perlakuan panas seperti annealing, siklus anneal penuh untuk rekristalisasi dilakukan pada suhu lebih tinggi diikuti pendinginan lambat untuk mencapai temper O dan memaksimalkan duktisitas. Pengerasan kerja melalui deformasi dingin memungkinkan namun menghasilkan penguatan permanen yang lebih kecil dibanding pengerasan presipitasi dan biasanya digunakan untuk penyesuaian kecil atau langkah pembentukan tertentu.

Performa Suhu Tinggi

6069 mempertahankan kekuatan berguna hingga suhu sedang yang meningkat, tetapi seperti kebanyakan paduan Al–Mg–Si, mengalami penurunan kekuatan progresif di atas sekitar 100–150 °C karena presipitat tumbuh membesar dan hambatan efektif terhadap gerakan dislokasi berkurang. Untuk pemakaian berkelanjutan dekat atau di atas suhu penuaan buatan khas, perancang harus mengantisipasi pengurangan signifikan pada kekuatan luluh dan kelelahan serta mempertimbangkan strategi stabilisasi termal atau paduan alternatif.

Oksidasi minimal karena lapisan oksida stabil pada aluminium, tetapi paparan lama pada suhu tinggi dapat menyebabkan pengelupasan dan perubahan tampilan permukaan serta emisivitas. Perilaku area terpengaruh panas di dekat las di bawah siklus termal tinggi dapat menghasilkan zona pelunak lokal dan pengurangan ketahanan creep; komponen untuk layanan suhu tinggi perlu dinilai untuk stabilitas mikrostruktur jangka panjang dan integritas dimensi.

Ketahanan creep 6069 terbatas dibandingkan paduan suhu tinggi khusus dan biasanya tidak diandalkan untuk beban permanen pada suhu tinggi. Margin desain dan pengujian layanan disarankan untuk aplikasi yang menghadapi siklus termal atau paparan suhu tinggi berkepanjangan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 6069
Otomotif	Ekstrusi struktural dan braket chassis	Kombinasi kekuatan, kemampuan ekstrusi, dan ketahanan korosi sedang
Kelautan	Anggota struktural non-kritis dan fitting	Ketahanan korosi atmosfer dan zona percikan yang baik dengan kemampuan anodizing
Dirgantara	Fitting sekunder dan bingkai segel	Rasio kekuatan-berat dan perilaku penuaan yang dapat diprediksi
Elektronik	Chassis dan heat sink	Konduktivitas termal dan kemampuan mesin untuk komponen presisi

6069 sering digunakan ketika perancang membutuhkan kompromi antara kekuatan seperti 6061 dan kemampuan ekstrusi seperti 6063, menguntungkan profil ekstrusi kompleks yang memerlukan penuaan pasca-ekstrusi untuk mencapai kekuatan target. Kemampuan mesin dan hasil akhir permukaannya juga membuatnya cocok untuk komponen presisi yang menjalani operasi sekunder.

Wawasan Pemilihan

Pilih 6069 ketika Anda membutuhkan paduan yang dapat diberi perlakuan panas dengan kekuatan lebih tinggi dibandingkan paduan kerja mengeras biasa, sekaligus mempertahankan kemampuan ekstrusi yang baik dan hasil permukaan yang halus. Paduan ini sangat berguna terutama ketika ekstrusi kompleks atau bagian yang diproses mesin dengan presisi harus diperkuat melalui penuaan setelah pembentukan.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 6069 menukar kekuatan yang lebih tinggi dan konduktivitas listrik yang lebih rendah untuk kemampuan struktural dan kemampuan mesin; pilih 6069 ketika performa mekanik lebih penting daripada konduktivitas maksimal. Dibandingkan dengan paduan kerja mengeras seperti 3003 atau 5052, 6069 memberikan kekuatan puncak yang jauh lebih tinggi dengan biaya formabilitas yang berkurang dan kemungkinan biaya proses yang lebih tinggi akibat perlakuan panas. Dibandingkan dengan 6061 atau 6063, 6069 dapat dipilih ketika diperlukan ekstrudabilitas spesifik atau kinetika penuaan tertentu meski kekuatan puncaknya serupa atau sedikit berbeda; pastikan spesifikasi temper dan proses untuk kesetaraan.

Ringkasan Penutup

6069 tetap relevan sebagai paduan seri 6xxx khusus yang menggabungkan ekstrudabilitas, hasil permukaan, dan kekuatan yang dapat diberi perlakuan panas untuk aplikasi struktural dan presisi. Komposisi kimia yang seimbang dan fleksibilitas tempernya memungkinkan perancang untuk menyesuaikan performa melalui proses, menjadikannya pilihan pragmatis di mana kombinasi sifat mekanik, ketahanan korosi, dan kemampuan produksi dibutuhkan.