Download - Proposal Skripsi Q
STUDI PENGARUH LINGKUNGAN 1 M H2SO4 TERHADAP
LAJU KOROSI GALVANIK PADA BAJA AISI 1045 DENGAN
PADUAN ALUMUNIUM DAN TEMBAGA
(skripsi)
Oleh:
IIN MARDIANSA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2010
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pengujian
Dalam perkembangan teknologi dan industri dewasa ini penggunaan logam salah
satu material penunjang sangat besar kegunaannya. Tanpa pemanfaatan logam
maka kemajuan teknologi akan sulit berlangsung. Pesawat terbang struktur-
struktur beton proses-proses kimia pembangkit tenaga listrik dan sistem
konstruksi merupakan contoh pemanfaatan logam dalam teknologi. Maka dari itu
sudah merupakan kewajiban kita untuk memanfaatkan logam dengan baik agar
daya gunanya maksimum. Namun demikian anugerah dari alam yang sangat
berharga ini dapat menurun daya gunanya terutama akibat reaksinya dengan
lingkungan yaitu suatu pristiwa elektrokimia yang disebut korosi.
Masalah korosi ini ditemukan sejak dimulainya penggunaan logam dalam
peradaban manusia. Dalam banyak hal korosi tidak dapat dihindarkan tetapi kita
dapat berusaha mengendalikannya. Oleh sebab itu pemahaman korosi dan
pengendaliannya penting bagi kita semua meskipun pemahaman kita mengenai
korosi masih sangat terbatas.
Beraneka ragam bentuk industri sekarang memungkin penggunaan berbagai
macam logam dalam sebuah kesatuan struktur dalam proses industri sangat
mungkin terjadi. Penyambungan dengan las, pembuatan bodi kendaraan, dan
pelapisan merupakan contoh kegiatan industri yang sangat memungkinkan
terjadinya perpaduan dua logam yang berlainan yang memiliki potensial yang
berbeda, yang apabila kedua logam ini dihubungkan secara langsung oleh
elektrolit berupa air atau larutan elektrolit lainya maka akan memungkinkan
terjadinya korosi galvanik.
Penelitian korosi galvanik sudah banyak dilakukan oleh para insiyur mesin akan
tetapi perkembangan ilmu dan teknologi saat ini menuntut penelitian tentang ilmu
korosi semakin berkembang. Seperti penelitian yang dilakukan seorang
mahasiswa Universitas Sriwijaya, dimana penelitian yang dilakukannya yaitu
korosi galvanik baja karbon pada lingkungan 0,1 M H2SO4 ditambah 3,5% NaCl
dan dengan variasi demensi dan kecepatan pengadukan, dari penelitian tersebut
didapatkan data yaitu perbedaan demensi antara material yang bersifat katodik
dan anodik mempengaruhi kecepatan laju korosi. Dimana apabila material yang
bersifat katodik memiliki demensi yang lebih besar maka material anodik akan
semakin cepat terjadinya korosi. Begitu juga dengan semakin tinggi kecepatan
pengadukan maka semakin tinggi pula laju korosi yang terjadi.
Penelitian yang dilakukan oleh Didik wahjudi mahasiswa universitas Brawijaya
yang berjudul “Pengaruh jenis elektroda terhadap laju korosi galvanik”. Korosi
galvanik terjadi pada penyambungan dua logam yang berbeda. Hal ini dapat
terjadi pada beberapa bagian konstruksi seperti konstruksi tangki dan saluran-
saluran perpipaan. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi yaitu
pengaruh konsentrasi, medium elektrolit, efek perbandingan luasan katoda-anoda
dan variasi penggunaan elektroda. Dalam penelitian ini difokuskan pada
penelitian korosi galvanik dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti yang
telah disebutkan diatas. Penentuan laju korosi galvanik didasarkan pada
perubahan berat yang terjadi pada suatu luasan tertentu dalam selang waktu
tertentu. Hasil percobaan menunjukkan laju korosi semakin meningkatkan dengan
naiknya konsentrasi elektrolit. Selain itu laju korosi dapat diperkecil dengan
perbandingan luasan anoda-katoda yang besar pada konsentrasi yang sama. Data
lain yang didapat dengan penelitian ini adalah korosi semakin mengecil bila
digunakan elektroda yang sesuai dengan logam induk anoda yang mana dalam
penelitian ini logam induk anoda adalah baja karbon rendah.
Dari beberapa data diatas perlu adanya penelitian tentang korosi pada baja karbon
sedang AISI 1045 tetapi dengan variasi atau parameter yang berbeda sehingga
dapat menambah pengetahuan tentang korosi dengan berbagai variasi, karena
pada kenyataannya kebanyakan kerusakan pada peralatan dan struktur bangunan
disebabkan korosi yang terjadi dilingkungan.
1.2 Tujuan Penelitian
Pengujian ini dimaksudkan untuk mempelajari secara eksperimental hubungan
antara lingkungan H2SO4 terhadap laju korosi galvanis serta proteksi katodik
pada baja karbon AISI 1045 dengan paduan tembaga dan alumunium. Adapun
tujuan pengujian ini adalah untuk:
Mengetahui bagaimana laju korosi galvanik baja karbon AISI 1045
dengan paduan alumunium dan tembaga dalam lingkungan 1 M
H2SO4.
Mengamati dan menganalisa proteksi katodik (corrotion protection)
pada baja dengan paduan Alumunium.
Mengamati dan menganalisa fenomena yang terjadi pada baja yang
dipadukan dengan tembaga, dimana tembaga bertindak sebagai katodik
dan baja sebagai anodik.
Mengamati perbandingan laju korosi serta fenomena-fenomena yang
terjadi lainnya pada paduan baja dengan waktu ekspos yang yang
berbeda.
1.3. Batasan Masalah
Ruang lingkup penelitian terbatas pada :
1. Spesimen merupakan jenis baja karbon AISI 1045 dan tidak mengalami
proses pelapisan.
2. Interval waktu pencelupan dilakukan selama 240 jam, 480 jam, 720 jam.
Selama waktu itu akan diamati fenomena yang ada dalam wadah pengujian
misal perubahan warna atau gejala-gejala terjadinya korosi pada baja
maupun terhadap gejala pada alumunium dan tembaga.
3. Lingkungan yang digunakan adalah 1 M H2SO4 dengan pengenceran
aquades 10 liter
4. Pengambilan data dilakukan setiap 10 hari atau 240 jam sekali, proses
pengambilan data penelitian ini dilakukan selama 3 kali yaitu selama 30
hari. Pengambilan data penelitian setelah baja dibersihkan dari kotoran-
kotoran yang menempel pada spesimen.
5. Pengamatan terhadap fenomena yang terjadi pada wadah pengujian akan
kita lakukan secara langsung dan perhitungan laju korosi akan dilakukan
setelah penimbangan ahir pada setiap ahir waktu ekspos masing-masing
spesimen uji.
1.4 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan yang digunakan oleh penulis dalam penyusunan
tugas akhir ini adalah sebagai berikut: I Pendahuluan, pada bab ini menguraikan
tentang latar belakang, tujuan dan manfaat, batasan masalah serta sistematika
penulisan. II Teori Dasar, berisikan landasan teori dari beberapa literatur yang
mendukung pembahasan tentang studi kasus yang diambil, yaitu korosi galvanik
pada Baja AISI 1045 dengan paduan alumunium dan tembaga. III Metodologi,
pada bab ini menjelaskan metode yang digunakan penulis dalam pelaksanaan
penelitian. IV Hasil Dan Analisis, pada bab ini berisikan data-data yang
diperlukan dan pembahasan tentang studi kasus yang diteliti. V Simpulan Dan
Saran, pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran untuk hasil yang lebih baik
pada penelitian selanjutnya. Daftar Pustaka, berisikan literatur-literatur atau
referensi-referensi yang diperoleh penulis untuk menunjang penyusunan laporan
penelitian. Lampiran, berisikan beberapa hal yasng mendukung penelitian.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Korosi
Seiring perkembangan perindustrian dunia, penelitian terhadap efisiensi,
ketahanan, umur pakai, dan berbagai jenis sifat baja karbon semakin bekembang,
hal ini dikarenakan penggunaan baja karbon semakin berkembang diberbagai
jenis industri. Baja karbon sedang banyak sekali dipakai oleh industri otomotif
sebagai komponen bodi kendaraan dan komponen otomotif lainnya.
Salah satu masalah baja karbon yang sering menjadi pokok penelitian para ilmuan
adalah tingkat korosi, korosi adalah proses kimiawi alami yang bisa disebabkan
oleh kondisi lingkungan sekitarnya. Jenis korosi diantaranya korosi galvanik,
korosi galvanik terjadi karena elektro kimiawi dua logam yang berbeda potensial
dihubungkan langsung dalam elektrolit sama.
Penggunaan pertama prinsip dasar korosi galvanik adalah pada tahun 1852, ketika
Sir Humphry Davy, salah seorang perwira AL Inggris, melekatkan sebongkah besi
pada bagian luar badan kapal berlapis tembaga yang terendam air. Besi cenderung
lebih mudah mengalami korosi yang menimbulkan karat dibandingkan dengan
tembaga sehingga ketika dilekatkan pada badan kapal, laju korosi pada tembaga
akan menjadi turun. Peristiwa inilah yang menjadi awal penggunaan perlindungan
katodik atau sering disingkat CP (corrotion protection) atau sering juga disebut
dengan perlindungan pengorbanan (sacrificial protection).
.Hukum termodinamika mengungkapkan kepada kita tentang kecenderungan
keadaan energi tinggi untuk beruba kedalam energi yang rendah. Kecenderungan
inilah yang membuat logam-logam bergabung kembali dengan unsur-unsur yang
ada dilingkungan sekitarnya yang ahirnya membentuk gejalah yang disebut
korosi. Jadi secara umum korosi adalah reaksi elektrokimia antara logam dengan
lingkungannya sehingga dapat menurunkan kekuatan dan merusak demensi serta
struktur material dari logam tersebut.
Reaksi korosi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Fe2+ + 2 OH- Fe(OH)2 (terjadi pada permukaan yang lebih anodik).
2H2O + 2e- H2 + 2OH- (terjadi pada permukaan lebih katodik).
O2 + 2H2O + 4e- 4OH- (terjadi pada permukaan lebih katodik).
Fe(OH)2 dapat teroksidasi lebih lanjut oleh oksigen terlarut menjadi Fe(OH)3:
2 Fe(OH)2 + ½ O2 + H2O 2 Fe(OH)3
Campuran Fe(OH)2 dan Fe(OH)3 dikenal sebagai karat.
2.2 Sel Korosi Basah Sederhana
Dinyatakan bahwa bila ada perbedaan potensial antara dua titik maka arus akan
mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Kebanyakan pengukuran di
laboratorium korosi dapat dilakukan menggunakan rangkaian–rangkaian listrik
secara sederhana, seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.2 korosi basah sederhana
2.3 Reaksi Elektrokimia
Empat komponen yang dapat mempengaruhi reaksi elektrokimia adalah:
2.3.1 Anoda
Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-elektron dari atom-atom
logam netral untuk membentuk ion-ion anoda. Ion ini mungkin tetap tinggal
dalam larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang tidak larut, biasanya
disebut reaksi anoda atau reaksi oksidasi. Reaksi ini bisa saja menghalangi
pelarutan logam lebih lanjut sehingga korosi terhenti. Bila demikian
permukaan tersebut mengalami pemasifan (passivated). Reaksi suatu logam M
biasa dinyatakan dalam persamaan sederhana.
M M2+ + ze-
Dengan banyak elektron yang diambil dari masing-masing atom ditentukan
oleh valensi logam tersebut. Umumnya z = 1,2,atau 3
2.3.2 Katoda
katoda biasanya tidak mengalami korosi walaupun tetap terjadi kerusakan
dalam kondisi tertentu. Dua reaksi reduksi yang penting dan umum yang
mungkin terjadi pada katoda tergantung pada pH larutan yang dijadikan
sebagai elektrolit adalah
1. pH < 7 : H+ + e- H (atom)
2. 2H H2 (gas)
3. pH > 7 : 2H 2O + O2 + 4e- 4OH-
2.3.3 Elektrolit
Elektrolit adalah larutan yang bersifat menghantarkan listrik. Dalam
lingkungan cairan mempunyai konduktivitas yang cukup baik untuk berfungsi
sebagai elektrolit. H2SO4 sebuah elektrolit yang sangat baik dalam
menghantarkan listrik, dimana sering kita jumpai penggunaannya sebagai
elektrolit aki. Sehingga penggunaan H2SO4 sebagai elektrolit dalam penelitian
sangat beralasan karena daya hantar litrik larutan ini tidak diragukan lagi.
Disamping itu penggunaan H2SO4 dalam mendukung industri saat ini juga
sangat banyak kita temukan, misal dalam industri perminyakan, dan pertanian.
Sehingga penelitian tentang karakteristik H2SO4 terhadap kegagalan material
produksi harus kita ketahui.
2.3.4 Hubungan listrik
Dalam sebuah sel korosi basah sederhana, seperti pada gambar 2.2, elektroda
yang memproduksi elektron untuk rangkain luar yang masih negatif disebut
anoda karena menerima arus positif (ion-ion positif) melalui elektrolit. Jadi
arus positif mengalir dari anoda sebuah sel korosi kedalam elektrolit.
2.3.5 Polarisasi
Ketika suatu logam tidak berada dalam kesetimbangan dengan larutan yang
mengandung ion-ionnya. Potensial elektrodanya berbeda dengan potensial
korosi bebas dan selisih antara keduanya biasa disebut polarisasi.
Penyimpangan dari potensial kesetimbangan ini disebabkan karena arus listrik
yang mengalir dari atau ke sebuah elektroda. Misalkan sebuah sel terdiri dari
seng dalam larutan ZnSO4 dan tembaga dalam larutan CuSO4, elektroda-
elektroda itu dihubungkan dengan tahanan R, voltmeter V dan Amperemeter.
2.4 Korosi Galvanik
Dalam realitas kehidupan korosi galvanik sering disebut dengan proteksi katodik
karena korosi galvanik merupakan bagian dari proteksi katodik. Proteksi katodik
merupakan salah satu cara untuk mencegah terjadinya korosi pada logam. Prinsip
kerjanya adalah dengan mengubah benda kerja menjadi katoda.Katodik proteksi
dilakukan dengan mengalirkan elektron tambahan kedalam material. Terdapat
dua jenis proteksi katodik, yaitu metode impressed current dan galvanic couple.
Dalam penelitian ini saya menggunakan pengujian dengan metoda galvanic
couple.
Metode galvanik couple adalah metode dengan menghubungkan benda kerja
dengan logam lain yang memiliki potensial reduksi yang lebih kecil. Hal ini akan
menyebabkan terjadinya suatu sel galvanik dan menjadikan benda kerja sebagai
suatu katoda.
Keuntungan-keuntungan dilakukannya galvanik couple ini adalah:
• tidak diperlukan adanya sumber energi
• mudah untuk dilakukan (ongkos pemasangan murah)
• kemungkinan terjadinya interferensi katodik pada struktur lain kecil
• self-regulating
• kemungkinan terjadinya overprotecting kecil
• distribusi potensial merata
Tetapi cara ini juga memiliki keterbatasan, yaitu:
• arus terbatas
• anoda yang habis harus digantiStandard
• anoda akan menambah berat dari struktur
Jenis yang kedua adalah dengan metode impressed current. Metode ini
menggunakan masukan arus listrik dan anoda inert yang tidak akan habis
sehingga sistem ini dapat digunakan pada waktu yang lama. Metode impressed
current ini biasanya digunakan pada lingkungan yang memiliki resistivitas yang
tinggi.
Keuntungan digunakannya metode ini adalah:
• level dari proteksi dapat diatur
• arus yang digunakan tinggi
• area proteksi yang luas
• dapat memproteksi struktur yang tidak dicoating dengan baik
Sementara itu terdapat beberapa kerugian apabila menggunakan metode ini:
• kemungkinan terjadinya interferensi sangat besar
• perlu perawatan yang baik
• kemungkinan terjadinya overprotection sangat besar
• adanya biaya untuk menjalankan energi eksternal
Sebuah sel galvanik terbentuk bila dua logam tak sejenis yang memiliki potensial
yang berbeda dihubungkan secara elektrik pada saat logam tersebut dicelupkan
dalam larutan elektrolit. Maka secara tidak langsung kita dapat mengetahui bahwa
logam yang terkorosi terlebih dahulu yang kita sebut sebagai logam yang bersifat
anodik, sedangkan logam yang tidak mengalami korosi atau proses kerusakan
akibat lingkungan yang ada disekitarnya terjadi dengan lambat dan membutuhkan
waktu yang lebih lama disebut logam yang bersifat katoda. Sebagai conoh bentuk
reaksi korosi yang sederhana seperti reaksi pemecahan Zinc
Zn Zn2+ + 2e-
Elektron-elektron yang sama yang memasuki Baja (arus katoda) dan terjadi
polarisasi katoda. Sedangkan reaksi reduksi katoda
2H+ + 2E- H2
Korosi galvanik bisa juga terjadi dalam atmoasfer. Kemampuan korosi ini
galvanik ini tergantung dari jenis dan jumlah kandungan elektrolit yang ada
(kelembaban).
Pada prinsipnya korosi galvanik bisa saja terjadi dimana saja asalkan komponen-
komponen yang menyebabkan terjadinaya korosi ini terpenuhi secara garis besar
syarat terjadinya korosi galvanik ada tiga macam, yaitu:
Adanya dua jenis material yang memiliki potensial yang berbeda
Adanya larutan elektrolit sebagai penghubung kedua material
Adanya kontak langsung antara kedua material.
Sebagai contoh, korosi akan lebih besar terjadi didaerah pantai dibanding dengan
atmosfer kering daerah pedesaan. Kondensasi atmosfer daerah pantai
mengandung garam karenanya daerah pantai akan lebih konduktif dan secara
tidak langsung akan menjadikan atmosfer pantai lebih bersifat korosif. Ada
beberapa faktor yang mempengaruhi korosi galvanik diantaranya (Harinto Brown)
sebagai berikut:
2.5.1 pengaruh jarak
Kecepatan korosi galvanik antara dua materil dipengaruhi oleh jarak material
tersebut semakin dekat kedua logam maka akan semakin tinggi korosi yang
terjadi, sebaliknya semakin jauh maka akan semakin lambat korosi terjadi.
Dalam hal ini konduktifitas larutan elektrolit juga sanagat mempengaruhi
semakin tinggi molaritas larutan maka akan secepat laju korosi yang terjadi.
Miasalnya daerah sambungan akan lebih besar korosi yag terjadi karena
material berhubungan langsung.
2.5.2 pengaruh bidang
Selain faktor jarak ada juga yang sangat mempengaruhi dari laju korosi
galvanik yaitu pengaruh bidang ini berhubungan dengan luas dari materil, yaitu
perbandingan luas daerah anodik dengan luas daerah katodik. Perbedaan inilah
yang sangat mempengaruhi laju korosi material. densitas arus adalah lebih
besar untuk daerah anoda yang memiliki luas yang kecil dibanding anoda yang
memiliki luas yang lebih besar dbanding dengan daerah katoda. Densitas arus
lebih besar pada sebuah daerah anoda kecil akan mengakibatkan korosi yang
lebih cepat, akan tetapi jika luas daerah anoda lebih besar atau sama dibanding
dengan daerah katoda maka korosi akan terjadi dengan lambat.
2.5.3 Lingkungan
Tingkatan korosi galvanik tergantung pada keagresifan dari lingkungannya.
Pada umumnya logam dengan ketahanan korosi yang lebih rendah dalam suatu
lingkungan akan berfungsi sebagai anoda.
2.6 Baja dan paduannya
Baja karbon adalah paduan unsur utama besi dan karbon dengan penambahan
sedikit unsur lain seperti Si, Mn, P, S dan Cu. Sifat dari baja karbon ini sangat
tergantung dari kadar kabbonnya. Semakin tinggi kadar karbon dari baja maka
kekuatan dan kekerasan juga akan semakain tinggi dan elastisitasnya akan
menurun. Berdasarkan kadar karbonnya baja dapat diklasifikasikan (Smallman,
1985) menjadi:
Baja karbon rendah, Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kadar
karbon (C) < 0,3 %. Memmiliki sifat las baik. dipakai untuk bahan pipa,
dimana API (Asosiasi pipa Internasional) mensyaratkan karbon
maksimum 0,18% untuk pipa. Struktur mikro dominan adalah Ferit
dengan Sementit dibatas bulir (sementit tersier),
Baja karbon Sedang, Baja karbon sedang adalah baja yang memiliki kadar
karbon antara 0,3 – 0,7 %. Banyak diaplikasikan untuk profil, untuk
kebutuhan baja struktur dan bodi kendaraan karena sifat kekerasanya
cukup baik dan sifat mampu lasnya baik.
Baja karbon Tinggi, baja karbon tinggi adalah baja karbon memiliki kadar
karbon 0,7 – 1,7% digunakan untuk pekakas, rel kereta api.
2.7 Deret Galvanik
Deret galvanik adalah suatu daftar harga-harga potensial korosi untuk berbagai
logam paduan yang berguna dalam kehidupan. Selain itu deret galvanik juga
mencantumkan harga-harga potensial korosi untuk logam-logam murni. Deret
galvanic merupakan suatu deret yang mempunyai manfaat praktis yang sangat
besar karena dapat memperkirakan secara cepat beda potensial antara dua logam
yang tidak sejenis. Tingkat ketahanan berbagai logam terhadap korosi ini dapat
dilihat pada table deret galvanik seperti yang terlihat pada table 2.1
Makin jauh letak dua logam dalam deret Galvanik, makin parah korosi yang
mungkin dialami oleh logam. Untuk meminimumkan terjadinya korosi galvanik
salah satunya adalah dengan pemilihan pasangan logam dengan perbedaan
potensial yang sangat kecil. Deret galvanik hanya memberikan informasi tentang
kecenderungan terjadinya korosi galvanik pada pasangan dua logam atau logam
paduan.
Jenis korosi ini dapat diketahui dengan baik karena adanya dua logam yang
kontak secara elektrik dan tercelup dalam larutan air membentuk sel elektrokimia.
Dimana salah satu logam yang relatip kurang mulia akan mengalami korosi dan
logam yang lebih mulia tidak akan terjadi korosi. Tanda kurung menunjukan jika
logam yang dalam tanda kurung disatukan sedikit kemungkinan terjadi korosi
galvanik ini.
Table 2.2 juga sebuah deret yang biasa disebut deret Elektrokimia (standar EMF
series untuk logam). Daftar ini membandingkan potensial reduksi atau oksidasi
logam, tetapi berbeda dengan deret galvanic dalam beberapa hal,yaitu:
Deret elektrokimia memuat data elektrokimia yang bersifat mutlak dan
kuantitatif untuk perhitungan teliti, namun deret galvanic menyatakan
hubungan antara logam yang satu dan lainnya Dan dibuat dari hasil
perbandingan kualitatif atas aktivitas logam.
Deret elektrokimia harus dan hanya memuat data tentang unsur-unsur
logam, deret galvanic memuat informasi baik mengenai logam murni
maupun paduan.
Deret elektrokimia diukur pada kondisi baku dan tidak bergantung pada
unsur lain dalam lingkungan, sedangkan deret galvanic diukur pada
kondisi temperature, tekanan, dan elektrolit tertentu.
Table 2.1 memperingkatkan deret galvanik untuk sejumlah logam pada 25 0C
dengan air laut sebagai elektrolit. Potensial yang diurutkan dalam deret galvanik
adalah potensial yang benar-benar bebas dan pada umumnya dapat ditafsirkan
bahwa makin jauh letak logam dalam deret ini maka aktivitasnya akan semakin
besar. Jadi perbedaan aktivitas yang besar antara baja dengan tembaga menjadi
pertimbangan tentang bahaya dalam mengkombinasikan kedua material logam ini,
begitu juga dengan alumunium yang memiliki perbedaan letak dengan baja akan
memberikan pertimbangan dalam penggunaan material ini secara bersamaan.
Namun dalam kehidupan yang nyata pengaruh volume dan demensi dari kedua
material yang sudah disebutkan diatas akan berpengaruh terhadap laju korosi,
memang benar apabila kombinasi antara baja dengan tembaga, baik demensi
maupun massa lebih besar tembaga maka tembaga akan menjadi katodik.
Tembaga akan mempercepat laju korosi baja. Namun ini tidak begitu belaku kalau
massa dan demensi baja lebih besar maka potensial tembaga akan disebar
keseluruh permukaan baja yang ahirnya fungsi katodik tembaga tidak akan terlalu
berpengaruh terhadap laju korosi dari baja. Aturan umum dalam hal ini adalah
anoda besar boleh digunakan jika katoda relative lebih kecil, tetapi anoda sangat
berbahaya bila dikombinasikan dengan katoda yang besar. Hal ini disebabkan
oleh kerapatan arus yang merupakan faktor penentu laju korosi.
TABEL 2.1
Tabel. 2.1 indeks anodik
2.8 Asam sulfat
Salah satu bahan kimia yang digunakan dibidang industri adalah asam sulfat
(H2SO4). Asam sulfat terbuat dari belerang. Belerang yang berbentuk padat
dipanaskan sehingga belerang akan bereaksi dengan oksigen membentuk belerang
dioksida (SO2) yang berwujud gas. Senyawa SO2 ini dipanaskan kembali hingga
membentuk belerang trioksida (SO3) yang juga berbentuk gas. Gas SO3 ini
direaksikan dengan air sehingga wujudnya berubah dari gas menjadi cair. Cairan
yang terbentuk inilah yang dinamakan asam sulfat (H2SO4). (Poppy K, dkk,2007)
Reaksi ionisasi asam merupakan larutan yang menghasilkan elektrolit yang dalam
air terurai menghasilkan ion positif dan ion negative. Bentuk reaksi ionisasi
(Poppy K, dkk,2007) H2SO4 adalah:
H2SO4 (aq) 2H+ (aq) +SO 4
2- (aq)
Gambar skema kegunaan asam sulfat (Poppy K, dkk,2007)
Asam sulfat (H2SO4) banyak digunakan dalam dunia industri, seperti industri
pembuatan pupuk, industri pengolahan minyak, dan industri pewarnaan tekstil.
Gambar limbah asap pabrik yang berbahaya. (Poppy K, dkk,2007)
Limbah pabrik yang mengandung asam sangat berbahaya karena mengakibatkan
korosi pada bangunan dan jembatan. Asap kendaraan yang mengandung gas
karbon dioksida akan bereaksi membentuk asam karbonat. Sedangkan asap pabrik
yang mengeluarkan gas sulfur dioksida akan bereaksi dengan air membentuk
asam sulfat (H2SO4). (Poppy K, dkk,2007)
Gambar Hutan rusak akibat hujan asam. (Poppy K, dkk,2007)
Dibeberapa daerah telah terjadi hujan asam,hujan asam terjadi disebabkan
banyaknya partikel-partikel atau senyawa yang berasal dari asap limbah pabrik
dan asap kendaraan yang sangat tinggi. Hujan asam yang terjadi jelas merusak
lingkungan misalnya hutan menjadi rusak akibat hujan asam.(Poppy K, dkk,2007)
2.9 Pengaruh faktor Metalurgi
Korosi galvanik merupakan korosi yang memerlukan anoda dan katoda. Pada
logam murni daerah anoda biasanya batas bulir. Pada paduan logam dengan
impurities (pengotor) banyak factor yang mempengarui korosi:
Segregasi presipitasi.
Phasa banyak
Inklusi
Pengerjaan dingin
Tegangan yang tidak merata
Faktor metalurgi mempengaruhi korosi karena faktor metalurgi itu
menciptakan daerah anodik seperti gambar dibawah ini:
Gambar: faktor metalurgi yang dapat mempengaruhi korosi
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian dimulai dari bulan Oktober 2010 dan dilakukan di Laboratorium
Material, Teknik Mesin Universitas Lampung.
B. Bahan dan Alat.
Material uji yang digunakan adalah plat baja karbon sedang AISI 1045, tembaga
dan Alumunium, dan peralatan yag digunakan untuk melakukan penelitian ini
adalah sebagai berikut:
1. Mesin gergaji untuk memotong material.
2. Mesin freis untuk menghaluskan dan meratakan materil.
3. Larutan Aquades
4. Asam Sulfat (H2SO4 )
5. Bak kaca dengan ukuran tinggi 20 cm, lebar 20 cm, panjang 40 cm.
6. Kawat tembaga untuk mengikat alat uji.
7. Timbangan digital untuk mengukur massa material.
8. Solder listrik untuk menyatukan kedua permukaan material uji.
9. Termometer pengukur temperatur larutan
10. Mikroskop optik untuk mendapatkan gambar bentuk korosi.
C. Diagram Alir (Flow Chart)
Proses jalannya penelitaian dapat dilihat pada flow chart dibawah ini:
MULAI
BAJA KARBON AISI 1045, ALUMUNIUM
DAN TEMBAGA
MEMFREIS BAJA KARBON, TEMBAGA DAN ALUMUNIUM
MENGUKUR DAN KEMENGAMBIL UKURAN YANG DIINGINAN DARI
MATERIAL UJI
PENIMBANGAN I, PENCELUPAN, PEMBERSIHAN MATERIAL UJI,
PENIMBANGAN II, PENGAMBILAN DATA
SELESAI
DATA HASIL PENGUJIAN
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAAN PEMBAHASAN
SIMPULAN DAN SARAN
Gambar : diagram alir (flow chart) penelitian
D. Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu:
1. Tahap penyiapan
a. Penyiapan spesimen
Gambar spesimen uji
Spesimen yang diamati adalah baja karbon sedang AISI 1045. Baja ini sebagai
logam induk akan diuji terhadap alumunium dan tembaga penyiapan spesimen
sebagai berkut:
Baja dengan tebal 0,3 cm dipotong dengan ukuran panjang 4 cm lebar
2 cm, sebanyak 3
Tembaga dan alumunium diukur dan dipotong masing-masing dengan
tebal 0,3 cm dan panjang 4 cm dan lebar 2 cm.
Kemudian masing-masing spesimen ini dihaluskan permukaannya
dengan cara pengampelasan hingga 1500. Tujuan pengampelasan ini
supaya didapatkan luas permukaan yang rata dan sesuai dengan luas
permukaan yang dihitung secara teoritis.
Selanjutnya dilakukan penomoran spesimen agar dapat diketahui
dengan jelas identitas spesimen hingga tidak terjadi kesalahan dalam
pengolahan data. Dalam hal ini penomoran spesimen secara berurutan
menurut paduan baja, yaitu:
1. Tipe I yaitu Baja – Alumunium : nomor 1
2. Tipe II yaitu Baja – tembaga : nomor 2
3. Tipe III Baja dengan tanpa paduan : nomor 3
Langka selanjutnya yaitu penghilangan lemak (degreasing). Tujuannya
adalah untuk menghilangkan lemak yang kemungkinan menempel
pada spesimen. Penghilangan ini dengan mencelupkan spesimen
dengan Alkohol 70% selama 10 menit. Kemudian dikeringkan dengan
drier.
Kemudian dilakukan penimbangan awal (penimbangan I) satu persatu
spesimen yang telah didegreasing untuk mendapatkan berat awal
spesimen sebelum pencelupan pada larutan H2SO4.
Spesimen yang telah ditimbang, kemudian disambungkan satu denagn
lain, yaitu baja-alumunium dan baja-tembaga dengan kawat kuningan
dan kemudian disolder antara permukaan masing-masing spesimen.
b. Penyiapan Wadah Larutan
Wadah larutan untuk pengujian ini adalah satu balok yang kaca dengan
demensi panjang 40 cm, tinggi dan lebar 20 cm.
c. Penyiapan Larutan
Larutan yang digunakan dalam pengujian ini adalah larutan 1 M H2SO4 dengan
pegenceran aquades penggunaan larutan ini dimaksudkan untuk
mempermudah proses korosi karena H2SO4 merupakan asam yang sangat baik
dalam proses konduksi listrik. Dengan pertimbangan peggunaan larutan 10
liter maka banyaknya H2SO4 yang diperlukan adalah:
Berat jenis = 1,8 gr H2SO4 /cm3 H2SO4
= 1800gr H2SO4 /lt H2SO4
Maka jumlah H2SO4 yang dibutuhkan adalah:
= 1 M × 10.000 ml / 12 M
= 833,333 ml atau 8,33 Liter
Jadi yang dibutuhkan untuk membuat larutan 1 M H2SO4 adalah 8,33 liter.
2. Tahap Pencelupan
Pada tahap pencelupan ini, spesimen-spesimen yang telah disambung
direndam dalam wadah yang berisi larutan 1 M H2SO4. Pencelupan dilakukan
selama 240 jam, kemudian dibersihkan dan diambil datanya, setelah itu
dilakukan pencelupan kedua dan ketiga yang langkanya sama seperti pada
langka pertama. Selama pencelupan itu dilakukan pengamatan dan mencatat
fenomena korosi pada baja dalam larutan.
3. Tahap Penyelesaian
Setelah perendaman selesai dilakukan tahap berikutnya adalah tahap
penyelesaian yang terdiri dari tahapan pembersihan spesimen dan tahap
penimbangan ahir (penimbangan II).
Pembersihan spesimen
Spesimen yang telah direndam selama 240 jam perlu dibersihkan agar
spesimen itu benar benar bebas dari oksida yang menempel selama
proses pengkorosian tersebut. Proses pembersihan ini digunakan larutan
kimia menurut standar ASTM.10 (Standard Practice for Preparing,
Cleaning and Evaluating Corrosion Test Specimens ), yaitu:
Asm sulfat (H2SO4, spgr 1,84) = 100 ml
Air (H2O) = 1000 ml
Temperatur = 50 oC (122 oF)
Waktu = 10-50 menit
Penimbangan Ahir (penimbangan II)
Setelah proses pembersihan selesai, maka dilakukan penimbangan
ahir. Penimbangan ini bertujuan untuk mendapatkan data berat ahir
guna mendapatkan data kehilangan berat spesimen. Kehilanagan berat
ini digunakan untuk perhitungan laju korosi spesimen pengujian ini.
4. Pengamatan Mikroskopik
Tahap pengamatan mikroskopik adalah pengamatan terhadap pemukaan
material uji yang telah melalui pengkorosian galvanik dengan material paduan
yang telah disebutkan diatas.