PENGERTIAN KOROSI
Korosi adalah teroksidasinya
suatu logam. Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi dengan
lingkungan yang korosif. Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang
merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan
lingkungan. Dalam kehidupan sehari - hari, besi yang teroksidasi disebut dengan karat dengan rumus Fe2O3·xH2O.
Proses perkaratan termasuk proses elektrokimia, di mana logam Fe yang
teroksidasi bertindak sebagai anode dan oksigen yang terlarut dalam air yang
ada pada permukaan besi bertindak sebagai katode.
Reaksi perkaratan:
Anode : Fe → Fe2+ + 2 e–
Katode : O2 + 2H2O → 4e–
+ 4 OH–
Fe2+ yang dihasilkan,
berangsur-angsur akan dioksidasi membentuk Fe3+. Sedangkan OH– akan
bergabung dengan elektrolit yang ada di alam atau dengan ion H+ dari terlarutnya oksida asam (SO2, NO2) dari hasil
perubahan dengan air hujan. Dari hasil reaksi di atas akan dihasilkan karat
dengan rumus senyawa Fe2O3·xH2O. Karat
ini bersifat katalis untuk proses perkaratan berikutnya yang disebut autokatalis.
a. Kerugian
Besi yang terkena korosi akan bersifat rapuh dan tidak ada kekuatan. Ini
sangat membahayakan kalau besi tersebut digunakan sebagai pondasi bangunan atau
jembatan. Senyawa karat juga membahayakan kesehatan, sehingga besi tidak bisa
digunakan sebagai alat-alat masak, alat-alat industri makanan/farmasi/kimia.
b. Pencegahan
Pencegahan besi dari perkaratan bisa dilakukan dengan cara berikut.
1) Proses pelapisan
Besi dilapisi dengan suatu zat yang sukar ditembus oksigen. Hal ini
dilakukan dengan cara dicat atau dilapisi dengan logam yang sukar teroksidasi.
Logam yang digunakan adalah logam yang terletak di sebelah kanan besi dalam
deret volta (potensial reduksi lebih negatif dari besi). Contohnya: logam
perak, emas, platina, timah, dan nikel.
2) Proses katode
pelindung (proteksi katodik)
Besi dilindungi dari korosi dengan menempatkan besi sebagai katode, bukan
sebagai anode. Dengan demikian besi dihubungkan dengan logam lain yang mudah
teroksidasi, yaitu logam di sebelah kiri besi dalam deret volta (logam dengan
potensial reduksi lebih positif dari besi).
Hanya saja logam Al dan Zn tidak bisa digunakan karena kedua logam tersebut
mudah teroksidasi, tetapi oksida yang terbentuk (A12O3/ZnO)
bertindak sebagai inhibitor dengan cara menutup rapat logam yang di dalamnya,
sehingga oksigen tidak mampu masuk dan tidak teroksidasi. Logam-logam alkali,
seperti Na, K juga tidak bisa digunakan karena akan bereaksi dengan adanya air.
Logam yang paling sesuai untuk proteksi katodik adalah logam magnesium (Mg).
Logam Mg di sini bertindak sebagai anode dan akan terserang karat sampai habis,
sedang besi bertindak sebagai katode tidak mengalami korosi.
Korosi adalah peristiwa rusaknya logam karena reaksi dengan lingkungannya
(Roberge, 1999). Definisi lainnya adalah korosi merupakan rusaknya logam karena
adanya zat penyebab korosi, korosi adalah fenomena elektrokimia dan hanya
menyerang logam (Gunaltun, 2003). Pada dasarnya peristiwa korosi adalah reaksi
elektrokimia. Secara alami pada permukaan logam dilapisi oleh suatu lapisan
film oksida (FeO.OH). Pasivitas dari lapisan film ini akan rusak karena adanya
pengaruh dari lingkungan, misalnya adanya penurunan pH atau alkalinitas dari
lingkungan ataupun serangan dari ion-ion klorida. Pada proses korosi terjadi
reaksi antara ion-ion dan juga antar elektron. Anode adalah bagian dari permukaan
logam dimana metal akan larut.
Reaksinya :
Fe → 2 Fe2+ + 4e-
Dengan kata lain ion-ion
besi Fe++ akan melarut dan
elektron-elektron e- tetap tinggal pada
logam.
Katode adalah bagian permukaan logam dimana elektron-elektron
4e- yang tertinggal akan
menuju kesana (oleh logam) dan bereaksi dengan O2 dan H2O.
O2 + H2O + 4e-
—–> 4 OH-
Ion-ion 4 OH- di anode bergabung
dengan ion 2 Fe2+ dan membentuk 2 Fe(OH)2.
Oleh kehadiran zat asam dan air maka terbentuk karat Fe2O3.
Reaksi perkaratan besi
a.
|
Anoda: Fe(s) → Fe2+ + 2e
Katoda: 2 H+ + 2 e- → H2
2 H2O + O2 + 4e- → 4OH-
|
b.
|
2H+ + 2H2O + O2 + 3Fe → 3Fe2+ + 4OH- + H2
Fe(OH)2 oleh O2 di udara dioksidasi
menjadi Fe2O3 . nH2O
|
Faktor yang
berpengaruh
1. Kelembaban udara
2. Elektrolit
3. Zat terlarut pembentuk asam (CO2, SO2)
4. Adanya O2
5. Lapisan pada permukaan logam
6. Letak logam dalam deret potensial reduksi
B. Penyebab Korosi
Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu
yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. Faktor dari bahan
meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk kristal, unsur-unsur kelumit
yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya. Faktor dari
lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembaban, keberadaan
zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya. Bahan-bahan korosif (yang
dapat menyebabkan korosi) terdiri atas asam, basa serta garam, baik dalam
bentuk senyawa an-organik maupun organik.
C. Faktor yang mempengaruhi Korosi
Korosi pada permukaan suatu logam dapat dipercepat oleh beberapa faktor,
antara lain:
1. Kontak Langsung
logam dengan H2O dan O2
Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang mengandung reaksi redoks.
Reaksi yang terjadi ini merupakan sel Volta mini. sebagai contoh, korosi besi
terjadi apabila ada oksigen (O2) dan air (H2O). Logam
besi tidaklah murni, melainkan mengandung campuran karbon yang menyebar secara
tidak merata dalam logam tersebut. Akibatnya menimbulkan perbedaan potensial
listrik antara atom logam dengan atom karbon (C). Atom logam besi (Fe)
bertindak sebagai anode dan atom C sebagai katode. Oksigen dari udara yang
larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai media
tempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi. Semakin banyak
jumlah O2 dan H2O
yang mengalami kontak denan permukaan logam, maka semakin cepat berlangsungnya
korosi pada permukaan logam tersebut.
2. Keberadaan Zat
Pengotor
Zat Pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan terjadinya reaksi
reduksi tambahan sehingga lebih banyak atom logam yang teroksidasi. Sebagai
contoh, adanya tumpukan debu karbon dari hasil pembakaran BBM pada permukaan
logam mampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaan logam. Dengan
demikian peristiwa korosi semakin dipercepat.
pengotor yang
mempercepat korosi pada permukaan logam.
3. Kontak dengan
Elektrolit
Keberadaan elektrolit,
seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi dengan menambah
terjadinya reaksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapat
melakukan laju aliran elektron sehingga korosi meningkat. Bangkai kapal di
dasar laut yang telah terkorosi oleh kandungan garam yang tinggi.
4. Temperatur
Temperatur
mempengaruhi kecepatan reaksi redoks pada peristiwa korosi. Secara umum,
semakin tinggi temperatur maka semakin cepat terjadinya korosi. Hal ini
disebabkan dengan meningkatnya temperatur maka meningkat pula energi kinetik
partikel sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan efektif pada reaksi redoks
semakin besar. Dengan demikian laju korosi pada logam semakin meningkat. Efek
korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat pada
perkakas-perkakas atau mesin-mesin yang dalam pemakaiannya menimbulkan panas
akibat gesekan (seperti cutting tools ) atau dikenai panas secara langsung (seperti mesin kendaraan bermotor).
Knalpot kendaraan bermotor yang mudah terkorosi akibat temperatur tinggi.
5. pH
Peristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi pH < 7 semakin
besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode
yaitu: 2H+(aq) + 2e- → H2
Adanya reaksi reduksi
tambahan pada katode menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi
sehingga laju korosi pada permukaan logam semakin besar.
korosi pada kondisi asam logam
besi yang belum terkorosi pada Kondisi netral
6. Mikroba
Adanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan
korosi pada logam. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu
mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi
keberlangsungan hidupnya. Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain:
protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat, dan bakteri
oksidasi sulfur-sulfida. Thiobacillus
thiooxidans Thiobacillus ferroxidans. Koloni bakteri Thiobacillus
ferrooxidans pada permukaan logam besi yang terkorosi. Koloni bakteri Thiobacillus thiooxidans yang dapat menyebabkan
korosi pada logam.
D. Bentuk - Bentuk Korosi
Bentuk-bentuk korosi dapat berupa korosi merata, korosi
galvanik, korosi sumuran, korosi celah, korosi retak tegang (stress corrosion
cracking), korosi retak fatik (corrosion fatique cracking) dan korosi akibat
pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen), korosi intergranular, dan
selective leaching.
1) Korosi merata adalah korosi yang terjadi secara serentak diseluruh permukaan logam, oleh
karena itu pada logam yang mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan
dimensi yang relatif besar per satuan waktu. Kerugian langsung akibat korosi
merata berupa kehilangan material konstruksi, keselamatan kerja dan pencemaran
lingkungan akibat produk korosi dalam bentuk senyawa yang mencemarkan
lingkungan. Sedangkan kerugian tidak langsung, antara lain berupa penurunan
kapasitas dan peningkatan biaya perawatan (preventive maintenance).
2) Korosi galvanik terjadi apabila dua logam yang tidak sama dihubungkan dan berada di
lingkungan korosif. Salah satu dari logam tersebut akan mengalami korosi,
sementara logam lainnya akan terlindung dari serangan korosi. Logam yang
mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial yang lebih rendah dan
logam yang tidak mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial lebih
tinggi.
3) Korosi sumuran adalah korosi lokal yang terjadi pada permukaan yang terbuka akibat
pecahnya lapisan pasif. Terjadinya korosi sumuran ini diawali dengan
pembentukan lapisan pasif dipermukaannya, pada antarmuka lapisan pasif dan
elektrolit terjadi penurunan pH, sehingga terjadi pelarutan lapisan pasif
secara perlahan-lahan dan menyebabkan lapisan pasif pecah sehingga terjadi
korosi sumuran. Korosi sumuran ini sangat berbahaya karena lokasi terjadinya
sangat kecil tetapi dalam, sehingga dapat menyebabkan peralatan atau struktur
patah mendadak.
4) Korosi celah adalah korosi lokal yang terjadi pada celah diantara dua komponen.
Mekanisme terjadinya korosi celah ini diawali dengan terjadi korosi merata
diluar dan didalam celah, sehingga terjadi oksidasi logam dan reduksi oksigen.
Pada suatu saat oksigen (O2) di dalam celah habis, sedangkan oksigen (O2)
diluar celah masih banyak, akibatnya permukaan logam yang berhubungan dengan
bagian luar menjadi katoda dan permukaan logam yang didalam celah menjadi anoda
sehingga terbentuk celah yang terkorosi.
5) Korosi retak tegang
(stress corrosion cracking), korosi retak fatik (corrosion fatique cracking)
dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen) adalah bentuk korosi dimana material mengalami
keretakan akibat pengaruh lingkungannya. Korosi retak tegang terjadi pada
paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis dilingkungan tertentu,
seperti : baja tahan karat sangat rentan terhadap lingkungan klorida panas,
tembaga rentan dilarutan amonia dan baja karbon rentan terhadap nitrat. Korosi
retak fatk terjadi akibat tegangan berulang dilingkungan korosif. Sedangkan
korosi akibat pengaruh hidogen terjadi karena berlangsungnya difusi hidrogen
kedalam kisi paduan.
6) Korosi intergranular adalah bentuk korosi yang terjadi pada paduan logam akibat terjadinya
reaksi antar unsur logam tersebut di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada
baja tahan karat austenitik apabila diberi perlakuan panas. Pada temperatur 425
– 815oC karbida krom (Cr23C6) akan mengendap di batas butir. Dengan kandungan
krom dibawah 10 %, didaerah pengendapan tersebut akan mengalami korosi dan
menurunkan kekuatan baja tahan karat tersebut.
7) Selective leaching adalah korosi yang terjadi pada paduan logam karena pelarutan salah satu
unsur paduan yang lebih aktif, seperti yang biasa terjadi pada paduan
tembaga-seng. Mekanisme terjadinya korosi selective leaching diawali dengan
terjadi pelarutan total terhadap semua unsur. Salah satu unsur pemadu yang
potensialnya lebih tinggi akan terdeposisi, sedangkan unsur yang potensialnya
lebih rendah akan larut ke elektrolit. Akibatnya terjadi keropos pada logam
paduan tersebut. Contoh lain selective leaching terjadi pada besi tuang kelabu
yang digunakan sebagai pipa pembakaran. Berkurangnya besi dalam paduan besi
tuang akan menyebabkan paduan tersebut menjadi porous dan lemah, sehingga dapat
menyebabkan terjadinya pecah pada pipa.
E. Dampak Korosi
Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan
berlangsung spontan, oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan
sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga
memperlambat proses kerusakannya. Korosi pada logam menimbulkan kerugian yang
tidak sedikit. Hasil riset yang berlangsung tahun 2002 di Amerika Serikat
memperkirakan kerugian akibat korosi yang menyerag permesinan industri,
infrastruktur, samapai perangkat transportasi di negara adidaya tersebut
mencapai 276 miliar dollar AS. Jembatan yang runtuh akibat korosi yang terjadi
pada tiang penahannya.
Dampak yang ditimbulkan korosi dapat berupa kerugian langsung dan kerugian
tidak langsung. Kerugian langsung berupa terjadinya kerusakan pada peralatan,
permesinan atau struktur bangunan. Sedangkan kerugian tidak langsung berupa
terhentinya aktivitas produksi, karena terjadinya pergantian peralatan yang
rusak akibat korosi, bahkan kerugian tidak langsung dapat berupa terjadinya
kecelakaan yang menimbulkan korban jiwa, seperti kejadian runtuhnya jembatan
akibat korosi, terjadinya kebakaran akibat kebocoran pipa gas karena korosi,
dan meledaknya pembangkit tenaga nuklir akibat terjadinya korosi pada pipa
uapnya. korosi yang menyebabkan kebocoran pada pipa yang terbuat dari logam.
F. Pencegahan Korosi
Berdasarkan proses terjadinya korosi, maka ada 2 cara yang dapat dilakukan
untuk mencegah korosi, yaitu perlindungan mekanis dan perlindungan
elektrokimia.
a) Perlindungan Mekanis
Perlindungan mekanis ialah mencegah agar permukaan logam tidak bersentuhan
langsung dengan udara. Untuk jangka waktu yang pendek, cara ini dapat dilakukan
dengan mengoleskan lemak pada permukaan logam. Untuk jangka waktu yang agak lama,
dapat dilakukan dengan pengecatan. Salah satu cat pelindung yang baik ialah
meni (Pb3O4) karena selain melindungi secara mekanis juga
memberi perlindungan elektrokimia. Selain pengecatan, perlindungan mekanis
dapat pula dilakukan dengan logam lain, yaitu dengan cara penyepuhan.
b) Perlindungan
Elektrokimia
Perlindungan
Elektrokimia ialah mencegah terjadinya korosielektrolitik (reaksi elektrokimia
yang mengoksidasi logam). Perlindungan elektrokimia ini disebut juga
perlindungan katode (proteksi katodik) atau pengorbanan anode (anodaising).
Pencegahan korosi
didasarkan pada dua prinsip berikut :
- Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka
peristiwa korosi tidak dapat terjadi. Korosi dapat dicegah dengan
melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih
aktif seperti seg dan krom). Penggunaan logam lain yang kurang aktif
(timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat
hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi.
- Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)
Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif akan
membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda. Di sini, besi berfungsi
hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan sebagai
anoda, dan mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai katoda,
terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan). Besi akan aman
terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis. Untuk
perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam
magnesium, Mg. Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti.
- Membuat alloy atau paduan logam yang bersifat tahan karat, misalnya besi dicampur
dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni).
Pencegahan korosi juga dapat
dilakukan dengan cara Dicat, Dilapisi logam yang lebih mulia, Dilapisi logam
yang lebih mudah teroksidasi, Menanam batang-batang logam yang lebih aktif
dekat logam besi dan dihubungkan, dan Dicampur dengan logam lain.