BENTUK-BENTUK KOROSI
4.2. Korosi Galvanik
Korosi galvanik dapat didefinisikan adanya kontak antara dua logam yang berbeda dalam larutan elektrolit. Dalam korosi ini logam yang lebih mulia atau logam yang potensialnya lebih positif tidak terkorosi, sedangkan logam yang potensialnya lebih terkorosi menjadi terkorosi.
Efek korosi galvanic biasanya dapat diabaikan jika perbedaan potensialnya lebih kecil dari 50 mV. potensialnya bukan berasal dari hasil perhitungan secara teori atau dari daftar potensial standar, melainkan berasal dari potensial yang dihitung berdasarkan perbandingan kualitatif atas aktivitan logam-logam. Potensialnya disebut potensial korosi. Tetapi potensial korosi ini tidak dapat dijadikan patokan bahwa akan terjadi distribusi korosi pada pasangan dua buah logam yang tergalvanisasi. Sebagai contoh, baja karbonberat akan larut lebih cepat dalam larutan yang asam dan memiliki potensial yang lebih positif dibandingkan baja karbon ringan.
Namun dalam beberapa kasus, efek galvanic akan cenderung rendah jika perbedaan potensialnya cukup besar, karena adanya lapisan oksida yang melindungi logam-logam yang berada di deretan logam mulia (logam yang bertindak sebagai katodik dan mengalami reaksi reduksi). Penggabungan dua buah logam tak sejenis juga perlu diperhatikan ukuran masing-masing logam disamping perbedaan potensialnya. Sebaiknya digabungkan antara anoda kecil dan katoda besar, dan hindari penggabungan antara anoda besar dan katoda kecil karena sangat berbahaya. Bedar kecilnya ukuran loga yang bertindak sebagai anoda atau katoda mempengaruhi kecepatan arus yang menjadi factor pemicu laju korosi. Logam dengan potensial korosi yang lebih negatif akan terkorosi lebih intensif, sedangkan logam lainnya
yang lebih nobel atau mulia laju korosinya akan menurun. Peningkatan laju korosi logam yang lebih aktif (misalnya Al) dan penurunan laju korosi logam yang lebih bersifat katodik (misalnya Fe) digambarkan secara skematik dalam Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Diagram Evans untuk korosi galvanik Fe-Al 4.2.1. Deret Galvanik
Untuk meminimumkan terjadinya serangan korosi galvanik, sebagai langkah awal biasanya diperhatikan deret galvanik. Deret galvanik yaitu daftar yang berisi tentang tingkat kecenderungan terkorosinya suatu logam tak sejenis. Deret ini hanya berfungsi untuk menentukan kecenderungan korosi suatu logam dan bukan menunjukkan laju korosinya. Dua logam yang memiliki perbedaan potensial berdekatan akan lambat mengalami korosi daripada dua logam yang memiliki perbedaan potensial berjauhan. Deret galvanik ini memperbandingkan potensial-potensial reduksi atau oksidasi dari logam-logam seperti suatu deret elektronika.
Pada deret galvanikseperti pada tabel 4.2 sebagai larutan elektrolitnya digunakan air laut pada temperature 25°C. Logam-logam diurutkan berdasarkan potensial korosi dari yang paling negatif sampai ke potensial korosi yang paling positif. Makin jauh letak dua logam dalam deret galvanik, makin parah korosi yang dialami oleh logam dengan aktivitas lebih besar atau potensial korosi negatif.
Platinum Gold Titanium Silver
Chlorimet 3 (62 Ni, 18 Cr, 18 Mo) Hastelloy C (62 Ni, 17 Cr, 15 Mo) 18-8 Mo Stainless steel (passive) 18-8 Stainless steel (passive)
Chromium stainless steel 11-30% Cr (passive) Inconel (passive) 80 Ni, 13 Cr, 7 Fe
Nickel (passive) Silver solder
Monel (70 Ni, 30 Cu)
Cupronickels (60-90 Cu, 40-10 Ni) Bronzes (Cu-Sn)
Copper
Brasses (Cu, Zn)
Chlorimet 2 (66 Ni, 32 Mo, 1 Fe) Inconel (active)
Nickel (active) Tin
Lead
Lead tin solders
18-8 Mo Stainless steel (active) 18-8 Stainless steel (active) Ni-Resist (high Ni cast iron) Chromium stainless steel 13% Cr Cast iron
Steel or iron
2024 aluminium (4,5 Cu, 1,5 Mg, 0,6 Mo) Cadmium
Commercially pure aluminium (1100) Zinc
Magnesium and magnesium alloys 4.2.2. Laju Korosi Galvanik
Untuk mencari laju korosi galvanik membutuhkan pengetahuan tentang polarisasi, yaitu kemampuan logam untuk merubah tegangannya ketika menerima atau melepaskan sejumlah elektron. Sebelum logam yang berpolarisasi dengan mudah dan merubah potensialnya secara cepat, tidak akan menyebebkan korosi terhadap logam yang
Active or Anodic Noble or cathodic
berpasangan dengan logam tersebut. Juga tidak akan menimbulkan peningkatan korosi yang lebih besar jika dipasang sebagai anoda. Contoh logam yang berpolarisasi dengan mudah di air laut adalah Titanium. Logam yang lebih sulit berpolarisasi dan sulit untuk merubah potensialnya akan menimbulkan korosi galvanik, bergantung terhadap logam yang dipasangkan. Contoh logam yang sulit berpolarisasi adalah paduan tembaga dan beberapa paduan aluminium. Jadi aluminium akan terkorosi lebih cepat dipasangkan dengan tembaga yang sulit berpolarisasi daripada dipasangkan dengan titanium yang mudah berpolarisasi dalam air laut, walaupun perbedaan potensial titanium-aluminium lebih besar daripada perbedaan potensial tembaga aluminium. Pengukuran laju korosi dinyatakan dengan hokum Faraday sebagai berikut:
Hubungan antara arus (I) dengan massa (m), dinyatakan dengan: m = masa yang bereaksi (gr)
I = masa atom relative logam (gram/mol) t = waktu (detik)
n = jumlah muatan electron
F = bilangan Faraday (96500 Coulomb/equivalent)
Laju korosi R dihitung dengan membagi massa yang bereaksi m dengan waktu dan luas permukaan, sehingga:
R=m t A=
M .i . t n . F /t . A
Dengan : I/A = I (rapat arus (amperemeter/m2) = M.i/n.F
Satuan yang umum untuk laju R adalah mpy (miles per year) dan mdd (mgr/dm2day). 4.2.3. Penyebab Korosi Galvanik
1. Lingkungan, meliputi:
a. Lingkungan air, misalnya air yang asam atau basa.
b. Kontak dengan larutan yang berkonduktivitas tinggi, contohnya air laut. Serangannya dimulai dari bagian yang berkontak dan terus memanjang ke seluruh bagian logam.
c. Udara luar (korosi atmosferik), misalnya kontak dengan oksigen, udara yang lembab atau dingin.
d. Penyerangan daerah sekitar terhadap logam yang berkontak. Korosi ini lebih berbahaya dari korosi akibat larutan.
2. Logam itu sendiri, meliputi:
a. Penggabungan logam sejenis yang tidak diisolasi b. Perbedaan potensial
Adapun reaksi yang terjadi adalah: a. Reaksi anodik pada korosi logam:
M Mn+ + ne
b. Reaksi katodik, yang ada beberapa kemungkinan: 1. Evolusi Hidrogen
2H+ + 2e H2 dalam lingkungan asam
2H2O + 2e H2 + 2OH- dalam lingkungan basa 2. Reduksi Oksigen Terlarut
O2 + 4H+ + 4e 2H2O dalam lingkungan asam O2 + 4H+ + 4e 4OH- dalam lingkungan basa/netral 3. Reduksi Oksidator Terlarut
Fe3+ + e Fe2+
4.2.5. Pengendalian Korosi Galvanik.
1. Dilakukan sistem pengecatan dan pelapisan yang sesuai.
Pengecatan dan pelapisan adalah cara tertua dan yang paling banyak digunakan dalam mengatasi korosi, tetapi pengecatan sekali tidak akan mengatasi korosi semuanya. Pelapisan protektif harus diseleksi sesuai dengan struktur logam yang akan diproteksi.
Langkah-langkah pengecatan sebagai berikut: a. Pesiapan permukaan logam yang akan dilapisi
Tahap ini meliputi pengampelasan permukaan logam. Pengampelasan ini bertujuan untuk membersihkan permukaan dari kotoran dan debu. Permukaan logam ini juga tidak boleh dalam keadaan basah.
b. Pencampuran cat yang sesuai
Instruksi pabrik pembuat catbharus diikuti, karena pencampuran thinner cat yang tidak sesuai akan mengurangi daya proteksi terhadap korosi secara signifikan. Cat yang berkualitas memberikan hasil yang memuaskan.
2. Mengisolasinya, contoh untuk gabungan baja-aluminium
Pengisolasian ini dimaksudkan untuk mencegah aliran arus diantara dua logam yang berbeda. Adapun material yang digunakan sebagai isolator adalah barang non logam atau insulator nonabsorbent. Sebagai contoh, digunakan plastik atau keramik untuk mengisolasi mur yang melewati plat (plat aluminium) sebagai pengganti serat atau kertas yang menyerap air.
3. Proteksi Katodik dan Anoda Tumbal Terjadi
Logam yang kurang mulia (anoda) dikorbankan untuk melindungi logam yang lebih mulia. Logam yang kurang mulia (anoda) akan terkorosi lebih dahulu.
4. Passivasi (Pembentukan Lapisan Pasif)
Lapisan pasif adalah suatu selaput untuk melindungi logam dari korosi lebih lanjut dan lapisan tersebut tidak melekat dengan kuat, contoh lapisan Fe2O3. Adapun logam-logam yang dapat membentuk lapisan pasif antara lain: Besi, Krom, Aluminium, Titanium, dan Molibdenum.
Jika lapisan ini pecah, akan menyebabkan proses korosi menjadi lebih cepat. Adapun penyebab pecahnya lapisan pasif ini adalah:
a. lingkungan yang terlalu agresif (misalnya: terdapat klorida yang mengakibatkan terbentuk flok-flok gram)
b. terjadi benturan
c. lapisan pasif yang terbentuk terlalu tipis 4.3. Korosi Celah
Korosi crevice atau korosi celah menurut definisi merupakan suatu bentuk serangan yang terjadi karena sebagian permukaan logam terhalang atau terasing dari lingkungan dibanding bagian lain logam yang menghadapi larutan elektrolit dalam bagian besar.
Korosi celah adalah tindakan korosi lokal dengan perubahan yang tinggi pada lubang sempit yang disebabkan adanya perbedaan penambahan oksigen dengan konsentrasi oksigen dalam celah lebih rendah, sehingga sulit bagi oksigen untuk menembus lubang kecil.
Serangan korosi crevice biasanya tidak terlihat secara visual, crevice terbentuk di atas bagian logam di bawah deposit atau antara logam dengan logam lain. Korosi crevice ini sering tidak terdeteksi sampai terjadi kebocoran akibat dari penembusan ketebalan dinding. Korosi crevice ini dapat dikatakan sama dengan korosi piting yaitu korosi yang sulit terdeteksi secara visual.
4.3.1. Penyebab Korosi Celah
Celah penyebab korosi ini terbentuk antara 2 logam yang sejajar atau antara logam dengan non logam. Celah ini juga bias terjadi karena retak-retak kecil. Korosi celah ini dapat dijelaskan secara detail pada gambar 4.3 berikut.
di luar celah. Akibatnya, adanya sel galvanik antara A dan C yang terbentang sehingga menghasilkan kehancuran pada baja.
Reaksi utama yang terjadi Fe Fe2+ + 3e. Elektron yang dilepaskan menuju C, dimana reaksi dengan oksigen lebih dominan. Kelebihan ion Fe2+ dalam celah membentuk banyaknya muatan positif yang mengikat ion klorida dari larutan. Fe2+ beraksi dengan air menurut reaksi berikut ini:
Fe2+ + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+ secara umum ion logam dituliskan M+
M+ +Cl + H2O MOH + H+ + Cl
-Sesuai dengan reaksi di atas, dapat menambah kesamaan, sesuai yang terjadi dalam celah mempunyai pH yang lebih rendah dan dapat menaikkan laju korosi dalam celah. 4.3.2. Mekanisme Korosi Celah
Korosi celah umumnya terjadi oleh serangan ion-ion klorida terhadap permukaan logam elektrolit yang mengandung oksigen dengan kadar yang sama.
Langkah-langkah yang terjadi adalah sebagai berikut:
a. Mula-mula, elektrolit mempunyai komposisi yang seragam. Korosi terjadi secara perlahan di seluruh permukaan logam yang terbuka, baik di dalam maupun di luar celah. Dengan kondisi demikian, pembangkitan ion-ion logam positif diimbangi secara elektrostatik oleh ion-ion hidroksil negatif.
b. Pengambilan oksigen yang terlarut menyebabkan lebih banyak lagi difusi oksigen dari permukaan-permukaan elektrolit yang kontak langsung dengan atmosfer. Oksigen di permukaan logam yang berhadapan dengan sebagian besar elektrolit lebih mudah dikonsumssi daripada oksigen yang terdapat di dalam celah. Di dalam celah, kekurangan oksigen yang negarif dari dalam celah juga berkurang. Di dalam cealh akan kelebihan dengan ion positif yang akan diimbangi sebagian oleh migrasi ion Cl ke dalam celah dan sebagian oleh difusi ion positif keluar celah.
c. Produksi ion positif (ion H) yang berlebihan dalam celah menyebabkan ion-ion negatif dari elektrolit di luar celah terdifusi ke dalam celah, sehingga meningkatkan laju pelarutan logam. Dengan demikian terjadi proses autocatalytic dimana laju korosi di dalam celah meningkat.
4.3.3. Pengendalian Korosi Celah
Cara pengendalian korosi celah dapat dilakukan sebagai berikut:
1. Mengurangi agresivitas lingkungan dengan menurunkan kandungan klorida, keasaman dan temperatur.
2. Perencanaan dan perancangan yang benar sehingga terbentuknya celah dapat dihindari.
3. menutup celah yang ada dengan las, solder. 4. penambahan inhibitor.
5. Perlengkapan peralatan yang harus didesain dengan adanya sistem drainase, sehingga kondisinya kering.
6. Penyaringan dan pengendapan padatan tersuspensi sehingga dihindari terbentuknys endapan yang menyebabkan korosi celah.