HANDOUT

SMK PENERBANGAN AAG ADISUTJIPTO

KODEMENERAPKAN

PENGGUNAAN AIRCRAFT MATERIAL

MENGIDENTIFIKASI JENIS-JENIS CORROTION

I. INDIKATOR

a. Mengidentifikasi macam-macam korosi berdasarkan bentuknya.

b. Menjelaskan penyebab terjadinya korosi.

II. TUJUAN

a. Siswa dapat mengidentifikasi macam-macam korosi berdasarkan bentuknya.

b. Siswa dapat menjelaskan penyebab terjadinya korosi

III. MATERI

JENIS – JENIS KOROSI

Korosi (Kennet dan Chamberlain, 1991) adalah penurunan mutu logam akibat reaksi

elektro kimia dengan lingkungannya. Korosi atau pengkaratanmerupakan fenomena kimia

pada bahan – bahan logam yang pada dasarnyamerupakan reaksi logam menjadi ion pada

permukaan logam yang kontaklangsung dengan lingkungan berair dan oksigen.

Contoh yang paling umum, yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat

oksida.  Dengan demikian ada dua macam yang perlu diperhatikan, pada korosi ini, yaitu:

a. Metalurgi, adalah bahan logam yang bersangkutan.

b. Lingkungan, yang dapat berupa padat, cair dan gas.

1. Faktor Metalurgi

Faktor metalurgi adalah pada material itu sendiri. Apakah suatu logam dapat tahan terhadap

korosi, berapa kecepatan korosi yang dapat terjadi pada suatu kondisi, jenis korosi apa yang

paling mudah terjadi, dan lingkungan apa yang dapat menyebabkan terkorosi, ditentukan dari

faktor metalurgi tersebut.

Yang termasuk dalam faktor metalurgi antara lain :

a. Jenis logam dan paduannya

Pada lingkungan tertentu, suatu logam dapat tahan tehadap korosi. Sebagai contoh,

aluminium dapat membentuk lapisan pasif pada lingkungan tanah dan air biasa,

sedangkan Fe, Zn, dan beberapa logam lainnya dapat dengan mudah terkorosi.

b. Morfologi dan homogenita

Bila suatu paduan memiliki elemen paduan yang tidak homogen, maka paduan

tersebut akan memiliki karakteristik ketahanan korosi yagn berbeda-beda pada tiap

daerahnya.

c. Perlakuan panas

Logam yang di-heat treatment akan mengalami perubahan struktur kristal atau

perubahan fasa. Sebagai contoh perlakuan panas pada temperatur 500-800 0C

terhadap baja tahan karat akan menyebabkan terbentuknya endapan krom karbida

pada batas butir. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya korosi intergranular pada baja

tersebut. Selain itu, beberapa proses heat treatment menghasilkan tegangan sisa. Bila

tegangan sisa tesebut tidak dihilangkan, maka dapat memicu tejadinya korosi retak

tegang.

d. Sifat mampu fabrikasi dan pemesinan

Merupakan suatu kemampuan material untuk menghasilkan sifat yang baik setelah

proses fabrikasi dan pemesinan. Bila suatu logam setelah fabrikasi memiliki tegangan

sisa atau endapan inklusi maka memudahkan terjadinya retak.

2. Faktor Lingkungan

Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi korosi antara lain:

a. Komposisi kimia

Ion-ion tertentu yang terlarut di dalam lingkungan dapat mengakibakan jenis korosi

yang berbeda-beda. Misalkan antara air laut dan air tanah memiliki sifat korosif yang

berbeda dimana air laut mengandung ion klor yang sangat reaktif mengakibatkan

korosi. Gambar berikut menunjukkan pengaruh komposisi elemen paduan terhadap

ketahan korosi terhadap paduan tembaga.

Gambar 1. pengaruh komposisi elemen paduan terhadap ketahan korosi terhadap

paduan tembaga.

b. Konsentrasi

Konsentrasi dari elektrolit atau kandungan oksigen akan mempengaruhi kecepatan

korosi yang terjadi. Pengaruh konsentrasi elektrolit terlihat pada laju korosi yang

berbeda dari besi yang tercelup dalam H2SO4 encer atau pekat, dimana pada larutan

encer, Fe akan mudah larut dibandingkan dalam H2SO4 pekat. Pengaruh konsentrasi

terhadap laju korosi dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2. Pengaruh konsentrasi terhadap laju korosi

Suatu logam yang berada pada lingkungan dengan kandungan O2 yang berbeda akan

terbagi menjadi dua bagian yaitu katodik dan anodik. Daerah anodik terbentuk pada

media dengan konsentrasi O2 yang rendah dan katodik terbentuk pada media dengan

konsentrasi O2 yang tinggi.

c. Temperatur

Pada lingkungan temperatur tinggi, laju korosi yang terjadi lebih tinggi dibandingkan

dengan temperatur rendah, karena pada temperatur tinggi kinetika reaksi kimia akan

meningkat. Semakin tinggi temperatur, maka laju korosi akan semakin meningkat,

namun menurunkan kelarutan oksigen. Sehingga pada suatu sistem terbuka, diatas

suhu 800C, laju korosi akan mengalami penurunan karena oksigen akan keluar

sedangkan pada suatu sistem tertutup, laju korosi akan terus menigkat karena adanya

oksigen yang terlarut.

Gambar 3. Laju korosi

d. Gas, cair atau padat

Kandungan kimia di medium cair, gas atau padat berbeda-beda. Misalkan pada gas,

bila lingkungan mengandung gas asam, maka korosi akan mudah terjadi (contohnya

pada pabrik pupuk). Kecepatan dan penanganan korosi ketiga medium tersebut juga

dapat berbeda-beda. Untuk korosi di udara, proteksi katodik tidak dapat dilakukan,

sedangkan pada medium cair dan padat memungkinkan untuk dilakukan proteksi

katodik.

e. Kondisi biologis

Mikroorganisme sepert bakteri dan jamur dapat menyebabkan terjadinya korosi

mikrobial terutama sekali pada material yang terletak di tanah. Keberadaan

mikroorganisme sangat mempengaruhi konsentrasi oksigen yang mempengaruhi

kecepatan korosi pada suatu material.

Adapun syarat-syarat dimana suatu proses korosi terdapat:

a. Anoda, tempat terjadinya reaksi oksidasi dimana ion negatif berkumpul. Anoda

biasanya terkorosi dengan melepas elektron-elektron dari atom-atom logam netral

untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan. Ion-ion ini dapat tetap tinggal dalam

larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang tidak larut. Reaksi ini bisa

menghalangi pelarutan logam lebih lanjut yang disebut pemasifan dimana reaksi

korosi berhenti. Reaksi korosi logam M biasanya dinyatakan dalam persamaan:

M → Mz+ + ze-

Dengan banyak elektron yang diambil dari masing-masing atom yang ditentukan oleh

valensi logam yang bersangkutan. Umumnya z= 1, 2, atau 3.

b. Katoda, tempat terjadinya reaksi reduksi dimana ion positif berkumpul. Pada katoda

biasanya tidak mengalami korosi, walaupun demikian akan mengalami kerusakan

dalam kondisi tertentu. Dua reaksi penting yang umum terjadi pada katoda, tergantung

pH larutan yangbersangkutan, adalah:

pH < 7 : H+ + e- → H (atom)

2H → H2

pH ≥ 7 : 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-

c. Media elektrolit, sebagai penghantar elektron antara katoda dan anoda. Bersifat

menghantarkan listrik

d. Adanya arus listrik akibat pergerakan elektron.

Gambar 4. Proses terjadinya pengkorosian logam

Korosi logam adalah salah satu masalah yang paling penting yang dihadapi oleh kelompok

industri maju. Pengaruh korosi dapat terlihat (pembentukan karat pada permukaan besi) dan

tidak terlihat (keretakan serta terjadinya pengurangan kekuatan logam di bawah permukaan).

Penanganan masalah - masalah tersebut menyangkut beberapa aspek, yaitu :

a. Masalah Ekonomi.

b. Ilmu dan Teknologi.

c. Keselamatan.

A. MENURUT JENIS KERUSAKANNYA.

Dapat diklasifikasikan dalam:

a. Uniform Corrosion. Korosi merata ke seluruh permukaan bahan

(logam). Serangan korosi yang merata diseluruh permukaan logam. Korosi

merata umumnya terjadi pada permukaan - permukaan logam yang memiliki

komposisi kimia sejenis atau memiliki mikro struktur sejenis.

b. Piitng Corrosion (Korosi lubang) : Serangan korosi yang membentuk lubang.

Korosi lubang biasanya merupakan hasil dari aksi sel korosi autokatalitik

setempat. Kondisi korosi yang dihasilkan di dalam lubang cenderung

mempercepat proses korosi.

c. Crevie Corrosion (Korosi celah) : Serangan korosi pada celah-celah yang

umumnya terjadi karena adanya jebakan air atau elektrolit diantara celah,

sambungan dan sebagainya.

d. Galvanic Corrosion (Korosi galbani) : Serangan korosi yang terjadi apabila

dua logam yang berbeda dihubungkan satu dengan yang lain. Logam yang

kurang mulia akan bertindak sebagai anoda dan yang lebih mulia sebagai

katoda. Kecenderungan terkorosi tergantung pada jenis logam yang berkontak

dan luas permukaan daerah katoda dan anodanya.

e. Selective Corrosion : Serangan korosi yang bersifat selektif. Paduan yang

terdiri dari unsur-unsur yang memiliki aktifitas elektrokimia jauh berbeda akan

mudah terpengarah oleh korosi selektif.

f. Intergranular Corrosion (Korosi antar kristal) : Serangan korosi yang terjadi

pada batas kristal (butir) dari suatu logam/paduan karena paduan yang kurang

sempurna (ada kotoran yang masuk) atau adanya gas hidrogen atau oksigen

yang masuk pada batas kristal/butir.

g. Korosi erosi : korosi yang terbentuk ketika logam terserang akibat gerak

relative antara elektroit dan permukaan logam. Korosi ini terutama di

akibatkan oleh efek-efek mekanik seperti pengausan, abrasi dan gesekan.

Logam-logam lunak sangat mudah terkena korosi jenis ini, misalnya, tembaga,

kuningan, aluminium murni dan timbal. Selain itu logam-logam lain juga

rentan terhadap korosi ini, tetapi dalam kondisi-kondisi aliran tertentu.

Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektro kimia. Reaksi elektrokimia

melibatkan perpindahan elektron-elektron. Perpindahan elektron merupakan hasil reaksi

redoks (reduksi-oksidasi). Mekanisme korosi melalui reaksi elektrokimia melibatkan reaksi

anodik di daerah anodik. Reaksi anodik (oksidasi) diindikasikan melalui peningkatan valensi

atau produk elektron-elektron. Reaksi anodik yang terjadi pada proses korosi logan yaitu:

M → Mn+ + ne-

Proses korosi dari logam M adalah proses oksidasi logam menjadi satu ion (n+) dalam

pelepasan elektron n elektron. Harga dari n bergantung dari sifat logam sebagai contoh besi:

Fe → Fe2+ + 2e

Reaksi katodik juga berlangsung di proses korosi. Reaksi katodik diindikasikan

melalui penurunan nilai valensi atau konsumsi elektron-elektron yang dihasilkan dari reaksi

anodik. Reaksi katodik terletak di daerah katoda. Beberapa jenis reaksi katodik yang terjadi

selama proses korosi logam yaitu:

Pelepasan gas hidrogen : 2H- + 2e → H2

Reduksi oksigen : O2 + 4H- + 4e → 2H2O

Reduksi ion logam : Fe3+ + e → Fe2+

Pengendapan logam : 3Na+ + 3e → 3Na

Reduksi ion hidrogen : O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

Reaksi katodik dimana oksigen dari udara akan larut dalam larutan terbuka (NaCl.H2O).

Reaksi korosi tersebut sebagai berikut:

Fe3+ + O2- → Fe2O3

Peristiwa korosi pada struktur pipa, baik yang terjadi dilingkungan tanah dan air harus

melibatkan syarat-syarat diatas. Peristiwa korosi pada struktur pipa memiliki reaksi anoda

dan katoda:

Reaksi anodik : Fe → Fe2+ + 2e-

Reaksi katodik : O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Reaksi keseluruhan : 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH- = 2Fe(OH)2

Pada reaksi anodik dan katodik melibatkan elektron. Reaksi anodik adalah reaksi

perubahan logam baja menjadi ion Fe2+ dengan melepas 2 elektron dimana terjadi

penambahan bilangan oksidasi dari 0 menjadi 2, sedangkan reaksi katodik reaksi pelarutan O2

didalam air menjadi ion OH dengan membutuhkan 4 elektron dimana terjadi pengurangan

bilangan oksidasi 0 menjadi -4. Elektron ini akan mengalir dari reaksi anodik meniju reaksi

katodik untuk mencapai kesetimbangan yang dinamis. Pergerakan elektron ini mengakibatjan

terjadinya arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arah aliran elekron. Arah aliran

elektron berasal dari anoda menuju katoda sehingga arah aliran arus listrik berasal dari katoda

menuju anoda.

B. PERHITUNGAN LAJU KOROSI

Laju korosi adalah kecepatan rambatan atau kecepatan penurunan kualitas bahan

terhadap waktu. Menghitung laju korosi pada umumnya menggunakan 2 cara yaitu:

a. Metode Kehilangan Berat (Weight Loss)

Metode kehilangan berat adalah perhitungan laju korosi dengan

mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi.Metode ini menggunakan

jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang

terjadi. Untuk mendapatkan jumlah kehilangan berat akibat korosi digunakan rumus

sebagai berikut:

mpy=534×WDAT

Mpy : mils per year (seper seribu inci per tahun)

W : weight loss (mg)

D : density of specimen (g/cm2)

A : area of specimen (in2)

T : eksposure time (hour)

Metode ini adalah mengukur kembali berat awal dari benda uji (objek yang ingin

diketahui laju korosi yang terjadi padanya), kekurangan berat dari pada berat awal

merupakan nilai kehilangan berat. Kekurangan berat dikembalikan kedalam rumus

untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya.

Metode ini bila dijalankan dengan waktu yang lama dan suistinable dapat dijadikan

acuan terhadap kondisi tempat objek diletakkan (dapat diketahui seberapa korosif

daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk treatment yang harus diterapkan

pada daerah dan kondisi tempat objek tersebut.

b. Metode Elektrokimia

Metode elektrokimia adalah metode mengukur laju korosi dengan mengukur beda

potensial objek hingga didapat laju korosi yang terjadi, metode ini mengukur laju

korosi pada saat diukur saja dimana memperkirakan laju tersebut dengan waktu yang

panjang (memperkirakan walaupun hasil yang terjadi antara satu waktu dengan eaktu

lainnya berbeda). Kelemahan metode ini adalah tidak dapat menggambarkan

secara pasti laju korosi yang terjadi secara akurat karena hanya dapat mengukur laju

korosi hanya pada waktu tertentu saja, hingga secara umur pemakaian maupun

kondisi untuk dapat ditreatmen tidak dapat diketahui. Kelebihan metode ini adalah

kita langsung dapat mengetahui laju korosi pada saat di ukur, hingga waktu

pengukuran tidak memakan waktu yang lama.

Metode elektrokimia ini meggunakan rumus yang didasari pada Hukum Faraday yaitu

menggunakan rumus sebagai berikut :

Corrotion penetrate rate=k ainD

a : atomic weight

i : current density (µa/cm2)

n : jumlah elektron yang hilang

D : density of specimen (g/cm2)

Metode ini menggunakan pembanding dengan meletakkan salah satu material dengan

sifat korosif yang sangat baik dengan bahan yang akan diuji hingga beda potensial

yang terjadi dapat diperhatikan dengan adanya pembanding tersebut. Berikut

merupakan gambar metode yang dilakukan untuk mendapatkan hasil pada penelitian

laju korosi dengan metode elektrokimia yang diuraikan diatas.

C. FAKTOR-FAKTOR LAIN YANG MENIMBULKAN KOROSI.

Terjadinya korosi juga dapat ditimbulkan karena hal-hal berikut ini :

a. Perencanaan yang kurang baik.

Gambar 5. Penyambuhan yang kurang baik

b. Tegangan Sisa

Pada saat pengerjaan dingin misalnya pengbengkokan, menempa, menekuk,

kemungkinan masih terdapat tegagan sisa (tegangan dalam) karena pengeseran ristal-

kristalnya. Apabila bagian ini terendam dalam cairan elektrolit, akan timbul arus

listrik anoda ke katodanya. Bagian anoda akan terkorosi

Gambar 6. Tegangan sisa

c. Paduan Yang Tidak Homogen

Paduan logam yang tidak homogen akan menimbulkan bahaya korosi. Hal ini

disebabkan karena tiap logam mempunyai potensial listrik yang berbeda satu sama

lain

d. Kontak Dua Logam yang Berbeda.

Korosi ini disebut juga korosi galvanik di mana dua macam logam yang berbeda

saling berhubungan terendam dalam cairan elektrolit. Sebagai contoh paku keling

dari baja untuk plat aluminium

Gambar 7. Penyambungan plat alumunium dengan keling baja

D. USAHA DAN CARA PENCEGAHAN KOROSI.

Korosi merupakan peristiwa alam yang tidak dapat dihilangkan. Usaha yang dapat dilakukan

yaitu menanggulangi agar kerusakan dan kerugian yang ditimbulkannya dapat dikurangi.

Beberapa macam cara menanggulangi korosi, yaitu:

a. Melindungi Permukaan.

Untuk melindungi permukaan logam dari serangan korosi, ada beberapa macam yaitu :

1) Lapisan konversi.

Lapisan konversi artinya memberikan suatu lapisan zat kimia yang dapat bereaksi

dengan permukaan logam yang dilindungi. Sifat ini kurang tahan, jadi hanya untuk

beberapa hari saja. Contoh misalnya asam fosfat yang ditambah seng atau mangan.

2) Lapisan organik.

Jenis lapisan ini bermacam-macam antara lain cat, resin, plastik dan karet. Dalam

mengecat harus dipertahankan proses persiapan awal. Karena persiapan bahan yang

kurang sempurna menyebabkan bahan yang telah dilindungi tidak dapat bertahan

terhadap serangan korosi

3) Lapisan logam.

Cara yang digunakan ada beberapa macam, yaitu :

Semprotan.

Pencelupan panas.

Sementasi (secara difusi).

Elektroplating dan lain-lain.

b. Perlindungan Katodik.

Ada dua macam perlindungan terhadap korosi pada perlindungan katodik, yaitu:

1) Arus tanding.

Tujuannya melawan arus yang ditimbulkan oleh korosi. Caranya dengan jalan

memasang baterry. Agar korosi dapat dicegah, arus yang ditimbulkan oleh battery

harus sama dengan arus yang ditambahkan oleh korosi. Jadi berapa besar arus yang

ditimbulkan oleh korosi harus dihitung terlebih dahulu

Gambar 8. Arus tanding

2) Anoda korban.

Prinsipnya sama dengan arus tanding. Perbedaannya, cara ini tidak menggunakan arus

listrik battery, tetapi menggunakan logam lain sebagai anoda yang dikarbonkan

karena memang sifatnya yang sangat mudah terkorosi. Dari deret volta dapat dilihat

bahwa logam yang lebih negataif berarti lebih mudah terkorosi.

Gambar 9. Anoda karbon

Soal evaluasi:

1. Sebutkan jenis-jenis korosi berdasarkan bentuknya!

2. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi korosi!

3. Jelaskan usaha untuk mencegah terjadinya korosi!