LOGAM RINGAN "TITANIUM"

LOGAM RINGAN

“ TITANIUM ”

Sejarah

(Latin: titans, anak pertama bumi dalam mitologi romawi) Ditemukan oleh Gregor di tahun 1791 dan dinamakan oleh Klaproth di tahun 1795. Titanium yang tidak murni dipersiapkan oleh Nilson dan Pettersson di tahun 1887, tetapi unsur yang murni tidak dibuat sampai pada tahun 1910 oleh Hunter dengan cara memanaskan TiCl4 dengan natrium dalam bom baja. Titanium ditemukan di meteor dan di dalam matahari. Bebatuan yang diambil oleh misi Apollo 17 menunjukkan keberadaan TiO2 sebanyak 12,1%. Garis-garis titanium oksida sangat jelas terlihat di spektrum bintang-bintang tipe M. Unsur ini merupakan unsur kesembilan terbanyak pada kerak bumi. Titanium selalu ada dalam igneous rocks (bebatuan) dan dalam sedimen yang diambil dari bebatuan tersebut. Ia juga terdapat dalam mineral rutile, ilmenite dan sphene dan terdapat dalam titanate dan bijih besi. Titanium juga terdapat di debu batubara, dalam tetumbuhan dan dalam tubuh manusia. Logam ini hanya dikutak-kutik di laboraturium sampai pada tahun 1946, Kroll menunjukkan cara memproduksi titanium secara komersil dengan mereduksi titanium tetraklorida dengan magnesium. Metoda ini yang dipakai secara umum saat ini. Selanjutnya logam titanium dapat dimurnikan dengan cara mendekomposisikan iodanya.

Karakteristik Titanium

Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat, berkilau,  tahan korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan klorin dengan warna putih-metalik-keperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioksida, digunakan dalam pigmen putih. Titanium dihargai lebih mahal daripada emas karena sifat-sifat logamnya. Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenit, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk alotropi dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Sifat Titanium mirip dengan zirkonium secara kimia maupun fisika.

Proses Pembuatan Titanium

Beberapa metode yang digunakan dalam proses pembuatan titanium yaitu dengan menggunakan proses Kroll, Proses Van Arkel  dan De Boer, dan Proses J. Meggy dan M.Prieto.

1.      Proses Kroll

Beberapa langkah-langkah yang terdapat dalam proses ini yaitu ekstraksi,  pemurnian, produksi spons, pembuatan paduan, dan membentuk. Titanium dialam terdapat dalam bentuk bijih seperti rutil (TiO2) dan ilmenit ( FeTiO3). Rutil digunakan dalam bentuk alami, sedangkan ilmenit diproses untuk menghilangkan zat besi yang terdapat di dalamnya, sehingga mengandung titanium dioksida paling sedikit 85%. Rutil dimasukkan ke dalam reaktor fluidized bersama gas klor dan karbon. Materi tersebut dipanaskan sampai 1.652°F (900°C) dan hasil reaksi kimianya adalah titanium tetraklorida murni (TiCl4) dan karbon monoksida. Mekanisme reaksinya yaitu:

TiO2 + Cl2          =>            TiCl4 + CO2

Logam kemudian dimasukkan ke dalam tangki penyulingan besar dan dipanaskan. Proses ini menggunakan metode destilasi fraksional dan presipitasi untuk memisahkan kotoran karena kebanyakan pada proses pertama kotoran juga ikut terklorinasi . sehingga kotoran harus dihilangkan, kotoran yang dihilangkan yaitu klorida logam termasuk besi, vanadium, zirkonium, silikon, dan magnesium. Pada proses ini dihasilkan cairan tidak berwarna.

Selanjutnya, setelah dimurnikan titanium tetraklorida ditransfer (dalam bentuk cairan) ke bejana reaktor stainless steel. Kemudian ditambahkan magnesium dan reactor tersebut dipanaskan sampai ±2012°F (1.100°C). lalu, Argon dipompa ke dalam wadah sehingga udara akan dihilang dan umtuk mencegah terkontaminasi oleh oksigen atau nitrogen. Magnesium bereaksi dengan klor menghasilkan magnesium klorida cair sehingga menghasilkan padatan titanium murni.

Kemudian padatan titanium dikeluarkan dari dalam reaktor dan kemudian dengan menggunakan air dan asam klorida untuk menghilangkan kelebihan magnesium dan magnesium klorida. Padatan yang dihasilkan adalah logam berpori yang disebut spons. Mekanisme reaksinya yaitu: Spons titanium murni kemudian diubah menjadi elektroda(lempengan) spons melalui tanur-elektroda. Pada proses ini, spons dicampur dengan berbagai macam  besi dan dilas sehingga menghasilkan elektroda spons. Lalu elektroda spons ditempatkan dalam vakum tungku busur untuk dicairkan. Dalam wadah air-cooled tembaga busur listrik, elektroda spons dilelehkan untuk membentuk ingot. Semua udara dalam wadah dihilangkan (membentuk ruang hampa) atau atmosfer diisi dengan argon untuk mencegah kontaminasi, akhirnya akan membeku dan membentuk batangan titanium murni.

2. Proses Van Arkel dan De Boer

 Dengan menggunakan proses Van Arkel dan De Boer, pembuatan logam Titanium dari biji Titanium seperti  Rutile, Anatase dan Ilminite dapat dilakukan dengan cara reduksi dengan aluminium yang selanjutnya akan di iodinasi dari  produk yang diperoleh dari proses reduksi. Hasil iodinasi ini direaksikan dengan Potassium Iodida pada suhu 100 –  200 °C. Kemudian Titanium Tertraiodida dipisahkan dari Potassium Iodida sehingga akan membentuk logam titanium melalui dekomposisi panas atau reduksi pada suhu 1.300 –  1.500 °C. Proses ini menggunakan titanium iodida dengan kemurnian yang tinggi, tetapi harganya mahal sehingga membuat titanium melalui metose ini sangat kurang ekonomis (Hard dkk, 1983).

3. Proses J. Meggy dan  M.Prieto

 Dengan menggunakan proses J. Meggy dan M.Priet, pembuatan logam Titanium dari bijih Ilminite dapat dilakukan dengan cara Flourinasi. Bijih Ilminite diflourinasi dengan garam flousilikat seperti K2SiF6, Na2SiF6 pada suhu 350 –  950 °C selama 6 jam. Selanjutnya besi dan Ti dikonversikan ke flourida dengan cara di leaching dari bijih flourinasi dengan larutan encer seperti HF, HCl dan H2SO4 pada suhu 60 –  95 °C selama 2jam. Setelah proses leaching, larutan dapat dievaporasi dan didinginkan untuk mengendapkan floutitanat. Endapan floutitanat dapat ini kemudian disaring dan dikeringkan pada suhu 110 – 150 °C. Kemudian mereduksinya menjadi logam Ti. Metode ini merupakan pengontakan floutitanat dengan campuran zinc –  aluminium pada suhu 400 – 1.000°C. Sehingga aluminium flourida akan terpisahkan sebagai produk samping dalam bentuk cryolite. Campuran lelehan logam zinc – titanium dipisahkan dengan cara destilasi pada suhu 800 – 1.000°C sehingga diperoleh zinc pada produk destilat dan titanium sponge pada produk akhir.

Keunggulan Titanium

• Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja.
• Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium.
• Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya secara nyata.
• Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja.
• Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium.

Aplikasi Titanium

Oleh karena kerapatan titanium relatif rendah dan kekerasan tinggi, titanium banyak dipakai untuk bahan struktural, terutama pesawat terbang bermesin jet, seperti Boeing 747. Mesin pesawat terbang memerlukan bahan yang bermassa ringan, keras, dan stabil pada suhu tinggi. Selain ringan dan tahan suhu tinggi, logam titanium tahan terhadap cuaca sehingga banyak digunakan untuk material, seperti pipa, pompa, tabung reaksi dalam industri kimia, dan mesin mobil. Militer juga memanfaatkan titanium ini oleh karena kekuatannya, unsur ini digunakan untuk membuat peralatan perang (tank) dan untuk membuat pesawat ruang angkasa. Untuk Industri yaitu beberapa mesin pemindah panas (heat exchanger) dan bejana bertekanan tinggi serta pipa-pipa tahan korosi memakai bahan titanium. Kedokteran pun tak luput untuk memanfaatkan titanium untuk bahan implan gigi, penyambung tulang, pengganti tulang tengkorak, struktur penahan katup jantung. Untuk mesin sebenarnya banyak, dan guna titanium ini dipakai untuk Material pengganti untuk batang piston. Untuk orang perikanan memakai titanium karena sifat Titanium yang kuat, ringan, dan tahan korosif air laut jadi untuk pembuatan pancingan.