“Jenis-jenis korosi dan Passivasi”

“Jenis-jenis korosi dan Passivasi”

Tugas Satu Korosi dan Pencegahan. 22 September, 2011

A. Korosi Atmosfer

Korosiini terjadi akibat proses elektrokimia antara dua bagian benda  padat khusunya metal besi yang berbeda potensial dan langsung berhubungan  dengan udara terbuka.

Faktor-faktor yang menentukan tingkat karat atmosfer, yaitu :

Jumlah zat pencemar di udara (debu, gas), butir-butir arang, oksida metal,  H2SO4, NaCl, (NH4)2SO4. Suhu Kelembaban kritis, Arah dan kecepatan angin,Radiasi matahari ,Jumlah curah hujan.

B.Korosi Galvanis

Korosi ini terjadi karena proses elektro kimiawi dua macam metal yang berbeda potensial dihubungkan langsung di dalam elektrolit sama. Dimana electron mengalir dari metal kurang mulia (Anodik) menuju metal yang lebih mulia (Katodik), akibatnya metal yang kurang mulia berubah menjadi ion-ion positif karena kehilangan electron. Ion-ion positif metal bereaksi dengan ion negatifyang berada di dalam elektrolit menjadi garam metal. Karena peristiwa tersebut, permukaan anoda kehilangan metal sehingga terbentuklah sumur- sumur karat (Surface Attack) atau serangan karat permukaan.

Sel galvanic tidak berhubungan langsung walaupun keduanya berada di dalam elektrolit yang sama (Open Circuit). Standar electromotive ini dapat berubah akibat pengaruh perubahan suhu, perubahan konsentrasi zat-zat yang terlarut, kondisi permukaan elektroda, kotoran/sampah pada elektroda dan lain- lain.

Contoh, suatu tube sheet atau sebuah alat penukar kalori ( Tube sheet terbuat dari karbon steel (baja karbon), dan tubenya dari paduan tembaga (Aluminium bronze), kalau ditinjau pada electromotive series jelas bahwa baja (ferrum) lebih tinggi letaknya daripada tembaga, jadi baja dalam kondisi ini menjadi lebih anodic terhadap paduan tembaga, karenanya terjadilah sel karatgalvanic dan akibatnya tube sheet baja tersebut berkarat dan kehilangan metal pada permukaannya.

C.Korosi Regangan

Korosi ini terjadi karena pemberian tarikan atau kompresi yang melebihi batas ketentuannya. Kegagalan ini sering disebutRetak Karat Regangan (RKR) atau stress corrosion cracking. Sifat retak jenis ini sangat spontan (tiba-tiba terjadinya/spontaneous), regangan biasanya bersifat internal yang disebabkan oleh perlakuan yang diterapkan seperti bentukan dingin atau merupakan sisa hasil pengerjaan (residual) seperti pengelingan, pengepresan dan lain-lain. Untuk material kuningan jenis RKR disebutSeason Cracking, dan pada materialLow Carbon Steeldisebut Caustic Embrittlement(kerapuhan basa), karat ini terjadi sangat cepat, dalam ukuran menit, yakni jika semua persyaratan untuk terjadinya karat regangan ini telah terpenuhi pada suatu momen tertentu yakni adanya regangan internal dan terciptanya kondisi korosif yang berhubungan dengan konsentrasi zat karat (Corrodent) dan suhu lingkungan. Zat penyebab karat dan kondisi lingkungan penyebab RKR pada berbagai

system paduan

Contoh : sebuah paku di masukkan dalam air asin/air laut maka paku  tersebut akan berkarat yang diawali dari bagian kepala dan bagian yang runcing. Bagian kepala dan bagian runcing paku dibentuk secara paksa dengan system Cold Forming(pembentukan dingin). Di dalampengerjaan Cold forming selalu dihasilkan regangan sisa, akibatnya bagian tersebut akan menjadi anodic terhadap bagian paku lainnya apabila dihubungkan melaluielektrolit.

D.Korosi Celah

Korosi celah (Crecive Corrosion) ialah sel korosi yang diakibatkan oleh  perbedaan konsentrasi zat asam. Karat ini terjadi, karena celah sempit terisi dengan lektrolit (air yang pHnya rendah) maka terjadilah suatu sel korosi dengan katodanya permukaan sebelah luar celah yang basah dengan air yang lebih banyak mengandung zat asam daripada bagian sebelah dalam celah yang sedikit mengandung zat asam sehingga akibatnya bersifatanodic.

Proses pengkaratan ini berlangsung cukup lama karena cairan elektrolit di dalam celah cenderung lama mengeringnya walaupun bagian luar permukaan/celah telah lama kering. Celah ini sangat banyak pada konstruksi karoseri kendaraan karena fabrikasinya menggunakan pengelasan electric resistance(tahanan listrik) system spot pada pelat tipis yang disusun secara bertumpu (overlap). Overlap inilah yang menimbulkan celah-celah.

Contoh, sebuah logam stainless steel di masukkan ke dalam air laut dalam waktu yang cukup lama sehingga pada permukaan logam yang semula rata dan bersih tidak ada karat akan menjadi bergelombang pada permukaannya dan berkarat, hal itu mencerminkan bahwa terjadi perbedaan konsentrasi zat asam antara logam dan air laut.

E.Korosi Arus Liar

Korosi arus liar ialah merasuknya arus searah secara liar tidak disengaja pada suatu konstruksi baja, yang kemudian meninggalkannnya kembali menuju sumber arus. Prinsip serangan karat arus liar ini adalah merasuknya arus searah secara liar tidak disengaja pada suatu konstruksi baja, kemudian meninggalkannnya kembali menuju sumber arus. Pada titik dimana arus

meninggalkan konstruksi, akan terjadi serangan karat yang cukup serius sehingga dapat merusak konstruksi tersebut. Terdapat dua jenis sel arus dipaksakan, yakni :

1. Sel arus liar yang terjadi secara eksidentil (tidak sengajja), seperti arus liar pada kereta apilistrik, yang melaju disamping atau berdekatan dengan pipa air minum di dalam tanah yang terbuat dari baja bergalvanis atau baja berlapis beton sebelah dalam dan berbalut (wrapped) sebelah luar. Karat akan terjadi pada daerah keluarnya arus luar yang berasal dari rel kereta listrik tersebut. Tempat dimana arus liar masuk ke dlaam pipa, menjadi katoda, sedangkan dimana arus liar meninggalkan pipa menjadi anoda dan berkarat. Karat akhirnya dapat melubangi pipa PDAM tersebut.

2. Sel arus paksa disengaja, seperti sel perlindungan katodik pada pipa bawah tanah. Arus berasal dari sumber arus listrik searah menuju elektroda dan melalui tanah arus mengalir dari elektroda ke pipa sehingga pipa menjadi katoda yang tidak berkarat. Selanjutnya arus kembali ke sumber (rectifier) .

F.Korosi Pelarutan Selektif

Korosi pelarutan selektif ini menyangkut larutnya suatu komponen dari zat paduan yang biasa disebut pelarutan selektif (Selective Dissolution) atau partino / de alloying. Zat komponen yang larut selalu bersifat anodic terhadap komponen yang lain. Walaupun secara visual tampak perubahan warna pada permukaaan paduan namun tidak tampak adanya kehilangan materi berupa takik,  perubahan dimensi, retak atau alur.

Bentuk permukaan tampaknya tetap tidak berubah termasuk tingkat kehalusan/kekasarannya. Namun sebenarnya berat bagian yang terkena jenis karat ini menjadi berkurang, berpori-pori dan yang terpenting adalah kehilangan sifat mekanisnya menjadigetas dan mempunyai kekuatan tarik sangat rendah.

Karat ini biasa terjadi melalui struktur logam dalam dua macam :

1. Logam antara (unsur antara) unsur ini biasa bersifat anoda atau katoda

terhadap logam utama.

2.Senyawa (unsur-unsur bukan logam) unsur ini bersifat katoda terhadap ferit.

Contoh :

1.Dezincification

Yaitu proses pelarutan seng dari metal paduan kuningan yang perpaduan  antara seng dengan tembaga.

Mekanisme :

a.Logam paduan berkarat dan tembaga menuju ke permukaan membentuk

lapisan luar yang keropos.

b. Logam seng menuju ke permukaan paduan dan melakukan reaksi,

sehingga meninggalkan paduan.

2.Grafitasi

Yaitu proses karat yang terjadi pada grafit, contoh besi cor, dimana besi  meninggalkan paduan dari karbon dan grafit, sifat logam ringan, keropos dan getas.

G.Korosi Erosi

Korosi erosi ialah proses perusakan pada permukaan logam yang  disebabkan oleh aliran fluida yang sangat cepat. Korosi erosi dapat dibedakan pada 3 kondisi, yaitu : 1.Kondisi aliran laminar

2.Kondisi aliran turbulensi

3.Kondisi peronggaan

Korosi erosi disebabkan oleh beberapa factor, yaitu :

1.Perubahan drastispada diameter lubang bor atau arah pipa

2.Penyekat pada sambungan yang buruk pemasangannya

3.Adanya celah yang memungkinkan fluida mengalir di luar aliran utama

4. Adanya produk korosi atau endapan lain yang dapat mengganggu aliran laminer.

H.Korosi Bakteri

Korosi ini hanya disebabkan oleh suatu bakteri anaerobic yang hanya bertahan dalam kondisi tanpa ada zat asam. Bakteri ini mengubah garam sulfat menjadi asam yang reaktif dan menyebabkan karat.

Adapun bakterinya Sporvobrio Desulfuricans, pencegahannya dengan memberi

aerasi ke dalam air. Adapun mikro organism yang lain yaitu bakteri yang membentuk lapisan berlendir (slime) menyebabkan deposisi besi, jamur dan alga. Bakteri ini melubangi filter, menyebabkan karat dengan cara membuntu pipa-pipa pendingin. Pencegahannya dengan senyawa Quarternary Ammonium dan Phenol (Pengendali slime), Curri Sulfat (Pengendali Alga).

I.Karat Titik Embun

Karat titik embun ini diesebabkan oleh factor kelembababn yang menyebabkan titik embun (dew point) atau kondensasi. Tanpa adanya unsure kelembaban relative, segala macam kontaminan (zat pencemar) tidak akan atau sedikit sekali menyebabkan pengkaratan. Titik embun ini sangat korosif terutama di daerah dekat pantai dimana banyak partikel air asin yang terhembus dan mengenai permukaan metal, atau di daerah kawasan industry yang kaya dengan zat pencemar udara.

Saat jarang jatuh hujan, maka zat pencemar di permukaan metal tidak terganggu, sehingga sewaktu terjadi kondensasi di permukaan dengan factor cuaca yang relative dingin dan factor kelembaban relative cukup tinggi ( di atas 80%), maka air embun tersebut tercampur dengan zat pencemar yang ada menjadi larutan elektrolit yang sangat baik, sehingga mempercepat proses pengkaratan atmosfer. Tingkat pengkaratan akan sangat ganas apabila di sampingkeberadaan zat pengkarat (corrodent) yang tinggi, kelembaban yang  tinggi juga suhu yang bersifatcyclic (baik turun secara teratur). Salah satu reaksi pembentukan asam yang diperkirakan oleh kandungan SO2di dalam gas.

Contoh, pada puncak cerobong suhu udara cukup rendah sehingga berada di bawah suhu kondensasi (titik embun). Karenanya di daerah tersebut terjadi kondensasi dari gas bekas yang banyak mengandung uap air, panas akibat pembakaran di puncak cerobong telah mendingin karena diserap oleh metal dinding cerobong yang bersuhu lebih rendah sepanjang cerobong, akibatnya terjadilah karat titik embun di daerah tersebut, yang sanggup melubangi didinding cerobong (perforasi). Karena di dalam gas bekas (Flue gas) banyak mengandung CO, CO2, COx dan SO2, yang memiliki butir-butir kondensat yang tercemar dan bersifat asam.

Pasivasi

Merupakan suatu keadaan dari logam atau paduan logam dalam pelarut,di mana permukaan logam tertutup oleh oksida dan hidroksida dengan ketebalan tertentu dan kompak.

Keadaan ini mnenyebabkan logam atau paduan menjadi pasif dan nantinya dapat memproteksi logam atau paduan terhadap serangan korosi. Pembentukan lapisan oksida dan hidroksida sebagai lapisan pasif di permukaan memerlukan perhitungan secara tepat, karena lapisan oksida atau lapisan hidroksida justru dapat berubah menjadi pemicu terjadinya korosi. Seberapa tebal lapisan itu terbentuk, atau bagaimana karakteristik film atau lapisan pasif merupakan pertimbangan utama pemasifan.

Pasivasi adalah suatu teknik elektronika yang digunakan untuk melindungli logam  melalui pembentukan film  pasif pada permukaan suatu logam atau material. Logam bila di celupkan dalam larutan asam akan mengalami proses pelarutan, kemudian terjadi pelepasan hydrogen dari permukaan logam akibat adanya arus di katoda dan di ikuti dengan reduksi dari oksigen.

            Karakteristik sistem pasif meliputi daerah aktif, daerah pasif dan daerah transpasif. Secara skematik dapat di lihat pada diagram berikut,

            Kurva pada gambar memperlihatkan bahwa suatu logam yang di pasifkan pada potensial tertentu memiliki tiga kemungkinan, berada pada daerah aktif yang berarti logam mudah terkorosi, berada pada daerah pasif yang artinya logam terproteksi dari korosi atau dari daerah transpasif, pada daerah ini akan terjadi pelepasan oksigen, dan terjadi pelarutan yang berarti terjadi korosi sumuran atau pitting corrosion. Oleh sebab itu besarnya potensial yang di pilih harus tepat. Karena apabila potensial yang di pilih berada pada daerah aktif atau

transpasilf  yang terjadi bukan perlindungan terhada p korosi melainkan justru terkorosi. Selain itu pelarutan juga berpengaruh  pada proses pasivasi.

            Setiap logam mempunyai kurva potensial electrode- arus yang karakteristik, misalnya saja untuk permukaan logam Nikel yang berorientasi (111), daerah aktif berada pada potensial elektroda 0 sampai 200 mV / EHS ( electrode pembanding yang digunakan adalah elektroda hydrogen standar), dan daerah tranpasif tercapai mulai potensial 1400 mV / EHS untuk pH larutan pasivasi 3 ( E.Laksono 2001 :165 ). Atau dapat di katakana daerah aman untuk proses pasivasi adalah antara 200 sampai 1400 mV / EHS.