Material Masa Depan: Titanium

You shoot me down but I won't fall. I am titanium. Penggalan lirik lagu David Guetta dengan judul Titanium menggambarkan kalau kita harus sekuat titanium agar tidak mudah down. Tapi apa sih titanium itu? Seberapa kuat? Kenapa frame sepeda yang terbuat dari titanium itu mahal sekali?.

Titanium adalah nama unsur kimia dengan simbol Ti. Masuk di kelompok sebagai unsur logam dalam tabel kimia. Titanium menjadi logam yang disukai untuk konstruksi struktur logam terutama komponen pesawat karena seringan aluminium, sekuat baja dan tahan panas serta korosi. Di alam pun titanium tersedia dalam jumlah terbatas. 

Itulah sebabnya beberapa negara tertentu mengkategorikan unsur ini sebagai unsur strategis, mereka bahkan menyimpan bahan tersebut untuk keperluan pertahanan negara.

Titanium ditemukan di alam dalam bentuk titanium oksida, TiO2 atau dikalangan metalurgis dikenal dengan nama Rutile. TiO2 sifatnya rapuh dan cocok digunakan sebagai pigmen warna putih pada cat. Memurnikannya menjadi logam Ti adalah sebuah tantangan baik dari sisi keteknikan dan juga keuangan. 

Langkah awal untuk memurnikan Titanium adalah dengan menghilangkan elemen oksigen yang mengikatnya. TiO2 dicampur dengan karbon kemudian dipanaskan pada suhu tinggi di dalam ruangan yang dipenuhi oleh gas klorin, singkatnya CarboThermic Process. 

Dalam proses tersebut atom karbon akan mengikat oksigen menjadi CO2 dan unsur titanium akan menyatu dengan klor menjadi Titanium Tetrachloride atau Titanium Empat Klor. 

Peralatan yang melakukan proses tersebut harus berukuran kecil karena adanya keterbatasan kemampuan reduksi oksida, tahan korosi terhadap serangan klor serta beroperasi pada suhu tinggi pada kisaran diatas seribu derajat celcius.  Baja biasa tidak memenuhi syarat tersebut.

Selanjutnya Titanium Empat Klorb atau TiCl4 tersebut diproses reduksi pada suhu 800 derajat celcius dengan menambahkan unsur magnesium cair. Proses ini sangat lama dimana untuk menyelesaikan satu siklus proses reduksi diperlukan waktu dua hingga tiga hari.

Oya TiCl4 tersebut dan juga Magnesium sifatnya sangat reaktif dalam artian mudah terbakar apabila bersentuhan dengan oksigen sehingga ruangan proses tersebut harus senantiasa dalam ruangan yang bebas dari oksigen dan juga nitrogen. Sehingga ruangan proses tersebut akan senantiasa diisi dengan gas Argon yang juga tidak mudah didapatkan dan berharga mahal. Hasil akhir yang didapat adalah titanium murni dalam bentuk lembaran, atau poros pejal.

Akhirnya kita dapatkan titanium yang diidam-idamkan, tapi proses belum berhenti disini karena untuk mendapatkan benda yang berguna dan bisa digunakan sehari-hari maka titanium tersebut harus mengalami proses manufaktur.

Membentuk titanium juga memerlukan biaya yang tidak sedikit berkat sifat alamiahnya yang keras dan kuat serta konduktivitas transfer thermalnya yang tinggi membuat titanium sulit untuk di-forging dan di-machining. Diperlukan beberapa kali proses forging serta penggantian alat machining, yang tentunya mahal, untuk mendapatkan bentuk akhir yang diinginkan. Konon tercatat lebih dari sembilan puluh persen material terbuang untuk mendapatkan hasil akhirnya.

Dari panjangnya proses serta banyaknya peralatan kerja yang dibutuhkan untuk memproses titanium juga titanium yang terbuang saat proses manufaktur maka cukup wajar apabila peralatan-peralatan yang terbuat dari titanium harganya mahal. Mahalnya harga tentu bukan masalah apabila titanium itu digunakan untuk peralatan militer seperti pesawat SR71 yang sebagian besar komponennya terbuat dari titanium.

Untuk alat untuk keperluan sehari-hari, seperti misalnya sepeda atau frame kacamata, saya rasa tidak perlu terbuat dari titanium karena harganya melampaui kegunaannya. Wajar kalau pemilik sepeda atau kacamata yang terbuat dari titanium disebut sultan.

cileungsi April 2021