TUGAS KIMIA LINGKUNGAN
TUGAS KIMIA LINGKUNGAN
Kinetika Korosi dan Penerapan Elektrokimia pada Korosi
Kinetika Korosi dan Penerapan Elektrokimia pada Korosi
DISUSUN OLEH: DISUSUN OLEH: Anif
Anif Rizqianti Rizqianti L2J008L2J008 Bintang
Bintang Dyah Dyah K K L2J008L2J008 Denny
Denny Sandi Sandi S S L2J008L2J008 Dewi
Dewi Masita Masita L2J008L2J008 Muhammad
Muhammad Iqbal Iqbal L2J008093L2J008093 Putri
Putri Elma Elma Octavya Octavya L2J009053L2J009053
PROGRAM STUDI TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGA
LINGKUNGAN
N
FAKULTAS TEKNK
FAKULTAS TEKNK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
SEMARANG
2012
2012
BAB 5
BAB 5
Kinetika Korosi dan Penerapan Elektrokimia pada Korosi
Kinetika Korosi dan Penerapan Elektrokimia pada Korosi
5.1 Apa yang dimaksud dengan overpotential? 5.1 Apa yang dimaksud dengan overpotential?
Prinsip termodinamika dapat menjelaskan peristiwa pengkaratan dari stabilitas kimia Prinsip termodinamika dapat menjelaskan peristiwa pengkaratan dari stabilitas kimia dan reaksi yang terkait dengan proses pengkaratan. Prinsip termodinamika tidak dapat dan reaksi yang terkait dengan proses pengkaratan. Prinsip termodinamika tidak dapat digunakan untuk m
digunakan untuk memprediksi laju emprediksi laju reaksi. reaksi. Polarisasi Polarisasi dapat dikatakan dapat dikatakan anoda ketikaanoda ketika terjadi proses anodic pada elektroda yang dipercepat dengan pemindahan potensial terjadi proses anodic pada elektroda yang dipercepat dengan pemindahan potensial dari positif
dari positif atau katoda. atau katoda. Ada tiga perAda tiga perbedaan tipe dari polarbedaan tipe dari polarisasi dan diantaranya isasi dan diantaranya adaada yang dengan penambahan, seperti yang ditunjukkan pada persamaan (5.2) :
yang dengan penambahan, seperti yang ditunjukkan pada persamaan (5.2) :
Dimana :
Dimana : hhact act adalah energy aktivasi untuk overpotential adalah energy aktivasi untuk overpotential
H
H conc conc adalah konsentrasi adalah konsentrasi dari dari overpotentialoverpotential iR adalah penurunan ohmic
iR adalah penurunan ohmic
Pengaktifan polarisasi biasanya untuk mengontrol factor
Pengaktifan polarisasi biasanya untuk mengontrol factor – – factor yang mempengaruhi factor yang mempengaruhi korosi pada kondisi asam dan
korosi pada kondisi asam dan H H conc conc dan iR dan iR jumlahnya rjumlahnya relative kecilelative kecil. Konsentrasi. Konsentrasi dari polarisasi biasanya mendominasi ketika konsentrasi aktivasinya cenderung dari polarisasi biasanya mendominasi ketika konsentrasi aktivasinya cenderung rendah; contohnya pada pengenceran asam atau pada aerasi air keyika komponen rendah; contohnya pada pengenceran asam atau pada aerasi air keyika komponen – – komponen aktivasi, oksigen terlarut, hanya ada pada jumlah yang sangat kecil. komponen aktivasi, oksigen terlarut, hanya ada pada jumlah yang sangat kecil. Penurunan ohmic akan menjadi variable yang sangat penting pada penerapan metode Penurunan ohmic akan menjadi variable yang sangat penting pada penerapan metode perlindungan seperti anoda dan katoda pada proses lewatnya di lingkungan.
perlindungan seperti anoda dan katoda pada proses lewatnya di lingkungan. Pengetahuan m
Pengetahuan mengenai polarisasengenai polarisasi i akan akan sangat membantu, sangat membantu, ketika ketika meliputi meliputi padapada sebuah penilaian dari pembedaan karakteristik pada proses pengkaratan. Contohnya, sebuah penilaian dari pembedaan karakteristik pada proses pengkaratan. Contohnya,
BAB 5
BAB 5
Kinetika Korosi dan Penerapan Elektrokimia pada Korosi
Kinetika Korosi dan Penerapan Elektrokimia pada Korosi
5.1 Apa yang dimaksud dengan overpotential? 5.1 Apa yang dimaksud dengan overpotential?
Prinsip termodinamika dapat menjelaskan peristiwa pengkaratan dari stabilitas kimia Prinsip termodinamika dapat menjelaskan peristiwa pengkaratan dari stabilitas kimia dan reaksi yang terkait dengan proses pengkaratan. Prinsip termodinamika tidak dapat dan reaksi yang terkait dengan proses pengkaratan. Prinsip termodinamika tidak dapat digunakan untuk m
digunakan untuk memprediksi laju emprediksi laju reaksi. reaksi. Polarisasi Polarisasi dapat dikatakan dapat dikatakan anoda ketikaanoda ketika terjadi proses anodic pada elektroda yang dipercepat dengan pemindahan potensial terjadi proses anodic pada elektroda yang dipercepat dengan pemindahan potensial dari positif
dari positif atau katoda. atau katoda. Ada tiga perAda tiga perbedaan tipe dari polarbedaan tipe dari polarisasi dan diantaranya isasi dan diantaranya adaada yang dengan penambahan, seperti yang ditunjukkan pada persamaan (5.2) :
yang dengan penambahan, seperti yang ditunjukkan pada persamaan (5.2) :
Dimana :
Dimana : hhact act adalah energy aktivasi untuk overpotential adalah energy aktivasi untuk overpotential
H
H conc conc adalah konsentrasi adalah konsentrasi dari dari overpotentialoverpotential iR adalah penurunan ohmic
iR adalah penurunan ohmic
Pengaktifan polarisasi biasanya untuk mengontrol factor
Pengaktifan polarisasi biasanya untuk mengontrol factor – – factor yang mempengaruhi factor yang mempengaruhi korosi pada kondisi asam dan
korosi pada kondisi asam dan H H conc conc dan iR dan iR jumlahnya rjumlahnya relative kecilelative kecil. Konsentrasi. Konsentrasi dari polarisasi biasanya mendominasi ketika konsentrasi aktivasinya cenderung dari polarisasi biasanya mendominasi ketika konsentrasi aktivasinya cenderung rendah; contohnya pada pengenceran asam atau pada aerasi air keyika komponen rendah; contohnya pada pengenceran asam atau pada aerasi air keyika komponen – – komponen aktivasi, oksigen terlarut, hanya ada pada jumlah yang sangat kecil. komponen aktivasi, oksigen terlarut, hanya ada pada jumlah yang sangat kecil. Penurunan ohmic akan menjadi variable yang sangat penting pada penerapan metode Penurunan ohmic akan menjadi variable yang sangat penting pada penerapan metode perlindungan seperti anoda dan katoda pada proses lewatnya di lingkungan.
perlindungan seperti anoda dan katoda pada proses lewatnya di lingkungan. Pengetahuan m
Pengetahuan mengenai polarisasengenai polarisasi i akan akan sangat membantu, sangat membantu, ketika ketika meliputi meliputi padapada sebuah penilaian dari pembedaan karakteristik pada proses pengkaratan. Contohnya, sebuah penilaian dari pembedaan karakteristik pada proses pengkaratan. Contohnya,
jika
jika pengkaratan pengkaratan dikontrol dikontrol oleh oleh konsenterasi konsenterasi dari dari polarisasi, polarisasi, selanjutnya selanjutnya ada ada sedikitsedikit perbedaan
perbedaan pada pada peningkatan peningkatan laju laju difusi difusi dari dari bahan bahan aktif aktif (contohnya (contohnya oksigen) oksigen) akanakan meningkatkan laju pengkaratan juga.
meningkatkan laju pengkaratan juga.
5.2 Aktivasi Polarisasi 5.2 Aktivasi Polarisasi
Aktivasi polarisasi mengacu pada factor
Aktivasi polarisasi mengacu pada factor – – factor yang menghambat dari semua factor yang menghambat dari semua bagian
bagian dari dari kinetika kinetika reaksi reaksi elektrokimia. elektrokimia. Contohnya, Contohnya, sesuai sesuai pertimbangan pertimbangan daridari perubahan
perubahan gas gas hydrogen hydrogen seperti seperti yang yang telah telah muncul muncul pada pada bab bab 3 3 dan dan dijabarkan dijabarkan padapada persamaan 5.3
persamaan 5.3
Pada dasarnya reaksi ini cukup sederhana, laju dimana ion hydrogen bertransformasi Pada dasarnya reaksi ini cukup sederhana, laju dimana ion hydrogen bertransformasi menjadi gas
menjadi gas hydrogen yang dipengaruhi hydrogen yang dipengaruhi beberapa factor, beberapa factor, meliputi meliputi laju dari laju dari transfertransfer electron dari logam ke ion
electron dari logam ke ion – – ion hydrogen. Kenyataannya, ada variable yang besar ion hydrogen. Kenyataannya, ada variable yang besar pada
pada laju laju perpindahan perpindahan electron electron pada pada berbagai berbagai macam macam logam, logam, hasilnya, hasilnya, laju laju daridari perubahan hydrogen dari berbagai logam yang berbeda dapat sangat berbeda.
perubahan hydrogen dari berbagai logam yang berbeda dapat sangat berbeda. Perbedaan massa jenis pengaliran (
Perbedaan massa jenis pengaliran (iioo) pada dasarnya adalah variable yang sangat) pada dasarnya adalah variable yang sangat
penting
penting yang yang menjelaskan menjelaskan perbedaan perbedaan yang yang cukup cukup besar besar dari dari laju laju produksi produksi hydrogenhydrogen pada
pada permukaan permukaan logam. logam. Table Table 5.1 5.1 kurang kurang lebih lebih berisi berisi massa massa jenis jenis untuk untuk pertukaranpertukaran pada
pada reduksi reduksi ionion – – ion hydrogen. Catatan penting ialah hasil dari massa jenis hasil ion hydrogen. Catatan penting ialah hasil dari massa jenis hasil pertukaran
pertukaran ionion – – ion hydrogen kira ion hydrogen kira – – kira 10 kira 10-2-2 A/cm A/cm22 dimana pada merkuri dan dimana pada merkuri dan timbale adalah 10
timbale adalah 10-13-13 A/cm A/cm22..
Ini adalah alasan mengapa merkuri sering ditambahkan pada pembangkit energy dan Ini adalah alasan mengapa merkuri sering ditambahkan pada pembangkit energy dan menjadi popular pada alkaline untuk menahan produksi secara termodinamis dari gas menjadi popular pada alkaline untuk menahan produksi secara termodinamis dari gas –
menjadi alas an mengapa baterai dari timbale (baterai mobil) dapat memberikan kekuatan dalam keadaan asam yang tinggi di lingkungan disamping penggunaan yang lebih aman meskipun harus melakukan pengisian setelah digunakan.
Meskipun demikian, pertukaran massa jenis menyisakan parameter yang sulit dipahami yang dapat berubah secara tiba – tiba dengan perubahan kondisi pada permukaan logam sepanjang terjadi paparan di lingkungan. Satu masalah yang tidak
Teori di bawah ini dapat menjelaskan metode matimatik yang mungkin digunakan untuk melihat pertukaran massa jenis dari hasil yang didapatkan. Pandangan yang umum dari polarisasi sebuah elektroda dapat dilihat pada reaksi yang spesifik dari persamaan Butler – Volmer (pers. 5.4):
Dimana : ireactionadalah arus dari anoda atau katoda
Β adalah beban dari pertukaran (koefisien simetris) untuk reaksi anoda atau katoda, biasanya mendekati 0.5
N adalah jumlah dari electron yang ikut dalam reaksi R adalah konstanta gas, 8.314 J mol-1 K -1
F adalah 96,485 C/(mol dari electron)
Munculnya dua cabang dari polarisasi pada reaksi tunggal ditunjukkan pada persamaan 5.4 dan digambarkan pada gambar 5.2 untuk polarisasi dari elektroda
ferric (Fe3+) dan ferrous (Fe2+) dengan reaksi yang ditunjukkan pada persamaan 5.5:
Ketika ƞreactionadalah katoda, yang berarti adalah negative, keadaan kedua pada reaksi
Butler – Volmer menjadi tak berarti dan massa jenis katoda (ic) dapat ditunjukkan
Dimana bc adalah katoda dari koefisien Tafel ditunjukkan pada persamaan 5.8 dan
hasilnya pada gambar 5.3
Demikian pula, ketika ƞreactionadalah anoda, yang berarti positif, , keadaan kedua pada
reaksi Butler – Volmer menjadi tak berarti dan massa jenis anoda (ia) dapat
ditunjukkan pada persamaan sederhana (5.9) dan secara logaritmik pada persamaan (5.10):
5.3 Konsentrasi dari Polarisasi
Konsentrasi dari polarisasi adalah komponen polarisasi yang disebabkan oleh perubahan konsentrasi di lingkungan yang berbeda ditunjukkan pada gambar 5.4.
ketika sebuah jenis unsure kimia ikut berpartisipasi dalam proses pengkaratan tapi dalam jumlah kecil, massa dari transport dapat merusak pengontrol laju.
Seperti dapat kita lihat pada gambar 5.5, transportasi massa pada permukaan ditentukan oleh 3 kekuatan, yaitu, difusi, migrasi, dan konveksi.
Pada control difusi murni dari transportasi massa, fliks dari O pada permukaan dari sebuah bagian terbesar dapat dilihat dengan Hukum Fick Pertama pada persamaan 5.12 :
Dimana J o adalah jenis fluks O (mol s-1cm-2)
Do adalah koeffisien untuk difusi jenis O (cm2 s-1)
δC o adalah gradient konsentrasi dari jenis O yang melewati antara
permukaan logaqm ke lingkungan luar (mol cm-3) δ x adalah difusi permukaan Nernst (cm)
Table 5.3 berisi hasil dari DO dari beberapa ion sejenis. Untuk di beberapa keadaan
koeffisien dari difusi dapat ditentukan dari persamaan 5.13, dimana ada hubungan antara Dodengan viskositas dari µ dan temperature absolute :
Dimana A adalah konstanta dari system
Pada gambar 5.6 menggambarkan konsentrasi-jarak pada permukaan elektroda yang ditunjukkan pada gradient yang cukup simple. Pada diagram ini permukaan logam
diletakkan pada ordinat aksis ketika sumbu-x menunjukkan jarak terjauh dari elektroda dan sumbu-y menunjukkan konsentrasi dari unsure kimia setelah reaksi.
Hal ini ditunjukkan dari garis horizontal atau mendatar dimana C = C O. ada juga yang
merupakan daerah yang menunjukkan penurunan konsentrasi, yang jatuh pada titik nol di permukaan elektroda. Difusi lapisan Nernst memiliki spesifikasi ketebalan (δ) tergantung hasil permukaan. Pada ketebalan cairan permukaan beragam antara 0.01 dan 0.001 mm.
Dari jenis unsure kimia O yang dibutuhkan pada reaksi katoda, konsentrasi gradient (δC O /δ x) menghasilkan konsentrasi yang cukup besar, dikarenakan C O = 0. Untuk
Pada keadaan – keadaan tertentu, yaitu, ketika katoda lebih kecil dibandingkan i L,
ƞconc dapat ditinjau menggunakan persamaan 5.15 yang merupakan turunan dari
persamaan Nernst :
Dimana 2.303 x R x T/F = 0.0509 V pada saat T = 298.16 K
5.4 OHMIC DROP
Para over potential ohmik muncul dalam Pers. (5.2) sebagai produk sederhana resistansi dan arus antara situs anodic dan katodik dari proses korosi. Untuk situasi korosi banyak situs ini berdekatan satu sama lain dan drop ohmik diabaikan, terutama jadi ketika lingkungan itu sendiri adalah konduktor elektrolitik baik, yang adalah, air laut. Namun, ada kondisi khusus dimana pemisahan dari situs anodik dan katodik dapat menjadi faktor penting dalam kemajuan korosi, misalnya, korosi galvanik, atau bahkan bagian integral dari skema perlindungan khusus, misalnya, anodic dan perlindungan katodik.
5.4.1 Pengukuran Tahanan Air
Konduktivitas dari lingkungan itu sendiri dapat menjadi fungsi kompleks. Ketika memisahkan garam, ion yang dihasilkan berinteraksi dengan sekitarnya molekul air untuk membentuk kelompok dibebankan dikenal sebagai ion terlarut. Ion-ion ini dapat bergerak melalui solusi di bawah pengaruh suatu diterapkan secara eksternal medan listrik. Gerak seperti biaya dikenal sebagai konduksi ionik dan konduktansi yang dihasilkan adalah timbal balik yang fungsi dari ketahanan lingkungan.
Ketergantungan pada ukuran dan bentuk dari konduktor dapat dikoreksi dengan menggunakan resistivitas daripada R perlawanan, sebagai
Rasio (ℓ /A) disebut juga sel konstan atau faktor bentuk danmemiliki satuan cm 1 atau m-1. Sebuah varian dari sel elektrokimia yang ditunjukkan pada Gambar. 5,7 umumnya digunakan untuk mengevaluasi konduktivitas suatu larutan antara dua elektroda dengan menggunakan teknik arus bolak.
5.4.2 Pengukuran Tahanan Tanah
Resistivitas tanah adalah fungsi dari kelembaban tanah dan konsentrasi garam larut ionik dan dianggap sebagai yang paling komprehensif indikator korosivitas tanah itu. Biasanya, semakin rendah resistivitas, yang lebih tinggi akan korosivitas seperti dijelaskan secara lebih rinci dalam Bab. 10. Biasanya, resistivitas tanah menurun dengan kadar air meningkat dan konsentrasi spesies ion. Tanah berpasir, misalnya, tinggi sampai pada skala resistivitas dan karena itu dianggap sebagai paling tidak korosif sedangkan tanah liat sangat baik dalam menahan air dan di balik ujung spektrum korosivitas. Empat-Pin Metode (Wenner Metode) Lapangan pengukuran resistivitas tanah yang paling sering dilakukan dengan menggunakan Wenner empat-pin metode dan resistansi meter tanah setelah prinsip ditetapkan oleh Wenner hampir satu abad yang lalu [2]. Wenner ini metode memerlukan penggunaan empat probe logam atau elektroda, didorong ke dalam tanah sepanjang garis lurus, berjarak sama satu sama lain, sebagai ditunjukkan pada Gambar. 5,9 dan Gambar. 5.10. Resistivitas tanah adalah relatif sederhana fungsi yang berasal dari drop tegangan antara sepasang pusat
pin (P1 dan P2 pada Gambar 5.9), dengan arus yang mengalir antara dua pin luar (C1 dan C2 pada Gambar 5.9) dengan asumsi bahwa diukur
tahanan adalah ukuran dari volume setengah bola bumi diselidiki dengan pin pusat.
5.5 GRAFIK PENYAJIAN
Kinetic Data (Evans Diagram) Penggunaan kurva polarisasi untuk studi reaksi korosi dapat ditelusuri kembali ke tahun 1930-an dengan karya Wagner dan Traud [4]. Namun representasi dari perilaku potensial campuran sering terkait dengan Profesor Evans yang telah dipopulerkan representasi ini pengukuran polarisasi korosi [5]. Diagram ini polarisasi bisa sangat berguna untuk menggambarkan atau menjelaskan proses korosi paralel. Menurut mixedpotential Teori yang mendasari diagram ini, setiap elektrokimia reaksi dapat dibagi menjadi aljabar oksidasi terpisah dan pengurangan reaksi tanpa akumulasi bersih dari muatan listrik. Dalam keadaan ini arus terukur bersih adalah nol dan logam korosi adalah muatan netral, yaitu, semua elektron yang dihasilkan
oleh korosi logam harus dikonsumsi oleh satu atau lebih katodik proses. Untuk memodelkan situasi korosi dengan potensial campuran diagram, yang pertama harus mengumpulkan informasi mengenai (1) aktivasi overpotential untuk setiap proses korosi yang terlibat dan (2) informasi tambahan untuk proses yang dapat dipengaruhi oleh overpotensial konsentrasi. Bagian berikut menyajikan beberapa contoh yang menggambarkan bagaimana teori potensial campuran dapat digunakan untuk menjelaskan kasus sederhana di mana proses korosi adalah murni aktivasi dikendalikan atau kasus di mana konsentrasi mengontrol setidaknya salah satu korosi proses.
5.5.1 Proses Aktivasi Terkendali
Untuk proses dikendalikan murni aktivasi, reaksi masing-masing dapat dijelaskan oleh garis lurus pada plot dibandingkan e Login i, dengan positif Tafel lereng untuk proses anodik dan lereng Tafel negatif untuk katodik proses. Contoh berikut menggambarkan perilaku polarisasi baja karbon dalam larutan deaerated dipertahankan pada 25 ° C dengan pH nol. Garis tebal dalam Gambar. 5,14 adalah plot polarisasi itu sendiri dan garis putus-putus pada gambar ini merupakan reaksi anodik dalam Pers. (5.19) dan reaksi katodik dalam Pers. (5,20) yang menggambarkan korosi perilaku baja dalam kondisi ini. Garis-garis ini diekstrapolasi dari bagian linier dari plot baik pada anodik atau katodik sisi kurva.
elektroda hidrogen (SHE), ketika arus melewati nol (tak terhingga pada skala log), garis putus-putus diproyeksikan diminta untuk menemukan mencegat menunjukkan di mana arus katodik dan anodik sebenarnya membatalkan satu sama lain. Kepadatan arus korosi (icorr) dapat diperoleh dengan membagi arus anodik dengan luas permukaan spesimen, 1 cm2 dalam kasus ini. Menurut konversi tabel disajikan dalam Bab sebelumnya. 3 (Tabel 3.2), densitas arus 67 μA cm-2 dievaluasi dalam contoh ini berhubungan dengan penetrasi yang laju 0,8 mm y-1. Contoh kedua menunjukkan perilaku baja karbon polarisasi bila terkena solusi deaerated dipertahankan pada 25 ° C dan Ph lima. Diagram potensial campuran dari sistem ini ditunjukkan pada Gambar. 5,15. Pergeseran dari Ecorr ke nilai lebih negatif -0,368 V vs SHE harus diperhatikan. Garis diproyeksikan dimodelkan memberikan perkiraan rapat
arus korosi dari 4 μA cm-2 dalam kasus ini dan saat ini diterjemahkan ke dalam tingkat penetrasi 0,05 mm y-1.
5.5.2 Konsentrasi Proses Terkendali
Ketika salah satu reaksi dibatasi oleh laju transportasi dari reaktan pada permukaan logam yang berkarat, situasi meningkat dalam kompleksitas seperti yang digambarkan dalam plot polarisasi sistem dalam Gambar. 5,16. Sistem diwakili di sini mirip dengan yang sebelumnya :
5.6 CONTOH ELEKTROKIMIA DITERAPKAN PADA KOROSI
Mengingat sifat elektrokimia proses korosi tidakmengejutkan untuk melihat bahwa pengukuran dan metode kontrol berdasarkan prinsip elektrokimia yang begitu luas
digunakan di seluruh spektrum ilmu korosi dan teknik. Bagian berikut memberikan beberapa contoh untuk menggambarkan bagaimana prinsip-prinsip ini diterapkan dalam praktek.
5.6.1 Pengujian Korosi Elektrokimia Polarisasi
Pengujian korosi dengan metode polarisasi pada dasarnya terdiri memaksa potensial atau arus perubahan pada sampel yang diteliti sementara memantau respon sehingga saat ini atau potensial. Hal ini mungkin dicapai dengan baik menggunakan arus searah (DC) atau bolak balik (AC)
sumber. Instrumentasi untuk membawa polarisasi pengujian seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 5.1 terdiri dari :
potensiostat A dibutuhkan yang akan memelihara potensi elektroda bekerja
dekat dengan nilai yang ditetapkan.•
Perangkat saat ini pengukuran untuk pemantauan arus
dihasilkan oleh potensi diterapkan. Kemampuan saat ini alat pengukur untuk autorange atau untuk mengubah skala otomatis juga penting.
Kemampuan data yang akan disimpan langsung di komputer, atau
diplot secara langsung juga penting.
sel-sel uji Tersedia beberapa komersial untuk melakukan pengukuran
polarisasi. Polarisasi sel dapat memiliki berbagai konfigurasi khusus untuk pengujian persyaratan dari pengujian kupon kecil, untuk bahan lembaran,
untuk pengujian dalam otoklaf. Dalam lingkungan pabrik elektroda dapat dimasukkan langsung ke dalam aliran proses. Beberapa fitur dari sel meliputi
A. elektroda kerja, yaitu, sampel uji, yang dapat disertai dengan satu atau lebih tambahan atau counter elektroda.
B. elektroda referensi yang sering dipisahkan dari solusi dengan jembatan solusi atau probe Luggin kapiler (Gambar 5.1). Kombinasi ini menghilangkan pertukaran solusi dengan elektroda referensi tetapi memungkinkan untuk dipindahkan sangat dekat dengan permukaan elektroda kerja untuk meminimalkan pengaruh perlawanan solusi. C. perangkat pemantauan suhu.
D. inlet dan outlet gas untuk memungkinkan deaeration, aerasi, atau pengenalan gas tertentu ke dalam larutan.
E. Koneksi listrik dapat dibuat langsung dengan elektroda kerja, yang tidak akan terpengaruh oleh solusi.
F. elektroda kerja harus diperkenalkan ke dalam larutan benar sehingga dapat mengurangi celah sama solusinya antarmuka, kecuali ini adalah efek yang diinginkan.
G. sel tes itu sendiri harus terdiri dari bahan yang tidak akan menimbulkan korosi atau memburuk pada saat tes, dan yang tidak akan mencemari larutan uji, volume sel harus cukup besar untuk memungkinkan penghapusan korosi ion dari permukaan elektroda kerja tanpa mempengaruhi potensi solusi.
H. Mungkin perlu untuk memasukkan mekanisme untuk mengaduk solusi, seperti bar pengadukan, atau gas menggelegak untuk memastikan keseragaman kimia larutan.
5.6.2 Pemantauan Korosi
Metode pemantauan elektrokimia melibatkan penentuan sifat interface tertentu dibagi menjadi tiga kategori besar:
pengukuran potensial korosi:
Potensi pada korosi permukaan timbul dari polarisasi saling anodik dan katodik setengah-reaksi yang mengakibatkan korosi keseluruhan reaksi. Potensial korosi secara intrinsik yang paling mudah parameter yang dapat diamati dan memahami perilakunya dapat memberikan informasi yang sangat berguna pada keadaan termodinamika dari suatu sistem.
Reaksi tingkat kepadatan saat ini
Partial anodik dan katodik kepadatan saat ini tidak dapat diukur secara langsung kecuali mereka sengaja dipisahkan menjadi beberapa bimetal. Namun, dengan polarisasi logam direndam dalam lingkungan berair, itu adalah mungkin, dengan menggunakan asumsi sederhana dan model elektrokimia perilaku yang mendasari, untuk memperkirakan bersiharus untuk kedua polarisasi anodik dan katodik dari yang kepadatan aruskorosi dapat disimpulkan.
impedansi Permukaan:
Sebuah antarmuka korosi juga dapat dimodelkan untuk semua karakteristik impedansi, oleh karena itu mengungkapkan halus tidak terlihat dengan cara lain mekanisme. EIS sekarang juga didirikan sebagai teknik yang ampuh untuk menyelidiki korosi proses dan elektrokimia sistem. Korosi potensial atau arus yang dihasilkan oleh yang terjadi secara alami atau kondisi eksternal yang dikenakan dapat diukur dengan berbagai elektrokimia teknik. Konversi dari pengukuran ke tingkat korosi atau data bermakna lain menggunakan persamaan atau algoritma yang spesifik untuk masing-masing teknik. Batas operasi untuk kerja lapangan lebih serius dibanding mereka yang dialami di suatu lingkungan laboratorium, sebagian besar untuk alasan praktis penyelidikan geometri.
Sebagai contoh, kapiler jembatan garam (misalnya, Luggin kapiler) yang biasa digunakan dalam setup laboratorium untuk mengurangi solusinya gangguan resistensi definitif terlalu halus atau rumit untuk penggunaan lapangan.
5.6.3 Perlindungan katodik
Proteksi katodik secara luas digunakan pada kecil ke sangat besar struktur untuk melindungi logam dan terutama baja terhadap korosi. Hal ini sering dapat dicapai dengan menggunakan arus pelindung yang baik yang dihasilkan oleh power supply dalam apa yang disebut terkesan saat ini katodik proteksi (ICCP) atau dengan menggunakan logam yang lain corrodes lebih mudah daripada logam yang dilindungi dan karena itu dikorbankan adalah proses. Bab 13 menyediakan rinci jauh diskusi tentang teknik ini penting.
5.6.4 Perlindungan anodik
Berbeda dengan proteksi katodik, proteksi anodik relatif baru. Kelayakan proteksi anodik pertama kali ditunjukkan dalam 1954 dan diuji pada boiler baja skala kecil steel yang dirancang untuk menangani asam sulfat [23]. Perlindungan anodik mengacu pada korosi perlindungan dicapai dengan mempertahankan logam aktif-pasif atau paduan dalam keadaan pasif dengan menerapkan arus anodik eksternal. dasar prinsip untuk jenis perlindungan dijelaskan oleh perilaku ditunjukkan pada Gambar. 5,40. Ketika potensi dari komponen metalik dikendalikan dan bergeser ke arah (positif) anodik, saat ini diperlukan untuk menyebabkan pergeseran yang akan bervariasi. Jika arus yang dibutuhkan untuk pergeseran memilikiumum perilaku polarisasi diilustrasikan pada Gambar. 5.40,
logam memiliki activepassive transisi dan dapat anodically dilindungi. Hanya beberapa sistem menunjukkan perilaku ini dalam cara yang cukup dan bermanfaat. Itu laju korosi logam dengan perilaku aktif-pasif dapat berkurang secara signifikan dengan menggeser potensi logam sehingga dengan nilai di kisaran pasif ditunjukkan pada Gambar. 5,40. Saat ini diperlukan untuk menggeser potensial ke arah anodik dari Ecorr potensial korosi dapat menjadi beberapa kali lipat lebih besar dari yang diperlukan saat ini untuk menjaga potensi pada pasif nilai. Arus akan mencapi nilai potensial pasif
5.6.5 Aluminium Anodizing
Sebagaimana dijelaskan dalam Bab. 14, anodizing adalah banyak menggunakan teknik untuk menghasilkan lapisan pelindung anorganik dari beberapa bahan rekayasa seperti aluminium, magnesium, titanium dan logam lainnya sedikit dan paduan dengan penerapan potensial anodik yang akan biasanya cukup korosif jika bukan karena penghalang yang diciptakan oleh proses itu sendiri. Dari semua logam yang rutin anodized, paduan aluminium
yang paling banyak digunakan untuk produksi berbagai macam aplikasi. Ada banyak alasan dan proses untuk anoda bagian. Berikut ini adalah beberapa pertimbangan yang dapat membantu memilih jenis dan proses:
Penampilan: Produk terlihat selesai, lebih bersih, lebih baik dan terakhir
Karat: Permukaan halus dipertahankan sementara pelapukan
adalah terbelakang. Berguna untuk penanganan makanan dan kelautan produk.
Kemudahan dalam pembersihan: Setiap produk anodized akan tetap bersih
lebih lama dan mudah dibersihkan bila diperlukan.
Abrasi perlawanan: Logam diperlakukan sangat sulit. Ini lebih sulit dari
abrasive banyak dan sangat ideal untuk silinder perkakas dan udara aplikasi;
Non-menyakitkan: Sekrup dan bagian bergerak lainnya tidak akan
merebut, drag, atau selai sementara pakai di daerah daerah berkurang
Penyerapan Panas: Anodizing dapat memberikan seragam atau selektif
panas penyerapan properti untuk aluminium untuk foodprocessing yang industri.
Panas radiasi: Anodizing digunakan sebagai metode untuk menyelesaikan
elektronik panas sink dan radiator.
Proses anodizing
Proses anodisasi diilustrasikan pada Gambar. 5,43 terdiri dari beberapa langkah melalui bagian mana sebuah disampaikan secara berurutan dengan cara dicelupkan ke dalam mandi untuk mencapai tujuan berikut:
Pretreatment: Pembersihan dilakukan di sebuah nonetching, alkali deterjen
dipanaskan sampai sekitar 80 ° C. Proses ini menghilangkan akumulasi kontaminan dan minyak ringan.
Mencuci: Beberapa bilasan, beberapa menggunakan air deionisasi ketat,
ikuti setiap langkah proses.
Etching (chemical milling): Etching dalam natrium hidroksida solusi
untuk mempersiapkan aluminium anodizing untuk dengan kimia
menghapus lapisan tipis aluminium. Ini mandi alkali memberikan permukaan aluminium penampilan matte.
Desmutting: Membilas dalam larutan asam untuk menghapus yang tidak
diinginkan permukaan partikel konstituen paduan tidak dihapus oleh etching proses.
Anodizing: Aluminium direndam dalam tangki berisi asam elektrolit di
mana arus listrik langsung dilewatkan melalui sel elektrolitik antara bagian aluminium yang berfungsi sebagai anoda dan
tangki terpolarisasi sebagai katoda.
Sealing: Dalam semua proses anodisasi, penyegelan yang tepat dari
lapisan oksida berpori adalah mutlak penting untuk memuaskan kinerja lapisan. Pori-pori harus diberikan nonabsorbent untuk memberikan perlawanan maksimal terhadap korosi dan noda.
5.6.6 Ekstraksi Klorida
Ekstraksi klorida elektrokimia adalah metode terutama dihargai oleh para insinyur sipil yang ingin memulihkan ada struktur beton terkontaminasi klorida dari garam deicing atau laut kabut. Perangkat keras yang terlibat adalah sama dengan
yang terlibat dalam katodik proteksi. Ekstraksi elektrokimia dari ion klorida adalah dicapai dengan menempatkan sebuah anoda dalam kontak dengan elektrolit kaustik tersebar pada permukaan beton eksternal, dan terkesan langsung saat ini antara anoda dan baja tulangan bertindak sebagai katoda (Gambar 5.45). Di bawah penerapan medan listrik, ion klorida bermigrasi jauh dari baja bermuatan
DAFTAR PUSTAKA
Shreir LL, Jarman RA, Burstein G.T. Corrosion Control . 3rd edn. Oxford, U.K.: Butterworths Heinemann, 1994.
Wenner F. A method of measuring earth resistivity. Bulletin of the Bureau of Standards 1915; 12: 469 – 78.
Shepard ER. Pipe line currents and soil resistivity as indicators of local corrosive soil areas. National Bureau of Standards Journal of Research 1931; 6: 683 – 708. Wagner C, Traud W. Uber die deutung von korrosionvorgangen durch uberlagerung von elektrochemischen teilvorgangen und uber die potentialbildung
an mischellektroden. Zeitschrift fur Elektrochemie 1938; 44: 391 – 402.
Boukamp BA. Equivalent Circuit (Equivcrt.PAS) Users Manual . Report CT89/214/128. The Netherlands: University of Twente, 1989.
Cottis RA, Al-Awadhi MAA, Al-Mazeedi H, Turgoose S. Measures for the detection of localized corrosion with electrochemical noise. Electrochimica Acta 2001; 46:3665 – 74.
Davis GD, Raghu S, Carkhuff BG, Garra F, Srinivasan R, Phillips TE. Corrosion Health Monitor for Ground Vehicles. Tri-Service Corrosion Conference, Paper 103, November 14 – 18, Orlando, Fla: NACE International, 2005.
de Levie R. Electrochemical Response of Porous and Rough Electrodes. New York, N.Y.: Wiley-Interscience, 1967.
Dean SW. Corrosion monitoring for industrial processes. In: Cramer DS, Covino BS, eds. Vol. 13A: Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection. Metals Park,Ohio: ASM International, 2003; 533 – 41.
Electrochemical Chloride Extraction from Concrete Bridge Components. Technical Grubbs CA. Anodizing of aluminum. Metal Finishing 2002; 100: 463 – 78.
Evans UR. An Introduction to Metallic Corrosion. London, U.K.: Edward Arnold, 1948.
Grauer R, Moreland PJ, Pini G. A Literature Review of Polarisation Resistance Constant (B) Values for the Measurement of Corrosion Rate. Houston, Tex.: NACE International, 1982.
Haruyama S, Tsuru TA. Corrosion monitor based on impedance method electrochemical corrosion testing. In: Mansfeld F, Bertocci U. eds. Computer Modeling in Corrosion [STP 727], Philadelphia, Pa.: American Society for Testing
and Materials. 1981; 167 – 186.
Hladky K, Callow LM, Dawson JL. Corrosion rates from impedance measurements: an introduction. British Corrosion Journal 1980; 15: 20.
Huet F, Bautista A, Bertocci U. Listening to corrosion. The Electrochemical Society Interface 2001; 10: 40 – 3.
Hugel G. Corrosion Inhibitors — Study of their Activity Mechanism. 1st European Symposium on Corrosion Inhibitors. Ferrara, Italy: University of Ferrara,
1960.
Iverson WP. Transient voltage changes produced in corroding metals and alloys. Journal of the Electrochemical Society 1968; 115: 617 – 8.
Roberge PR. Analyzing electrochemical impedance corrosion measurements by the systematic permutation of data points. In: Munn RS . ed. Computer Modeling in Corrosion [STP 1154]. Philadelphia, Pa.: American Society for Testing and Materials, 1992; 197 – 211.
Roberge PR. Handbook of Corrosion Engineering . New York, N.Y.: McGraw-Hill, 2000.
Roberge PR, Sastri VS. On-line corrosion monitoring with electrochemical impedance spectroscopy. Corrosion 1994; 50: 744 – 54.
Sedriks AJ. Corrosion of Stainless Steels. New York, N.Y.: John Wiley & Sons, 1979.
Silverman DC. Tutorial on cyclic potentiodynamic polarization technique. CORROSION 98, Paper # 299. Houston, Tex.: NACE International, 1998.
