Korosi Semata

2.1    Korosi

Korosi adalah suatu reaksi redoks antara logam dengan berbagai zat yang ada di lingkungannya sehingga menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam kehidupan sehari-hari korosi kita kenal dengan sebutan perkaratan. Jika dilihat dari sudut pandang kimia, korosi pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan beroksigen. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Rumus kimia karat besi adalah Fe₂O₃ . XH₂O suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.

Korosi dapat dikatakan sebagai suatu proses perusakan atau degradasi material logam yang terjadi secara alamiah(Oediyani.S,1999). Atau menurut definisinya korosi adalah kerusakan material padat karena lingkungannya. Lingkungan yang dapat menimbulkan proses korosi pada material padat memiliki ruang lingkup yang sangat luas. Beberapa contoh lingkungan yang biasa terjadi korosi adalah lingkungan laut, lingkungan bawah tanah, lingkungan suhu tinggi, lingkungan mekanik dan lain sebagainya.

Material logam yang diambil dari bumi akan kembali kebumi secara alamiah pula melalui proses korosi .Maka korosi adalah suatu gejala alam yang tidak dapat dihindari atau dicegah. Karenanya setiap material logam tidak akan lepas dari proses korosi, kecuali golongan logam mulia.

2.2    Korosi Merata (uniform corrosion)

Korosi merata dapat diketahui dengan baik karena tampilan serangannya yang menyeluruh dan seragam pada semua permukaan logam . Pada umumnya korosi merata ini tidak mempunyai sifat protektif mandiri yang baik, sehingga mekanisme korosi di semua tempat berlangsung tanpa hambatan yang berarti. Korosi merata menyerang pada logam yang memiliki struktur atau komposisi kimia yang sama bila dilihat melalui jendela thermodinamika korosinya. Jenis korosi ini terjadi bila lingkungan korosi memiliki akses yang sama pada logam. Kerugian dari korosi merata merata ini adalah, benda kerja yang terkorosi harus diganti semua bila korosi telah merusak seluruh permukaan logam. Tetapi korosi ini pun memiliki keuntungan, karena sifat dari korosi yang nampak dan merata pada seluruh bagian benda kerja maka dapat dilihat secara visual bila logam terkorosi. Sehingga dapat ditentukan berapa lama umur dari benda kerja ini akan efektif. Selain itu pengendalian terhadap korosi ini pun akan jauh lebih mudah.[ D.L. Graver.1985]

Gambar 2.1    Bentuk Korosi Merata

2.3  Mekanisme Korosi Merata

Korosi merata termasuk dalam aqueous corrosion. Sehingga korosi yang terjadi karena lingkungan air. Untuk dapat menentukan suatu logam terkorosi atau tidak, bukanlah suatu perkara yang mudah. Seperti suatu mesin, korosi juga memiliki suatu cara kerja atau mekanisme terjadinya korosi. Maka untuk menentukannya kita harus melihat mekanisme korosi itu sendiri. Mekanisme korosi merata ini terbagi menjadi 2 macam, yaitu secara thermodinamika korosi dan secara kinetika korosi .

Gambar 2.2    Diagram Pourbaix untuk Fe

Thermodinamika korosi hanya menjelaskan bahwa logam itu terkorosi atau tidak terkorosi tetapi tidak dapat menerangkan laju korosi itu sendiri. Beberapa alat untuk menerangkan proses korosi secara thermodinamika adalah deret galvanik, diagram pourbaix, diagram ellingham dan kurva polarisasi. Untuk menentukan suatu logam berada pada daerah imun, korosif, pasif atau pasivasi, kita dapat melihat diagram pourbaix pada gambar 2.2.

Berikut ini adalah contoh korosi pada besi (dilihat dari thermodinamika korosi)  :

Reaksi anodik :           2Fe          2Fe²⁺ + 4e

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

Reaksi sel        :           2Fe + O₂ + 2H₂O         4OH^- + 2Fe²⁺

                    produk karat Fe (OH)₂

Bila dilihat dari diagram diatas, maka korosi ini terjadi secara elektrokimia. Maka logam akan terdiri dari anoda (cenderung lebih aktif dan E lebih negatif) dan katoda (cenderung noble dan E lebih positif). Untuk menentukan potensial dari suatu logam, dapat dilihat melalui deret galvanik. Karena beda potensial yang terlalu besar pada suatu logam akan mengakibatkan terjadinya korosi. Dari sini dapat ditentukan suatu harga kesetimbangan pada keadaan tersebut dengan persamaan Nerst

Untuk kinetika korosi, korosi terjadi karena adanya 8 tahapan reaksi pada permukaan logam. Delapan tahapan tersebut adalah  :

1. Terjadinya reaksi anodik pada permukaan logam (logam terlepas membentuk ion-ion logam).
2. Terjadinya reaksi katodik (perpindahan elektron).
3. Laju difusi oksigen kepermukaan logam dan berikatan dengan logam.
4. Laju difusi ion logam menjauhi loogam induk.
5. Terbentuknya lapisan tipis presipitat yang terdiri dari oksida logam, hidroksida logam, dan garam dari logam tersebut.
6. Difusi ion logam yang menembus lapisan endapan yang porous sehingga menambah ketebalan dari lapisan tersebut.
7. Difusi ion logam atau oksigen kepermukaan kontak yang berada diantara oksdida dengan logam dan oksida dengan larutan.
8. terdapat konduktifitas listrik pada daerah permukaan anoda dan katoda.

9.      Dari delapan tahapan tersebut maka akan membentuk suatu rate determining steps. Dari sini terjadilah suatu aktivasi kontrol atau reaksi yang mengontrol laju korosi tersebut. Pada proses korosi yang melakukan aktivasi kontrol adalah laju difusi. Hal ini karena laju dari reaksi elektrokimia yang sudah cepat sehingga energi aktivasi akan dikontrol oleh laju difusi.

Sebagai contoh korosi merata pada baja karbon rendah dalam larutan berair, mekanismenya dapat dijelaskan seperti di bawah ini :

a.       Pada awalnya ada interaksi antara larutan berair dengan permukaan baja yang bebas membentuk sel korosi mikro yang bersifat elektrokimia, dimana butir kristal logam akan bertindak sebagai katoda karena mempunyai energi yang relatif lebih rendah daripada unsur karbon atau senyawa karbida dalam batas butir.

b.      Reaksi elektrokimia lebih lanjut akan terjadi antara butir kristal sebagai anoda karena mempunyai energi yang lebih tinggi daripada produk korosi tahap pertama.

c.       Produk korosi yang sifatnya tidak melekat pada permukaan logam dasar, akan mengakibatkan reaksi korosi secara elektrokimia berlangsung berkelanjutan.

2.4    Pengendalian Korosi

Setelah kita mengetahui bagaimana korosi dapat terjadi maka dapat dipilih salah satu teknik pengendalian korosi yang akan dilakukan, tentunya dengan perhitungan-perhitungan teknis dari konsumen logam tersebut. Terdapat beberapa cara untuk dapat mengendalikan korosi, yaitu dengan cara :

1. Alloying

Memilih dan menggunakan teknik memadukan logam agar tercipta suatu material logam yang tahan terhadap karat (logam bersifat netral) serta ekonomis.

2. Desain

Membuat desain benda kerja yang umumnya tidak membentuk sudut tajam serta benjolan atau gundukkan yang akan mengakibatkan terjadinya aliran turbulen, terbentuknya celah pada desain benda kerja, dan hindari adanya genangan air pada permukaan logam.

3. Alterasi lingkungan

Menurunkan temperatur benda kerja, menurunkan kecepatan aliran, menghilangkan kandungan oksigen, menguangi konsentrasi ion-ion agresif.

4. Penambahan inhibitor

Saat ini penggunaan inhibitor sudah dibatasi oleh pemerintah karena akan menimbulkan kerusakan pada lingkungan serta berbahaya bagi makhluk hidup didalamnya.

5. Melakukan proteksi katodik

Mengubah potensial antarmuka logam dengan ionnya  kedaerah imun. Macam-macam dari proteksi katodik adalah anoda korban (sacrificial anode) dan arus dipaksakan (impress current)

6. Coating

Dengan memperindah penampakkan permukaan logam. Macam-macamnya yaitu, pelapisan logam (cladding, hot dipping, electroplating, flame spraying), pelapisan organik (pengecatan), pelapisan anorganik (konversi kimia, vitreous enamel, pelapisan portland cement).

Dari beberapa teknik pengendalian logam tersebut semuanya memiliki keunggulan dan kekurangan masing-masing, maka seorang metallurgist harus dapat menentukan cara apa yang paling tepat untuk digunakan. [ D.L. Graver.1985]