makalah proses perkaratan pada besi

7/26/2019 makalah proses perkaratan pada besi

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-proses-perkaratan-pada-besi 1/16

TUGAS KIMIA

KOROSI(PERKARATAN) PADA BESI

PEMBIMBING : ENIK PURWATI H , S.Pd

PENYUSUN : 1. SEPTIA DINI RAHAYU

2. ARISKA FATMANINGRUM

KELAS : X-G

SMA NEGERI 3 PONOROGO

Tahu A!a"a : #$%&'#$%



ABSTRAK

Korosi adalah suatu keadaan dimana logam mengalami pelapukan dan

kekuatan antar ikatannya melemah. Sehingga logam yang telah terkorosi menjadilebih mudah untuk dipatahkan. Korosi disebabkan terbentuknya logam mengalami

reaksi oksidasi menghasilkan logam oksida. Oksigen yang terikat pada logam dapat

berasal dari air (asam) ataupun udara bebas. Jika suatu logam dibiarkan dalam udara

terbuka, lama – kelamaan akan mengalami korosi.

Korosi bisa terjadi hampir pada semua jenis logam. Tidak terkecuali campuran

antara dua logam atau lebih. Tidak terkecuali material !" stainless steel (!" SS).

#enomena korosi dapat dilakukan dengan menggunakan analisis microscope digitalimages, sedangkan untuk analisis sinyal elektrokimia digunakan electrochemical

noise measurement . $engan membandingkan data yang diperoleh dari sinyal

elektrokimia !%$imensi dan mikroskop gambar &%$imensi, akan dianalisis persamaan

dari data yang diperoleh.



BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Stainless Steel (SS) atau baja stainless merupakan campuran baja yang

mengandung minimal !', *r. +anya ada sedikit baja stainless yang

mengandung lebih dari ' *r. Karakteristik khusus baja stainless adalah

pembentukan lapisan ilm kromium oksida (*r &O). -apisan ini berkarakter kuat,

tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata. -apisan kromium oksida

dapat membentuk kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen.

at lain yang ditambahkan sebagai komponen pembentukan baja stainless

antara lain/

a. 0olibdenum (0o), berungsi untuk memperbaiki ketahanan korosi pitting dan

korosi celah

b. Kromium (*r), berungsi meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk

lapisan oksida (*r &O) dan ketahanan terhadap oksidasi temperatur tinggi.

c. 1ikel (1i), berungsi meningkatkan ketahanan korosi dalam media korosi

netral atau lemah. Selain itu, nikel juga meningkatkan ketahanan korosi

tegangan.

d. 2luminium (2l), berungsi meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada

temperetur tinggi.

e. 3nsur karbon rendah dan unsur penstabil karbida (titanium atau niobium)

berungsi menekan korosi batas butir pada material yang mengalami proses

sensitasi.

4erdasarkan komposisi pembentuknya, baja stainless dibagi menjadi

jenis, yaitu/

a. 2ustenitic Stainless Steel

2ustenitik SS mengandung kromium antara !', – ' , 5 % && nikel,

nitrogen, molibdenum, titanium dan tembaga. -ogam ini memiliki bentuk kubus

berpusat muka. 3mumnya jenis baja ini dapat tetap menjaga siat austenitik pada

temperature ruang, lebih bersiat ulet dan memiliki ketahanan korosi lebih baik

dibandingkan baja stainless erritik dan martensit



b. #erritic Stainless Steel

#erritic SS mempunyai struktur kubus berpusat badan.. 3nsur kromium

ditambahkan ke paduan sebagai penstabil errit. Kandungan kromium umumnya

kisaran !', – '. 4eberapa tipe baja mengandung unsur molybdenum, silicon,

aluminium, titanium dan niobium. 6aduan ini merupakan erromagnetic dan

mempunyai siat ulet dan mampu bentuk baik namun kekuatan di lingkungan suhu

tinggi lebih rendah dibandingkan baja stainless austenitic.

c. 0artensitic Stainless Steel

0artensitic SS merupakan paduan kromium dan karbon yang memiliki

struktur martensit kubus berpusat badan terdistorsi saat kondisi bahan dikeraskan.

4aja ini merupakan erromagnetic, bersiat dapat dikeraskan dan umumnya tahan

korosi di lingkungan kurang korosi. Kandungan kromium umumnya berkisar

antara !', – !7, dan karbon melebihi !,&

d. $uple8 Stainless Steel

$uple8 SS merupakan paduan campuran struktur errite yang memiliki

struktur kubus berpusat badan. 6aduan utama material adalah kromium dan nikel,

tapi nitrogen, molybdenum,tembaga,silicon dan tungsten ditambah untuk

menstabilkan struktur dan memperbaiki siat tahan korosi.. Kelebihan baja

stainless dupleks yaitu nilai tegangan tarik dan luluh tinggi dan ketahanan korosi

retak tegang lebih baik dari pada baja stainless austenitik.

e. 6recipitation +ardening Steel

6recipitation +ardening Steel merupakan paduan unsur utama kromium%

nikel yang mengandung unsur precipitation%hardening antara lain tembaga,

aluminium, atau titanium. Kondisi baja berasa austenitic dalam keadaan anil

dapat diubah menjadi asa martensit melalui perlakuan panas. Kekuatan material

melalui pengerasan endapan pada struktur martensit.

4aja stainless sudah dibuat sedemikian rupa agar meminimalisir proses

karat. Tetapi, jika ada baja stainless berada pada lingkungan agresi yang

mengandung ion klorida tetap terjadi proses korosi.

6roses korosi dapat diamati dengan & cara, yaitu/

a. 1oise elektrokimia, digunakan untuk mengamati perubahan luktuasi pada

arus atau potensial yang disebabkan oleh reaksi elektrokimia.



b. 0engamati yang terjadi pada permukaan logam dengan menggunakan

kamera mikroskop digital yang mampu memoto hingga ukuran yang sangat

kecil.

Rumusan Masalah

a. 4agaimana proses korosi dapat terbentuk9

b. 4agaimana cara mengamati proses korosi pada suatu logam9

c. 4agaiman hasil pengamatan korosi dengan menggunakan noise elektrokimia

dan mikroskop digital images9

Tujuan Penelitian

a 0enjelaskan proses korosi yang terjadi

b 0engamati laju korosi dari data pengukuran proses korosi

c 0embandingkan data pengamatan antara noise elektrokimia dan mikroskop

digital images.



BAB II LANDASAN TEORI

Korosi merupakan proses degradasi siat material disebabkan reaksi dengan

lingkungannya. $ua jenis mekanisma utama dari korosi adalah berdasarkan reaksi

kimia secara langsung, dan reaksi elektrokimia. Korosi menyebabkan logam

kehilangan elektron disekelilingnya untuk berikatan dengan air dan oksigen. Semakin

lemahnya besi akibat oksidasi atomnya dikenal dengan korosi elektrokimia. 6roses ini

lebih dikenak dengan nama karat. +asil dari suatu korosi adalah senya:a oksida dan

garam dari logam tersebut.

Korosi dapat terjadi pada di dalam medium kering dan medium basah. *ontohkorosi yang terjadi pada medium kering adalah penyerangan logam besi pleh gas

oksigen atau oleh gas belerang. $i dalam medium basah, korosi dapat terjadi secara

seragam maupun secara terdelokalisasi. *ontoh korosi seragam didalam medium

basah adalah apabila besi terendam di dalam larutan asam klorida (+*l). Korosi

didalam medium basah yang terjadi secara terlokalisasi ada yang memberikan rupa

makroskopis, misalnya peristi:a korosi gal;ani sistem besi % seng, korosi erosi, korosi

retakan, korosi lubang, korosi pengelupasan, serta korosi pelumeran, sedangkan rupayang mikroskopis dihasilkan misalnya oleh korosi tegangan, korosi patahan, dan

korosi antar butir.

#aktor penting dalam korosi pada lingkungan adalah hujan, kabut atau

pengembunan akibat kelembaban relati yang tinggi. $alam suatu struktur harus

diperhatikan rancangan struktur agar mengalir dengan bebas air dan cukup ;entilasi

untuk mengeringkan seluruh permukaan. Kabut dan pengembunan bisa

mengakibatkan korosi membasahi seluruh permukaan. Selapis tipis air yang tidak

kelihatan sudah cukup membuat suatu sel korosi yang baik. 2danya tiga aktor sel

korosi yaitu anoda, katoda dan elektrolit. -apisan tipis embun yang terbentuk dari

embun dari kabut atau dari kelembaban tinggi mudah jenuh dengan oksigen dari udara

sehingga terjadi daerah katodik. -aju atau tingkat keparahan suatu logam pada korosi

lingkungan umumnya ditentukan kondukti;itas elektrolit yang terlarut. Salah satunya

yaitu lingkungan yang mengandung ion%ion klorida atau lingkungan laut.

6encegahan korosi pada korosi lingkungan dilakukan dengan berbagai cara

yaitu dengan pemilihan logam tahan korosi dan lapis lindung. Salah satu proses korosi



yang di bahas dalam penelitian ini adalah pemilihan logam tahan korosi. -ogam tahan

korosi antara lain stainsless steel !". -ogam–logam tersebut sangat tahan terhadap

korosi lingkungan khususnya lingkungan yang mengandung ion%ion klorida hingga

, .

3ntuk mengamati proses korosi pada !" SS, dilakukan dengan mengamati

gambar yang dihasilkan dari mikroskop digital. 6engambilan gambar dapat dilakukan

dengan rekuensi tinggi dan rekuensi rendah. Jika digunakan rekuensi rendah,

semakin banyak data tentang korosi yang dapat diamati.

Selain menggunakan gambar dari mikroskop digital, proses korosi dapat juga

diamati dengan noise elektrokimia. $engan mengamati perubahan arus dan potensial

saat terjadi korosi secara elektrokimia, akan dihasilkan sebuah graik yang berisi data

proses yang terjadi selama reaksi elektrokimia (korosi) berlangsung.



BAB III PROSEDUR PENELITIAN

3.1.Metoda Penelitian

0etode penelitian yang digunakan untuk mengetahui hubungan antara data

yang diperoleh dengan mikroskop digital images dan noise elektrokimia dilakukan

dengan menggunakan metode penelitian kualitati

6enenlitian kualitati dilakuakan karena proses korosi berlangsung sesuai

dengan proses elektrokimia. Tidak ditentukan jumlah !" SS yang mengalami

korosi. 0etode penelitian kualitatai dilakukan dengan membandingkan

kebenaran hasil dari mikroskop digital images dan noise elektrokimia.

3.2.Teknis Analisis

Teknik analisis yang dilakukan dengan membandingkan laju korosi, pola

gambar, rekuensi terhadap :aktu dan statistik karakteristik dari stainless steel

!".

Sebelum mengukur !" SS, dilakukan pengukuran terlebih dahulu

campuran dengan1i%<'*r dan #e%<'%*r. 6engukuran dilakukan untuk

mendapatkan tingkat korosi dilakukan pada !&''o * selama !' jam. !" SS

ditempatkan pada sel di lingkungan terbuka. 6ercobaan ini dilakukan pada air

yang mengandung 1a*l pada 'o * selama hari. Sesudah sampel disiapkan,

sampel dioto dengan S=0 dan pada hari ketiga dilakukan pengambilan gambar

lagi untuk dibandingkan hasil dia:al dan sesudah korosi.

6engukuran dilakukan pada ! +> selama jam (!'7'' sampel). 6otensial

diatur pada selang %! m? hingga %& m? dan arus diatur pada %','' m2

hingga ',''5 m2.

6ada teknik pengukuran dengan noise elektrokimia, didapatkan dua jenis

sinyal. Sinyal yang didapat bedasarkan potensial dan arus. $ata pada pengukuran

noise elektrokimia dapat diubah menjadi laju korosi dengan menghitungn noise

resistance (@ n) dan memasukan nilai tersebut kepersamaan Stern%Aeary. @ n dapat

dihitung dengan persamaan /

=

I

V R

n

σ

σ

dimana B? menyatakan standar de;iasi dari potensial noise, dan



BC menyatakan standar de;iasi dari air noise

3.3.Instrumen

2lat yang digunakan adalah mikroskop digital untuk mengambil gambar

pada percobaan. 2lat ini menangkap gambar dengan menggunakan

complementary metal oxide semiconductor ( CMOS ). Sensor pada alat ini berada

didasar alat yang terhubung dengan komputer untuk mengumpulkan data dan

memproses gambar digital. $engan sot:are yang digunakan, gambar dapat

diperbaiki dan diperhalus agar memudahkan analisis.

Struktur alat yang digunakan.

6ada pengukuran noise elektokimia, digunakan instrument electrochemical

noise. $engan menggunkan sot:are yang ada, proses isik dan proses kimia yang

terjadi dapat diamati pada rekuensi rendah. 4erbagai proses yang dapat diamati ,yaitu



pitting, retak akibat korosi, korosi keseluruhan, akti;itas inhibitor dan retak. #luktuasi

potensial atau arus dari proses diatas dikenal sebagai noise lektrokimia.

Sinyal pada noise didapatkan melalui berbagai cara. 0isalnya menggunakan

dua elektroda yang identik pada kondisi sirkuit terbuka dengan Zero Resistance

Ammeter/ Electrometer membuat pengukuran terjadi tanpa ada gangguan dari luar.

+asil pengukuran ini mendakati keadaan pada lingkungan nyata. Kedua arus dan

potensial diukur secara bersamaan.

Struktur dari Zero Resistance Amperometer.



BAB I HASIL DAN PEMBAHASAN

6endekatan korosi secara umum melibatkan siat material antara lain siat isik,

mekanik dan kimia. 6endekatan lainnya juga mempertimbangkan struktur logam, siat

lingkungan sekitar dan reaksi antara permukaan logam dan lingkungan. #aktor – aktor

pendekatan korosi yaitu /

a. -ogam. Komposisi, struktur atom, keheterogenan struktur secara microskopik dan

makroskopik.

b. -ingkungan, Siat kimia, konsentrasi bahan reakti dan pengotor, tekanan, suhu dan

kecepatan

c. 2ntar muka logam dan lingkungan. Kinetika oksidasi dan pelarutan logam, kinetika

proses reduksi bahan di dalam larutan, lokasi produk korosi dan pertumbuhan ilm.

4erdasarkan pertimbangan di atas mengindikasikan mekanisme korosi logam

sangat komplek dengan melibatkan berbagai cabang bidang antara lain siat isik,

metalurgi isik, kimia, bakteri dan lain%lain.

0ekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokimia. @eaksi elektrokimia

melibatkan perpindahan elektron%elektron. 6erpindahan elektron merupakan hasil reaksi

redoks (reduksi%oksidasi). 0ekanisme korosi melalui reaksi elektrokimia melibatkan

reaksi anodik di daerah anodik. @eaksi anodik (oksidasi) diindikasikan melalui

peningktan ;alensi atau produk electron%elektron. @eaksi anodik yang terjadi pada proses

korosi logam yaitu /

a. 0 D 0nE E ne

6roses korosi dari logam 0 adalah proses oksidasi logam menjadi satu ion (n E)

dalam pelepasan n elektron. +arga dari n bergantung dari siat logam sebagai contoh

digunakan besi /

b. #e D #e&E E &e

@eaksi katodik juga berlangsung di proses korosi. @eaksi katodik diindikasikan

melalui penurunan nilai ;alensi atau konsumsi electron%elektron yang dihasilkan dari

reaksi anodic. @eaksi katodik terletak di daerah katoda. 4eberapa jenis reaksi katodik

yang terjadi selama proses korosi logam yaitu /

c. 6elapasan gas hydrogen / &+%

E &e D +&

d. @eduksi oksigen / O& E < +% E <e D +&O



e. O& E +&O< D < O+%

. @eduksi ion logam / #eE E e D #e&E

g. 6engendapan logam / 1aE E e D 1a

h. @eduksi ion hydrogen / O& E < +E E < e D &+&O

i. O& E &+&O E <e D O+%

j. @eaksi katodik dimana oksigen dari udara akan larut dalam larutan terbuka. @eaksi

korosi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut /

& #e E O& D #e&O

k. 6ada analisis gambar digital 1i%<'*r dan #e%<'*r bertujuan untuk mendapatkan

tingkat korosi dari dua campuran logam tersebut. Aambar ! menunjukkan bentuk dari

campuran 1i%<'*r bersama dua garis scan trans;ersal yang merupakan bentuk dari

sinyal digital. 6ada gambar &, hal yang sama dilakukan pada #e%<'*r.

l. 0engamati gambar hasil dari mikroskop cukup sulit untuk membedakan lebih lanjut

dari segi korosi. 2plikasi dari ##T menunjukkan bah:a untuk mengetahui geometri

dari lubang yang jauh digunakan rekuensi rendah dan rekuensi tinggi digunakan

pada lubang dekat. 6ada rekuensi rendah, gambar mikroskop menunjukkan banyak

inormasi, terutama inormasi korosi yang tidak terdapat pada rekuensi tinggi.

m. Aambar menunjukkan histogram dan gambar yang telah disaring untuk 1i%<'*r

dan #e%<'*r. Aambar untuk campuran 1i%<'*r (kiri atas) jauh lebih penting dalam

menunjukkan e;olusi korosi dibandingkan dengan campuran #e%<'*r (kanan atas).

3ntuk histogram campuran 1i%<'*r (kiri ba:ah) lebih rele;an untuk mengetahui

tingkat korosi dibandingkan histogram campuran #e%<'*r (kanan ba:ah).



n. Aambar < merupakan gambar dari 1i%<'*r. Aambar dan data yang diperoleh dari

percobaan memberikan nilai dari detorasi &,7 , dengan laju korosi sebesar 7F,"&

GHjam yang sebanding dengan ',!7 Hjam. 3ntuk #e%<'*r diperoleh detorasi area

sebesar ",& , laju korosi sebesar &<<, GHjam atau sebanding dengan ','< Hjam

o. 1oise elektrokimia adalah bentuk umum untuk menjelaskan perubahan arus atau

potensial pada proses elektrokimia. 6engukuran dengan metode ini tidak terpengaruh

oleh gangguan dari luar. Oleh karena itu, metode ini dapat digunakan pada struktur

asli. Cnstrumen yang dibutuhkan untuk pengukuran, yaitu prosesor sinyal digital dan

kemahiran mengolah data. $aerah korosi kadang – kadang sulit diukur, dengan

metode penguatan sinyal korosi yang didapat bisa diperkuat.



p. 6ada teknik pengukuran noise elektrokimia, didapat dua jenis sinyal, yaitu potensial%

:aktu (m?) dan arus%:aktu (m2). 6ada gambar 5, menunjukkan pengukuran pada

!!& sinyal sampel terhadap sinyal potensial. $engan memperbesar resolusi, perilaku

korosi dapat ditentukan dari kemiringan sinyal. Jumlah kemiringan pada sinyal

menunjukkan jumlah logam yang terdapat pada campuran.



BAB KESIMPULAN

6ercobaan ini dilakukan untuk mengetahui pola dari perilaku korosi dari !"SS pada kondisi yang telah ditentukan. #rekuensi dan :aktu daerah potensial dan arus

dari noise elektrokimia membuat kita bisa membandingkan beberapa statistik

karakteristik pada analisis noise elektrokimia. Selain itu, bisa didapat hubungan

dengan pengamatan pada gambar mikroskop, dimana jenis sinyal memberikan

perbedaan geometri berdasarkan kekuatan rekuensi. Aambar !' menunjukkan

bebrapa pola yang didapat. Kekuatan spektrum dan kemiringannya berhubungan

dengan laju korosi.

6ada percobaan ini dapat ditemukan pola kelakuan korosi dan hubungan

antara sinyal elektokimia, laju korosi, kekutan spektrum, kemiringan, statistik

karakteristik pada gambar digital dan analisis multi resolution.

$engan keberhasilan mengetahui pola ini, kita bisa mengetahui perilaku

korosi pada !" SS selama perendaman pada larutan 1a*l, dan memprediksi laju

korosi pada campuran logam lainnya.

makalah proses perkaratan pada besi

Documents

Transcript of makalah proses perkaratan pada besi