Makalah Korosi Dan Degradasi

KOROSI DAN DEGRADASI MATERIAL A. PENDAHULUAN

Setiap bahan akan mengalami interaksi dengan lingkungan dengan beragam cara. Seringkali, interaksi interaksi tersebut merusak merusak fungsi material sebagai akibat dari memburuknya sifat mekanik (misalnya, daktilitas dan kekuatan), sifat fisik lainnya, atau penampilan. Dalam logam, ada kerugian material yang sebenarnya menguntungkan oleh disolusi (korosi). Keramik relatif tahan terhadap kerusakan, yang biasanya terjadi pada suhu tinggi atau di lingkungan agak ekstrim, proses ini sering juga disebut korosi. Masalah korosi logam adalah salah satu dari proporsi yang signifikan, dalam hal ekonomi, telah diperkirakan bahwa sekitar 5% dari pendapatan industri dihabiskan untuk pencegahan korosi dan pemeliharaan atau penggantian produk terkontaminasi sebagai hasil dari reaksi korosi. Untuk polimer, mekanisme dan konsekuensi berbeda dengan logam dan keramik, Degradasi merupakan istilah yang paling sering digunakan. Polimer dapat melarutkan ketika terkena cairan pelarut, atau mereka mungkin menyerap pelarut dan membengkak, juga, elektromagnetik radiasi (terutama ultraviolet) dan panas dapat menyebabkan perubahan dalam molekul struktur mereka. Kerusakan masing-masing jenis bahan tersebut akan dibahas dalam makalah ini, yang khusus terkait dengan mekanisme, ketahanan terhadap serangan berbagai lingkungan, dan langkah-langkah untuk mencegah atau mengurangi degradasi. B. PENGERTIAN KOROSI

Korosi merupakan suatu proses perusakan atau penurunan kualitas suatu logam karena terjadinya reaksi dengan lingkungan. lingkungan. Korosi merupakan sebuah reaksi redoks antara logam logam dengan unsur-unsur lain yang ada pada lingkungan sehingga meghasilkan senyawa-senyawa yang tidak diinginkan. Dalam kehidupan sehari-hari korosi biasa kita kenal sebagai perkaratan. Korosi terjadi melalui reaksi redoks dimana logam mengalami oksidasi sedangkan oksigen dari lingkungan mengalami reaksi reduksi.

1 Korosi dan Degradasi Material

C. ASPEK ELEKTROKIMIA

Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokima. Reaksi elektrokimia adalah sebuah reaksi yang menghasilkan hubungan timbal balik antara perubahan kimia dengan gejala kelistrikan. Dalam reaksi elektrokimia terjadi transfer electron sebagai gejala listrik dan reaksi redoks yang terdapat didalamnya. Dalam reaksi redoks terjadi reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Jadi reaksi redoks adalah reaksi kimia yang didalamnya d idalamnya terjadi proses oksidasi dan reduksi.

Reaksi diatas disebut reaksi redoks yang mana terlihat terjadinya pro ses oksidasi dan reduksi 

OKSIDASI DAN REDUKSI

Telah dibahas sebelumnya bahwa dalam reaksi redoks terjadi oksidasi dan reduksi. Oksidasi dan reduksi mempunyai perbedaan yang dilihat dari berbagai sisi yaitu :

-

Dalam hal transfer oksigen

-

Dalam hal transfer hydrogen

-

Dalam hal transfer elektron a. Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer oksigen Dalam hal transfer oksigen, Oksidasi berarti mendapat oksigen, sedang Reduksi adalah

kehilangan oksigen. Sebagai contoh, reaksi dalam ekstraksi besi dari biji besi:


C. ASPEK ELEKTROKIMIA

Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokima. Reaksi elektrokimia adalah sebuah reaksi yang menghasilkan hubungan timbal balik antara perubahan kimia dengan gejala kelistrikan. Dalam reaksi elektrokimia terjadi transfer electron sebagai gejala listrik dan reaksi redoks yang terdapat didalamnya. Dalam reaksi redoks terjadi reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Jadi reaksi redoks adalah reaksi kimia yang didalamnya d idalamnya terjadi proses oksidasi dan reduksi.

Reaksi diatas disebut reaksi redoks yang mana terlihat terjadinya pro ses oksidasi dan reduksi 

OKSIDASI DAN REDUKSI

Telah dibahas sebelumnya bahwa dalam reaksi redoks terjadi oksidasi dan reduksi. Oksidasi dan reduksi mempunyai perbedaan yang dilihat dari berbagai sisi yaitu :

-

Dalam hal transfer oksigen

-

Dalam hal transfer hydrogen

-

Dalam hal transfer elektron a. Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer oksigen Dalam hal transfer oksigen, Oksidasi berarti mendapat oksigen, sedang Reduksi adalah

kehilangan oksigen. Sebagai contoh, reaksi dalam ekstraksi besi dari biji besi:


b. Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer hydrogen Dalam hal transfer transfer hidrogen

Oksidasi berarti berarti kehilangan hidrogen, hidrogen, reduksi berarti

mendapat hidrogen. Perhatikan bahwa yang terjadi adalah kebalikan dari definisi pada transfer oksigen. Sebagai contoh, etanol dapat dioksidasi menjadi etanal

Untuk memindahkan atau mengeluarkan hidrogen dari etanol diperlukan zat pengoksidasi (oksidator). Oksidator yang umum digunakan adalah larutan kalium dikromat(IV) yang diasamkan dengan asam sulfat encer. Etanal juga dapat direduksi menjadi etanol kembali dengan menambahkan hidrogen. Reduktor yang bisa digunakan untuk reaksi reduksi ini adalah natrium tetrahidroborat, NaBH4. Secara sederhana, reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

c. Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer elektron Dalam hal transfer Oksidasi Oksidasi berarti kehilangan electron. Sebagai contoh dari oksidasi logam adalah : Fe

  + 2 

Al

  + 3 

Tempat diamana terjadinya proses oksidasi disebut anoda. Terkadang oksidasi disebut juga reaksi reak si anodic. a nodic. Sementara itu reduksi berarti menerima elektro n.sebagai conto h dari dar i sebuah reaksi reduksi adalah sebagai berikut :


2 + 2 



Reaksi reduksi dalam larutan asam

 +    

 

Akan ada kemungkinan reduksi terjadi pada larutan encer yang mana oksigen juga dilarutkan berdasarkan reaksi berikut





 

  



Tempat terjadinya reduksi disebut katoda. Dan mungkin saja terjadi 2 atau lebih reaksi reduksi sekaligus.

D. MEKANISME TERJADINYA KOROSI

Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokimia.Reaksi elektrokimia yang melibatkan perpindahan elektron- elektron yang merupakan reaksi anodic didaerah anodic. Reaksi anodic (oksidasi) diindikasikan melalui peningkatan valensi/ produk elektron- elektron. Reaksi anodic yang terjadi pada proses korosi logam yaitu: M   + ne +

Proses korosi dari logam M adalah proses oksidasi logam menjadi suatu ion (n ) dalam pelepasan n electron. Harga dari n bergantung dari sifat logam seperti contoh berikut: Fe    + 2e Reaksi katodik juga berlangsung diproses korosi. Reaksi katodik diindikasikan melalui penurunan nilai valensi atau konsumsi electron-electron yang dihasilkan dari reaksia anodic. Reaksi katodik terletak di daerah katoda. Beberapa jenis reaksi katodik yang terjadi selama proses korosi logam, yaitu :

Pelepasan gas hidrogen :

  + 2e  H₂

Reduksi Oksigen:

 + 4  + 4e  H₂O  +   4OH   + e   

Reduksi ion logam : +

Pengendapan logam : 3Na + 3e  3Na Reduksi ion hidrogen :

O₂ +4  +4e  2H₂O O₂+ 2H₂O + 4e    4

Korosi dan Degradasi Material

Didalam air reaksi antara ion besi yang sangat tidak stabil dengan ion hydroksil yang bermuatan negative menjadi garam ferro hidroksida yang tidak larut.

  + 2  Fe(OH)₂

Akibat adanya ion   maka terjadi reaksi

  



  

 

              

Reaksi pembentukan karat yang terjadi 4Fe +        Dan



     

Selanjutnya

      

     ₂

Merupakan karat yang berwarna merah dan Fe₃O₄ merupakan karat yang berwarna hitam. Dari urain diatas dapat disimpulkan proses korosi di lingkungan basah d apat terjadi bila tiga syarat terpenuhi, antara lain sebagai berikut : a). Ada katoda dimana reaksi katodic terjadi b). Ada lingkungan yang bersifat elektrolit c). Ada anode dimana reaksi anodic terjadi Adapun kriteria terjadinya peristiwa korosif disebabkan juga karena peristiwa elektrikal, yaitu : 

Anoda dan Katoda



Berada dalam media yang sama



Hubungan listrik antara anoda dan katoda



Adanya O₂

Proses terjadinya karat juga dapat digambarkan melalui reaksi kimia, reaksi-reaksi elektrokimiawi terjadi dalam lingkungan netral pada anode. 5 Korosi dan Degradasi Material



Fe    +2e (Reaksi oksidasi) pada katoda



H2O + ½O₂ + 2e 2  - (Reaksi reduksi)

Reaksi total : 

Fe + ½O₂ + H₂O    + 2OH  + 4OH- 2Fe(OH)₂



2Fe(OH) + ½O₂ 2FeO(OH)H₂O  (2H₂O + FeO), Yaitu KARAT.



Potensial Elektroda

Tidak semua logam mengoksidasi untuk membentuk ion dengan derajat yang sama. berdasarkan sel elektrokimia yang ditunjukkan pada Gambar 17.2. Di sisi kiri adalah sepotong logam dari besi murni direndam dalam larutan yang mengandung   ion dari konsentrasi 1 M . Di sisi lain dari sel terdiri dari elektroda tembaga murni dalam larutan 1 M dari ion  . Belahan sel dipisahkan oleh sebuah membran, yang membatasi pencampuran dua larutan. Jika elektroda besi dan tembaga terhubung secara elektrik, maka reduksi akan terjadi untuk tembaga dengan mengorbankan oksidasi besi, sebagai berikut:

        atau ion   akan deposit (electrodeposit) sebagai logam tembaga pada elektroda tembaga, sementara besi larut (corrodes) di sisi lain dari sel dan masuk ke da lam larutan sebagai Fe2. Dua setengah-sel reaksi yang diwakili oleh hubungan

         

Ketika melalui lintasan luar, elektron dari oksidasi besi mengalir pada sel  sehingga

 direduksi. Selain itu, disana juga akan terjadi pergerakan ion dari satu sel ke sel lain nya melalui membran . Ini dinamakan galvanic couple dimana 2 logam terhubung secara elektrik 6 Korosi dan Degradasi Material

dalam sebuah larutan elektrolit dimana satu logam menjadi katoda, dan logam lain nya berperan sebagai anoda. Potensial elektron atau tegangan akan ada diantara kedua sel ini dan besarnya dapat ditentukan jika voltmeter terhubung pada lintasan luar. Perbedaan antara kedua sel yang terdapat di dalam sel volta disebut potensial electrode Potensial sel 0.780 V dihasilkan untuk sel galvanic tembaga-besi saat temperature 25. Berbagai pasangan electrode memiliki potensial elektron yang berbeda dan besar dari masing-masing potensial elektron menunjukan kekuatan reaksi oksidasi-reduksi nya. 

The stdandard emf series

Ukuran dari potensial sel hanya menampilkan perbedaan potensial elektron, dan ini sangat tepat untuk menentukan titik referensi ,atau sel referensi dari masing-masing sel yang dibandingkan. Untuk mengukur potensial suatu elektrode digunakan elektrode lain sebagai pembanding atau standar. Elektrode hidrogen digunakan sebagai electrode standar karena harga potensialnya= 0.perhatikan gambar dibawah ini

Ini merupakan standar hydrogen electrode. Mengandung elektroda platinum iner pada 1 M larutan ion  , dipenuhi oleh gas

hydrogen yang menggelembung dalam larutan pada

tekanan 1 atm dan suhu 25. Dalam hal ini platinum hanya berperan sebagai permukaan dimana atom hydrogen mungkin beroksidasi atau ion hydrogen mungkin bereduksi. Standar emf series sendiri didasarkan pada standar hidrogen electrod e. Berikut tabel untuk standar emf series


Tabel ini juga menampilkan kecendrungan korosi dari berbagai logam. Semakin kebawah dari table maka logam tersebut bersifat lebih reaktif dan semakin mudah untuk dioksidasi. Table tersebut adalah untuk setengah reaksi saja yaitu reaksi reduksi dimana elektron berada disisi kiri. Untuk menghitung potensial sel dari sebuah reaksi dapat memakai data setengah reaksi dari standar emf series tersebut. Yaitu dengan persamaa n: E °sel = E °katode – E °anode Dimana potensial sel katode adalah potensial sel dari reaksi reduksi, yang diambil dari table. Sedangkan potensial sel anoda merupakan potensial sel dari reaksi oksidasi

M

    

      

-

reaksi katoda



reaksi anoda

Maka potensial sel untuk reaksi

M +     +  Adalah   

 - 

Untuk reaksi ini, agar terjadi secara spontan   harus positif. Ketika standar setengah reaksi berpasangan bersama, maka logam dengan keberaadaan lebih rendah dalam tabel akan lebih mudah teroksidasi.




Pengaruh suhu dan konsentrasi terhadap potensial sel

Pada standar emf series potensial sel dari logam pada konsentrasi 1M dari ion nya dan pada suhu 25. Mengubah konsentrasi atau suhu atau menggunakan elektroda campuran dari logam murni akan mengubah potensial sel nya. Jika M1 dan M2 masing masing adalah logam murni, maka potensial sel berdasarkan suhu mutlak T dan konsentrasi molar masing-masing adalah     diberikan menurut persamaan :

Dimana R adalah gas konstan, n ada lah jumlah elektron yang terkandung dalam setengah reaksi, sementara F adalah konstanta faraday yaitu 96500 C/mol. Besar harga per mol ( 6.023 x

 ) elektron. Pada suhu kamar () potensial elektron nya memenuhi persamaan

The galvanic series

Sel galvanic atau sel volta menunjukan tingkat reaktivitas suatu logam berdasarkan kenaikan potensial sel nya. Untuk melihat tingkat kereaktifan logam maka telah disusun sebuah deret elektrokimia yang biasa disebut deret volta. Tingkat kereaktifan logam berdasarkan galvanic series ditampilkan dalam tabel berikut


Logam yang berada dibagian atas dari tabel tersebut bersifat kurang reaktif, artinya logam ini termasuk golongan yang semakin sulit melepas elektron sehingga juga sulit mengalami oksidasi. Dapat kita simpulkan bahwa logam yang berada dibagian atas ini juga sulit mengalami korosi karena sifat nya yang kurang reaktif, oleh karena itu jelas mengapa logam-logam tersebut seperti emas,platina,dan perak harganya juga mahal. Sementara itu logam yang berada dibagian bawah atau semakin kebawah dari tabel bersifat sangat reaktif yang artinya logam ini sangat mudah melepas elektron dan juga mudah mengalami oksidasi. Maka korosi pun akan lebih mudah terjadi pada logam-logam ini E. LAJU KOROSI

Laju korosi didefinisikan sebagai tebal material yang hilang tiap satuan waktu yang disebabkan oleh adanya reaksi kimia. Daftar yang ditampilkan dalam tabel potensial setengah reaksi menyatakan keadaan sistem dalam keadaan setimbang. Dimana disini diasumsikan bahwa tidak ada arus yang mengalir melalui lintasan luar. Pada kenyataan nya, sistem korosi tidak terjadi dalam keadaan yang setimbang, dimana terjadi aliran elektron dari anoda ke katoda. Maka data dari tabel potensial setengah raksi tidak dapat menyediakan informasi mengenai laju korosi. Ada beberapa metode untuk menentukan laju reaksi, diantaranya adalah metode kehilangan berat ,serta dengan menghitung dimensi dan densitas arus korosi . Metode pertama

yaitu metode kehilangan berat atau biasa disebut CPR ( corrosion penetration rate ) didefinisikan sebagai kehilangan ketebalan material tiap satuan waktu. Yang dinyatakan dengan persamaan :

 

 

Dimana W menyatan berat yang hilang, t menyatakan waktu,    berturut-turut menyatakan masa jenis dan luas area specimen. Dan K adalah konstanta. Satuan laju korosi ada 2 macam yaitu dengan satuan mm/th (standar internasional) atau mill/year (mpy, British). Pada satuan mm/th, nilai konstanta K nya adalah 87.6, sedangkan untuk satuan mill/year nilai konstanta nya adalah 534.


Metode kedua untuk mengukur laju korosi adalah dengan metode densitas arus korosi. Dimana arus per luas area material dinyatakan dengan i dan laju korosi dinyatakan dengan r. persamaan laju korosi nya ditampilkan sebagai berikut



 

Dimana n adalah jumlah elektron yang terionisasi dalam atom logam, dan F adalah kostanta faraday 96.500 C/mol. F. PERKIRAAN LAJU KOROSI 

Polarisasi

Polarisasi adalah selisih antara potensial elektroda dengan potensial korosi bebas yang terjadi karena logam berada pada titik ketidakseimbangan dengan larutan yang mengandung ionion nya. Besar polarisasi dinyatakan dengan satuan overvoltage (ɳ ) yang menyatakan besarnya polarisasi terhadap potensial equilibrium elektroda. Sebagai contoh, misalkan potensial elektron Zn setelah terhubung dengan elektroda platinum adalah - 0.621 V, sedankan potensial pada titik equilibrium nya adalah – 0.763 V. maka besarnya polarisasi adalah ɳ

= - 0.621 V – ( -0.763 V) = + 0.142 V

Polarisasi ada 2 macam yaitu polarisasi aktivasi dan polarisasi konsentrasi a. Polarisasi aktivasi Polarisasi aktivasi adalah reaksi elektrokimia yang dikendalikan oleh salah satu tahap siklus reaksi elektrokimia yang terjadi antar tatap muka logam dan elektrolit. Pada tahap ini dibutuhakan energi aktivasi untuk menghadapi energy barrier yang menghambat kelangsungan proses. Proses

reaksi-reaksi tersebut berlangsung lambat, dan memiliki tiap tahap tertentu.

Sebagai ilustrasi perhatikan proses reduksi ion hydrogen menjadi susunan gelembung gas hydrogen pada permukaan elektroda zinc. Dimana reaksi tersebut dapat terjadi menurut rangkaian tahap seperti berikut : 1. Adsorbsi ion   dari larutan pada permukaan zinc 2. Transfer elektron dari zinc untuk membentuk atom hydrogen


   

H

3. Kombinasi 2 atom hidrogen membentuk molekul hidro gen 2H



4. Dan kemudian perpaduan dari banyak molekul hidrogen menghasilkan gelembung hidrogen Untuk polaisasi aktivasi, hubngan antara overvoltage (ɳ ) dengan densitas arus I adalah

Dimana     adalah konstan untuk setengah sel.  merupakan parameter pertukaran densitas arus. Kesetimbangan terjadi saat proses oksidasi dan reduksi terjadi dalam laju yang sama,misalnya pada standar sel hidrogen yang ditampilkan pada gambar dibawah

Reduksi ion hydrogen yang terjadi pada permukaan elektroda platinum sebagai berikut

 

 





Sementara itu oksidasi gas hidrogen terjadi sebagai berikut

 Kesetimbangan terjadi saat

  

 

r red = r oxid

r red = r oxid

=



 


b. Polarisasi konsentrasi Polarisasi konsentrasi adalah proses reaksi kimia yang dikendalikan oleh difusi ion didalam elektrolit. Polarisasi ini dapat diilustrasikan dengan proses difusi ion hidrogen ke permukaan logam membentuk gas hidrogen berdasarkan evolusi hidrogen . Saat laju reaksi rendah atau saat konsentrasi   tinggi, maka terjadi suplai ion hidrogen pada daerah dekat permukaan elektroda. Disisi lain, saat laju reaksi tinggi, maka zona penipisan akan terbentuk di permukaan karena ion  tidak diisi ulang dalam tingkat yang cukup untuk bertahan dengan reaksi. Pernyataan tersebut ditampilkan dalam gambar berikut

Polarisasi konsentrasi hanya terjadi pada reaksi reduksi, karena pada reaksi oksidasi pada hakikatnya terdapat suplai atom logam yang tidak terbatas pada permukaan elektroda nya. Data polarisasi konsentrasi juga didasarkan pada overvoltage versus logaritma dari densitas arus, yang diperlihatkan oleh grafik berikut

Dari grafik ini bisa dikatakan bahwa overvoltage berd iri sendiri dari densitas arus sampai I mendekati  , pada titik ini,  berkurang besar nya secara tiba-tiba. Polarisasi konsentrasi dan aktivasi adalah mungkin terjadi untuk reaksi reduksi. Dalam hal ini, total overvoltage adalah jumlah dari kontribusi dari overvoltage tersebut. Grafik dibawah ini menunjukan hubungan antara  versus log i


Persamaan matematika yang menyatakan hubungan  dengan densitas arus I adalah :

Dimana R dan T menyatakan gas konstan dan temperature mutlak.n menatakan jumlah elektron, F merupakan konstanta faraday dan I menyatakan densitas arus. 

Laju korosi berdasarkan data polarisasi

Dalam hal ini akan dibahas 2 kasus, yang pertama adalah reaksi oksidasi dan reduksi yang dibatasi oleh polarisasi aktivasi, dan yang kedua adalah reaksi reduksi yang dikontrol oleh polarisasi aktivasi dan polarisasi konsentrasi. Pada kasus pertama diilustrasikan oleh reaksi korosi pada zinc yang terlarut dalam larutan asam. Reduksi dari ion  menjadi gelembung gas  terjadi pada permukaan zinc menurut reaksi

 

 





Dan zink teroksidasi sebagai

   

 

Polarisasi aktivasi dari kedua reaksi tersebut ditampilkan dalam grafik berikut yang menyatakan hubungan potensial sel berdasarkan standar elektroda hidrogen dengan logaritma densitas arus


Potensial dari kedua reaksi yang tidak berpasangan ini dinyatakan dengan V (    dan V() , bersama-sama ditandai disekitar pertukaran densitas arusnya  (    dan

 ( ). Garis lurus pada grafik ditampilkan untuk reduksi hydrogen dan oksidasi zinc. Saat pencelupan, baik hidrogen maupun zinc sama-sama mengalami polarisasi aktivasi di sekitar garis nya masing-masing. Selain itu laju oksidasi dan reduksi nya harus sama seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, yang mana hanya mungkin pada persimpangan garis dari 2 segmen. Persimpangan ini terjadi pada potensial korosi yang dinyatakan dengan Vc dan densitas arus korosi   Laju korosi dari Zinc dapat ditentukan dengan memasukan nilai 

menurut

persamaan:



 

Pada kasus korosi yang kedua mengkombinasikan polarisasi aktivasi dan konsentrasi untuk reduksi hidrogen dan polarisasi akttivasi untuk oksidasi logam M. kurva polarisasi yang menyatakan hubungan potensial korosi dan arus potensial korosi yang dicocokan pada titik dimana garis oksidasi dan reduksi menyimpang ditampilkan seperti berikut :


G. PASSIVASI

Passivasi logam adalah rintangan korosi akibat pembentukan produk korosi sebagai lapisan protektif yang menghambat kelangsungan reaksi. Dengan definisi lain bahwa pasivasi logam merupakan peristiwa kehilangan reaktifitas reaksi logam akibat keberadaan kondisi lingkungan tertentu. Sejumlah logam dan paduan teknik menjadi pasif dan bahkan sangat tahan korosi dalam lingkungan oksidator sedang sampai kuat. Contoh logam yang memiliki sifat pasivasi adalah baja tahan karat (Stainless Steel ), Nikel dan sejumlah paduan Nikel, Titanium dan paduannya, Aluminium dan paduannya. Ada dua teori berkaitan dengan lapisan pasif, yakni teori lapisan oksida dan teori adsorpsi. Menurut teori lapisan oksida, lapisan pasif adalah lapisan barrier difusi pada produk korosi yang memisahkan logam dengan lingkungan sehingga reaksi terhambat atau berhenti. Menurut teori adsorpsi, lapisan pasif dimana logam yang dilapisi oleh lapisan chemisorbed oksigen. Keberadaan lapisan ini dimaksudkan untuk mengadsorpsi molekul  O sehingga menghambat pelarutan di anoda. Dua teori tersebut menjabarkan maksud yang hampir sama bahwa lapisan protektif yang terbentuk pada permukaan logam menciptakan kondisi pasif dan terjadi peningkatan ketahanan korosi logam. Pasivasi logam yang dinyatakan dalam laju korosi diilustrasikan dengan kurva polarisasi pada Gambar berikut.


Kurva polarisasi menunjukkan hubungan antara potensial logam dengan rapat arus. Perilaku pasivasi logam M dinyatakan sebagai rapat arus. Pada titik A, logam dalam kondisi potensial equilibrium dan rapat arus  . Ketika potensial logam menjadi lebih positif, logam berperilaku sebagai logam aktif, rapat arus  dan laju reaksi meningkat secara eksponensial. Ketika potensial logam lebih positif sampai mencapai Epp dan rapat arus  , laju korosi menurun drastis. Pada potensial Epp , terbentuk lapisan protektif pada permukaan logam dan menurunkan reaktifitas logam. Jika potensial logam makin positif, rapat arus masih tetap  sampai batas daerah pasif. Peningkatan potensial lebih lanjut melampaui daerah pasif menyebabkan logam menjadi aktif kembali dan rapat arus meningkat dalam daerah transpasif.

H. PENGARUH LINGKUNGAN

Variabel dari korosi lingkungan seperti kecepatan fluida, temperatur,dan komposisi akan berpengaruh pada sifat korosi material yang mengalami kontak dengan nya. Misalnya, dengan menaikan kecepatan fluida akan dapat mempertinggi laju korosi. Laju dari reaksi kimia mengalami kenaikan apabila temperature dinaikan, ini biasanya juga berperan dalam menaikan laju korosi. Menaikan konsentrasi dari spesies korosif juga dapat mempercepat laju korosi. Bagaimanapun, untuk kemampuan material terhadap pasivasi,menaikan jumlah konten korosif dapat mengakibatkan transisi dari aktiv menjadi pasiv,berdasarkan pertimbangan reduksi pada korosi. 17 Korosi dan Degradasi Material

Lingkungan dengan sirkulasi oksigen yang berbeda akan memberikan laju korosi yang berbeda pula pada sebuah logam. Sirkulasi oksigen yang bagus akan mendorong terjadinya reaksi katodik sebaliknya daerah stagnant akan mendorong terjadinya reaksi anodic (korosi) misalnya pada ruang pengap, celah sempit dll.

I. MACAM-MACAM KOROSI a. Korosi serangan seragam/ homogen

Korosi jenis ini merupakan yang paling umum dan sering terjadi pada konstruksi-konstruksi logam. Jenis ini biasanya dikategorikan berdasarkan reaksi elektrokimia dimana perkaratan terjadi secara homogen keseluruh bagian material yang terbuka.

b. Korosi galvanic

Yaitu korosi yang terjadi pada 2 logam yang memiliki potensial berbeda dalam satu elektrolit. Dalam korosi ini logam yang memiliki tahanan korosi lemah (anodic) atau yang memiliki reaktivitas tinggi akan terkorosi, sedangkan logam lain yang lebih iner akan t erproteksi. Misalnya saat tembaga dan steel bergabung bersama dalam satu elktrolit, maka steel akan terkorosi disekitar area pertemuan nya. Berdasarkan sifat dari larutan nya, satu atau lebih reaksi reduksi dapat terjadi pada katoda material tersebut. Korosi galvanic diperlihatkan dalam gambar berikut


Berdasarkan tabel galvanic yang menyatakan tingkat kereaktifan, saat 2 campuran berpasangan bersama maka satu yang memiliki kereaktifan lebih tinggi atau berada di bagian lebih rendah pada tabel akan mengalami korosi. Laju dari serangan korosi galvanic ini bergantung pada area anoda dan katoda yang ada pada elektrolit, dan secara langsung laju korosi nya tergantung pada rasio area anoda dan katoda. Anoda yang lebih kecil akan mengalami korosi dengan cepat dari pada yang lebih besar. Alasan dari ini adalah bahwa laju korosi bergantung pada densitas arus, yaitu arus per unit area permukaan korosi. Dengan demikian,densitas arus yang tinggi diberikan pada anoda saat area permukaan nya kecil pada katoda.

c.

Korosi celah

Korosi celah adalah korosi yang sering terjadi pada celah atau bagian tertutup lainnya pada logam yang terletak pada media korosif. Tipe korosi jenis ini selalu dalam skala kecil dari larutan yang terperangkap lewat lubang, gasket, lap joint,maupun baut. Mekanisme terjadinya korosi celah di jelaskan seperti ini, setelah oksigen terkuras didalam celah, oksidasi logam terjadi pada posisi ini. Elektron pada reaksi elektrokimia dikonduksi kan melalui logam pada daerah perbatasan eksternal, dimana mereka dipakai pada reaksi reduksi. Pada kebanyakan lingkungan encer, laarutan dalam celah telah ditemukan memicu konsentrasi yang tinggi pada ion      ,yang mana bersifat merusak. Banyak campuran yang pasiv lalu kemudian mudah terkena korosi celah karena ketahanan atau perlindungan korosi nya diserang oleh ion     .

Ilustrasi secara skematik dari korosi celah ditunjukan oleh gambar berikut


d. Korosi sumuran / pitting

Korosi sumuran adalah korosi yang disebabkan oleh adanya sistem anoda pada logam dimana pada logam tersebut terdapat konsentrasi   yang tinggi. Korosi ini biasanya hampir tidak terlihat atau bisa dikatakan tersembunyi dan seringkali tidak terdeteksi dan kehilangan material pun sangat sedikit terjadi sampai akhirnya cacat. Contoh dari pitting ini diperlihatkan dalam gambar berikut

Mekanisme dari piting sendiri hampir sama dengan korosi celah dimana oksidasi terjadi pada lubang nya, sementara itu reduksi terjadi pada permukaan nya.

e.

Korosi batas butir

Korosi batas butir merupakan korosi yang terjadi pada batas butir dan merupakan tempat mengumpulnya impurity dan prospitat dan lebih tegang. Tipe dari korosi ini pada umumnya terjadi pada stainless steels . saat panas suhu berada diantara 500 sampai 800 dalam periode waktu yang lama,logam campuran biasanya menjadi sensitive terhadap serangan batas butir. Dipercayai bahwa perlakukan panas dapat menyebabkan terbentuknya susunan lapisan endapan kecil partikel kromium karbida yang terbentuk karena reaksi antara kromium dan karbon yang ada pada stainless steel. Partikel ini terbentuk pada batas butir yang ditunjukan pada gambar berikut


Karbon dan kromium harus menyebar pada batas butir untuk membentuk lapisan endapan, yang meninggalkan area kromium yang terkuras pada perbatasan dengan batas butir, akibatnya area sekitar batas butir menjadi mudah terkorosi.

f.

Selective leaching

Selective leaching biasanya terjadi pada paduan, dimana salah satu komponen pada suatu paduan larut dan mengakibatkan paduan yang tersisa menjadi berpori dan ketahanan nya terhadap korosi berkurang.

g. Korosi erosi

Korosi erosi terjadi karena gerakan relatif antara fluida korosi dengan permukaan logam. Pada dasarnya semua paduan logam mudah untuk terkena korosi erosi. Ini khususnya sangat membahayakan untuk paduan yang berpasivasi dengan membentuk lapisan pelindung tipis, karena serangan abrasif akan mengerosi lapisan tersebut. Apabila lapisan tidak mampu untuk memperbaiki ulang secara terus menerus dan cepat, maka korosi akan terjadi secara hebat.


Sifat dari fluida dapat secara dramatis berpengaruh pada sifat korosi. Menaikan kecepatan fluida akan mempertinggi laju korosi. Korosi erosi umunya terjadi pada pipa misalnya pada belokan pipa, siku, dan perubahan diameter pada pipa. Salah satu cara terbaik untuk mengurangi korosi erosi adalah dengan mengganti desain untuk menghilangkan pergerakan fluida dan efek tubrukan.

h. Korosi tegangan

Korosi tegangan terjadi akibat

adanya retakan karena adanya tegangan tarik dan media

korosif secara bersamaan. Faktanya material yang bersifat iner pun dapat dengan mudah terkorosi tegangan apabila tegangan diberikan. Paduan juga dapat mudah terkena korosi tegangan dalam lingkungan yang spesifik, khususnya pada saat level tegangan sedang. Misalnya stainless steel yang mengalami korosi tegangan saat berada dalam larutan yang mengandung ion klorin, sedangkan kuningan mudah diserang saat tidak terlindung pada ammonia. Retakan batas butir pada korosi tegangan ditunjukan oleh gambar berikut

Tegangan yang dihasilkan oleh retakan korsi tegangan tidak perlu secara eksternal di perlihatkan. Ini mungkin bisa berupa sisa yang dihasilkan karena perubahan suhu secara cepat dan terjadinya kontraksi yang tidak seimbang, atau untuk 2 fase dari paduan dimana masingmasing fase memiliki perbedaan koefisin pemuaian.


Cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi atau secara total menghilangkan korosi tegangan adalah dengan memperkecil besar tegangan , dan dengan mengurangi beban eksternal serta menaikan area persimpangan setempat untuk terjadinya tegangan. i.

Hydrogen embrtilement

Berbagai paduan logam mengalami pengurangan yang signifikan atas kelembutan dan kekuatan tarik nya ketika atom hydrogen menembus material tersebut. Fenomena ini disebut dengan hydrogen embritilment . hydrogen embritilement merupakan salah sata tipe cacat logam. Hydrogen dalam susunan atom ini menyebar secara interestial melalui kisi-kisi Kristal dan konsentrasi nya paling rendah sekitar beberapa juta bagian yang dapat meretak. Hydrogen embriltilement hampir sama dengan korosi tegangan bahwa dalam keadaan normal logam lentur mengalami britile fraktur saat mengalami tegangan tarik dan korosi atmosfer. Namun kedua fenomena ini dapat dibedakan berdasarkan interaksi nya terhadap arus listrik. Saat hidrogen embritilement terjadi, beberapa sumber dari hidrogen harus ada, selain itu juga ada kemungkinan untuk terbentuk susunan dari spesies atomnya. Situasi dimana kondisi tersebut dapat terjadi misalnya seperti dalam peristiwa berikut

-

Pengasinan baja dalam asam sulfur

-

Elektropating

-

Terbentuknya uap air pada suhu tinggi atau pada pemberian panas

Baja dengan kekuatan tinggi bersifat mudah mengalami hydrogen embritilement, dan menaikan kekuatan dapat menaikan sifat kerentanan pada material. Paduan FCC ( austenitic stainless, steel dan paduan dari tembaga, alumunium dan nikel) bersifat menantang terhadap hydrogen embritilement yang disebabkan karena memiliki kelenturan yang tinggi. Namun pembekuan regangan dari paduan tersebut dapat meningkatkan kemudahan nya untuk mengalami embritilement. Beberapa teknik yang biasanya digunakan untuk mengurangi kemungkinan terjadinya hydrogen embritilement diantaranya adalah : 1. Mengurangi kekuatan tegangan tarik dari paduan dengan pemanasan


2. Menghilangkan sumber hydrogen 3. Memasukan lebih banyak paduan yang bersifat melawan embritilement

J. KOROSI LINGKUNGAN

Lingkungan korosif termasuk atmosfer, larutan air, tanah, asam, basa, anorganik pelarut, garam cair, logam cair, dan tubuh manusia. Korosi atmosfer dapat menimbulkan kerugian besar. Embun yang mengandung oksigen terlarut merupakan zat korosif utama, namun zat-zat lainnya, termasuk senyawa sulfur dan natrium klorida, juga dapat mempengaruhi korosi . Terutama pada atmosfer laut, yang sangat korosif karena adanya natrium klorida. larutan asam sulfat yang ditambah air (hujan asam) di lingkungan industri juga dapat menyebabkan masalah korosi. Lingkungan air juga dapat memiliki berbagai komposisi dan karakteristik korosi. Air tawar biasanya mengandung oksigen terlarut serta mineral. Air laut mengandung garam sekitar 3,5% (Terutama natrium klorida), serta beberapa mineral dan bahan organik. Air laut umumnya lebih korosif daripada air tawar, dimana air laut sering menghasilkan pitting dan celah korosi. Cor besi, baja, aluminium, tembaga, kuningan, dan beberapa baja stainless umumnya cocok untuk digunakan pada air tawar, sedangkan titanium, kuningan, perunggu beberapa, tembaganikel paduan, dan nikel-kromium-molibdenum paduan sangat tahan korosi didalam air laut. Tanah memiliki berbagai komposisi dan kerentanan terhadap korosi. Komposisi variabel yang termasuk adalah kelembaban, oksigen, kadar garam, alkalinitas, dan keasaman, serta adanya berbagai bentuk bakteri. besi dan baja karbon biasa, baik dengan dan tanpa lapisan pelindung permukaan, paling ekonomis untuk digunakan distruktur bawah tanah.

K. PENCEGAHAN KOROSI

Peristiwa korosi pada logam merupakan fenomena yang tidak dapat dihindari, namun dapat dihambat maupun dikendalikan untuk mengurangi kerugian dan mencegah dampak negatif yang diakibatkannya. Dengan penanganan ini umur produktif peralatan elektronik dalam rumah tangga atau kegiatan industri menjadi panjang sesuai dengan yang direncanakan, bahkan dapat diperpanjang untuk memperoleh nilai ekonomi yang lebih tinggi. Upaya penanganan korosi


diharapkan dapat banyak menghemat biaya opersional, sehingga berpengaruh terhadap efisiensi dalam suatu kegiatan industry serta menghemat anggaran pembelanjaan rumah tangga. Berikut contoh pengendalian/pencegahan korosi yang biasa digunakan : a. Pengubahan lingkungan

Perlindungan terhadap korosi yang pertama dapat dilakukan dengan perubahan lingkungan, misalnya dengan merendahkan suhu dan kecepata fluida akan berdampak pada penglambatan laju korosi. Selain itu dengan mengurangi atau menambah konsentrasi dari beberapa jenis unsur dalam larutan dapat menimbulkan efek positif, contohnya logam dapat mengalami passivasi b. Perlindungan katoda

Pelindungan

katoda

merupakan

metode

pencegahan

korosi

yang

paling

umum

digunakan,metode ini dapat digunakan untuk menangani 8 macam dari tipe korosi yang telah dibahas sebelumnya.pada proses perlindungan katoda ini skema nya adalah seperti misalnya besi, dimana besi dilapisi atau dihubungkan 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. Perlindungan pada jaringan pipa bawah tanah ditunjukan oleh gambar berikut

c. Tin Plating (pelapisan dengan timah).

Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebuttin plating . Timah tergolong logam yang tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan 25 Korosi dan Degradasi Material

timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi hal ini justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur. d. Galvanisasi (pelapisan dengan Zink)

Pipa besi, tiang telepon dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi (berkarat). Badan mobil-mobil baru pada umumnya telah digalvanisasi, sehingga tahan karat. Berikut merupakan gambar perlindungan galvanic pada baja dengan pelapisan zinc

e. Cromium Plating (pelapisan dengan kromium)

Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak. f.

Sacrificial Protection (pengorbanan anode)

Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi 26 Korosi dan Degradasi Material

tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti. g. 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 L. OKSIDASI

Oksidasi adalah peristiwa yang biasa terjadi jika logam bersentuhan dengan oksigen. Dalam hal ini kita akan membicarakan reaksi oksidasi tanpa kehadiran air, atau dalam keadaan kering. Reaksi pada keadaan basah terjadi melalui mekanisme yang sangat berbeda dengan reaksi pada keadaan kering. Lapisan oksida di permukaan metal bisa berpori (dalam kasus natrium, kalium, magnesium) bisa pula rapat tidak berpori (dalam kasus besi, tembaga, nikel). Muncul atau tidak munculnya pori pada lapisan oksida berkorelasi dengan perbandingan volume oksida yang terbentuk dengan volume metal yang teroksidasi. Perbandingan ini dikenal sebagai Pilling Bedworth Ratio:

M adalah berat molekul oksida (dengan rumus MaOb), D adalah kerapatan oksida, a adalah jumlah atom metal per molekul oksida, m adalah berat atom metal, dan d adalah kerapatan metal. Jika rasio volume oksida-metal kurang dari satu, lapisan oksida yang terbentuk akan berpori. Jika rasio volume oksida-metal mendekati satu atau sedikit lebih dari satu maka lapisan oksida yang terbentuk adalah rapat, tidak berpori. Jika rasio ini jauh lebih besar dari satu, lapisan\ oksida akan retak-retak. Pada umumnya lapisan oksida yang terjadi di permukaan logam cenderung menebal. Berikut ini beberapa mekanisme yang mungkin terjadi. 

Jika lapisan oksida yang pertama-tama terbentuk adalah berpori, maka molekul oksigen bisa masuk melalui pori-pori tersebut dan kemudian bereaksi dengan metal di perbatasan 27

Korosi dan Degradasi Material

metaloksida. Lapisan oksida bertambah tebal. Situasi ini terjadi jika rasio volume oksida logam kurang dari satu. Lapisan oksida ini bersifat non-protektif, tidak memberikan perlindungan pada metal yang dilapisinya terhadap proses oksidasi lebih lanjut. Peristiwa ini digambarkan pada Gb.16.1.



Jika lapisan oksida tidak berpori, ion metal bisa berdifusi menembus lapisan oksida menuju bidang batas oksida-udara; dan di perbatasan oksida-udara ini metal bereaksi dengan oksigen dan menambah tebal lapisan oksida yang telah ada. Proses oksidasi berlanjut di permukaan. Dalam hal ini elektron bergerak dengan arah yang sama agar pertukaran elektron dalam reaksi ini bisa terjadi. Peristiwa ini digambarkan pada Gb.16.2.



Jika lapisan oksida tidak berpori, ion oksigen dapat berdifusi menuju bidang batas metaloksida dan bereaksi dengan metal di bidang batas metal-oksida. Elektron yang dibebaskan dari permukaan logam tetap bergerak ke arah bidang batas oksidaudara.


Proses oksidasi berlanjut di perbatasan metal-oksida. Peristiwa ini digambarkan pada Gb.16.3.

Terjadinya difusi ion, baik ion metal maupun ion oksigen, memerlukan koefisien difusi yang cukup tinggi. Sementara itu gerakan elektron menembus lapisan oksida memerlukan konduktivitas listrik oksida yang cukup tinggi pula. Oleh karena itu jika lapisan oksida memiliki konduktivitas listrik rendah, laju penambahan ketebalan lapisan juga rendah karena terlalu sedikitnya elektron yang bermigrasi dari metal menuju perbatasan oksida-udara yang diperlukan untuk pertukaran elektron dalam reaksi. Jika koefisien difusi rendah, pergerakan ion metal ke arah perbatasan oksida-udara akan lebih lambat dari migrasi elektron. Penumpukan ion metal akan terjadi di bagian dalam lapisan oksida dan penumpukan ion ini akan menghalangi difusi ion metal lebih lanjut. Koefisien difusi yang rendah dan konduktivitas listrik yang rendah dapat membuat lapisan oksida bersifat protektif , menghalangi proses oksidasi lebih lanjut.


Gambar diatas menunjukan rasio P-B pada pembentukan lapisan oksida. Pembentukan lapisan dengan rasio antara satu dan dua masuk kedalama kategori proktetif. Sedangkan non proktektif berada pada rasio kurang dari satu atau lebug besar dari dua. Dalam beberapa kasus sederhana penebalan lapisan oksida

dapat dicari relasi laju

pertambahan ketebalannya. Jika lapisan oksida berpori dan ion oksigen mudah berdifusi melalui lapisan oksida ini, maka oksidasi di permukaan metal (permukaan batas metal-oksida) akan terjadi dengan laju yang hamper konstan. Lapisan oksida ini nonprotektif. Jika x adalah ketebalan lapisan oksida maka dapat k ita tuliskan

Jika lapisan oksida bersifat protektif , transfer ion dan elektron masih mungkin terjadi walaupun dengan lambat. Dalam keadaan demikian ini komposisi di kedua sisi permukaan oksida (yaitu permukaan batas oksida-metal dan oksida-udara) bisa dianggap konstan. Kita dapat mengaplikasikan Hukum Fick Pertama, sehingga


Kondisi ini terjadi pada penebalan lapisan oksida melalui tiga mekanisme terakhir yang kita bahas di sub bab sebelumnya. Jika lapisan oksida bersifat sangat protektif dengan konduktivitas listrik yang rendah, maka

A, B, dan C adalah konstan. Kondisi ini berlaku jika terjadi pemumpukan muatan (ion, elektron) yang dikenal dengan muatan ruang, yang menghalangi gerakan ion dan elektron lebih lanjut. Agar lapisan oksida menjadi protektif, beberapa hal perlu dipenuhi oleh lapisan ini 

Tak mudah ditembus ion



Harus melekat dengan baik ke permukaan metal;



Harus nonvolatile, tidak mudah menguap pada temperature kerja dan juga harus tidak reaktif dengan lingkungannya.

M. KOROSI PADA MATERIAL KERAMIK

Bahan keramik sangat kebal terhadap korosi pada hampir di semua lingkungan, terutama pada suhu kamar. Korosi bahan keramik umumnya melibatkan pelarutan kimia sederhana, Berbeda dengan proses elektrokimia yang ditemukan dalam logam, seperti yang dijelaskan sebelumnya. Bahan keramik sering digunakan karena ketahanan terhadap korosi. Keramik dapat tahan dengan panas dan menahan suhu tinggi. Beberapa skema teknologi, untuk mengkonversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain yang lebih berguna membutuhkan temperatur yang relatif tinggi, atmosfer korosif, dan tekanan di atas ambien. Bahan keramik jauh lebih cocok untuk menahan sebagian besar lingkungan untuk jangka waktu yang wajar daripada logam.

N. DEGRADASI PADA POLIMER

Degradasi adalah suatu reaksi perubahan kimia atau peruraian suatu senyawa atau molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih sederhana secara bertahap. Misalnya, pengurangan panjang polimer makromolekul atau perubahan gula menjadi glukosa dan akhirnya membentuk alcohol.


Degradasi polimer dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama makromolekul. Pada polimer linear, reaksi tersebut mengurangi massa molekul atau panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau degradasi polimer ada beberapa macam. kerusakan termal (panas), fotodegradasi (cahaya), radiasi (energi tinggi), kimia, biologi (biodegradasi) dan mekanis. Dalam artian peningkatan berat ukuran molekul ikat silang dapat dianggap lawan degradasi. Bahan polimer juga mengalami kerusakan dengan cara interaksi dengan lingkungan. Namun, interaksi yang tidak diinginkan itu lebih dikenal sebagai degradasi daripada korosi karena proses dasarnya berbeda. Korosi logam paling sering terjadi pada reaksi elektrokimia, sebaliknya, degradasi polimer adalah physiochemical ; yaitu, melibatkan fisik maupun fenomena kimia. Selain itu, berbagai reaksi dan konsekuensi yang merugikan yang mungkin untuk degradasi polimer. Polimer dapat memburuk dengan pembengkakan dan pembubaran. Kovalen obligasi pecah sebagai akibat dari energi panas, reaksi kimia, dan radiasi juga mungkin, biasanya dengan penurunan dalam integritas mekanik. Karena kompleksitas kimia polimer, mekanisme degradasi nya tidak dipahami dengan baik. beberapa contoh polimer degradasi, polietilen, jika terkena suhu tinggi dalam suasana oksigen, menderita penurunan nilai dari mekanik properti dengan menjadi rapuh. Juga, kegunaan poli (vinil klorida) dapat dibatasi karena bahan ini dapat berubah warna menjadi bila terkena suhu tinggi, meskipun lingkungan tersebut tidak dapat mempengaruhi karakteristik mekanik. Degradasi polimer menyebabkan terjadinya perubahan dalam sifat - kekuatan tarik, warna, bentuk, dll - dari suatu polimer atau produk berbasis polimer di bawah pengaruh dari satu atau lebih faktor-faktor lingkungan seperti panas, cahaya atau bahan kimia. Perubahan perubahan ini biasanya tidak diinginkan, seperti perubahan selama penggunaan, cracking dan depolymerisation produk atau, lebih jarang, diinginkan, seperti dalam biodegradasi atau sengaja menurunkan berat molekul suatu polimer untuk daur ulang. Perubahan dalam sifat sering disebut "penuaan". Dalam sebuah produk jadi perubahan seperti itu harus dicegah atau ditunda. Namun degradasi dapat berguna untuk daur ulang / penggunaan kembali limbah polimer untuk mencegah atau mengurangi lingkungan pencemaran. Degradasi juga dapat diinduksi dengan sengaja untuk membantu penentuan struktur. 32 Korosi dan Degradasi Material

a. SWELLING AND DISSOLUTION

Ketika polimer

terkena cairan, bentuk utama dari degradasi adalah pembengkakan dan

pembubaran. Dengan pembengkakan, larutan didifusikan ke dalam cairan atau zat terlarut dan diserap dalam polimer; molekul zat terlarut kecil masuk ke dalam dan menempati posisi di antara polimer molekul. Dengan demikian makromolekul dipaksa terpisah sedemikian rupa sehingga spesimen mengembang atau membengkak. Selanjutnya, peningkatan pemisahan rantai hasil menyebabkan pengurangan kekuatan ikatan antarmolekul sekunder, sebagai akibatnya, material menjadi lebih lembut dan larutan cair lebih ductile. Larutan padat juga menurunkan temperatur transisi dan jika tertekan di bawah suhu lingkungan, akan menyebabkan bahan yang kuat akan menjadi karet dan lemah. Pembengkakan dapat dianggap sebagai proses pelarutan parsial di mana hanya ada terbatas kelarutan polimer dalam pelarut. Pembubaran, yang terjadi ketika polimer benar-benar larut, dapat dianggap hanya sebagai kelanjutan dari pembengkakan. Sebagai aturan praktis, semakin besar kemiripan struktur kimia antara pelarut dan polimer, semakin besar kemungkinan pembengkakan dan / atau pembubaran. Misalnya, karet hidrokarbon banyak yang mudah menyerap cairan hidrokarbon seperti gasoline. respon dari bahan polimer yang dipilih untuk pelarut organik yang terkandung pada Tabel dibawah ini.


Pembengkakan dan pembubaran sifat juga dipengaruhi oleh suhu serta karakteristik dari struktur molekul. Secara umum, peningkatan berat molekul, meningkatkan tingkat silang dan kristalinitas, dan hasil penurunan suhu menyebabkan pengurangan proses-proses yg memburuk. Secara umum, polimer jauh lebih tahan terhadap serangan asam dan basa solusi daripada logam. Sebagai contoh, asam fluorida (HF) akan menimbulkan korosi logam banyak serta melarutkan kaca, sehingga disimpan dalam botol plastik. Sebuah perbandingan kualitatif perilaku polimer berbagai larutan juga disajikan pada Tabel diatas.

b. BOND RUPTURE

Polimer juga dapat mengalami degradasi oleh proses pemotongan atau bisa disebut pecahnya ikatan rantai molekul. Hal ini menyebabkan pemisahan rantai segmen pada titik pemotongan dan pengurangan berat molekul. Beberapa sifat fisik dan kimia polimer mungkin dipengaruhi oleh bentuk degradasi. Pecah obligasi (bond rupture) terjadi melalui hasil dari paparan radiasi atau panas, dan dari reaksi kimia. 

RADIASI EFEK Beberapa jenis radiasi ultraviolet (UV) memiliki energi yang cukup untuk

menembus spesimen polimer dan berinteraksi dengan konstituen atom atau elektron nya. Salah satu reaksi tersebut adalah ionisasi, di mana radiasi menghilangkan elektron orbital dari atom tertentu, mengubah atom yang menjadi ion bermuatan positif. Sebagai konsekuensi, salah satu ikatan kovalen terkait dengan atom tertentu rusak, dan ada


penataan ulang dari atom. Ini mengarah ke salah satu pemotongan atau silang pada ionisasi situs, tergantung pada struktur kimia polimer dan juga pada d osis radiasi Dalam penggunaan sehari-hari, kerusakan radiasi terbesar untuk polimer disebabkan oleh UV radiasi. Setelah kontak yang terlalu lama, lapisan tipis polimer menjadi rapuh, menghitamkan, retak, dan gagal. Misalnya,pada tenda kemah,diawali tenda berkemah mulai sobek, mengembangkan retak, dan jendela plastik menjadi berawan. Pada polimer yang digunakan dalam reaktor nuklir maka harus tahan terhadap tingkat radiasi nuklir yang tinggi. Tidak semua konsekuensi dari paparan radiasi merusak. Silang mungkin dapat disebabkan oleh radiasi untuk meningkatkan perilaku mekanik dan karakteristik degradasi. Sebagai contoh,radiasi digunakan secara komersial untuk polietilen crossling untuk meningkatkan ketahanan terhadap pelunakan dan aliran pada suhu tinggi, memang, Proses ini dapat dilakukan pada produk yang telah dibuat. 

EFEK REAKSI KIMIA Oksigen, ozon, dan zat lainnya dapat menyebabkan atau mempercepat

pemotongan rantai sebagai hasil dari reaksi kimia. Efek ini terutama terjadi di karet divulkanisir yang terikat ganda pada atom karbon sepanjang rantai tulang punggung molekul dan yang terkena ozon (O3), suatu polutan atmosfer. Salah satu reaksi seperti pemotongan dapat diwakili oleh rantai terputus pada titik ikatan rangkap, dan mewakili kelompok atom yang terpengaruh selama reaksi. Biasanya, jika karet ini dalam bertekanan, lapisan tipis oksida akan terbentuk pada permukaan,dan melindungi bahan massal dari reaksi lebih lanjut. Namun, ketika bahan-bahan ini mengalami tegangan tarik, celah dan retakan membentuk dan tumbuh dalam arah tegak lurus terhadap stres, pada akhirnya, pecahnya bahan mungkin terjadi. ini adalah mengapa dinding samping pada karet ban sepeda mengembangkan retak dengan bertambahnya usia mereka. Rupanya retak ini akibat sejumlah besar ozon yang disebabkan yang diinduksikan. Degradasi kimia adalah masalah tertentu untuk polimer yang digunakan di daerah-daerah dengan tingkat polusi udara yang tinggi seperti asap dan elastomer ozone. 

EFEK TERMAL Degradasi termal sesuai dengan pemotongan rantai molekul pada suhu tinggi.

Sebagai akibatnya, beberapa polimer mengalami reaksi dari jenis gas yang dihasilkan. 35 Korosi dan Degradasi Material

Reaksi-reaksi ini dibuktikan dengan penurunan berat material. Stabilitas termal polimer merupakan ukuran ketahanan terhadap dekomposisi ini. Stabilitas termal yang terkait terutama dengan besarnya energi ikatan antara konstituen atom berbagai polimer. tinggi ikatan energi hasil bahan yang lebih stabil termal.

C. WEATHERING

Bahan

polimer banyak diberikan dalam aplikasi yang memerlukan paparan kondisi luar.

Setiap degradasi yang dihasilkan disebut pelapukan, yang mungkin merupakan kombinasi proses yang berbeda. Dalam kondisi kerusakan adalah pri-marily akibat oksidasi, yang diprakarsai oleh radiasi ultraviolet dari matahari. Beberapa polimer seperti nilon dan selulosa juga rentan terhadap penyerapan air, yang menghasilkan penurunan dalam kekerasan dan kekakuan. Resistensi terhadap pelapukan antara berbagai polimer cukup fluorocarbons diverse.The hampir lembam pada kondisi ini, tetapi beberapa bahan, termasuk poli (vinil klorida) dan polystyrene, yang rentan terhadap cuaca.


KESIMPULAN

1. Korosi merupakan suatu peristiwa yang sangat merugikan dan perlu ditangani dengan serius untuk meminimalisir kerugian yang didatangkan nya 2. Korosi terjadi karena adanya reaksi redoks antara logam dengan lingkungan nya 3. Indikator penyebab korosi utama pada lingkungan adalah oksigen dan air 4. Air laut bersifat lebih korosif daripada air tawar, oleh karena itu komponen material yang akan digunakan pada air laut seperti misanya komponen besi pada kapal harus yang lebih memiliki ketahanan lebih terhadap korosi 5. Lingkungan dengan sirkulasi oksigen yang buruk akan memicu terjadinya reaksi korosi 6. Pada suatu kondisi lingkungan tertentu, beberapa material dapat mengalami kehilangan reaktifitas,peristiwa ini disebut pasivasi 7. Logam yang memiliki kereaktifan yang tinggi akan cendrung lebih mudah mengalami korosi 8. Ada 8 jenis korosi diantaranya korosi seragam,korosi galvanic, korosi celah,pitting,korosi batas butir,korosi erosi dan korosi tegangan 9. Perlindungan terhadap korosi dapat berupa a. Perlindungan mekanis b. Perlindungan elektrokimia 10. Perlindungan mekanis misalnya dengan melapisi timah, galvanisasi, pengecatan dll 11. Perlindungan elektrokimia dapat berupa perlindungan katoda, dan pengorbanan anoda 12. Pada polimer, cacat nya lebih dikenal dengan istilah degradasi 13. Degaradasi pada polimer menyebabkan terjadinya perubahan fisik seperti kekuatan tari, warna, bentuk yang dipengaruhi dibawah pengaruh lingkungan seperti panas, cahaya dan bahan kimia


Makalah Korosi Dan Degradasi

Recommend Documents