Download - 185462110 Makalah Korosi Dan Degradasi
1Korosi dan Degradasi Material
KOROSI DAN DEGRADASI MATERIAL
A. PENDAHULUAN
Setiap bahan akan mengalami interaksi dengan lingkungan dengan beragam cara.
Seringkali, interaksi tersebut merusak fungsi material sebagai akibat dari memburuknya sifat
mekanik (misalnya, daktilitas dan kekuatan), sifat fisik lainnya, atau penampilan. Dalam logam,
ada kerugian material yang sebenarnya menguntungkan oleh disolusi (korosi). Keramik relatif
tahan terhadap kerusakan, yang biasanya terjadi pada suhu tinggi atau di lingkungan
agak ekstrim, proses ini sering juga disebut korosi. Masalah korosi logam adalah salah
satu dari proporsi yang signifikan, dalam hal ekonomi, telah diperkirakan bahwa sekitar 5%
dari pendapatan industri dihabiskan untuk pencegahan korosi dan pemeliharaan atau
penggantian produk terkontaminasi sebagai hasil dari reaksi korosi.
Untuk polimer, mekanisme dan konsekuensi berbeda dengan logam dan keramik,
Degradasi merupakan istilah yang paling sering digunakan. Polimer dapat melarutkan ketika
terkena cairan pelarut, atau mereka mungkin menyerap pelarut dan membengkak, juga,
elektromagnetik radiasi (terutama ultraviolet) dan panas dapat menyebabkan perubahan dalam
molekul struktur mereka. Kerusakan masing-masing jenis bahan tersebut akan dibahas dalam
makalah ini, yang khusus terkait dengan mekanisme, ketahanan terhadap serangan
berbagai lingkungan, dan langkah-langkah untuk mencegah atau mengurangi degradasi.
B. PENGERTIAN KOROSI
Korosi merupakan suatu proses perusakan atau penurunan kualitas suatu logam karena
terjadinya reaksi dengan lingkungan. Korosi merupakan sebuah reaksi redoks antara logam
dengan unsur-unsur lain yang ada pada lingkungan sehingga meghasilkan senyawa-
senyawa yang tidak diinginkan. Dalam kehidupan sehari-hari korosi biasa kita kenal sebagai
perkaratan. Korosi terjadi melalui reaksi redoks dimana logam mengalami oksidasi sedangkan
oksigen dari lingkungan mengalami reaksi reduksi.
2Korosi dan Degradasi Material
C. ASPEK ELEKTROKIMIA
Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokima. Reaksi elektrokimia
adalah sebuah reaksi yang menghasilkan hubungan timbal balik antara perubahan kimia dengan
gejala kelistrikan. Dalam reaksi elektrokimia terjadi transfer electron sebagai gejala listrik dan
reaksi redoks yang terdapat didalamnya. Dalam reaksi redoks terjadi reaksi oksidasi dan reaksi
reduksi. Jadi reaksi redoks adalah reaksi kimia yang didalamnya terjadi proses oksidasi dan
reduksi.
Reaksi diatas disebut reaksi redoks yang mana terlihat terjadinya proses oksidasi dan reduksi
OKSIDASI DAN REDUKSI
Telah dibahas sebelumnya bahwa dalam reaksi redoks terjadi oksidasi dan reduksi.
Oksidasi dan reduksi mempunyai perbedaan yang dilihat dari berbagai sisi yaitu :
- Dalam hal transfer oksigen
- Dalam hal transfer hydrogen
- Dalam hal transfer elektron
a. Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer oksigen
Dalam hal transfer oksigen, Oksidasi berarti mendapat oksigen, sedang Reduksi adalah
kehilangan oksigen.
Sebagai contoh, reaksi dalam ekstraksi besi dari biji besi:
3Korosi dan Degradasi Material
b. Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer hydrogen
Dalam hal transfer hidrogen Oksidasi berarti kehilangan hidrogen, reduksi berarti
mendapat hidrogen. Perhatikan bahwa yang terjadi adalah kebalikan dari definisi pada transfer
oksigen. Sebagai contoh, etanol dapat dioksidasi menjadi etanal
Untuk memindahkan atau mengeluarkan hidrogen dari etanol diperlukan zat
pengoksidasi (oksidator). Oksidator yang umum digunakan adalah larutan kalium dikromat(IV)
yang diasamkan dengan asam sulfat encer. Etanal juga dapat direduksi menjadi etanol kembali
dengan menambahkan hidrogen. Reduktor yang bisa digunakan untuk reaksi reduksi ini adalah
natrium tetrahidroborat, NaBH4. Secara sederhana, reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai
berikut:
c. Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer elektron
Dalam hal transfer Oksidasi berarti kehilangan electron. Sebagai contoh dari oksidasi
logam adalah :
Fe + 2
Al + 3
Tempat diamana terjadinya proses oksidasi disebut anoda. Terkadang oksidasi
disebut juga reaksi anodic. Sementara itu reduksi berarti menerima elektron.sebagai contoh
dari sebuah reaksi reduksi adalah sebagai berikut :
4Korosi dan Degradasi Material
2 + 2
Reaksi reduksi dalam larutan asam
+
Akan ada kemungkinan reduksi terjadi pada larutan encer yang mana oksigen juga
dilarutkan berdasarkan reaksi berikut
Tempat terjadinya reduksi disebut katoda. Dan mungkin saja terjadi 2 atau lebih reaksi
reduksi sekaligus.
D. MEKANISME TERJADINYA KOROSI
Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokimia.Reaksi elektrokimia yang
melibatkan perpindahan elektron- elektron yang merupakan reaksi anodic didaerah
anodic. Reaksi anodic (oksidasi) diindikasikan melalui peningkatan valensi/ produk elektron-
elektron. Reaksi anodic yang terjadi pada proses korosi logam yaitu:
M + ne
Proses korosi dari logam M adalah proses oksidasi logam menjadi suatu ion (n+) dalam
pelepasan n electron. Harga dari n bergantung dari sifat logam seperti contoh berikut:
Fe + 2e
Reaksi katodik juga berlangsung diproses korosi. Reaksi katodik diindikasikan melalui
penurunan nilai valensi atau konsumsi electron-electron yang dihasilkan dari reaksia anodic.
Reaksi katodik terletak di daerah katoda. Beberapa jenis reaksi katodik yang terjadi
selama proses korosi logam, yaitu :
Pelepasan gas hidrogen : + 2e H₂
Reduksi Oksigen: + 4 + 4e H₂O
+ 4OH
Reduksi ion logam : + e
Pengendapan logam : 3Na+ + 3e 3NaReduksi ion hidrogen : O₂ +4 +4e 2H₂O O₂+ 2H₂O + 4e
5Korosi dan Degradasi Material
Didalam air reaksi antara ion besi yang sangat tidak stabil dengan ion hydroksil
yang bermuatan negative menjadi garam ferro hidroksida yang tidak larut.
+ 2 Fe(OH)₂
Akibat adanya ion maka terjadi reaksi
Reaksi pembentukan karat yang terjadi
4Fe +
Dan
Selanjutnya
₂
hitam.
Merupakan karat yang berwarna merah dan Fe₃O ₄ merupakan karat yang berwarna
Dari urain diatas dapat disimpulkan proses korosi di lingkungan basah dapat terjadi bila
tiga syarat terpenuhi, antara lain sebagai berikut :
a). Ada katoda dimana reaksi katodic
terjadi b). Ada lingkungan yang bersifat
elektrolit c). Ada anode dimana reaksi
anodic terjadi
Adapun kriteria terjadinya peristiwa korosif disebabkan juga karena peristiwa elektrikal,
yaitu :
Anoda dan Katoda
Berada dalam media yang sama
Hubungan listrik antara anoda dan katoda
Adanya O₂
6Korosi dan Degradasi Material
Proses terjadinya karat juga dapat digambarkan melalui reaksi kimia, reaksi-
reaksi elektrokimiawi terjadi dalam lingkungan netral pada anode.
6Korosi dan Degradasi Material
Fe +2e (Reaksi oksidasi) pada katoda
H2O + ½O₂ + 2e 2 - (Reaksi reduksi)
Reaksi total :
Fe + ½O₂ + H₂O + 2OH + 4OH- 2Fe(OH)₂
2Fe(OH) + ½O ₂ 2FeO(OH)H₂O (2H₂O + Fe O ), Yaitu KARAT.
Potensial Elektroda
Tidak semua logam mengoksidasi untuk membentuk ion dengan derajat yang
sama. berdasarkan sel elektrokimia yang ditunjukkan pada Gambar 17.2. Di sisi kiri adalah
sepotong logam dari besi murni direndam dalam larutan yang mengandung ion dari
konsentrasi 1 M
. Di sisi lain dari sel terdiri dari elektroda tembaga murni dalam larutan 1 M dari ion .
Belahan sel dipisahkan oleh sebuah membran, yang membatasi pencampuran dua larutan. Jika
elektroda besi dan tembaga terhubung secara elektrik, maka reduksi akan terjadi untuk tembaga
dengan mengorbankan oksidasi besi, sebagai berikut:
atau ion akan deposit (electrodeposit) sebagai logam tembaga pada
elektroda tembaga, sementara besi larut (corrodes) di sisi lain dari sel dan masuk ke dalam
larutan
sebagai Fe2. Dua setengah-sel reaksi yang diwakili oleh hubungan
Ketika melalui lintasan luar, elektron dari oksidasi besi mengalir pada sel
7Korosi dan Degradasi Material
sehingga direduksi. Selain itu, disana juga akan terjadi pergerakan ion dari satu sel ke sel lain
nya melalui membran . Ini dinamakan galvanic couple dimana 2 logam terhubung secara
elektrik
8Korosi dan Degradasi Material
dalam sebuah larutan elektrolit dimana satu logam menjadi katoda, dan logam lain nya
berperan sebagai anoda.
Potensial elektron atau tegangan akan ada diantara kedua sel ini dan besarnya dapat
ditentukan jika voltmeter terhubung pada lintasan luar. Perbedaan antara kedua sel yang
terdapat di dalam sel volta disebut potensial electrode Potensial sel 0.780 V dihasilkan untuk
sel galvanic tembaga-besi saat temperature 25 . Berbagai pasangan electrode memiliki
potensial elektron yang berbeda dan besar dari masing-masing potensial elektron
menunjukan kekuatan reaksi oksidasi-reduksi nya.
The stdandard emf series
Ukuran dari potensial sel hanya menampilkan perbedaan potensial elektron, dan
ini sangat tepat untuk menentukan titik referensi ,atau sel referensi dari masing-masing sel
yang dibandingkan. Untuk mengukur potensial suatu elektrode digunakan elektrode lain sebagai
pembanding atau standar. Elektrode hidrogen digunakan sebagai electrode standar karena harga
potensialnya= 0.perhatikan gambar dibawah ini
Ini merupakan standar hydrogen electrode. Mengandung elektroda platinum iner pada 1
M larutan ion , dipenuhi oleh gas hydrogen yang menggelembung dalam larutan
pada tekanan 1 atm dan suhu 25 . Dalam hal ini platinum hanya berperan sebagai permukaan
dimana atom hydrogen mungkin beroksidasi atau ion hydrogen mungkin bereduksi. Standar
emf series sendiri didasarkan pada standar hidrogen electrode. Berikut tabel untuk standar emf
series
9Korosi dan Degradasi Material
Tabel ini juga menampilkan kecendrungan korosi dari berbagai logam. Semakin
kebawah dari table maka logam tersebut bersifat lebih reaktif dan semakin mudah untuk d
ioksidasi.
Table tersebut adalah untuk setengah reaksi saja yaitu reaksi reduksi dimana elektron
berada disisi kiri. Untuk menghitung potensial sel dari sebuah reaksi dapat memakai
data setengah reaksi dari standar emf series tersebut. Yaitu dengan persamaan:
E°sel = E°katode – E°anode
Dimana potensial sel katode adalah potensial sel dari reaksi reduksi, yang diambil dari
table. Sedangkan potensial sel anoda merupakan potensial sel dari reaksi oksidasi
M - reaksi katoda
reaksi anoda
Maka potensial sel untuk reaksi
M + +
Adalah -
Untuk reaksi ini, agar terjadi secara spontan harus positif. Ketika standar setengah
reaksi berpasangan bersama, maka logam dengan keberaadaan lebih rendah dalam tabel akan
lebih mudah teroksidasi.
10Korosi dan Degradasi Material
Pengaruh suhu dan konsentrasi terhadap potensial sel
Pada standar emf series potensial sel dari logam pada konsentrasi 1M dari ion nya dan
pada suhu 25 . Mengubah konsentrasi atau suhu atau menggunakan elektroda campuran dari
logam murni akan mengubah potensial sel nya. Jika M1 dan M2 masing masing adalah logam
murni, maka potensial sel berdasarkan suhu mutlak T dan konsentrasi molar masing-masing
adalah diberikan menurut persamaan :
Dimana R adalah gas konstan, n adalah jumlah elektron yang terkandung dalam
setengah reaksi, sementara F adalah konstanta faraday yaitu 96500 C/mol. Besar harga per mol
( 6.023 x
) elektron. Pada suhu kamar ( ) potensial elektron nya memenuhi persamaan
The galvanic series
Sel galvanic atau sel volta menunjukan tingkat reaktivitas suatu logam
berdasarkan kenaikan potensial sel nya. Untuk melihat tingkat kereaktifan logam maka telah
disusun sebuah deret elektrokimia yang biasa disebut deret volta. Tingkat kereaktifan
logam berdasarkan galvanic series ditampilkan dalam tabel berikut
11Korosi dan Degradasi Material
Logam yang berada dibagian atas dari tabel tersebut bersifat kurang reaktif,
artinya logam ini termasuk golongan yang semakin sulit melepas elektron sehingga juga sulit
mengalami oksidasi. Dapat kita simpulkan bahwa logam yang berada dibagian atas ini juga sulit
mengalami korosi karena sifat nya yang kurang reaktif, oleh karena itu jelas mengapa logam-
logam tersebut seperti emas,platina,dan perak harganya juga mahal.
Sementara itu logam yang berada dibagian bawah atau semakin kebawah dari
tabel bersifat sangat reaktif yang artinya logam ini sangat mudah melepas elektron dan juga
mudah mengalami oksidasi. Maka korosi pun akan lebih mudah terjadi pada logam-logam ini
E. LAJU KOROSI
Laju korosi didefinisikan sebagai tebal material yang hilang tiap satuan waktu
yang disebabkan oleh adanya reaksi kimia. Daftar yang ditampilkan dalam tabel potensial
setengah reaksi menyatakan keadaan sistem dalam keadaan setimbang. Dimana disini
diasumsikan bahwa tidak ada arus yang mengalir melalui lintasan luar. Pada kenyataan
nya, sistem korosi t idak terjadi dalam keadaan yang setimbang, dimana terjadi aliran elektron
dari anoda ke katoda. Maka data dari tabel potensial setengah raksi tidak dapat menyediakan
informasi mengenai laju korosi.
Ada beberapa metode untuk menentukan laju reaksi, diantaranya adalah metode
kehilangan berat,serta dengan menghitung dimensi dan densitas arus korosi. Metode pertama
yaitu metode kehilangan berat atau biasa disebut CPR ( corrosion penetration rate )
didefinisikan sebagai kehilangan ketebalan material tiap satuan waktu. Yang dinyatakan
dengan
persamaan :
Dimana W menyatan berat yang hilang, t menyatakan waktu, berturut-
turut menyatakan masa jenis dan luas area specimen. Dan K adalah konstanta. Satuan laju
korosi ada 2 macam yaitu dengan satuan mm/th (standar internasional) atau mill/year (mpy,
British). Pada satuan mm/th, nilai konstanta K nya adalah 87.6, sedangkan untuk satuan
mill/year nilai konstanta nya adalah 534.
12Korosi dan Degradasi Material
Metode kedua untuk mengukur laju korosi adalah dengan metode densitas arus
korosi. Dimana arus per luas area material dinyatakan dengan i dan laju korosi dinyatakan
dengan r.
persamaan laju korosi nya ditampilkan sebagai berikut
Dimana n adalah jumlah elektron yang terionisasi dalam atom logam, dan F adalah
kostanta faraday 96.500 C/mol.
F. PERKIRAAN LAJU KOROSI
Polarisasi
Polarisasi adalah selisih antara potensial elektroda dengan potensial korosi bebas yang
terjadi karena logam berada pada titik ketidakseimbangan dengan larutan yang mengandung
ion- ion nya. Besar polarisasi dinyatakan dengan satuan overvoltage (ɳ) yang menyatakan
besarnya polarisasi terhadap potensial equilibrium elektroda. Sebagai contoh, misalkan po
tensial elektron Zn setelah terhubung dengan elektroda platinum adalah - 0.621 V, sedankan
potensial pada titik equilibrium nya adalah – 0.763 V. maka besarnya polarisasi adalah
ɳ = - 0.621 V – ( -0.763 V) = + 0.142 V
Polarisasi ada 2 macam yaitu polarisasi aktivasi dan polarisasi
konsentrasi a. Polarisasi aktivasi
Polarisasi aktivasi adalah reaksi elektrokimia yang dikendalikan oleh salah satu tahap
siklus reaksi elektrokimia yang terjadi antar tatap muka logam dan elektrolit. Pada tahap ini
dibutuhakan energi aktivasi untuk menghadapi energy barrier yang menghambat kelangsungan
proses. Proses reaksi-reaksi tersebut berlangsung lambat, dan memiliki tiap tahap
tertentu. Sebagai ilustrasi perhatikan proses reduksi ion hydrogen menjadi susunan gelembung
gas hydrogen pada permukaan elektroda zinc. Dimana reaksi tersebut dapat terjadi
menurut rangkaian tahap seperti berikut :
1. Adsorbsi ion dari larutan pada permukaan zinc
2. Transfer elektron dari zinc untuk membentuk atom hydrogen
13Korosi dan Degradasi Material
H
3. Kombinasi 2 atom hidrogen membentuk molekul hidrogen
2H
4. Dan kemudian perpaduan dari banyak molekul hidrogen menghasilkan
gelembung hidrogen
Untuk polaisasi aktivasi, hubngan antara overvoltage (ɳ) dengan densitas arus I adalah
Dimana adalah konstan untuk setengah sel. merupakan parameter
pertukaran densitas arus.
Kesetimbangan terjadi saat proses oksidasi dan reduksi terjadi dalam laju
yang sama,misalnya pada standar sel hidrogen yang ditampilkan pada gambar dibawah
Reduksi ion hydrogen yang terjadi pada permukaan elektroda platinum sebagai berikut
Sementara itu oksidasi gas hidrogen terjadi sebagai berikut
Kesetimbangan terjadi saat r red = r oxid
r red = r oxid =
14Korosi dan Degradasi Material
b. Polarisasi konsentrasi
Polarisasi konsentrasi adalah proses reaksi kimia yang dikendalikan oleh difusi
ion didalam elektrolit. Polarisasi ini dapat diilustrasikan dengan proses difusi ion hidrogen ke
permukaan logam membentuk gas hidrogen berdasarkan evolusi hidrogen . Saat laju reaksi
rendah atau saat konsentrasi tinggi, maka terjadi suplai ion hidrogen pada daerah
dekat permukaan elektroda. Disisi lain, saat laju reaksi tinggi, maka zona penipisan akan
terbentuk di permukaan karena ion tidak diisi ulang dalam tingkat yang cukup untuk
bertahan dengan reaksi. Pernyataan tersebut ditampilkan dalam gambar berikut
Polarisasi konsentrasi hanya terjadi pada reaksi reduksi, karena pada reaksi oksidasi
pada hakikatnya terdapat suplai atom logam yang tidak terbatas pada permukaan elektroda nya.
Data polarisasi konsentrasi juga didasarkan pada overvoltage versus logaritma dari
densitas arus, yang diperlihatkan oleh grafik berikut
Dari grafik ini bisa dikatakan bahwa overvoltage berdiri sendiri dari densitas arus sampai
I mendekati , pada titik ini, berkurang besar nya secara tiba-tiba.
Polarisasi konsentrasi dan aktivasi adalah mungkin terjadi untuk reaksi reduksi.
Dalam hal ini, total overvoltage adalah jumlah dari kontribusi dari overvoltage tersebut. Grafik
dibawah ini menunjukan hubungan antara versus log i
15Korosi dan Degradasi Material
Persamaan matematika yang menyatakan hubungan dengan densitas arus I adalah :
Dimana R dan T menyatakan gas konstan dan temperature mutlak.n menatakan
jumlah elektron, F merupakan konstanta faraday dan I menyatakan densitas arus.
Laju korosi berdasarkan data polarisasi
Dalam hal ini akan dibahas 2 kasus, yang pertama adalah reaksi oksidasi dan reduksi
yang dibatasi oleh polarisasi aktivasi, dan yang kedua adalah reaksi reduksi yang dikontrol oleh
polarisasi aktivasi dan polarisasi konsentrasi.
Pada kasus pertama diilustrasikan oleh reaksi korosi pada zinc yang terlarut dalam
larutan asam. Reduksi dari ion menjadi gelembung gas terjadi pada permukaan zinc
menurut reaksi
Dan zink teroksidasi sebagai
Polarisasi aktivasi dari kedua reaksi tersebut ditampilkan dalam grafik berikut
yang menyatakan hubungan potensial sel berdasarkan standar elektroda hidrogen dengan
logaritma densitas arus
16Korosi dan Degradasi Material
Potensial dari kedua reaksi yang tidak berpasangan ini dinyatakan dengan V (
dan V( ) , bersama-sama ditandai disekitar pertukaran densitas arusnya (
dan ( ). Garis lurus pada grafik ditampilkan untuk reduksi hydrogen dan oksidasi
zinc. Saat pencelupan, baik hidrogen maupun zinc sama-sama mengalami polarisasi aktivasi di
sekitar garis nya masing-masing. Selain itu laju oksidasi dan reduksi nya harus sama seperti
yang telah dijelaskan sebelumnya, yang mana hanya mungkin pada persimpangan garis
dari 2 segmen. Persimpangan ini terjadi pada potensial korosi yang dinyatakan dengan Vc
dan densitas arus korosi Laju korosi dari Zinc dapat ditentukan dengan memasukan
nilai menurut
persamaan:
Pada kasus korosi yang kedua mengkombinasikan polarisasi aktivasi dan konsentrasi
untuk reduksi hidrogen dan polarisasi akttivasi untuk oksidasi logam M. kurva polarisasi yang
menyatakan hubungan potensial korosi dan arus potensial korosi yang dicocokan pada
titik dimana garis oksidasi dan reduksi menyimpang ditampilkan seperti berikut :
17Korosi dan Degradasi Material
G. PASSIVASI
Passivasi logam adalah rintangan korosi akibat pembentukan produk korosi sebagai
lapisan protektif yang menghambat kelangsungan reaksi. Dengan definisi lain bahwa pasivasi
logam merupakan peristiwa kehilangan reaktifitas reaksi logam akibat keberadaan kondisi
lingkungan tertentu. Sejumlah logam dan paduan teknik menjadi pasif dan bahkan sangat tahan
korosi dalam lingkungan oksidator sedang sampai kuat. Contoh logam yang memiliki
sifat pasivasi adalah baja tahan karat (Stainless Steel), Nikel dan sejumlah paduan Nikel,
Titanium dan paduannya, Aluminium dan paduannya. Ada dua teori berkaitan dengan lapisan
pasif, yakni teori lapisan oksida dan teori adsorpsi.
Menurut teori lapisan oksida, lapisan pasif adalah lapisan barrier difusi pada
produk korosi yang memisahkan logam dengan lingkungan sehingga reaksi terhambat atau
berhenti. Menurut teori adsorpsi, lapisan pasif dimana logam yang dilapisi oleh lapisan
chemisorbed oksigen. Keberadaan lapisan ini dimaksudkan untuk mengadsorpsi molekul O
sehingga menghambat pelarutan di anoda. Dua teori tersebut menjabarkan maksud yang hampir
sama bahwa lapisan protektif yang terbentuk pada permukaan logam menciptakan kondisi pasif
dan terjadi peningkatan ketahanan korosi logam.
Pasivasi logam yang dinyatakan dalam laju korosi diilustrasikan dengan kurva polarisasi
pada Gambar berikut.
18Korosi dan Degradasi Material
Kurva polarisasi menunjukkan hubungan antara potensial logam dengan rapat arus.
Perilaku pasivasi logam M dinyatakan sebagai rapat arus. Pada titik A, logam dalam kondisi
potensial equilibrium dan rapat arus . Ketika potensial logam menjadi lebih positif, logam
berperilaku sebagai logam aktif, rapat arus dan laju reaksi meningkat secara eksponensial.
Ketika potensial logam lebih positif sampai mencapai Epp dan rapat arus , laju korosi
menurun drastis. Pada potensial Epp , terbentuk lapisan protektif pada permukaan logam dan
menurunkan reaktifitas logam. Jika potensial logam makin positif, rapat arus masih tetap
sampai batas daerah pasif. Peningkatan potensial lebih lanjut melampaui daerah
pasif menyebabkan logam menjadi aktif kembali dan rapat arus meningkat dalam daerah
transpasif.
H. PENGARUH LINGKUNGAN
Variabel dari korosi lingkungan seperti kecepatan fluida, temperatur,dan komposisi
akan berpengaruh pada sifat korosi material yang mengalami kontak dengan nya. Misalnya,
dengan menaikan kecepatan fluida akan dapat mempertinggi laju korosi. Laju dari reaksi kimia
mengalami kenaikan apabila temperature dinaikan, ini biasanya juga berperan dalam menaikan
laju korosi. Menaikan konsentrasi dari spesies korosif juga dapat mempercepat laju
korosi. Bagaimanapun, untuk kemampuan material terhadap pasivasi,menaikan jumlah konten
korosif dapat mengakibatkan transisi dari aktiv menjadi pasiv,berdasarkan pertimbangan
reduksi pada korosi.
19Korosi dan Degradasi Material
Lingkungan dengan sirkulasi oksigen yang berbeda akan memberikan laju korosi yang
berbeda pula pada sebuah logam. Sirkulasi oksigen yang bagus akan mendorong
terjadinya reaksi katodik sebaliknya daerah stagnant akan mendorong terjadinya reaksi anodic
(korosi) misalnya pada ruang pengap, celah sempit dll.
I. MACAM-MACAM KOROSI
a. Korosi serangan seragam/ homogen
Korosi jenis ini merupakan yang paling umum dan sering terjadi pada konstruksi-konstruksi
logam. Jenis ini biasanya dikategorikan berdasarkan reaksi elektrokimia dimana
perkaratan terjadi secara homogen keseluruh bagian material yang terbuka.
b. Korosi galvanic
Yaitu korosi yang terjadi pada 2 logam yang memiliki potensial berbeda dalam satu
elektrolit. Dalam korosi ini logam yang memiliki tahanan korosi lemah (anodic) atau
yang memiliki reaktivitas tinggi akan terkorosi, sedangkan logam lain yang lebih iner akan
terproteksi. Misalnya saat tembaga dan steel bergabung bersama dalam satu elktrolit,
maka steel akan terkorosi disekitar area pertemuan nya. Berdasarkan sifat dari larutan nya,
satu atau lebih reaksi reduksi dapat terjadi pada katoda material tersebut. Korosi galvanic
diperlihatkan dalam gambar berikut
20Korosi dan Degradasi Material
Berdasarkan tabel galvanic yang menyatakan tingkat kereaktifan, saat 2 campuran
berpasangan bersama maka satu yang memiliki kereaktifan lebih tinggi atau berada di
bagian lebih rendah pada tabel akan mengalami korosi. Laju dari serangan korosi
galvanic ini bergantung pada area anoda dan katoda yang ada pada elektrolit, dan secara
langsung laju korosi nya tergantung pada rasio area anoda dan katoda. Anoda yang lebih kecil
akan mengalami korosi dengan cepat dari pada yang lebih besar. Alasan dari ini adalah
bahwa laju korosi bergantung pada densitas arus, yaitu arus per unit area permukaan korosi.
Dengan demikian,densitas arus yang tinggi diberikan pada anoda saat area permukaan nya kecil
pada katoda.
c. Korosi celah
Korosi celah adalah korosi yang sering terjadi pada celah atau bagian tertutup lainnya pada
logam yang terletak pada media korosif. Tipe korosi jenis ini selalu dalam skala kecil dari
larutan yang terperangkap lewat lubang, gasket, lap joint,maupun baut.
Mekanisme terjadinya korosi celah di jelaskan seperti ini, setelah oksigen terkuras didalam
celah, oksidasi logam terjadi pada posisi ini. Elektron pada reaksi elektrokimia dikonduksi kan
melalui logam pada daerah perbatasan eksternal, dimana mereka dipakai pada reaksi
reduksi. Pada kebanyakan lingkungan encer, laarutan dalam celah telah ditemukan memicu
konsentrasi yang tinggi pada ion ,yang mana bersifat merusak. Banyak
campuran yang pasiv lalu kemudian mudah terkena korosi celah karena ketahanan atau
perlindungan korosi nya diserang oleh ion .
Ilustrasi secara skematik dari korosi celah ditunjukan oleh gambar berikut
21Korosi dan Degradasi Material
d. Korosi sumuran / pitting
Korosi sumuran adalah korosi yang disebabkan oleh adanya sistem anoda pada
logam dimana pada logam tersebut terdapat konsentrasi yang tinggi. Korosi ini biasanya
hampir tidak terlihat atau bisa dikatakan tersembunyi dan seringkali tidak terdeteksi dan
kehilangan material pun sangat sedikit terjadi sampai akhirnya cacat. Contoh dari pitting ini
diperlihatkan dalam gambar berikut
Mekanisme dari piting sendiri hampir sama dengan korosi celah dimana oksidasi terjadi
pada lubang nya, sementara itu reduksi terjadi pada permukaan nya.
e. Korosi batas butir
Korosi batas butir merupakan korosi yang terjadi pada batas butir dan merupakan tempat
mengumpulnya impurity dan prospitat dan lebih tegang. Tipe dari korosi ini pada umumnya
terjadi pada stainless steels . saat panas suhu berada diantara 500 sampai 800 dalam periode
waktu yang lama,logam campuran biasanya menjadi sensitive terhadap serangan batas butir.
Dipercayai bahwa perlakukan panas dapat menyebabkan terbentuknya susunan lapisan endapan
kecil partikel kromium karbida yang terbentuk karena reaksi antara kromium dan karbon
yang ada pada stainless steel. Partikel ini terbentuk pada batas butir yang ditunjukan pada
gambar berikut
22Korosi dan Degradasi Material
Karbon dan kromium harus menyebar pada batas butir untuk membentuk lapisan endapan,
yang meninggalkan area kromium yang terkuras pada perbatasan dengan batas butir, akibatnya
area sekitar batas butir menjadi mudah terkorosi.
f. Selective leaching
Selective leaching biasanya terjadi pada paduan, dimana salah satu komponen pada suatu
paduan larut dan mengakibatkan paduan yang tersisa menjadi berpori dan ketahanan nya
terhadap korosi berkurang.
g. Korosi erosi
Korosi erosi terjadi karena gerakan relatif antara fluida korosi dengan permukaan
logam. Pada dasarnya semua paduan logam mudah untuk terkena korosi erosi. Ini khususnya
sangat membahayakan untuk paduan yang berpasivasi dengan membentuk lapisan
pelindung tipis, karena serangan abrasif akan mengerosi lapisan tersebut. Apabila lapisan tidak
mampu untuk memperbaiki ulang secara terus menerus dan cepat, maka korosi akan terjadi
secara hebat.
23Korosi dan Degradasi Material
Sifat dari fluida dapat secara dramatis berpengaruh pada sifat korosi. Menaikan kecepatan
fluida akan mempertinggi laju korosi. Korosi erosi umunya terjadi pada pipa misalnya pada
belokan pipa, siku, dan perubahan diameter pada pipa. Salah satu cara terbaik untuk
mengurangi korosi erosi adalah dengan mengganti desain untuk menghilangkan pergerakan
fluida dan efek tubrukan.
h. Korosi tegangan
Korosi tegangan terjadi akibat adanya retakan karena adanya tegangan tarik dan media
korosif secara bersamaan. Faktanya material yang bersifat iner pun dapat dengan mudah
terkorosi tegangan apabila tegangan diberikan. Paduan juga dapat mudah terkena korosi
tegangan dalam lingkungan yang spesifik, khususnya pada saat level tegangan sedang.
Misalnya stainless steel yang mengalami korosi tegangan saat berada dalam larutan yang
mengandung ion klorin, sedangkan kuningan mudah diserang saat tidak terlindung pada
ammonia. Retakan batas butir pada korosi tegangan ditunjukan oleh gambar berikut
Tegangan yang dihasilkan oleh retakan korsi tegangan tidak perlu secara eksternal di
perlihatkan. Ini mungkin bisa berupa sisa yang dihasilkan karena perubahan suhu secara
cepat dan terjadinya kontraksi yang tidak seimbang, atau untuk 2 fase dari paduan dimana
masing- masing fase memiliki perbedaan koefisin pemuaian.
24Korosi dan Degradasi Material
Cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi atau secara total menghilangkan korosi
tegangan adalah dengan memperkecil besar tegangan , dan dengan mengurangi beban eksternal
serta menaikan area persimpangan setempat untuk terjadinya tegangan.
i. Hydrogen embrtilement
Berbagai paduan logam mengalami pengurangan yang signifikan atas kelembutan dan
kekuatan tarik nya ketika atom hydrogen menembus material tersebut. Fenomena ini disebut
dengan hydrogen embritilment . hydrogen embritilement merupakan salah sata tipe cacat
logam. Hydrogen dalam susunan atom ini menyebar secara interestial melalui kisi-kisi
Kristal dan konsentrasi nya paling rendah sekitar beberapa juta bagian yang dapat meretak.
Hydrogen embriltilement hampir sama dengan korosi tegangan bahwa dalam keadaan
normal logam lentur mengalami britile fraktur saat mengalami tegangan tarik dan korosi
atmosfer. Namun kedua fenomena ini dapat dibedakan berdasarkan interaksi nya terhadap arus
listrik.
Saat hidrogen embritilement terjadi, beberapa sumber dari hidrogen harus ada, selain itu
juga ada kemungkinan untuk terbentuk susunan dari spesies atomnya. Situasi dimana ko ndisi
tersebut dapat terjadi misalnya seperti dalam peristiwa berikut
- Pengasinan baja dalam asam sulfur
- Elektropating
- Terbentuknya uap air pada suhu tinggi atau pada pemberian panas
Baja dengan kekuatan tinggi bersifat mudah mengalami hydrogen embritilement, dan
menaikan kekuatan dapat menaikan sifat kerentanan pada material. Paduan FCC ( austenitic
stainless, steel dan paduan dari tembaga, alumunium dan nikel) bersifat menantang terhadap
hydrogen embritilement yang disebabkan karena memiliki kelenturan yang tinggi. Namun
pembekuan regangan dari paduan tersebut dapat meningkatkan kemudahan nya untuk
mengalami embritilement.
Beberapa teknik yang biasanya digunakan untuk mengurangi kemungkinan terjadinya
hydrogen embritilement diantaranya adalah :
1. Mengurangi kekuatan tegangan tarik dari paduan dengan pemanasan
25Korosi dan Degradasi Material
2. Menghilangkan sumber hydrogen
3. Memasukan lebih banyak paduan yang bersifat melawan embritilement
J. KOROSI LINGKUNGAN
Lingkungan korosif termasuk atmosfer, larutan air, tanah, asam, basa, anorganik
pelarut, garam cair, logam cair, dan tubuh manusia. Korosi atmosfer dapat menimbulkan
kerugian besar. Embun yang mengandung oksigen terlarut merupakan zat korosif utama,
namun zat-zat lainnya, termasuk senyawa sulfur dan natrium klorida, juga dapat mempengaruhi
korosi . Terutama pada atmosfer laut, yang sangat korosif karena adanya natrium klorida.
larutan asam sulfat yang ditambah air (hujan asam) di lingkungan industri juga dapat
menyebabkan masalah korosi.
Lingkungan air juga dapat memiliki berbagai komposisi dan karakteristik korosi.
Air tawar biasanya mengandung oksigen terlarut serta mineral. Air laut mengandung garam
sekitar
3,5% (Terutama natrium klorida), serta beberapa mineral dan bahan organik. Air laut umumnya
lebih korosif daripada air tawar, dimana air laut sering menghasilkan pitting dan celah
korosi. Cor besi, baja, aluminium, tembaga, kuningan, dan beberapa baja stainless
umumnya cocok untuk digunakan pada air tawar, sedangkan titanium, kuningan, perunggu
beberapa, tembaga- nikel paduan, dan nikel-kromium-molibdenum paduan sangat tahan korosi
didalam air laut.
Tanah memiliki berbagai komposisi dan kerentanan terhadap korosi. Komposisi
variabel yang termasuk adalah kelembaban, oksigen, kadar garam, alkalinitas, dan
keasaman, serta adanya berbagai bentuk bakteri. besi dan baja karbon biasa, baik dengan dan
tanpa lapisan pelindung permukaan, paling ekonomis untuk digunakan distruktur bawah tanah.
K. PENCEGAHAN KOROSI
Peristiwa korosi pada logam merupakan fenomena yang tidak dapat dihindari, namun
dapat dihambat maupun dikendalikan untuk mengurangi kerugian dan mencegah dampak
negatif yang diakibatkannya. Dengan penanganan ini umur produktif peralatan elektronik dalam
rumah tangga atau kegiatan industri menjadi panjang sesuai dengan yang direncanakan,
26Korosi dan Degradasi Material
bahkan dapat diperpanjang untuk memperoleh nilai ekonomi yang lebih tinggi. Upaya
penanganan korosi
27Korosi dan Degradasi Material
diharapkan dapat banyak menghemat biaya opersional, sehingga berpengaruh terhadap
efisiensi dalam suatu kegiatan industry serta menghemat anggaran pembelanjaan rumah tangga.
Berikut contoh pengendalian/pencegahan korosi yang biasa digunakan :
a. Pengubahan lingkungan
Perlindungan terhadap korosi yang pertama dapat dilakukan dengan perubahan lingkungan,
misalnya dengan merendahkan suhu dan kecepata fluida akan berdampak pada
penglambatan laju korosi. Selain itu dengan mengurangi atau menambah konsentrasi dari
beberapa jenis unsur dalam larutan dapat menimbulkan efek positif, contohnya logam dapat
mengalami passivasi
b. Perlindungan katoda
Pelindungan katoda merupakan metode pencegahan korosi yang paling umum
digunakan,metode ini dapat digunakan untuk menangani 8 macam dari tipe korosi yang telah
dibahas sebelumnya.pada proses perlindungan katoda ini skema nya adalah seperti
misalnya besi, dimana besi dilapisi atau dihubungkan dengan logam lain yang lebih aktif akan
membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda. Di sini, besi berfungsi hanya
sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan sebagai anoda, dan
mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain
(sebagai anoda, dikorbankan). Besi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih
ada / belum habis.
Untuk perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam
magnesium, Mg. Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti. Perlindungan
pada jaringan pipa bawah tanah ditunjukan oleh gambar berikut
c. Tin Plating (pelapisan dengan timah).
Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan
secara elektrolisis, yang disebuttin plating. Timah tergolong logam yang tahan karat.
28Korosi dan Degradasi Material
Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila
lapisan
29Korosi dan Degradasi Material
timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat
korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh
karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi
sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi hal ini justru yang
diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.
d. Galvanisasi (pelapisan dengan Zink)
Pipa besi, tiang telepon dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan
timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi
karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi
besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel
elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian besi terlindungi dan zink
yang mengalami oksidasi (berkarat). Badan mobil-mobil baru pada umumnya telah
digalvanisasi, sehingga tahan karat. Berikut merupakan gambar perlindungan galvanic pada baja
dengan pelapisan zinc
e. Cromium Plating (pelapisan dengan k r o m i u m )
Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang
mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium plating juga dilakukan dengan
elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan
kromium itu ada yang rusak.
f. Sacrificial Protection (pengorbanan anode)
Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada
besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat
30Korosi dan Degradasi Material
tetapi besi
31Korosi dan Degradasi Material
tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau
badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.
g. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka peristiwa korosi
tidak dapat terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang
tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg dan krom). Penggunaan logam lain yang
kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat
hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi
L. OKSIDASI
Oksidasi adalah peristiwa yang biasa terjadi jika logam bersentuhan dengan oksigen.
Dalam hal ini kita akan membicarakan reaksi oksidasi tanpa kehadiran air, atau dalam keadaan
kering. Reaksi pada keadaan basah terjadi melalui mekanisme yang sangat berbeda
dengan reaksi pada keadaan kering.
Lapisan oksida di permukaan metal bisa berpori (dalam kasus natrium, kalium,
magnesium) bisa pula rapat tidak berpori (dalam kasus besi, tembaga, nikel). Muncul atau
tidak munculnya pori pada lapisan oksida berkorelasi dengan perbandingan volume oksida
yang terbentuk dengan volume metal yang teroksidasi. Perbandingan ini dikenal sebagai
Pilling- Bedworth Ratio:
M adalah berat molekul oksida (dengan rumus MaOb), D adalah kerapatan oksida, a
adalah jumlah atom metal per molekul oksida, m adalah berat atom metal, dan d
adalah kerapatan metal. Jika rasio volume oksida-metal kurang dari satu, lapisan oksida yang
terbentuk akan berpori. Jika rasio volume oksida-metal mendekati satu atau sedikit lebih dari
satu maka lapisan oksida yang terbentuk adalah rapat, tidak berpori. Jika rasio ini jauh lebih
besar dari satu, lapisan\ oksida akan retak-retak.
Pada umumnya lapisan oksida yang terjadi di permukaan logam cenderung menebal.
Berikut ini beberapa mekanisme yang mungkin terjadi.
Jika lapisan oksida yang pertama-tama terbentuk adalah berpori, maka molekul
oksigen bisa masuk melalui pori-pori tersebut dan kemudian bereaksi dengan metal di
32Korosi dan Degradasi Material
perbatasan
33Korosi dan Degradasi Material
metaloksida. Lapisan oksida bertambah tebal. Situasi ini terjadi jika rasio volume
oksida logam kurang dari satu. Lapisan oksida ini bersifat non-protektif, tidak
memberikan perlindungan pada metal yang dilapisinya terhadap proses oksidasi lebih
lanjut. Peristiwa ini digambarkan pada Gb.16.1.
Jika lapisan oksida tidak berpori, ion metal bisa berdifusi menembus lapisan
oksida menuju bidang batas oksida-udara; dan di perbatasan oksida-udara ini metal
bereaksi dengan oksigen dan menambah tebal lapisan oksida yang telah ada. Proses
oksidasi berlanjut di permukaan. Dalam hal ini elektron bergerak dengan arah yang
sama agar pertukaran elektron dalam reaksi ini bisa terjadi. Peristiwa ini digambarkan
pada Gb.16.2.
Jika lapisan oksida tidak berpori, ion oksigen dapat berdifusi menuju bidang batas
metal- oksida dan bereaksi dengan metal di bidang batas metal-oksida. Elektron
yang dibebaskan dari permukaan logam tetap bergerak ke arah bidang batas
oksidaudara.
34Korosi dan Degradasi Material
Proses oksidasi berlanjut di perbatasan metal-oksida. Peristiwa ini digambarkan pada
Gb.16.3.
Terjadinya difusi ion, baik ion metal maupun ion oksigen, memerlukan koefisien difusi
yang cukup tinggi. Sementara itu gerakan elektron menembus lapisan oksida memerlukan
konduktivitas listrik oksida yang cukup tinggi pula. Oleh karena itu jika lapisan oksida
memiliki konduktivitas listrik rendah, laju penambahan ketebalan lapisan juga rendah karena
terlalu sedikitnya elektron yang bermigrasi dari metal menuju perbatasan oksida-udara yang
diperlukan untuk pertukaran elektron dalam reaksi.
Jika koefisien difusi rendah, pergerakan ion metal ke arah perbatasan oksida-udara akan
lebih lambat dari migrasi elektron. Penumpukan ion metal akan terjadi di bagian dalam lapisan
oksida dan penumpukan ion ini akan menghalangi difusi ion metal lebih lanjut. Koefisien difusi
yang rendah dan konduktivitas listrik yang rendah dapat membuat lapisan oksida bersifat
protektif, menghalangi proses oksidasi lebih lanjut.
35Korosi dan Degradasi Material
Gambar diatas menunjukan rasio P-B pada pembentukan lapisan oksida. Pembentukan
lapisan dengan rasio antara satu dan dua masuk kedalama kategori proktetif. Sedangkan non
proktektif berada pada rasio kurang dari satu atau lebug besar dari dua.
Dalam beberapa kasus sederhana penebalan lapisan oksida dapat dicari relasi laju
pertambahan ketebalannya. Jika lapisan oksida berpori dan ion oksigen mudah berdifusi
melalui lapisan oksida ini, maka oksidasi di permukaan metal (permukaan batas metal-
oksida) akan terjadi dengan laju yang hamper konstan. Lapisan oksida ini nonprotektif. Jika x
adalah ketebalan lapisan oksida maka dapat kita tuliskan
Jika lapisan oksida bersifat protektif, transfer ion dan elektron masih mungkin terjadi
walaupun dengan lambat. Dalam keadaan demikian ini komposisi di kedua sisi
permukaan oksida (yaitu permukaan batas oksida-metal dan oksida-udara) bisa dianggap
konstan. Kita dapat mengaplikasikan Hukum Fick Pertama, sehingga
36Korosi dan Degradasi Material
Kondisi ini terjadi pada penebalan lapisan oksida melalui tiga mekanisme terakhir yang
kita bahas di sub bab sebelumnya. Jika lapisan oksida bersifat sangat protektif dengan
konduktivitas listrik yang rendah, maka
A, B, dan C adalah konstan. Kondisi ini berlaku jika terjadi pemumpukan muatan (ion,
elektron) yang dikenal dengan muatan ruang, yang menghalangi gerakan ion dan elektron lebih
lanjut. Agar lapisan oksida menjadi protektif, beberapa hal perlu dipenuhi oleh lapisan ini
Tak mudah ditembus ion
Harus melekat dengan baik ke permukaan metal;
Harus nonvolatile, tidak mudah menguap pada temperature kerja dan juga harus
tidak reaktif dengan lingkungannya.
M. KOROSI PADA MATERIAL KERAMIK
Bahan keramik sangat kebal terhadap korosi pada hampir di semua lingkungan,
terutama pada suhu kamar. Korosi bahan keramik umumnya melibatkan pelarutan kimia
sederhana, Berbeda dengan proses elektrokimia yang ditemukan dalam logam, seperti yang
dijelaskan sebelumnya. Bahan keramik sering digunakan karena ketahanan terhadap korosi.
Keramik dapat tahan dengan panas dan menahan suhu tinggi. Beberapa skema teknologi,
untuk mengkonversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain yang lebih berguna membutuhkan
temperatur yang relatif tinggi, atmosfer korosif, dan tekanan di atas ambien. Bahan keramik
jauh lebih cocok untuk menahan sebagian besar lingkungan untuk jangka waktu yang wajar
daripada logam.
N. DEGRADASI PADA POLIMER
Degradasi adalah suatu reaksi perubahan kimia atau peruraian suatu senyawa atau
molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih sederhana secara bertahap. Misalnya,
pengurangan panjang polimer makromolekul atau perubahan gula menjadi glukosa dan
akhirnya membentuk alcohol.
37Korosi dan Degradasi Material
Degradasi polimer dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan
rantai utama makromolekul. Pada polimer linear, reaksi tersebut mengurangi massa molekul
atau panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau degradasi polimer ada
beberapa macam. kerusakan termal (panas), fotodegradasi (cahaya), radiasi (energi tinggi),
kimia, biologi (biodegradasi) dan mekanis. Dalam artian peningkatan berat ukuran molekul ikat
silang dapat dianggap lawan degradasi.
Bahan polimer juga mengalami kerusakan dengan cara interaksi dengan lingkungan.
Namun, interaksi yang tidak diinginkan itu lebih dikenal sebagai degradasi daripada
korosi karena proses dasarnya berbeda. Korosi logam paling sering terjadi pada reaksi
elektrokimia, sebaliknya, degradasi polimer adalah physiochemical; yaitu, melibatkan fisik
maupun fenomena kimia. Selain itu, berbagai reaksi dan konsekuensi yang merugikan
yang mungkin untuk degradasi polimer. Polimer dapat memburuk dengan pembengkakan dan
pembubaran. Kovalen obligasi pecah sebagai akibat dari energi panas, reaksi kimia, dan radiasi
juga mungkin, biasanya dengan penurunan dalam integritas mekanik. Karena kompleksitas
kimia polimer, mekanisme degradasi nya tidak dipahami dengan baik. beberapa contoh polimer
degradasi, polietilen, jika terkena suhu tinggi dalam suasana oksigen, menderita penurunan
nilai dari mekanik properti dengan menjadi rapuh. Juga, kegunaan poli (vinil klorida) dapat
dibatasi karena bahan ini dapat berubah warna menjadi bila terkena suhu tinggi, meskipun
lingkungan tersebut tidak dapat mempengaruhi karakteristik mekanik.
Degradasi polimer menyebabkan terjadinya perubahan dalam sifat - kekuatan
tarik, warna, bentuk, dll - dari suatu polimer atau produk berbasis polimer di bawah pengaruh
dari satu atau lebih faktor-faktor lingkungan seperti panas, cahaya atau bahan kimia.
Perubahan- perubahan ini biasanya tidak diinginkan, seperti perubahan selama penggunaan,
cracking dan depolymerisation produk atau, lebih jarang, diinginkan, seperti dalam
biodegradasi atau sengaja menurunkan berat molekul suatu polimer untuk daur ulang.
Perubahan dalam sifat sering disebut "penuaan".
Dalam sebuah produk jadi perubahan seperti itu harus dicegah atau ditunda. Namun
degradasi dapat berguna untuk daur ulang / penggunaan kembali limbah polimer untuk
mencegah atau mengurangi lingkungan pencemaran. Degradasi juga dapat diinduksi
dengan sengaja untuk membantu penentuan struktur.
38Korosi dan Degradasi Material
a. SWELLING AND DISSOLUTION
Ketika polimer terkena cairan, bentuk utama dari degradasi adalah pembengkakan
dan pembubaran. Dengan pembengkakan, larutan didifusikan ke dalam cairan atau zat terlarut
dan diserap dalam polimer; molekul zat terlarut kecil masuk ke dalam dan menempati posisi di
antara polimer molekul. Dengan demikian makromolekul dipaksa terpisah sedemikian rupa
sehingga spesimen mengembang atau membengkak. Selanjutnya, peningkatan pemisahan rantai
hasil menyebabkan pengurangan kekuatan ikatan antarmolekul sekunder, sebagai akibatnya,
material menjadi lebih lembut dan larutan cair lebih ductile. Larutan padat juga menurunkan
temperatur transisi dan jika tertekan di bawah suhu lingkungan, akan menyebabkan bahan yang
kuat akan menjadi karet dan lemah. Pembengkakan dapat dianggap sebagai proses
pelarutan parsial di mana hanya ada terbatas kelarutan polimer dalam pelarut.
Pembubaran, yang terjadi ketika polimer benar-benar larut, dapat dianggap hanya sebagai
kelanjutan dari pembengkakan. Sebagai aturan praktis, semakin besar kemiripan struktur kimia
antara pelarut dan polimer, semakin besar kemungkinan pembengkakan dan / atau pembubaran.
Misalnya, karet hidrokarbon banyak yang mudah menyerap cairan hidrokarbon seperti gasoline.
respon dari bahan polimer yang dipilih untuk pelarut organik yang terkandung pada Tabel
dibawah ini.
39Korosi dan Degradasi Material
Pembengkakan dan pembubaran sifat juga dipengaruhi oleh suhu serta karakteristik dari
struktur molekul. Secara umum, peningkatan berat molekul, meningkatkan tingkat silang dan
kristalinitas, dan hasil penurunan suhu menyebabkan pengurangan proses-proses yg memburuk.
Secara umum, polimer jauh lebih tahan terhadap serangan asam dan basa solusi daripada
logam. Sebagai contoh, asam fluorida (HF) akan menimbulkan korosi logam banyak serta
melarutkan kaca, sehingga disimpan dalam botol plastik. Sebuah perbandingan kualitatif
perilaku polimer berbagai larutan juga disajikan pada Tabel diatas.
b. BOND RUPTURE
Polimer juga dapat mengalami degradasi oleh proses pemotongan atau bisa disebut
pecahnya ikatan rantai molekul. Hal ini menyebabkan pemisahan rantai segmen pada titik
pemotongan dan pengurangan berat molekul. Beberapa sifat fisik dan kimia polimer mungkin
dipengaruhi oleh bentuk degradasi. Pecah obligasi (bond rupture) terjadi melalui hasil dari
paparan radiasi atau panas, dan dari reaksi kimia.
RADIASI EFEK
Beberapa jenis radiasi ultraviolet (UV) memiliki energi yang cukup untuk
menembus spesimen polimer dan berinteraksi dengan konstituen atom atau elektron
nya. Salah satu reaksi tersebut adalah ionisasi, di mana radiasi menghilangkan elektron
orbital dari atom tertentu, mengubah atom yang menjadi ion bermuatan positif. Sebagai
konsekuensi, salah satu ikatan kovalen terkait dengan atom tertentu rusak, dan
ada
40Korosi dan Degradasi Material
penataan ulang dari atom. Ini mengarah ke salah satu pemotongan atau silang
pada ionisasi situs, tergantung pada struktur kimia polimer dan juga pada dosis radiasi
Dalam penggunaan sehari-hari, kerusakan radiasi terbesar untuk polimer
disebabkan oleh UV radiasi. Setelah kontak yang terlalu lama, lapisan tipis polimer
menjadi rapuh, menghitamkan, retak, dan gagal. Misalnya,pada tenda
kemah,diawali tenda berkemah mulai sobek, mengembangkan retak, dan jendela
plastik menjadi berawan. Pada polimer yang digunakan dalam reaktor nuklir maka
harus tahan terhadap tingkat radiasi nuklir yang tinggi.
Tidak semua konsekuensi dari paparan radiasi merusak. Silang mungkin
dapat disebabkan oleh radiasi untuk meningkatkan perilaku mekanik dan
karakteristik degradasi. Sebagai contoh,radiasi digunakan secara komersial untuk
polietilen crossling untuk meningkatkan ketahanan terhadap pelunakan dan aliran pada
suhu tinggi, memang, Proses ini dapat dilakukan pada produk yang telah dibuat.
EFEK REAKSI KIMIA
Oksigen, ozon, dan zat lainnya dapat menyebabkan atau mempercepat
pemotongan rantai sebagai hasil dari reaksi kimia. Efek ini terutama terjadi di
karet divulkanisir yang terikat ganda pada atom karbon sepanjang rantai tulang
punggung molekul dan yang terkena ozon (O3), suatu polutan atmosfer. Salah satu
reaksi seperti pemotongan dapat diwakili oleh rantai terputus pada titik ikatan rangkap,
dan mewakili kelompok atom yang terpengaruh selama reaksi. Biasanya, jika
karet ini dalam bertekanan, lapisan tipis oksida akan terbentuk pada permukaan,dan
melindungi bahan massal dari reaksi lebih lanjut. Namun, ketika bahan-bahan ini
mengalami tegangan tarik, celah dan retakan membentuk dan tumbuh dalam arah tegak
lurus terhadap stres, pada akhirnya, pecahnya bahan mungkin terjadi. ini adalah mengapa
dinding samping pada karet ban sepeda mengembangkan retak dengan bertambahnya
usia mereka. Rupanya retak ini akibat sejumlah besar ozon yang disebabkan yang
diinduksikan. Degradasi kimia adalah masalah tertentu untuk polimer yang digunakan
di daerah-daerah dengan tingkat polusi udara yang tinggi seperti asap dan elastomer
ozone.
EFEK TERMAL
Degradasi termal sesuai dengan pemotongan rantai molekul pada suhu tinggi.
41Korosi dan Degradasi Material
Sebagai akibatnya, beberapa polimer mengalami reaksi dari jenis gas yang
dihasilkan.
42Korosi dan Degradasi Material
Reaksi-reaksi ini dibuktikan dengan penurunan berat material. Stabilitas termal polimer
merupakan ukuran ketahanan terhadap dekomposisi ini. Stabilitas termal yang terkait
terutama dengan besarnya energi ikatan antara konstituen atom berbagai polimer. tinggi
ikatan energi hasil bahan yang lebih stabil termal.
C. WEATHERING
Bahan polimer banyak diberikan dalam aplikasi yang memerlukan paparan kondisi luar.
Setiap degradasi yang dihasilkan disebut pelapukan, yang mungkin merupakan kombinasi
proses yang berbeda. Dalam kondisi kerusakan adalah pri-marily akibat oksidasi, yang
diprakarsai oleh radiasi ultraviolet dari matahari.
Beberapa polimer seperti nilon dan selulosa juga rentan terhadap penyerapan air, yang
menghasilkan penurunan dalam kekerasan dan kekakuan. Resistensi terhadap pelapukan antara
berbagai polimer cukup fluorocarbons diverse.The hampir lembam pada kondisi ini, tetapi
beberapa bahan, termasuk poli (vinil klorida) dan polystyrene, yang rentan terhadap cuaca.
43Korosi dan Degradasi Material
KESIMPULAN
1. Korosi merupakan suatu peristiwa yang sangat merugikan dan perlu ditangani
dengan serius untuk meminimalisir kerugian yang didatangkan nya
2. Korosi terjadi karena adanya reaksi redoks antara logam dengan lingkungan nya
3. Indikator penyebab korosi utama pada lingkungan adalah oksigen dan air
4. Air laut bersifat lebih korosif daripada air tawar, oleh karena itu komponen material
yang akan digunakan pada air laut seperti misanya komponen besi pada kapal harus
yang lebih memiliki ketahanan lebih terhadap korosi
5. Lingkungan dengan sirkulasi oksigen yang buruk akan memicu terjadinya reaksi korosi
6. Pada suatu kondisi lingkungan tertentu, beberapa material dapat mengalami
kehilangan reaktifitas,peristiwa ini disebut pasivasi
7. Logam yang memiliki kereaktifan yang tinggi akan cendrung lebih mudah
mengalami korosi
8. Ada 8 jenis korosi diantaranya korosi seragam,korosi galvanic, korosi
celah,pitting,korosi batas butir,korosi erosi dan korosi tegangan
9. Perlindungan terhadap korosi dapat
berupa a. Perlindungan mekanis
b. Perlindungan elektrokimia
10. Perlindungan mekanis misalnya dengan melapisi timah, galvanisasi, pengecatan dll
11. Perlindungan elektrokimia dapat berupa perlindungan katoda, dan pengorbanan anoda
12. Pada polimer, cacat nya lebih dikenal dengan istilah degradasi
13. Degaradasi pada polimer menyebabkan terjadinya perubahan fisik seperti kekuatan tari,
warna, bentuk yang dipengaruhi dibawah pengaruh lingkungan seperti panas, cahaya
dan bahan kimia
44Korosi dan Degradasi Material
SARAN
Penanganan terhadap korosi sebaiknya harus lebih diperhatikan melalui aspek
lingkungan nya, misalnya dengan mengendalikan keadaan lingkungan sekitar nya seperti
mengatur sirkulasi udara, panas, kecepatan fluida, kelembapan dll.
Seorang perancang harus lebih mengenali sifat-sifat korosi dari material agar produk
rancangan nya dapat memiliki ketahanan korosi yang bagus, selain itu teknik-teknik
penanganan korosi harus diperhatikan agar produk yang dirancang dapat mempunyai kualitas
yang bagus
DAFTAR PUSTAKA
Callister, D William., Rethwisch, G David. 2009. Material Science and Engineering An
Introduction. USA: John Wiley & Sons, Inc
Prameswari, Bunga. 2008. Studi Efektifitas Lapis. Universitas Indonesia