Aluminium (Al) dan Tembaga (Cu) adalah dua logam non-ferrous yang sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi industri, mulai dari konstruksi, kelistrikan, hingga manufaktur otomotif. Meskipun keduanya memiliki keunggulan dalam hal konduktivitas dan ketahanan korosi, perbedaan mendasar dalam sifat fisik dan kimia mereka menentukan penggunaannya di lapangan. Memahami perbedaan ini sangat krusial untuk memilih material yang paling efisien dan hemat biaya.
Ilustrasi Perbandingan Relatif Konduktivitas
1. Konduktivitas Listrik dan Termal
Salah satu pembeda paling signifikan adalah kemampuan hantarannya. Tembaga secara historis adalah standar emas untuk konduktivitas listrik, dengan konduktivitas sekitar 60 juta Siemens per meter (MS/m). Aluminium memiliki konduktivitas yang lebih rendah, sekitar 37 MS/m, atau sekitar 61% dari konduktivitas tembaga.
Dalam aplikasi kabel listrik, untuk mendapatkan konduktivitas yang sama dengan kabel tembaga, penampang kabel aluminium harus ditingkatkan ukurannya sekitar 1.6 kali lipat. Meskipun demikian, karena aluminium jauh lebih ringan, kabel listrik transmisi tegangan tinggi sering menggunakan aluminium untuk mengurangi beban struktural pada menara.
2. Berat Jenis dan Kepadatan
Perbedaan berat sangat mencolok. Tembaga memiliki kepadatan yang tinggi, sekitar 8.96 g/cm³. Sebaliknya, aluminium adalah logam ringan dengan kepadatan hanya sekitar 2.70 g/cm³. Ini berarti aluminium sekitar sepertiga kepadatan tembaga. Keunggulan berat ini menjadikan aluminium pilihan utama dalam industri penerbangan dan otomotif, di mana pengurangan bobot sangat vital untuk efisiensi energi.
3. Ketahanan Korosi dan Oksidasi
Kedua logam menunjukkan ketahanan korosi yang baik, tetapi mekanisme perlindungannya berbeda. Tembaga bereaksi dengan udara membentuk lapisan oksida tipis berwarna hijau kebiruan yang dikenal sebagai patina. Lapisan ini sebenarnya bersifat protektif dan mencegah korosi lebih lanjut.
Aluminium membentuk lapisan oksida aluminium (Al₂O₃) yang sangat keras, tipis, dan stabil segera setelah terpapar udara. Lapisan ini memberikan perlindungan luar biasa terhadap korosi lebih lanjut, bahkan di lingkungan yang keras. Namun, aluminium sangat rentan terhadap korosi galvanik ketika bersentuhan langsung dengan logam mulia seperti tembaga dalam lingkungan elektrolit.
4. Kekuatan dan Kekerasan
Secara umum, tembaga murni (annealed) lebih lunak dibandingkan aluminium murni. Namun, paduan tembaga (seperti kuningan atau perunggu) bisa menjadi sangat keras dan memiliki kekuatan tarik yang tinggi. Aluminium juga banyak digunakan dalam bentuk paduan (misalnya, seri 6000 atau 7000) yang menawarkan peningkatan kekuatan signifikan, seringkali menandingi atau melebihi kekuatan paduan tembaga tertentu, sambil tetap mempertahankan bobot yang ringan.
5. Biaya Material
Harga pasar aluminium cenderung lebih volatil dan seringkali secara signifikan lebih murah per kilogram dibandingkan tembaga. Fluktuasi harga tembaga yang tinggi telah mendorong industri, terutama yang membutuhkan volume besar seperti pemasangan kabel bangunan, untuk beralih menggunakan aluminium sebagai alternatif yang lebih hemat biaya.
| Properti | Tembaga (Cu) | Aluminium (Al) |
|---|---|---|
| Kepadatan (g/cm³) | 8.96 | 2.70 |
| Konduktivitas Listrik Relatif | 100% (Standar) | ~61% |
| Warna Alami | Merah-Oranye Kemerahan | Putih Keperakan |
| Ketahanan Korosi | Membentuk Patina Hijau/Biru | Membentuk Lapisan Oksida Kuat |
| Kekuatan Tarik (Umum) | Sedang hingga Tinggi (Tergantung Paduan) | Rendah hingga Sangat Tinggi (Tergantung Paduan) |
| Biaya per Kg | Umumnya Lebih Tinggi | Umumnya Lebih Rendah |
Kesimpulan Aplikasi
Pemilihan antara aluminium dan tembaga ditentukan oleh prioritas aplikasi. Jika konduktivitas maksimum dan daya tahan jangka panjang dalam ruang terbatas adalah kunci (misalnya, di dalam perangkat elektronik kecil, kumparan motor), tembaga adalah pilihan utama.
Namun, ketika bobot ringan, pengurangan biaya material, dan kemudahan instalasi menjadi fokus utama (misalnya, saluran listrik udara tegangan tinggi, bodi mobil, rangka pesawat terbang), aluminium menawarkan solusi yang lebih praktis dan ekonomis meskipun memerlukan penampang yang lebih besar untuk mengimbangi konduktivitas yang lebih rendah.