Mesin

                                        KOROSI

    Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebutperkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi.Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logamumumnya adalah berupa oksida atau karbonat.

               Rumus kimia karat besi adalah Fe₂O3.nH₂O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode,di mana besi mengalami oksidasi.Fe(s)<--> Fe₂+(aq)+ 2eElektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagaikatode,di mana oksigen tereduksi.O₂(g)+4H+(aq)+ 4e <--> 2H₂O(l)atauO₂(g)+ 2H₂O(l)+ 4e <--> 4OH-(aq) Ion besi (II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode danbagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaanrapatan logam itu.Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksisecara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk  senyawa besi oksidaatau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk  pembuatan baja atau baja paduan.Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida). Deret Voltadan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui kemungkinan terjadinya korosi. Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari oksida.

A. Proses Terjadinya Korosi

       Korosi (Kennet dan Chamberlain, 1991) adalah penurunan mutu logamakibat reaksi elektro kimia dengan lingkungannya. 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 iondengan 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, misalnya proses reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut :

Anode {Fe(s)→ Fe₂+(aq)+ 2 e}
x 2
Katode O₂(g)+ 4H+(aq)+ 4 e → 2 H₂O(l)
+
Redoks 2 Fe(s) + O₂ (g)+ 4 H+(aq)→ 2 Fe₂++ 2 H₂O(l)

Dari data potensial elektrode dapat dihitung bahwa emf standar untuk proses korosi ini, ,yaitu E0sel =+1,67 V ; reaksi ini terjadi pada lingkungan asam dimana ion H+ sebagian dapat diperoleh dari reaksi karbon dioksida atmosfer dengan air membentuk H₂CO₃. Ion Fe+2 yang terbentuk, di anode kemudian teroksidasi lebih lanjut oleh oksigen membentuk besi (III) oksida :
4 Fe+2(aq)+ O₂ (g) + (4 + 2x) H₂O(l) → 2 Fe₂O₃x H₂O + 8 H+(aq)

       Hidrat besi (III) oksida inilah yang dikenal sebagai karat besi. Sirkuit listrik dipacu oleh migrasi elektron dan ion, itulah sebabnya korosi cepat terjadi dalamair garam.
Jika proses korosi terjadi dalam lingkungan basa, maka reaksi katodik yang terjadi yaitu:

 O₂ (g) + 2 H2O(l)+ 4e → 4 OH-(aq)  

       Oksidasi lanjut ion Fe2+ tidak berlangsung karena lambatnya gerak ion inisehingga sulit berhubungan dengan oksigen udara luar, tambahan pula ion inisegera ditangkap oleh garam kompleks hexasianoferat (II) membentuk senyawa kompleks stabil biru. Lingkungan basa tersedia karena kompleks kalium heksasianoferat (III).

       Korosi besi realatif cepat terjadi dan berlangsung terus, sebab lapisan senyawa besi (III) oksida yang terjadi bersifat porous sehingga mudah ditembus oleh udara maupun air. Tetapi meskipun alumunium mempunyai potensial reduksi jauh lebih negatif ketimbang besi, namun proses korosi lanjut menjadi terhambat karena hasil oksidasi Al₂O₃, yang melapisinya tidak bersifat porous sehingga melindungi logam yang dilapisi dari kontak dengan udara luar.

B. Bentuk-bentuk Korosi

           Bentuk-bentuk korosi dapat berupa korosi merata, korosi galvanik, korosisumuran, korosi celah, korosi retak tegang (stress corrosion cracking), korosiretak fatik (corrosion fatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen(corrosion induced hydrogen), korosi intergranular, selective leaching, dan korosierosi.      

-  Korosi merata adalah korosi yang terjadi secara serentak diseluruhpermukaan logam, oleh karena itu pada logam yang mengalami korosi merataakan 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).
- 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. Logamyang mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial yang lebih rendahdan logam yang tidak mengalami korosi adalah logam yang
memiliki potensial lebih tinggi.

- 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 antar muka 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.
-  Korosi celah adalah korosi lokal yang terjadi pada celah diantara duakomponen. 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.

-  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.
-  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. Padatemperatur 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. 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 yangpotensialnya lebih rendah akan larut ke elektrolit. Akibatnya terjadi keropos padalogam paduan tersebut. Contoh lain selective leaching terjadi pada besi tuangkelabu yang digunakan sebagai pipa pembakaran. Berkurangnya besi dalampaduan besi tuang akan menyebabkan paduan tersebut menjadi porous dan lemah,sehingga dapat menyebabkan terjadinya pecah pada pipa.

Korosi dan Cara Pencegahannya

          Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi.  Besi merupakan logam yang mudahberkarat.  Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zatpadat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori.  Rumus kimia darikarat besi adalah Fe₂O₃.xH₂O.  Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat.Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan.  Contoh nyata adalah keroposnyajembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.Siapa di antara kitatidak kecewa  bila bodi mobil kesayangannya tahu-tahu sudah keropos karena korosi.  Pastitidak ada.  Karena itu, sangat penting bila kita sedikit tahu tentang apa korosi itu, sehinggabisa diambil langkah-langkah antisipasi.Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia, yaitu proses (perubahan / reaksikimia)yang melibatkan adanya aliran listrik.  Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai kutubnegatif (elektroda negatif, anoda), sementara bagian yang lain sebagai kutub positif (elektroda positif, katoda). Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sehingga terjadilahperistiwa korosi.

        Ion besi (II)yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi menjadi ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi (karat besi), Fe₂O₃.xH₂O.Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan air.  Karena itu, besiyang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yanglembab.  Korosi pada besi ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkatkeasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lainyang kurang aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri(kerapatan atau kasar halusnya permukaan).

Pencegahan korosi

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).