makalah proses perkaratan pada besi
TRANSCRIPT
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 1/16
TUGAS KIMIA
KOROSI(PERKARATAN) PADA BESI
PEMBIMBING : ENIK PURWATI H , S.Pd
PENYUSUN : 1. SEPTIA DINI RAHAYU
2. ARISKA FATMANINGRUM
KELAS : X-G
SMA NEGERI 3 PONOROGO
Tahu A!a"a : #$%&'#$%
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 2/16
ABSTRAK
Korosi adalah suatu keadaan dimana logam mengalami pelapukan dan
kekuatan antar ikatannya melemah. Sehingga logam yang telah terkorosi menjadilebih mudah untuk dipatahkan. Korosi disebabkan terbentuknya logam mengalami
reaksi oksidasi menghasilkan logam oksida. Oksigen yang terikat pada logam dapat
berasal dari air (asam) ataupun udara bebas. Jika suatu logam dibiarkan dalam udara
terbuka, lama – kelamaan akan mengalami korosi.
Korosi bisa terjadi hampir pada semua jenis logam. Tidak terkecuali campuran
antara dua logam atau lebih. Tidak terkecuali material !" stainless steel (!" SS).
#enomena korosi dapat dilakukan dengan menggunakan analisis microscope digitalimages, sedangkan untuk analisis sinyal elektrokimia digunakan electrochemical
noise measurement . $engan membandingkan data yang diperoleh dari sinyal
elektrokimia !%$imensi dan mikroskop gambar &%$imensi, akan dianalisis persamaan
dari data yang diperoleh.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 3/16
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Stainless Steel (SS) atau baja stainless merupakan campuran baja yang
mengandung minimal !', *r. +anya ada sedikit baja stainless yang
mengandung lebih dari ' *r. Karakteristik khusus baja stainless adalah
pembentukan lapisan ilm kromium oksida (*r &O). -apisan ini berkarakter kuat,
tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata. -apisan kromium oksida
dapat membentuk kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen.
at lain yang ditambahkan sebagai komponen pembentukan baja stainless
antara lain/
a. 0olibdenum (0o), berungsi untuk memperbaiki ketahanan korosi pitting dan
korosi celah
b. Kromium (*r), berungsi meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk
lapisan oksida (*r &O) dan ketahanan terhadap oksidasi temperatur tinggi.
c. 1ikel (1i), berungsi meningkatkan ketahanan korosi dalam media korosi
netral atau lemah. Selain itu, nikel juga meningkatkan ketahanan korosi
tegangan.
d. 2luminium (2l), berungsi meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada
temperetur tinggi.
e. 3nsur karbon rendah dan unsur penstabil karbida (titanium atau niobium)
berungsi menekan korosi batas butir pada material yang mengalami proses
sensitasi.
4erdasarkan komposisi pembentuknya, baja stainless dibagi menjadi
jenis, yaitu/
a. 2ustenitic Stainless Steel
2ustenitik SS mengandung kromium antara !', – ' , 5 % && nikel,
nitrogen, molibdenum, titanium dan tembaga. -ogam ini memiliki bentuk kubus
berpusat muka. 3mumnya jenis baja ini dapat tetap menjaga siat austenitik pada
temperature ruang, lebih bersiat ulet dan memiliki ketahanan korosi lebih baik
dibandingkan baja stainless erritik dan martensit
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 4/16
b. #erritic Stainless Steel
#erritic SS mempunyai struktur kubus berpusat badan.. 3nsur kromium
ditambahkan ke paduan sebagai penstabil errit. Kandungan kromium umumnya
kisaran !', – '. 4eberapa tipe baja mengandung unsur molybdenum, silicon,
aluminium, titanium dan niobium. 6aduan ini merupakan erromagnetic dan
mempunyai siat ulet dan mampu bentuk baik namun kekuatan di lingkungan suhu
tinggi lebih rendah dibandingkan baja stainless austenitic.
c. 0artensitic Stainless Steel
0artensitic SS merupakan paduan kromium dan karbon yang memiliki
struktur martensit kubus berpusat badan terdistorsi saat kondisi bahan dikeraskan.
4aja ini merupakan erromagnetic, bersiat dapat dikeraskan dan umumnya tahan
korosi di lingkungan kurang korosi. Kandungan kromium umumnya berkisar
antara !', – !7, dan karbon melebihi !,&
d. $uple8 Stainless Steel
$uple8 SS merupakan paduan campuran struktur errite yang memiliki
struktur kubus berpusat badan. 6aduan utama material adalah kromium dan nikel,
tapi nitrogen, molybdenum,tembaga,silicon dan tungsten ditambah untuk
menstabilkan struktur dan memperbaiki siat tahan korosi.. Kelebihan baja
stainless dupleks yaitu nilai tegangan tarik dan luluh tinggi dan ketahanan korosi
retak tegang lebih baik dari pada baja stainless austenitik.
e. 6recipitation +ardening Steel
6recipitation +ardening Steel merupakan paduan unsur utama kromium%
nikel yang mengandung unsur precipitation%hardening antara lain tembaga,
aluminium, atau titanium. Kondisi baja berasa austenitic dalam keadaan anil
dapat diubah menjadi asa martensit melalui perlakuan panas. Kekuatan material
melalui pengerasan endapan pada struktur martensit.
4aja stainless sudah dibuat sedemikian rupa agar meminimalisir proses
karat. Tetapi, jika ada baja stainless berada pada lingkungan agresi yang
mengandung ion klorida tetap terjadi proses korosi.
6roses korosi dapat diamati dengan & cara, yaitu/
a. 1oise elektrokimia, digunakan untuk mengamati perubahan luktuasi pada
arus atau potensial yang disebabkan oleh reaksi elektrokimia.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 5/16
b. 0engamati yang terjadi pada permukaan logam dengan menggunakan
kamera mikroskop digital yang mampu memoto hingga ukuran yang sangat
kecil.
Rumusan Masalah
a. 4agaimana proses korosi dapat terbentuk9
b. 4agaimana cara mengamati proses korosi pada suatu logam9
c. 4agaiman hasil pengamatan korosi dengan menggunakan noise elektrokimia
dan mikroskop digital images9
Tujuan Penelitian
a 0enjelaskan proses korosi yang terjadi
b 0engamati laju korosi dari data pengukuran proses korosi
c 0embandingkan data pengamatan antara noise elektrokimia dan mikroskop
digital images.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 6/16
BAB II LANDASAN TEORI
Korosi merupakan proses degradasi siat material disebabkan reaksi dengan
lingkungannya. $ua jenis mekanisma utama dari korosi adalah berdasarkan reaksi
kimia secara langsung, dan reaksi elektrokimia. Korosi menyebabkan logam
kehilangan elektron disekelilingnya untuk berikatan dengan air dan oksigen. Semakin
lemahnya besi akibat oksidasi atomnya dikenal dengan korosi elektrokimia. 6roses ini
lebih dikenak dengan nama karat. +asil dari suatu korosi adalah senya:a oksida dan
garam dari logam tersebut.
Korosi dapat terjadi pada di dalam medium kering dan medium basah. *ontohkorosi yang terjadi pada medium kering adalah penyerangan logam besi pleh gas
oksigen atau oleh gas belerang. $i dalam medium basah, korosi dapat terjadi secara
seragam maupun secara terdelokalisasi. *ontoh korosi seragam didalam medium
basah adalah apabila besi terendam di dalam larutan asam klorida (+*l). Korosi
didalam medium basah yang terjadi secara terlokalisasi ada yang memberikan rupa
makroskopis, misalnya peristi:a korosi gal;ani sistem besi % seng, korosi erosi, korosi
retakan, korosi lubang, korosi pengelupasan, serta korosi pelumeran, sedangkan rupayang mikroskopis dihasilkan misalnya oleh korosi tegangan, korosi patahan, dan
korosi antar butir.
#aktor penting dalam korosi pada lingkungan adalah hujan, kabut atau
pengembunan akibat kelembaban relati yang tinggi. $alam suatu struktur harus
diperhatikan rancangan struktur agar mengalir dengan bebas air dan cukup ;entilasi
untuk mengeringkan seluruh permukaan. Kabut dan pengembunan bisa
mengakibatkan korosi membasahi seluruh permukaan. Selapis tipis air yang tidak
kelihatan sudah cukup membuat suatu sel korosi yang baik. 2danya tiga aktor sel
korosi yaitu anoda, katoda dan elektrolit. -apisan tipis embun yang terbentuk dari
embun dari kabut atau dari kelembaban tinggi mudah jenuh dengan oksigen dari udara
sehingga terjadi daerah katodik. -aju atau tingkat keparahan suatu logam pada korosi
lingkungan umumnya ditentukan kondukti;itas elektrolit yang terlarut. Salah satunya
yaitu lingkungan yang mengandung ion%ion klorida atau lingkungan laut.
6encegahan korosi pada korosi lingkungan dilakukan dengan berbagai cara
yaitu dengan pemilihan logam tahan korosi dan lapis lindung. Salah satu proses korosi
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 7/16
yang di bahas dalam penelitian ini adalah pemilihan logam tahan korosi. -ogam tahan
korosi antara lain stainsless steel !". -ogam–logam tersebut sangat tahan terhadap
korosi lingkungan khususnya lingkungan yang mengandung ion%ion klorida hingga
, .
3ntuk mengamati proses korosi pada !" SS, dilakukan dengan mengamati
gambar yang dihasilkan dari mikroskop digital. 6engambilan gambar dapat dilakukan
dengan rekuensi tinggi dan rekuensi rendah. Jika digunakan rekuensi rendah,
semakin banyak data tentang korosi yang dapat diamati.
Selain menggunakan gambar dari mikroskop digital, proses korosi dapat juga
diamati dengan noise elektrokimia. $engan mengamati perubahan arus dan potensial
saat terjadi korosi secara elektrokimia, akan dihasilkan sebuah graik yang berisi data
proses yang terjadi selama reaksi elektrokimia (korosi) berlangsung.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 8/16
BAB III PROSEDUR PENELITIAN
3.1.Metoda Penelitian
0etode penelitian yang digunakan untuk mengetahui hubungan antara data
yang diperoleh dengan mikroskop digital images dan noise elektrokimia dilakukan
dengan menggunakan metode penelitian kualitati
6enenlitian kualitati dilakuakan karena proses korosi berlangsung sesuai
dengan proses elektrokimia. Tidak ditentukan jumlah !" SS yang mengalami
korosi. 0etode penelitian kualitatai dilakukan dengan membandingkan
kebenaran hasil dari mikroskop digital images dan noise elektrokimia.
3.2.Teknis Analisis
Teknik analisis yang dilakukan dengan membandingkan laju korosi, pola
gambar, rekuensi terhadap :aktu dan statistik karakteristik dari stainless steel
!".
Sebelum mengukur !" SS, dilakukan pengukuran terlebih dahulu
campuran dengan1i%<'*r dan #e%<'%*r. 6engukuran dilakukan untuk
mendapatkan tingkat korosi dilakukan pada !&''o * selama !' jam. !" SS
ditempatkan pada sel di lingkungan terbuka. 6ercobaan ini dilakukan pada air
yang mengandung 1a*l pada 'o * selama hari. Sesudah sampel disiapkan,
sampel dioto dengan S=0 dan pada hari ketiga dilakukan pengambilan gambar
lagi untuk dibandingkan hasil dia:al dan sesudah korosi.
6engukuran dilakukan pada ! +> selama jam (!'7'' sampel). 6otensial
diatur pada selang %! m? hingga %& m? dan arus diatur pada %','' m2
hingga ',''5 m2.
6ada teknik pengukuran dengan noise elektrokimia, didapatkan dua jenis
sinyal. Sinyal yang didapat bedasarkan potensial dan arus. $ata pada pengukuran
noise elektrokimia dapat diubah menjadi laju korosi dengan menghitungn noise
resistance (@ n) dan memasukan nilai tersebut kepersamaan Stern%Aeary. @ n dapat
dihitung dengan persamaan /
=
I
V R
n
σ
σ
dimana B? menyatakan standar de;iasi dari potensial noise, dan
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 9/16
BC menyatakan standar de;iasi dari air noise
3.3.Instrumen
2lat yang digunakan adalah mikroskop digital untuk mengambil gambar
pada percobaan. 2lat ini menangkap gambar dengan menggunakan
complementary metal oxide semiconductor ( CMOS ). Sensor pada alat ini berada
didasar alat yang terhubung dengan komputer untuk mengumpulkan data dan
memproses gambar digital. $engan sot:are yang digunakan, gambar dapat
diperbaiki dan diperhalus agar memudahkan analisis.
Struktur alat yang digunakan.
6ada pengukuran noise elektokimia, digunakan instrument electrochemical
noise. $engan menggunkan sot:are yang ada, proses isik dan proses kimia yang
terjadi dapat diamati pada rekuensi rendah. 4erbagai proses yang dapat diamati ,yaitu
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 10/16
pitting, retak akibat korosi, korosi keseluruhan, akti;itas inhibitor dan retak. #luktuasi
potensial atau arus dari proses diatas dikenal sebagai noise lektrokimia.
Sinyal pada noise didapatkan melalui berbagai cara. 0isalnya menggunakan
dua elektroda yang identik pada kondisi sirkuit terbuka dengan Zero Resistance
Ammeter/ Electrometer membuat pengukuran terjadi tanpa ada gangguan dari luar.
+asil pengukuran ini mendakati keadaan pada lingkungan nyata. Kedua arus dan
potensial diukur secara bersamaan.
Struktur dari Zero Resistance Amperometer.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 11/16
BAB I HASIL DAN PEMBAHASAN
6endekatan korosi secara umum melibatkan siat material antara lain siat isik,
mekanik dan kimia. 6endekatan lainnya juga mempertimbangkan struktur logam, siat
lingkungan sekitar dan reaksi antara permukaan logam dan lingkungan. #aktor – aktor
pendekatan korosi yaitu /
a. -ogam. Komposisi, struktur atom, keheterogenan struktur secara microskopik dan
makroskopik.
b. -ingkungan, Siat kimia, konsentrasi bahan reakti dan pengotor, tekanan, suhu dan
kecepatan
c. 2ntar muka logam dan lingkungan. Kinetika oksidasi dan pelarutan logam, kinetika
proses reduksi bahan di dalam larutan, lokasi produk korosi dan pertumbuhan ilm.
4erdasarkan pertimbangan di atas mengindikasikan mekanisme korosi logam
sangat komplek dengan melibatkan berbagai cabang bidang antara lain siat isik,
metalurgi isik, kimia, bakteri dan lain%lain.
0ekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokimia. @eaksi elektrokimia
melibatkan perpindahan elektron%elektron. 6erpindahan elektron merupakan hasil reaksi
redoks (reduksi%oksidasi). 0ekanisme korosi melalui reaksi elektrokimia melibatkan
reaksi anodik di daerah anodik. @eaksi anodik (oksidasi) diindikasikan melalui
peningktan ;alensi atau produk electron%elektron. @eaksi anodik yang terjadi pada proses
korosi logam yaitu /
a. 0 D 0nE E ne
6roses korosi dari logam 0 adalah proses oksidasi logam menjadi satu ion (n E)
dalam pelepasan n elektron. +arga dari n bergantung dari siat logam sebagai contoh
digunakan besi /
b. #e D #e&E E &e
@eaksi katodik juga berlangsung di proses korosi. @eaksi katodik diindikasikan
melalui penurunan nilai ;alensi atau konsumsi electron%elektron yang dihasilkan dari
reaksi anodic. @eaksi katodik terletak di daerah katoda. 4eberapa jenis reaksi katodik
yang terjadi selama proses korosi logam yaitu /
c. 6elapasan gas hydrogen / &+%
E &e D +&
d. @eduksi oksigen / O& E < +% E <e D +&O
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 12/16
e. O& E +&O< D < O+%
. @eduksi ion logam / #eE E e D #e&E
g. 6engendapan logam / 1aE E e D 1a
h. @eduksi ion hydrogen / O& E < +E E < e D &+&O
i. O& E &+&O E <e D O+%
j. @eaksi katodik dimana oksigen dari udara akan larut dalam larutan terbuka. @eaksi
korosi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut /
& #e E O& D #e&O
k. 6ada analisis gambar digital 1i%<'*r dan #e%<'*r bertujuan untuk mendapatkan
tingkat korosi dari dua campuran logam tersebut. Aambar ! menunjukkan bentuk dari
campuran 1i%<'*r bersama dua garis scan trans;ersal yang merupakan bentuk dari
sinyal digital. 6ada gambar &, hal yang sama dilakukan pada #e%<'*r.
l. 0engamati gambar hasil dari mikroskop cukup sulit untuk membedakan lebih lanjut
dari segi korosi. 2plikasi dari ##T menunjukkan bah:a untuk mengetahui geometri
dari lubang yang jauh digunakan rekuensi rendah dan rekuensi tinggi digunakan
pada lubang dekat. 6ada rekuensi rendah, gambar mikroskop menunjukkan banyak
inormasi, terutama inormasi korosi yang tidak terdapat pada rekuensi tinggi.
m. Aambar menunjukkan histogram dan gambar yang telah disaring untuk 1i%<'*r
dan #e%<'*r. Aambar untuk campuran 1i%<'*r (kiri atas) jauh lebih penting dalam
menunjukkan e;olusi korosi dibandingkan dengan campuran #e%<'*r (kanan atas).
3ntuk histogram campuran 1i%<'*r (kiri ba:ah) lebih rele;an untuk mengetahui
tingkat korosi dibandingkan histogram campuran #e%<'*r (kanan ba:ah).
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 13/16
n. Aambar < merupakan gambar dari 1i%<'*r. Aambar dan data yang diperoleh dari
percobaan memberikan nilai dari detorasi &,7 , dengan laju korosi sebesar 7F,"&
GHjam yang sebanding dengan ',!7 Hjam. 3ntuk #e%<'*r diperoleh detorasi area
sebesar ",& , laju korosi sebesar &<<, GHjam atau sebanding dengan ','< Hjam
o. 1oise elektrokimia adalah bentuk umum untuk menjelaskan perubahan arus atau
potensial pada proses elektrokimia. 6engukuran dengan metode ini tidak terpengaruh
oleh gangguan dari luar. Oleh karena itu, metode ini dapat digunakan pada struktur
asli. Cnstrumen yang dibutuhkan untuk pengukuran, yaitu prosesor sinyal digital dan
kemahiran mengolah data. $aerah korosi kadang – kadang sulit diukur, dengan
metode penguatan sinyal korosi yang didapat bisa diperkuat.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 14/16
p. 6ada teknik pengukuran noise elektrokimia, didapat dua jenis sinyal, yaitu potensial%
:aktu (m?) dan arus%:aktu (m2). 6ada gambar 5, menunjukkan pengukuran pada
!!& sinyal sampel terhadap sinyal potensial. $engan memperbesar resolusi, perilaku
korosi dapat ditentukan dari kemiringan sinyal. Jumlah kemiringan pada sinyal
menunjukkan jumlah logam yang terdapat pada campuran.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 15/16
BAB KESIMPULAN
6ercobaan ini dilakukan untuk mengetahui pola dari perilaku korosi dari !"SS pada kondisi yang telah ditentukan. #rekuensi dan :aktu daerah potensial dan arus
dari noise elektrokimia membuat kita bisa membandingkan beberapa statistik
karakteristik pada analisis noise elektrokimia. Selain itu, bisa didapat hubungan
dengan pengamatan pada gambar mikroskop, dimana jenis sinyal memberikan
perbedaan geometri berdasarkan kekuatan rekuensi. Aambar !' menunjukkan
bebrapa pola yang didapat. Kekuatan spektrum dan kemiringannya berhubungan
dengan laju korosi.
6ada percobaan ini dapat ditemukan pola kelakuan korosi dan hubungan
antara sinyal elektokimia, laju korosi, kekutan spektrum, kemiringan, statistik
karakteristik pada gambar digital dan analisis multi resolution.
$engan keberhasilan mengetahui pola ini, kita bisa mengetahui perilaku
korosi pada !" SS selama perendaman pada larutan 1a*l, dan memprediksi laju
korosi pada campuran logam lainnya.
7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 16/16