Aluminium ADC12: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Lengkap

ADC12 adalah paduan aluminium yang mengandung silikon tinggi dan tembaga, diklasifikasikan dalam keluarga paduan cor dan umumnya dikenal di bawah JIS (Japanese Industrial Standards) sebagai ADC12. Paduan ini bukan bagian dari nomenklatur seri 1xxx–7xxx untuk bahan tempa, melainkan paling tepat digambarkan sebagai paduan cor Al-Si-Cu yang dikembangkan untuk aplikasi pressure die casting dan sand casting.

Unsur paduan utama adalah silikon (Si) pada kadar relatif tinggi, tembaga (Cu) dalam jumlah sedang, dengan besi (Fe) dan tambahan kecil mangan (Mn), magnesium (Mg), seng (Zn) serta unsur jejak seperti titanium (Ti) dan kromium (Cr). Kandungan silikon yang tinggi membentuk fase eutektik/primer silikon yang keras yang berkontribusi pada kekuatan dan ketahanan aus, sementara tembaga memberikan pengerasan penuaan tambahan dan kekuatan pada suhu tinggi.

ADC12 terutama menguatkan melalui kombinasi kontrol mikrostruktur (fase eutektik Si dan intermetalik) dan pengerasan presipitasi terbatas dari fase yang mengandung Cu setelah perlakuan solusi dan penuaan buatan. Paduan ini menunjukkan kekuatan cor yang baik untuk komponen struktural ringan, ketahanan korosi sedang, konduktivitas termal dan listrik yang wajar untuk kelasnya, serta kemampuan mesin yang dapat diterima; kemampuan bentuk dan kemampuan lasnya lebih terbatas dibandingkan dengan paduan aluminium tempa.

Industri yang umum menggunakan ADC12 termasuk otomotif (dies, housing, casing transmisi, braket), peralatan konsumen, kotak listrik, serta beberapa komponen cor untuk aplikasi marine dan industri umum. Para engineer memilih ADC12 ketika memerlukan material die-cast yang ekonomis yang menyeimbangkan kemampuan cetak, stabilitas dimensi, kekuatan mekanik, dan kemampuan mesin untuk komponen volume tinggi dan tugas sedang.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
F (As-cast/As-fabricated)	Rendah–Sedang	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk–Sedang	Kondisi standar die-cast dengan porositas khas dan mikrostruktur eutektik
O (Annealed)	Rendah	Tinggi	Membaik	Sedang	Jarang untuk ADC12; duktalitas meningkat dengan pengorbanan kekuatan
T5 (Penuaan buatan setelah pendinginan dari pencetakan)	Sedang–Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk–Sedang	Umum untuk komponen die-cast untuk menstabilkan dimensi dan meningkatkan kekuatan
T6 (Perlakuan solusi + penuaan buatan)	Tinggi	Rendah	Buruk	Buruk	Memberikan kekuatan lebih tinggi jika bagian dapat diperlakukan solusi dan didinginkan dengan efektif
T4 (Perlakuan solusi + penuaan alami)	Sedang	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk	Lebih jarang karena sulit mencapai perlakuan solusi penuh pada pengecoran kompleks

Temper secara signifikan mengubah kinerja mekanik dan kegunaan praktis pada bagian cetak mati. Kondisi as-cast dan T5 paling umum dalam praktik industri karena menyeimbangkan stabilitas dimensi, tegangan residual, dan kekuatan yang dapat dicapai tanpa memerlukan perlakuan panas kompleks pada rakitan cor besar.

Ketika temper T6 atau berbasis solusi diterapkan, peningkatan kekuatan tarik dan luluh mungkin dicapai tetapi sangat bergantung pada ketebalan penampang, porositas, dan kemampuan memperoleh perlakuan solusi dan kecepatan pendinginan yang seragam; pengecoran dinding tipis mungkin tidak merespon secara seragam terhadap perlakuan T6.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	10.0 – 13.0	Unsur paduan utama; membentuk silikon eutektik dan fase keras yang meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus
Fe	0.6 – 1.3	Impuritas yang membentuk intermetalik; Fe berlebih mengurangi duktalitas dan meningkatkan kerapuhan
Mn	0.05 – 0.45	Mengontrol morfologi intermetalik; penambahan kecil memperhalus struktur butir
Mg	0.05 – 0.45	Kadar rendah; dapat memberikan kontribusi pengerasan larutan padat minor dan respons penuaan
Cu	2.0 – 3.5	Memperkuat presipitasi dan meningkatkan kekuatan suhu tinggi; menurunkan ketahanan korosi
Zn	≤ 0.25	Umumnya impuritas minor; Zn tinggi tidak umum pada ADC12
Cr	≤ 0.10	Modifikator struktur butir; membatasi retak panas pada beberapa pengecoran
Ti	≤ 0.20	Penghalus butir yang digunakan dalam praktik peleburan dan produksi ingot
Lainnya (Ni, Pb, Bi, Sr, Zr)	Seimbang sesuai batas spesifikasi	Penambahan jejak atau impuritas yang dikontrol; kandungan Al biasanya > 85%

Kimia paduan menempatkan Si dan Cu sebagai penggerak utama kinerja: silikon menyediakan jaringan eutektik keras dan meningkatkan fluiditas saat pengecoran, sementara tembaga memungkinkan pengerasan presipitasi tambahan setelah perlakuan panas. Besi dan impuritas lain mempengaruhi morfologi intermetalik sehingga berpengaruh pada duktalitas dan ketahanan kelelahan. Paduan disetel untuk mengoptimalkan pengisian cetakan, meminimalkan retak panas, dan menghasilkan mikrostruktur yang mudah diper mesin dan diperlakukan penuaan.

Sifat Mekanik

ADC12 menunjukkan perilaku tarik yang sangat tergantung pada metode pengecoran, ketebalan penampang, porositas, dan perlakuan panas. Die-cast ADC12 dalam kondisi as-cast atau T5 tipikal memiliki kekuatan tarik sedang hingga tinggi untuk aluminium cor (umumnya di kisaran 200–300 MPa) dengan duktalitas relatif rendah dibandingkan paduan tempa. Sifat rapuh dari mikrostruktur kaya Si membatasi elongasi, terutama pada penampang lebih tebal di mana porositas dan penyusutan berperan.

Perilaku luluh mengikuti performa tarik; ADC12 dapat mengembangkan kekuatan luluh yang cukup tinggi dalam kondisi T5/T6 karena presipitasi fase Cu dan penuaan mikrostruktur. Kekerasan meningkat signifikan dari kondisi annealed ke kondisi penuaan karena fase Cu dan silikon yang halus merata di matriks. Performa kelelahan dipengaruhi oleh cacat pengecoran dan intermetalik; hasil akhir permukaan, porositas, dan perlakuan panas sangat menentukan batas ketahanan kelelahan.

Ketebalan sangat berpengaruh karena laju pendinginan selama solidifikasi mengontrol ukuran partikel silikon, tingkat porositas, dan kemampuan mencapai perlakuan solusi yang seragam. Penampang tipis biasanya mencapai kekuatan lebih tinggi dan porositas lebih rendah namun dapat lebih rentan terhadap retak panas saat pengecoran.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (misal T5/T6)	Catatan
Kekuatan Tarik (MPa)	120 – 160	200 – 300	Rentang luas tergantung proses cor, porositas, dan ketebalan penampang
Kekuatan Luluh (MPa)	60 – 110	160 – 240	Lebih tinggi pada kondisi penuaan dengan presipitasi Cu; luluh bervariasi tergantung penampang dan cacat
Elongasi (%)	4 – 10	1 – 6	Elongasi menurun saat kekuatan meningkat; fase Si yang rapuh membatasi duktalitas
Kekerasan (HB)	40 – 70	80 – 120	Kekerasan meningkat dengan penuaan buatan dan perlakuan solusi

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.75 – 2.80 g/cm³	Tipikal untuk paduan cor Al-Si; keuntungan massa komponen dibanding baja
Rentang Peleburan	Solidus ~ 510 – 540 °C, Liquidus ~ 560 – 585 °C	Interval peleburan/solidifikasi yang luas akibat paduan dan perilaku eutektik
Konduktivitas Termal	~100 – 130 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tapi cukup untuk banyak aplikasi manajemen termal
Konduktivitas Listrik	~20 – 35 % IACS	Berat dikurangi oleh Si dan Cu dibanding aluminium murni
Kalor Jenis	~0.88 – 0.92 J/g·K	Seimbang dengan paduan aluminium lain untuk perhitungan termal sementara
Ekspansi Termal	~22 – 24 µm/m·K	Ekspansi aluminium tipikal; harus dipertimbangkan untuk rakitan toleransi ketat

Sifat fisik ADC12 menjadikannya menarik ketika kebutuhan ringan dan kemampuan cor menjadi prioritas. Keuntungan densitas memungkinkan penghematan massa dibanding material ferrous, sementara konduktivitas termal dan listrik, meskipun lebih rendah dari aluminium murni, tetap bermanfaat untuk housing dan aplikasi termal tertentu. Rentang peleburan dan karakteristik solidifikasi mengatur desain cetakan, gating, dan strategi pendinginan selama pengecoran.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (Lembaran)	Ketersediaan terbatas; gauge tipis jarang ada	Tidak umum; sifat bervariasi	O, T5 (jika diproduksi)	ADC12 jarang disuplai sebagai lembaran cold-rolled; lembaran hasil cor memiliki ductility terbatas
Plate (Pelat)	Terbatas; biasanya pelat cor	Variabel tergantung ketebalan dan perlakuan panas	O, T5/T6	Pelat cor tebal memiliki porositas lebih tinggi dan ketangguhan lebih rendah
Extrusion (Ekstrusi)	Tidak umum	T/A	T/A	ADC12 biasanya tidak digunakan untuk ekstrusi; paduan tempa lebih disukai
Tube (Tabung)	Terbatas (tabung cor atau fabrikasi)	Variabel	O, T5	Bentuk tabung jarang; pembuatan sering melalui fabrikasi sekunder
Bar/Rod (Batang/Barel)	Batang mesin dari ingot; forging jarang	Kelabilan mesin baik bila bahan solid	O, T5	Umumnya disuplai sebagai casting atau billet yang dimesin untuk proses sekunder

ADC12 terutama diproduksi sebagai komponen die-cast dan sand-cast daripada produk lembaran, pelat, atau ekstrusi konvensional. Die casting memungkinkan dinding tipis, geometri kompleks dengan toleransi ketat dan hasil permukaan yang sesuai untuk banyak bagian industri. Proses sekunder seperti machining, perlakuan panas, dan finishing permukaan sering diterapkan untuk memenuhi kebutuhan produk akhir.

Perbedaan proses langsung mempengaruhi kesesuaian aplikasi: die-casting memberi produktivitas tinggi dan kompleksitas geometrik; sand casting dapat menghasilkan bagian besar namun dengan performa mekanik lebih rendah dan porositas lebih tinggi; proses tempa umumnya tidak digunakan karena komposisi dan mikrostruktur ADC12 dioptimalkan untuk casting.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA (Aluminum Association)	A383 / A413 (perkiraan)	USA	A383/A413 adalah paduan cor Al-Si-Cu dengan komposisi dan sifat mirip ADC12
EN AW	EN AC-AlSi12Cu1(Fe) (perkiraan)	Eropa	Penamaan cor Eropa sesuai dengan keluarga ~12% Si, ~1% Cu; batasan tepat bervariasi menurut spesifikasi
JIS	ADC12	Jepang	Penamaan standar JIS untuk paduan die-casting spesifik ini
GB/T	ZL102 / AlSi12Cu (perkiraan)	China	Grade cor Al-Si-Cu China mirip tapi berbeda dalam kontrol impuritas dan unsur jejak

Penamaan setara mendekati keluarga komposisi, bukan kembar kimia pasti. Perbedaan wilayah biasanya pada batas impuritas, batas Cu dan Fe tepat, serta kontrol kualitas terkait proses (porositas, kebersihan). Engineer harus memeriksa lembar standar khusus dan sertifikat batch saat mengganti JIS ADC12 dengan ekuivalennya untuk memastikan kesesuaian unsur kritis dan sifat mekanik.

Ketahanan Korosi

ADC12 memberikan ketahanan korosi atmosferik moderat khas paduan cor Al-Si; lapisan oksida aluminium pelindung terbentuk alami dan memberikan perlindungan utama terhadap korosi seragam. Namun, keberadaan tembaga mengurangi ketahanan korosi dibanding aluminium murni atau paduan seri 5xxx yang mengandung Mg, terutama di lingkungan mengandung klorida di mana pitting lokal dapat terjadi.

Pada eksposur laut atau salinitas tinggi, ADC12 dapat mengalami pitting dan korosi celah, khususnya pada permukaan cor dengan porositas atau klaster intermetal. Pelapisan pelindung, sealant, atau anodizing (jika memungkinkan) sering digunakan saat eksposur laut diperkirakan.

Stress corrosion cracking bukan mode kegagalan utama ADC12 dalam sebagian besar kondisi servis, tapi komponen yang mengalami tegangan tarik berkelanjutan di atmosfer korosif dapat menunjukkan degradasi lokal karena fase mengandung Cu. Perilaku galvanik menempatkan ADC12 anod terhadap banyak logam teknik umum; isolasi dari material katodik seperti baja tahan karat disarankan atau desain diubah untuk meminimalkan kontak bimetalik. Dibanding seri tempa 5xxx dan 6xxx, ADC12 menukar sebagian kekuatan ketahanan korosi demi kinerja cor dan kelabilan mesin.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

Pengelasan ADC12 umumnya menantang karena mikrostruktur die-cast tipikal mengandung porositas dan silikon eutektik yang mempromosikan hot-cracking dan cacat kurang fusi. Pengelasan TIG dan MIG dapat digunakan untuk perbaikan atau fabrikasi saat porositas rendah, namun banyak praktisi menghindari las struktural penuh dan memilih pengikat mekanis atau perekat. Bila las diperlukan, paduan pengisi Al-Si (misalnya ER4043) umum direkomendasikan untuk mengurangi hot-cracking dan menyediakan transisi metalurgi kompatibel. Pemanasan awal, pemasangan sambungan rapi, dan perlakuan panas pasca-las dapat mengurangi tegangan sisa dan risiko retak, tapi pelunakan HAZ dan integritas menurun dekat las tetap menjadi perhatian.

Kelabilan Mesin

ADC12 dianggap paduan cor berkemampuan mesin baik sampai sangat baik karena partikel silikon keras membantu menghasilkan serpihan pendek yang mudah pecah dan mengurangi pembentukan buildup edge. Peralatan karbida dengan lapisan TiAlN atau sejenis pada kecepatan putar sedang biasa dipakai; umpan dan kedalaman potong tergantung ketebalan penampang dan porositas. Hasil permukaan umumnya baik untuk komponen die-cast, tapi perlu perhatian kontrol burr dan jalur alat agar tidak merobek daerah eutektik yang rapuh. Penggunaan coolant mengurangi buildup edge dan memperpanjang umur alat dalam produksi volume besar.

Kelabilan Bentuk

Operasi pembentukan terbatas untuk ADC12 akibat mikrostruktur kaya silikon yang rapuh dan adanya porositas pada bagian cor. Radius bending harus cukup besar dan pembentukan sebaiknya dilakukan pada kondisi anil (O) bila tersedia, walaupun ADC12 anil penuh jarang disuplai. Kerja dingin memberi manfaat pengerasan kerja terbatas; strategi pembentukan biasanya mengandalkan desain geometri cor langsung ke bentuk akhir daripada deformasi berat pascacor.

Perilaku Perlakuan Panas

ADC12 menunjukkan respons terbatas namun berguna terhadap perlakuan panas, terutama melalui perlakuan solusinya, quenching, dan penuaan buatan yang menargetkan presipitat mengandung tembaga. Temperatur perlakuan solusi biasanya 480–535 °C untuk melarutkan fase larut, diikuti quenching cepat untuk mempertahankan larutan padat superjenuh; penuaan buatan pada 150–200 °C kemudian mempresipitasi fase memperkuat kaya Cu yang meningkatkan kekuatan luluh dan tarik. Kesulitan pencapaian solusinya merata dan kecepatan quenching pada pengecoran tebal dan kompleks membuat manfaat perlakuan panas paling terasa pada komponen dinding tipis atau solid dengan geometri ramah perlakuan panas.

Untuk banyak aplikasi produksi, ADC12 diberi perlakuan tipe T5—penuaan buatan tanpa perlakuan solusi penuh—karena memberikan stabilitas dimensi dan peningkatan kekuatan moderat dengan risiko distorsi lebih rendah. Perlakuan T6 lengkap mungkin, tapi dibatasi dalam praktik oleh porositas cor, gas terperangkap, dan potensi distorsi; respons pengerasan keseluruhan juga kurang dramatis dibanding paduan tempa T6 berkekuatan tinggi karena pengaruh dominan silikon eutektik. Untuk pemrosesan tanpa perlakuan panas, pengerasan kerja minimal dan anil konvensional dapat meningkatkan ductility sekaligus menurunkan kekuatan untuk operasi pembentukan terbatas.

Performa Suhu Tinggi

ADC12 kehilangan kekuatan secara bertahap seiring peningkatan suhu; di atas sekitar 125–150 °C kekuatan struktural jangka panjang menurun nyata karena presipitat membesar dan matriks melunak. Paparan jangka pendek sampai 200–250 °C dapat ditoleransi tergantung beban dan margin keamanan yang dibutuhkan, tapi beban berkelanjutan pada suhu ini tidak direkomendasikan untuk komponen struktural. Oksidasi pada suhu tinggi tergolong moderat karena aluminium membentuk oksida pelindung, meskipun degradasi permukaan dan skala bisa terjadi di atmosfer agresif.

Zona HAZ dekat las dan area perlakuan panas dapat mengalami pelunakan atau kena rapuhan tergantung siklus termal; intermetalik mengandung tembaga cenderung membesar pada pemanasan lama. Untuk aplikasi suhu tinggi, paduan alternatif (misalnya Al-Si-Mg atau paduan aluminium/suatu non-aluminium khusus suhu tinggi) perlu dipertimbangkan bila suhu servis melebihi batas praktis ADC12.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan ADC12
Otomotif	Rumah transmisi, badan katup, bracket, penutup	Die-castability sangat baik untuk geometri kompleks, keseimbangan kekuatan dan kelabilan mesin untuk produksi massal
Peralatan Konsumen	Rumah motor, rangka	Permukaan halus dan kontrol dimensi baik untuk bagian estetis dan fungsional
Elektronik	Kotak pelindung, konektor	Konduktivitas termal memadai dan perlindungan EMI