## PENGARUH SECONDARY AGING TREATMENT TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SURFACE GLOSSINESS PADA ALUMINIUM
PADUAN 7003
Ramli 1
1 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung Kawasan Industri Air Kantung, Sungailiat-Bangka, 33211 Tel: 0717-93586, Fax: 0717-93585 ramli.barmawi@yahoo.com

## Abstract
As technology advances and the quality of life improves, there is a deep need that requires of aluminium  alloy  that  bears  high  strength,  high  toughness,  high  surface  glossiness,  anti-corrosion,  and high fatigue resistivity [2]. This study aims to investigate the effects of secondary aging treatment on the mechanical properties and Surface Glossiness of the 7003 aluminium alloy by using several equipment, including:  confocal  laser  microscope,  white  light  interferometer,  gloss  meter,  micro  Vickers  hardness tester  and  tensile  test  machine.  This  research  was  conducted  by  experimental  method  by  giving treatment on the aluminium alloy 7003 with some treatments, there are: aging treatment at 100 ˚ C for 5 hours and then secondary aging treatment at several different temperatures at 150 ˚ C, 175 ˚ C and 200 ˚ C for 9 hours respectively. Based on our experimental results, it obtained: After being aged at 100 ℃ for 5 hours  and  then  secondary  aged  at  175 ℃ for  9  hours,  the  7003  aluminium  alloy  obtained  excellent mechanical  properties,  which  can  achieve  the  industrial  requirements  of  Yield  strength  320  MPa  and Elongation 13% for 3C mobile phone products. The 7003 aluminium alloy after being anodizing treated could obtain excellent Surface Glossiness and oxidation layer. The present aluminium alloy can achieve Surface Glossiness better than 1200 GU and the thickness of oxidation layer exceed 10μm, which were suitable for 3C industrial applications [3-4].
Keywords: 7003 aluminium alloy, secondary aging, mechanical properties, surface glossiness

## Abstrak
Seiring  kemajuan  teknologi  dan  kualitas  hidup  meningkat,  ada  kebutuhan  mendalam  yang mensyaratkan  aluminium  paduan  memiliki  sifat  kekuatan  tinggi,  ketangguhan  tinggi,  kekilauan permukaan  tinggi,  anti  korosi,  dan  ketahanan  terhadap  kelelahan  yang  tinggi  [2].  Penelitian  ini bertujuan  untuk  menginvestigasi  pengaruh  secondary  aging  treatment  terhadap  sifat  mekanik  dan tingkat kekilauan permukaan dari aluminium paduan 7003 dengan menggunakan beberapa peralatan, diantaranya  :  confocal  laser  microscope,  white  light  interferometer,  gloss  meter,  mesin  uji  kekerasan micro  vickers  dan  mesin  uji  tarik.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  metode  eksperimental  dengan memberikan  perlakuan  pada  aluminium  paduan  7003  dengan  beberapa  perlakuan,  yaitu  aging treatment  pada  suhu  100°C  selama  5  jam  dilanjutkan  dengan  secondary  aging  treatment  pada  suhu yang berbeda yaitu pada suhu 150°C, 175°C dan 200˚C masing -masing selama 9 jam. Berdasarkan hasil percobaan, diperoleh : Setelah dilakukan aging treatment pada suhu 100 ℃ selama 5 jam dan kemudian dilanjutkan dengan secondary aging treatment pada suhu 175 ℃ selama 9 jam, diperoleh sifat mekanik dari  aluminium  paduan  7003  yang  sangat  baik,  yang  dapat  memenuhi  persyaratan  industri  3C (Computer, Communication and Consumer Electrocic) dengan yield strength 320 MPa dan elongasi 13% untuk  produk  ponsel;  Aluminium  paduan  7003  setelah  di  anodisasi  mendapatkan  tingkat  kekilauan permukaan  (surface  glossiness)  lebih  dari  1200  GU  dan  ketebalan  lapisan  oksidas i  melebihi  10μm sehingga dapat diaplikasikan untuk produk ponsel pada perusahaan 3C [3-4].
Kata kunci : Aluminium paduan 7003, secondary aging treatment, sifat mekanik, kekilauan permukaan.

## 1. PENDAHULUAN
Aluminium paduan memiliki sifat yang sangat baik seperti ringan, kekuatan tinggi, anti korosi, mudah  dibentuk,  mudah  diproses,  konduktivitas  listrik  tinggi, non-magnetisme ,  keragaman  warna permukaan,  yang  membuat  aluminium  paduan  menjadi  material  logam  penting  dengan  aplikasi  yang luas  di  masa  mendatang  [1].  Namun  demikian,  seiring  dengan  kemajuan  teknologi  dan  kualitas  hidup meningkat,  ada  kebutuhan  mendalam  yang  mensyaratkan  aluminium  paduan  memiliki  sifat  kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, Surface Glossiness tinggi, anti korosi, dan ketahanan terhadap kelelahan yang tinggi [2].
Melalui  pembahasan  gagasan  tentang  desain  aluminium  paduan,  kontrol  parameter  proses ekstrusi,  proses  perlakuan  panas  aluminium  paduan,  dan  proses  anodisasi  pada  permukaan,  yang bertujuan  untuk  mengembangkan  jenis  baru  dari  aluminium  paduan  komersial  yang  memiliki  nilai tambah yang tinggi, kekuatan tinggi dan kualitas permukaan tinggi sehingga cocok untuk industri 3C [3- 4], peralatan atletik, industri kedirgantaraan dan industri suku cadang seperti silinder mobil dan silinder sepeda motor [5]. Oleh karena itu, penelitian ini selain fokus pada efek parameter perlakuan panas serta parameter  proses  anodisasi  permukaan  yang  optimal  terhadap  sifat  mekanik  dari  aluminium  paduan 7003, pengaruh terhadap kualitas kekilauan permukaan juga diinvestigasi.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu  metode  eksperimental  untuk  menyelidiki hubungan  sebab  akibat  dengan  memberikan  satu  atau  lebih  kondisi  perlakuan  kepada  satu  atau  lebih eksperimental. Perumusan  masalah  pada  penelitian  ini  bersumber  dari  persyaratan  material  yang dibutuhkan oleh industri-industri 3C yang mensyaratkan material harus memiliki Yield Strength 320 MPa dan  Elongasi  13%  untuk  produk  ponsel.  Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini  dilakukan  beberapa percobaan  dengan  melakukan  beberapa treatment terhadap  material  aluminium  paduan  7003  agar material tersebut dapat memenuhi persyaratan yang telah ditentukan.
Untuk menyelesaikan penelitian ini digunakan alur flow chart kegiatan sebagai pedoman dalam menentukan  tindakan  sehingga  lebih  terarah.  Gambar  1.  menunjukkan  metodologi  penelitian  yang digunakan.
Gambar 1. Flow chart Metodologi Penelitian yang digunakan.

## 2.1 Rancangan Eksperimen
Eksperimen  ini  merupakan  proses  perlakuan  panas  (heat  treatment)  pada  aluminium  paduan 7003  menggunakan  proses aging  treatment pada  temperatur  dan  waktu  yang  sama  dan  dilanjutkan dengan  proses secondary  aging  treatment dengan  waktu  yang  sama  pada  temperatur  yang  berdeda. Percobaan yang dilakukan terdiri dari tiga macam percobaan kemudian dilakukan beberapa  pengujian yang  meliputi  pengujian  kekerasan,  pengukuran  ketebalan  lapisan  oksidasi,  pengukuran glossiness surface , tensile  strength,  yield  strength dan  elongasi  untuk  mendapatkan  data  hasil  dari  eksperimen tersebut.
Percobaan  pertama  dengan  cara  melakukan aging  treatment pada  suhu  100 ˚ C  selama  5  jam, kemudian  dilanjutkan  dengan secondary  aging  treatment pada  suhu  150 ˚ C  selama  9  jam.  Percobaan kedua  dengan  cara  melakukan aging  treatment pada  suhu  100 ˚ C  selama  5  jam,  kemudian  dilanjutkan dengan secondary  aging  treatment pada  suhu  175 ˚ C  selama  9  jam  dan  percobaan  ketiga  dengan melakukan aging  treatment pada  suhu  100 ˚ C  selama  5  jam,  kemudian  dilanjutkan  dengan secondary aging treatment pada suhu 200 ˚ C selama 9 jam.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil dari ketiga percobaan yang dilakukan, didapatkan nilai kekerasan ( hardness ) yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Hasil Uji Kekerasan Micro-Vickers
Aluminium paduan 7003 setelah dilakukan secondary aging treatment selama 9 jam pada suhu 175 ˚ C  didapatkan  nilai  kekerasan  138.95  HV,  sedangkan  pada  suhu  150 ˚ C  dan  200 ˚ C  didapatkan  nilai kekerasan yang lebih rendah, dimana nilai kekerasan dari proses secondary aging treatment pada suhu 150 ˚ C sebesar 129.74 HV sedikit lebih besar dibandingkan dengan pada suhu 200 ˚ C. Hasil percobaan menunjukkan bahwa dengan melakukan secondary aging treatment pada suhu 175 ˚ C selama 9 jam menghasilkan kekuatan Tarik ( Tensile Strength ) yang lebih tinggi yaitu 388.24 MPa dibandingkan  dengan secondary  aging  treatment pada  suhu  150 ˚ C  dan  200 ˚ C  yang  menghasilkan Kekuatan  Tarik  masing-masing  sebesar  369.75  MPa  dan  374.79  MPa.  Berbeda  dengan  nilai  kekerasan yang dihasilkan, pada hasil uji Kekuatan Tarik ini, aluminium paduan 7003 setelah dilakukan secondary aging treatment pada suhu 200 ˚ C menghasilkan Kekuatan Tarik sedikit lebih besar dibandingkan dengan secondary  aging pada  suhu  150 ˚ C.  Secara  grafik,  hasil  uji  Kekuatan  Tarik  ( Tensile  Strength )  dari  ketiga percobaan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Hasil Uji Kekuatan Tarik ( Tensile Strength )
Pada  hasil  pengujian  kekuatan  mulur  ( Yield  Strength )  dan  Elongasi  ( Elongation )  juga,  dengan melakukan proses secondary aging treatment pada suhu 175 ˚ C akan menghasilkan Tensile Strength dan Elongasi  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  pada  suhu  200 ˚ C  dan  150 ˚ C.  Kekuatan  Mulur  ( Yield  strength ) pada  suhu  175 ˚ C  adalah  sebesar  364.15  MPa  dan  elongasi  sebesar  22.33%  sehingga  dapat  memenuhi persyaratan  industri  3C  ( Computer,  Communication  and  Consumer  Electrocic ),  dimana  persyaratan produk perusahaan 3C yaitu Yield Strength 320 MPa dan Elongasi 13% untuk produk ponsel [3-4]. Dari hasil  percobaan  mengindikasikan  bahwa  semakin  tinggi Yield  Strength maka Elongation juga  semakin tinggi.  Hal  ini  sesuai  dengan  korelasi  antara Yield  Strength dan Elongation berbanding  lurus  [5].  Nilai Tensile Strength dan Elongation dari ketiga percobaan ditunjukkan pada Gambar 4.
(a)                                                                                    (b)
Gambar 4. Hasil Uji Kekuatan Mulur ( Yield Strength ) (a) dan Hasil Elongasi ( Elongation ) dari ketiga percobaan.
Grafik  hasil  pengukuran  ketebalan  lapisan  oksidasi  ( Thickness  of  Oxidation  Layer )  dan Surface Glossiness dari ketiga percobaan menunjukkan ketebalan lapisan oksidasi dari aluminium paduan 7003 setelah dilakukan proses secondary aging treatment pada suhu 150 ˚ C, 175 ˚ C dan 200 ˚ C masing-masing sebesar 10.2 µm, 10.3 µm, dan 10.4 µm. Sedangkan tingkat Surface Glossiness masing-masing sebesar
1289 GU, 1262 GU, dan 1229 GU. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi peningkatan ketebalan lapisan oksidasi seiring dengan meningkatnya suhu.
Pada  setiap  kenaikan  suhu  sebesar  25 ˚ C  terjadi  peningkatan  rata-rata  ketebalan  lapisan oksidasi  sebesar  0.1  µm.  Sedangkan  terhadap Surface  Glossiness terjadi  penurunan  dengan meningkatnya suhu pada secondary aging treatment , dimana setiap kenaikan suhu sebesar 25 ˚ C terjadi rata-rata penurunan sebesar 30 GU.
(a)                                                                                     (b) Gambar 5. Hasil Pengukuran Thickness of Oxidation Layer (a) dan Hasil Pengukuran Surface Glossiness dari ketiga percobaan.

## 4. SIMPULAN
Dari hasil penelitian ini, dengan melakukan proses secondary aging treatment pada aluminium paduan 7003 dapat disimpulkan bahwa :
1. Sifat mekanik yang paling tinggi didapatkan pada suhu 175˚C.
2. Setiap  peningkatan  suhu  sebesar  25 ˚ C  pada  proses secondary  aging  treatment terjadi peningkatan  ketebalan  lapisan  oksidasi  rata-rata  sebesar  0.1  µm  dan  penurunan Surface Glossiness rata-rata sebesar 30 GU.
3. Semakin tinggi ketebalan lapisan oksidasi maka Surface Glossiness semakin menurun.
4. Dengan  suhu  175 ˚ C  pada  aluminium  paduan  7003  didapatkan sifat  mekanik  dan Surface Glossiness yang memenuhi persayaratan material produk 3C.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. K.  K.  Chawla,  A.  H.  Esmaeili,  A.  K.  Datye,  and  A.  K.  Vasudevan, “Effect  of homogeneous/heterogeneous  precipitation  on  aging  behavior  of  SiCp  Al  2014  composite,” Scripta Metallurgica et Materiala, vol. 25, no. 6, pp. 1315 – 1319, 1991.
[2]. S. L. Dong, J. F. Mao, D. Z. Yang, Y. X. Cui, and L. T. Jiang, “Age -hardening behavior of a SiCw/Al- Li-Cu-Mg- Zr  composite,”  Materials  Science  and  Engineering  A,  vol.  327,  no.  2,  pp.  213– 223, 2002.
[3]. A.  Karaaslan,  I.  Kaya  and  H.  Atapek,  “Effect  of  Aging  Temperature  and  of  Retrogression Treatment    Time  on  the  Microstructure  and  Mechanical  Proper ties  of  Alloy  AA  7075,”  Metal Science and Heat Treatment, vol.49, no.9-10, pp. 443-447, 2007.
[4]. M.  M.  Tash,  S.  Alkahtani,  “Aging  and  Mechanical  Behavior  of  Be -Treated  7075  Aluminum Alloys,” World  Academy  of  Science,  Engineering  and  Technology  International  Journal  of Materials and Metallurgical Engineering Vol.8, No.3, 2014.
[5]. D.A.P. Reis, A.A. Couto, N.I. Domingues Jr., A.C.O. Hirschmann, S. Zepka, C. Moura Neto, “Effect of Artificial Aging on the Mechanical Properties of an Aerospace Aluminum Alloy 2024, ” Defect and Diffusion Forum Vols. 326-328, pp. 193-198, 2012.