BAB IILANDASAN TEORI

I.1 Latar BelakangII.1.2Korosi

Korosi merupakan fenomena kerusakan suatu material akibat material tersebut bereaksi secara kimia dengan lingkungan yang tidak mendukung. Korosi dapat berlangsung apabila semua komponen sel elektrokimia tersedia yaitu anoda, katoda sirkuit eksternal (penghubung antara anoda dan katoda), sirkuit internal (elektrolit). (Ashadi, 2002).

Korosi merupakan proses alamiah. Seperti air mengalir ke permukaan yang lebih rendah, seluruh proses alamiah akan bergerak ke arah energi yang lebih rendah. Jadi besi dan baja memiliki kecenderungan untuk bergabung dengan elemen kimia lainnya untuk bergerak ke energi yang lebih rendah. Besi dan baja akan sering berikatan dengan oksigen, membentuk iron oxide atau karat memiliki susunan kimia yang sama dengan iron ore (Jenkins, 2005).

Logam dan paduan lain ketika dalam kondisi energi yang tinggi mereka dalam bentuk logam resistan terhadap korosi yang terbentuk lapisan pasif (biasanya oksida) pada permukaan. Lapisan tersebut terbentuk melalui proses alami yang menyerupai korosi dan biasanya tidak terlihat dengan menggunakan mata telanjang. Stainless steel, paduan alumunium dan titanium adalah logam yang memiliki kondisi energi tinggi pada saat berbentuk logam. Namun relatif resistan pada korosi disebabkan oleh bentuk lapisan pasif pada permukaannya. Bagaimanapun khususnya pada kasus stainless steel dan paduan alumunium lapisan ini tidak kebal pada seluruh lingkungan natural dan dapat rusak pada satu atau lebih lingkungan khusus. Kerusakan lapisan pasif sering berlangsung sangat cepat, korosi yang terlokalisir disebabkan oleh aktifitas elektrokimia bagian dari permukaan yang tetap pasif (Jenkins, 2005).

Model pengendalian korosi pada dasarnya dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu Model Kinetika dan Model Termodinamika (Bard, 1980).

Dalam Model Kinetika, pengendalian korosi dilakukan dengan memberi hambatan pada interaksi dengan lingkungannya sehingga laju korosinya dapat dikurangi, tetapi kecenderungan untuk terjadinya korosi itu sendiri tidak diselesaikan,sehingga apabila hambatan ditiadakan korosi akan segera berlangsung lagi (Jones, 1992).

Selain dari pada itu apabila jumlah hambatan yang ditambahkan tidak mencukupi maka korosi akan menjadi lebih parah lagi misalnya terjadinya korosi setempat. Salah satu Model Termodinamika yang diterapkan secara luas adalah Model proteksi katodik (Fontana, 1979).

II- 1

Bab II Tinjauan Pustaka

LABORATORIUM ILMU LOGAM DAN KOROSIPROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIAFTI-ITS

II.1.2Faktor – faktor penyebab korosiFaktor 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 maupun anorganik. Penguapan dan pelepasan bahan-bahan korosif keudara dapat mempercepat proses korosi. Udara dalam ruangan yang terlalu asam atau basa dapat mepercepat proses korosi peralatan elektronik yang ada dalam ruangan tersebut. Flour, hidrogen fluorida beserta senyawaan-senyawaannya dikenal sebagai bahan korosif. Dalam industri, bahan ini umumnya dipakai untuk sintesa bahan-bahan organik. Amoniak (NH3) merupakan bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam kegiatan industri. Pada suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat mudah terlepas ke udara ( Purba, 2007).

Korosi atau pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan – bahan logam yang pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan oksigen. Contoh yang paling umum, yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat oksida. Dengan demikian, korosi menimbulkan banyak kerugian. Korosi logam melibatkan proses anodik, yaitu oksidasi logam menjadi ion dengan melepaskan elektron ke dalam (permukaan) logam dan proses katodik yang mengkonsumsi electron tersebut dengan laju yang sama : proses katodik biasanya merupakan reduksi ion hidrogen atau oksigen dari lingkungan sekitarnya. Untuk contoh korosi logam besi dalam udara lembab (Purba, 2007 ).

II - 2

Bab II Tinjauan Pustaka

LABORATORIUM TEKNIK KOROSIPROGRAM STUDI DIII TEKNIK

KIMIAFTI-ITS

II - 3

Bab II Tinjauan Pustaka

LABORATORIUM ILMU LOGAM DAN KOROSIPROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIAFTI-ITS

II.2 Aplikasi Industri

PENGARUH VARIASI WAKTU DAN KONSENTRASI LARUTAN NaCl TERHADAP KEKERASAN DAN LAJU KOROSI DARI LAPISAN NIKEL

ELEKTROPLATING PADA PERMUKAAN BAJA KARBON SEDANG

II.2.1PendahuluanBaja, termasuk baja karbon sedang, banyak digunakan pada berbagai

bidang teknik seperti bidang industri, konstruksi, kapal laut, bangunan dalam air dan berbagai komponen mesin yang harus memenuhi persyaratan seperti kekuatan, tahan korosi, tahan aus, dan tahan beban kejut dan sebagainya. Kelemahan baja karbon sedang adalah kurang keras sehingga bahan ini cepat aus dan korosif dalam larutan tertentu, termasuk larutan yang mengandung NaCl. Sifat kurang baik dari baja karbon sedang dapat diperbaiki dengan berbagai cara, dan salah satu cara yang dapat ditempuh adalah dengan teknik perlakuan permukaan (surface treatment) berupa pemberian lapisan pada permukaan logam tersebut. Ada banyak teknik pelapisan permukaan yang dapat dipilih, dan salah satu diantaranya adalah nickel electroplating dengan bahan pelapis nikel. Bahan pelapis nikel pada permukaan suatu bahan akan meningkatkan kekerasan dan ketahanan korosi bahan tersebut.

Penelitian ini memilih teknik nickel electroplating (pelapisan dengan nikel) terhadap permukaan baja karbon sedang. Proses pelapisan dilakukan dalam larutan elektrolit yang mengandung unsur nikel dengan parameter penelitian berupa lama elektroplating / pencelupan (0, 5, 10, 15 menit) dan konsentrasi larutan NaCl (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 %) terhadap kekerasan dan laju korosi baja karbon sedang. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan oleh dunia industri (users) sebagai acuan dalam memilih lama elektroplating dan konsentrasi NaCl agar diperoleh kekerasan tertinggi dan laju korosi terendah.

II.2.2Metodologi PercobaanBahan-bahan yang digunakan meliputi potongan baja karbon sedang

tanpa lapisan, potongan baja karbon sedang yang telah diberi lapisan Ni dengan teknik elektroplating, batang nikel sebagai bahan anoda dan larutan nikel sulfat (NiSO4), larutan NaCl dengan konsentrasi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan 1,0 % untuk larutan media korosif, kertas ampelas dengan ukuran butir halus dan kasar, autosol, bahan etsa dan alkohol.

Alat-alat yang digunakan meliputi, alat elektroplating beserta kelengkapannya, mesin poles untuk menghaluskan permukaan spesimen, mesin uji kekerasan untuk mengetahui kekerasan permukaan benda uji, alat potensiostat untuk mengetahui laju korosi benda uji, mikroskop optik dan SEM (Scanning Electron Microscopy).

II - 4

Bab II Tinjauan Pustaka

LABORATORIUM TEKNIK KOROSIPROGRAM STUDI DIII TEKNIK

KIMIAFTI-ITS

Pengujian pertama dilakukan terhadap baja karbon sedang yang

belum mendapat proses elektroplating. Pengujian tahap kedua dilaksanakan terhadap spesimen yang telah diberi lapisan nikel. Hasil yang dicapai berupa kekerasan dan laju korosi dengan parameter penelitian meliputi lama pencelupan (0, 5, 10, 15 menit) dan konsentrasi larutan NaCl (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 %). Pengujian kekerasan permukaan menggunakan mikro Vickers dengan beban indentasi 10 gram dengan lama indentasi 15 detik.

II.2.3Hasil dan PembahasanLaju korosi menunjukkan laju korosi sebagai fungsi konsentrasi larutan

NaCl dan lama elektroplating baja karbon sedang tanpa lapisan (raw material) dan dengan lapisan nikel. Hal ini mengindikasikan bahwa logam dasar (raw material) memiliki kenaikan laju korosi yang signifikan jika konsentrasi larutan NaCl mengalami kenaikan dari 0,2 sampai 1,0 %. Kenaikan konsentrasi larutan NaCl dan waktu elektroplating tidak memberi kenaikan cukup signifikan terhadap laju korosi dari lapisan nikel bila dibandingkan dengan laju korosi logam dasar. Kenaikan lama elektroplating membuat lapisan nikel semakin tebal dengan kerapatan yang semakin besar, sehingga hal ini akan menyebabkan penurunan laju korosi.

Logam dasar memiliki kekerasan sebesar 205,4 VHN0,01 (dengan lama elektroplating = 0 menit). Ini menginformasikan bahwa kenaikan lama elektroplating akan menaikkan kekerasan permukaan. Kekerasan semakin meningkat disebabkan oleh tebal lapisan semakin besar. Tebal lapisan nikel yang semakin besar ini memiliki kerapatan yang lebih tinggi sehingga kekerasan permukaan bahan semakin besar. Kekerasan ini juga dipengaruhi oleh interaksi antara ion dopan (ion elektroplating) dengan substrat, yaitu interaksi antara Fe dan Ni yang memiliki sifat lebih keras. Lapisan nikel pada permukaan baja karbon sedang memiliki kekerasan tertinggi sebesar 329,6 VHN0,01 dengan lama elektroplating 15 menit.

II.2.4KesimpulanLapisan nikel Ni pada baja karbon sedang meningkatkan kekerasan

permukaan. Kenaikan lama elektroplating akan menaikkan kekerasan permukaan. Logam dasar (baja karbon sedang) mengalami kenaikan kekerasan dari 205,4 menjadi 329,6 VHN0,01 setelah mendapat lapisan nikel Ni dengan lama elektroplating 15 menit. Laju korosi meningkat jika konsentrasi larutan NaCl naik, sebaliknya laju korosi turun jika lama elektroplating mengalami kenaikan. Lapisan nikel Ni menurunkan laju korosi secara signifikan. Laju korosi logam dasar naik dari 44,63 mpy menjadi 90,76 mpy apabila konsentrasi larutan NaCl naik dari 0,2 menjadi 1,0 %. Laju korosi terendah sebesar 8,08 mpy untuk lama elektroplating 15 menit dan konsentrasi larutan NaCl sebesar 0,2 %. Lama elektroplating yang diperlukan adalah minimum 10 menit agar dihasilkan laju korosi relatif rendah untuk berbagai konsentrasi larutan NaCl.

II - 5