d an'IlmuBpngetahuan hffiffAtfta '. '-.t
Fii*t'-*i..--
ffi"$ UniversitasNegeril Tahun tal
ASLI
i,
&rd"y *'i'giy "nl ,..iY N l P .1 9 $ 3 . ' 1 4 i i e ; i l J
1003
I
PASIVASISEBAGAIPENGENDALIKOROSILOGAM EndangWidjajanti Laksono iurdik Kimia FMIPA UNIY yahoo.com Ernail: ewxlaksonor@
AtsSTRAK
ASLI
Korosi merupakanperisti*a alarn yang rnerugikandan tidak dapat dicegah. Untuk menghindarikerusakanmaterial logam. maka korosi harus dikendalikan. Pengendalian ini dimulai padatahapperancangan, pembuatan dan akhirnyapadatahap p e m a k a i a nP. a s iar s r r n e r u p a k atrer k r r i kp e r n b c r r t u k al anp i s a np a s i f p a d a p e r m u k a a n l o g a m .L a p i s a np a s i f ' t e r d i r id a r i l a p i s r r ro f . : j d aa t a u l a p i s a rhr i d r o k s i d aU. m u m n , r ' a p a s i fl a n g t e r b e n t upka d al o g a n rb i l r r r t , rt.a i t u o k s i d al o g a r nd i b a g i a nd a l a md a n lapisan o k s i d a /h i d r o k s i d da i b a g i a nl u a r . O k s i d al o g a n d r a n h i d r o k s i d lao g a n rs e b e n a r n yj uag a p e m i c ut e r b e n t u k n rkao r o s i . K c t e p a t a pn r ' n t i l r l r l p r ro t e n s i apl a d ap r o s e sp a s i v a sai k a n m e n g h a s li al p i s a na r r t ki o r o s is. e d a r r g k a ke r rt i d a kt c p a t a n p e n g g u n a at enk n o l o giin i j u s t r u j u s t r u r n e n t i c u berakibat tirttbrrln a ,ki o r o s ia t a u t el ; r l rt e r k o r o s i . A n a l i s i sl a p i s a np a s i f d a l a n st k a l ar t r i L r tdl i r p adt i l a k r r k arrtrr e l a l Lnrrir : t r r tiitu) u k t f o r ) t 9 t r i . K a t ak u n c:i k o r o s ip. a s i r a sei l.e k t r o k i r n i a P E ; r * D . { l l LL L , , \ \ Korosi adalah proscs alarttiah ) ang bany'ak nrcn)cbabkan kerusakan t t t a t e r i a lS . c er t l i t k l t u s u sk u l o s rd i d el l r r i s i k i r rsrc b a g u p i c l l u f l l n u l r t r i r t ul o g a r no l c h r e a k s i e l c k t r o k i n r i a d en g l n l i n t k L r n g a n na; ( K en n et h l t - f. I 9 9 1: I 9 9 ) . R e a k s r k o r o s i l r l i t l l l t s l x ) n t i l r )s. c h i r r g g isre r i l n g i ukl o r o s i t i c l a kd a p a tc l i u e g a ht,c t a p id a p a t dikendalikan, Pengenrialian korosi te'rharlapsuatLl bahan ataLr materi dapat r)tcnlperpi.rlrlarrg usiu plkui ltlltlrr]irti.runri.rtsrilllcrscbut. Ada bcbcragra cafa yang t e l a h d i k c n a l u r t t u k n r c n g e n d a l i k a np r u s c s k o l o s i , n r i s a l n v ap c l a p i s a nd c n g a n p o l i m e rt e r t c n t u a . t a up r o t c k s ik a t o d i k . Setiap bahan atau material mengalanri 3 tahapan pokok yaitu tahap perancangan. tahap penrbuatan dan tahap pemakaian, Pengendalian korosi memainkan peran pentingdalarrisetiaptahapanini, Kegagalanpengendalianpada ketiga tahapan ini nrenlebabkan bahan atau nraterial rusali sebelum bermanfaat (prematur). Pcngendaliankorosi dapat berupa rnodifikasi rancangan,modifikasi lingkungan, peniberiart lapisan pelindung. pentilihan bahan ataupun proteksi
katodikatauanodik.Penrberian lapisan l i n d u n sm i s a l n v d ae n Dipresenrasikan NASIONAL lvllPA 2006 denganrema dalarnSt--l't'llNAR P e n d i d i k r rtnl a, n l ' c n r r a p l nM l l ' A s c r l al ) c r u r r i r r r rlr)raal a mP e n i n g k a t aKn P e n d i d i kd a n ' l ' e n a g uK c p c r r t l i d i k a n)"a n g d i s r " ' l c r r g g a r uoklaerhrF a k u l t a sI V l a t e P e n g e t a h u aAnl a m U N Y d i Y o g l a a n a p a d at a n g g a i A s u s r u s2 0 0 6
ESA}IAN
illlEfsiiTANy
B.''ff^Ifr-
lEndarg %,Ajajant i L a 6os ono
ataumaterialdengansuatupolimertertentu,atausenyawatenentu(cat misalnya). Tetapi tidak semuabahandapat dilapis dengancara tersebut,Karenadapat saja materialtersebuttidak dapatdigunakanatau berfungsidenganbaik karenaadanya lapisan itu. Khusus untuk logam pemberianlapisan pelindung dapat berupa lapisanfilm pasif, Teknik pelapisanmerupakanteknik elektrokimia.Sedangkan analisissecarakimia dapatdilakukansecaragratimetri,spekrromerri1XPS,STM, spektrometriimpedance,AES, SIMS). Tujuan analisis secara kimia untuk mengukurketebalanlapisan,mengetahuikerapatanmolekul padalapisanoksida atau hidroksida dan strukturkimia lapisan.Denganmengetahuiketebalandan strukturkimia, makakarakterlapisandapatditcntukan. Pasivasimerupakansuatukeadaandari logam atau paduanlogam dalam pelarut,dimana permukaanlogam tertutupoleh oksida dan hidroksidadengan ketebalantertentudan konrpaklconrpact)(1,. Nlarcus,V Maurice,2000:132), Keadaanini rnenvebabkan loganratalrpaduanmenjadipasifdan nantinyadapat memproteksi logamataupaduanterhadapscrangan korosi.Pernbentukan lapisan oksida dan hidroksida sebagai lapisarr plsif di permukaanmemerlukan perhitungansecaratepat, karena lapisanoksida atau lapisan hidroksidajustru dapat berubahmenjadi pemicu terjadinl,akorosi. Seberapatebal lapisanitu terbentuk, atau bagaimanakarakteristik tllnr atau lapisan pasif merupakan pertintbanganutarlra pertrasilan.Makalali ini akan mcmbahas lebih jauh bagaimanafilm pasif dibuat pada permukaanlogam dan sejauhmanadapat mengc'ndal i kankorosr.
PEMBAHASAN Korosi Secarakimia peristinakorosi merupakanreaksioksic'asireduksiantara logam denganlingkungannya, menuruthukunrtermodinamikaII, reaksiberjalan spontankarenabeda potensialsebelumreaksi lebih kecil dibandingkanbeda potensialsetelahreaksi, Loganr )ang paling nrudah terkorosiadalah besi. Keberadaan air atauuapair yangbereaksi dcnganlogam,menghasilkan ion positif (H-) di permukaanlogam akan nienl,ebabkan ion negatif dari mendekatnya
K-36
SeminarNosiorufgl.tcpAZoo0
cPasi'uosi Se1ag;tPtycn fu[i'l(oron Logam
lingkunganke permukaanlogam. Jika di lingkunganbanlak terdapatoksigen (yangdapatmembentukion negatit)makareaksilanjutandari proseskorosi akan menjadisemakinmudah,Secaraumum reaksikimia yang terjadidapatdituliskan berikut: sebagai 2 N I - ( a q ) -H : O t l t ) \ l O H . , r ,- F I - ( a q )
.....(l)
pada permukaanlogam. Spesi M. aclalahloganr.irtls .r.lrrllhspesitcrir,,'lstlrpsi reaktit.karcnacnerginyalebihtinggidari senyawaN4Ofl MOH oa,ini umunrn)'a a t a u ; o n n y ' aK , c r e a k t i t a inn i t c r b e n t u k a r c n ra. rd a n l ap c r u b a h aenn e r g im e n u j u padakestabilan. R e a k s(i l ) u n t u kl o g a n kr r o md a p ndt i t u l i s k i rsnc b a g abi e r i k u t : C r r - 1 a q* ; i l l : O ( s )) C r ( O l l ) : , . r' ,i I l - ( a q ) . .
,.,.....,..(2)
reaksi: terjadinya oksigenpadapcnnukaan loganrakunrncnyebabkan kehadiran V l O H ( s ) ' r t / z O(:g ) ) i U O ( O l Ju) , r :. . .
.,....,(3)
MO(OH) merupakanproduklang dikenalscbagaikorosiatauuntuk logam besi d i k e n a ls e t , a g aki a r a t .[ , r r t u kl o g a r nb c s i r c a k s ik o r o s id a p a td i t u l i s k a ns e p e r t i persamaan reaksi(-lt F e ( s )" l l : O ( l ) )
I : e( l l l O 7 . r r, ,r ,: ,
.,,.(1)
F e ( H 3 O ) r )1 , F e i O f l ' 1 , , uL,l-' 1 a q . ; I r e ( O i l ' ) r u) , l ' e ( O l l ) u l-, e ' F e ( O H ) , ; ), F e ( O H ) - ' e 2 } r e( O Il ) ' " l l 2 0 : - I l l ' ) 2 I r c ( O[I) r ' ' l - l : O I r e ( O l t ) r-- l l r o ) l i c l O l l ) : ' +I l ' 2 F e ( O I - l ) : ' t- :r. ' l ' - l l l : O ) + F c - r O + - 6 l l * F e ( O H ) : - O l i ' ) F e O ( O H-) H : O produk akhir dari reaksi(l) adalahFe;O+y'aitumagnetitdan karat FeO(OH). korosi dapatdigantbarkan Secaraurnum nrekanisnre sepertidaiam gambar 1. Seluruh pernrukaanlouanr lang basahmenyebabkanberkurangnyakandungan d a l a r tct l c k t r o l ict l id c k a t n y a . oksigen
Wnia
K -37
E&ng'WAj ajant i ta ftSono
udara
Gambarl. \lekanismeteriadinrakorosisecara umun Sedangkangambar2 memperlihatkan mekanismekorosilogamFe sepertipada reaksi(4)
Udara
G a m b a2r . ! l e k a n i s n rtee r j a d i n ykao r o s p i a d al o g a mb e s i
Panjangnya lintasanoksigcnnrenujupermukrun,nrakabagianini menjadianoda. Akibatnyapclarutanlegairrtcrjadidi blgiurrIcrrgah, rsaksiion lt-rganr dcnganion hidroksil menyebabkanpcnurnpukanprodLrkkorosi di sepLltarlubang dan membentuk karat. Berdasarkan awalterjadinya korosi,rlaka korosidapatdibedakan menjadi korosi merata(uniform), korosi sumuran(pitting conosion),korosi antar butir, korosi tegangretak.korosi galvani dan korosi biologi. Digolongkansebagai korosi merata bila logarnatau paduanloganrberadadalam lingkunganagresif (korosif;,misalnyasuasana asamataubasa ataukeberadaan molekul02, HzO, CO2,ataupunair sadah. Korosisunruranac.lalah korosiyangdipicuoleh faktorfaktor metalurgi, Yang dinraksuddengan taktor metalurgi misalnya adanya keretakanpada logam. mempunyaitonjolan atau rerjadi dislokasipada logam akibat tegangantarik yang dialami, konrposisinyaheterogenkarena adanya inklusi,segregasi ataupresipitasi.
K-38
SemitarNa.rbwf % IaA 2006
aoshtasiSe1agaiQer4entrafiKprod Logam
Korosi antar butir adalahkorosi yang terjaclipada batasbutiran,akibat energi pada daerah ini lebih besar dibandingkandengan sekitamya.Korosi tegan3-retakterjadiakibattegangandalarnlogamyang beradadalamlingkungan korosit-.lvlunculnla tegangankarena pendinginanyang tidak merata. Korosi galvani merupakankorosi antara2 logam berbedayang beradadalam kontrak korosibiologikorosiyangditimbulkan listrik dan lingkungankorosil.Sedangkan jamur ataubakteri. olehganggang,
Pasivasi Pasirasi adalah sLratuteknik cl.'ktrokinria)ang digunakan untuk suatulogam melindungilouantnrelaluipernbentukan tilnr pusil'padapcrntukaan proses ataumaterial.Loganrbila dic,-'lupkan dalanrl:rlulanasamakanmertgalami p c l a r t t t u rK t . e n r u r l i ; rtnc r i a i l ip c l c p l s l r th i r l r u g u rdt a r i p e r n r u k a alrot g a r t ra k i b a t adanlaarusdi katodadandiikutidenganrcduksidarioksigen.
loganr
pasif,lapisan lapisan oksidadanatau hidroksida lapisan
permukaan logam OanrbarL Strukturlapisanpasil'pada
K a r a k t e r i s t i ks i s t e n rp a s i l ' n r e l i p u t id a e r a ha k t i l , d a e r a hp a s i l ' d a n d a e r a h transpasil.. Secaraskerlatikdapatdilihatpadadiagrampadagambrr 3 . Kurva padagarnbar3 nrc'rnperlihatkan bah*'a suatulogamyang dipasifkan p a d ap o t e r t s i i t e l r t c n l r r n r c n r p r , n t )Ja ik c r r r u r r g k i r r a b rcrr,a d ap a c l ac l a c r a ha k t i f yang berartiloganrnrudahtcrkorosi.bcradapadadaerahpasii'yangartinyalogam padadaerahini akan terjadi terproteksidari korosiatarr padadaerahtranspasit-. pelepasan oksigen.dan terjadipelarutan lang berartiterjadikorosisumuranatau pitting corro,sion Oleh seh;rbitu bcsarnyapotensialy,angharusdipilih harus yang dipilih bcrada pada daerahaktif atau tepat. Kar,,'naapabila pt-rtcnsial transpasil.r ang tcr'1ldiI'Lrk.rnperlindirngr.in tcrhadapkorosi melainkanjustru padaprosespasivasi,sepeni terkorosi. Selainitu pll larutartluga berpengaluh
'l(imw
K -39
Etdang glMj ajant i La ftSorc
yang diperlihatkandalampenelitianStrehblowdan Titze (P.Marcus,v. Maurice,
2000:142) Daerahaktif
daerah pasif
daerahkan-casrf
Evolusr dan oksigen
9
pelarutan pada filmsemi konduklor transpasif '/
7t^ terisolasi / gadaAt oan zn,nt /
l)utcr)5ra clcktroda
Gambar3. Kuna antarapotensial danarusberbagai lorramdalamlarutan elektrolit Setiap loganr menrpunr ai kurra porensial elekrrode- arus yang karakteristik.misalnya saja untuk permukaanlogam Nikel yang berorientasi (l I l), daerahaktif bera.ria pada potensialelektroda0 sampai200 mV/ EHS (elektrodapembandingyang digunakanadalahelektrodahidrogenstandar).dan daerah transpasiftercapaimulai potensial l-100 mV/ EHS untuk pH larutan pasivasi3. (E. Laksono,2001:165).Atau dapatdikatakandaerahamanuntuk prosespasivasiadalahantara200 sampai 1400 mV/ EHS. Sedangkanuntuk permukaankrom 1'angberorientasi( ). daerahpasivasiberadapada (H.Ma, Y. Berthieret al. 2002: ). Llntuklogam Cu. penelitianStrehblow menyebutkan bahwadaerahpasif terbentukpadaporensial0,58.pH sampai- 0,059.pH, Film pasif y'angterbentuknterupakanbilul,erarru dua lapis y'aituCu2Opada lapis d a l a md a n C u O / C u ( O H )p: a d al a p i s a nl u a r ( P . N 4 a r c u V s .. M a u r i c e , 2 0 0 01: 4 2 ) . Berbeda d e n g a nl o g a ma l u m u n i u nst .i l a ta l u n r u n i u m s e b a g ai si o l a t o rm, a k ap r o s e s pasivasipadaaluntuniumuntukketebalan kLilangdari 100p M umumnyalapisan pasifyangterbentukberpori.Karenalllnr rang terbentukmerupakan t-rimanodic yang menyebabkanterjadinla patahansiruktur pada potensialtinggi. Lapisan
K-{0
SeminarNasioruf% IaA 2 006
Qosi'vos'r 5eo.tg:t Pct4eni,tft furoi
Logem
pasif padaalumuniumterdiridari AluOr di bagiandalamdan \iOLtf{ Ji bagian luar,
Penentuanketebalanlapisanpasifsecaraspektrometri Ada beberapameto,Jalang dapatdigunakanuntuk mengukurketebalan konrposisikimia lapisanpasif yang lapisanpasif sekaligusuntuk nrcngetahui r c r b e n t u k i \ l e t o d el l r r g l t a l i r r gb l r r l l h . l i g u n a k a rat d a l a h5 n c k t r o l l l e t r.i'.\ d a b e b e r a p iai l a r y a n g d i t l u s a r k apna l a k c r i r ,s p e k t r o r l l c l rni t, i s a l r t r a . X l ' (S X - r a y s yaitu spcktrotbtometer Spectrophotometerl Photoelectron lang bcrsunlberpada photoelectrondari sinar X. .{ES yaitu spcktrotbtometer }ang nlenggunakan e l e k t r o nA u g e ru n t u kt t t e n e t l b apkc t t l t t k a a r t . Xnl ' } S . l ' e b a ll a p i s a n K e r e b a l a nl a p i s a nd a p a td i t e n t u k ; i n r e n g g u t r a k a pirotcrclcktron logarn terhadapoksida dengrnpanjangutc'nuaSi akan sebancling i a g i a nd a l a n rt e r t e n t us.u d u ty a n g a t a uh i d r o k s i d a n l ua n r u ks u a t ut i n g k a te n e r g b dan dengartarahpirotoelectron sanrpel dibentukanraraperniukaan iiing dianalisis a . K i t a k a t z uV. . i \ 4 a u r i c e r k s i d aa t a uh i d r r r k s i d a n(l N d e n s i t aus n s u rk r g a r ld a l a n o e t a l , 1 9 9 8 3: 6 ) . n r i e n t a s( li l l ) P e n e l i r i aEn. l - a k s o n(ol U 0 l : 1 6 5 .n)i e n l c b u t k abna h w aN i d e n g a o y ' a n gd i p a s i r a s i d c n g i i np o t c n s i asl e b c s a9r 5 0 m V I E H S d a , r l l 5 0 n t V l E H S 5 Ao dan 7 Au. lapisanoksidadenganketebalan selama30 menir.ntenghasilkan sedangkanlapisanhidroksida)ang terbcntukmempunyaiketebalansamayaitu bahwapada gasanioniakmemperiihatkan 5 A". Uji Iapisanpasil'terhadap sebesar -smBar h i n g g a3 0 m e n i t e k s p o s i sgi a s a m o n i a kd o s i sr e n d a hy a i t us c b e s alr0 terjadinyaadsorpsiarttoniakpada permukaanlogam, baik tidak menyebabkan untuk yang dipasitkansebesar950nrV ntatrpun1150 mV. Namun untuk uji anroniakl0 nrllar selanra20 rnenit,permukaanlang dipasiftan menggunakan dengan potensial I 150 ntV
gas amoniak,meskipun lnalt)pulttL'l')gadsorpsi
permukaanlain yangdibuat dcngern silngatrendah.t)ibandingkun intensitasn)a o l e h p e n e l i r Ii a i n p a d al o g l n rN i t t t t ) , r l o k a i n t c n s i t aasd s o r p si ni i s a n g arte n d a h i et s. a l , ( W i l l e n b r L r cI hl ..D . C ' l a r t o n( . I t . e t a l . l 9 9 0 :1 7 9 .E . L a k s o n oC. l a l t a y ' r e
Wmu
K -41
E&nA hl,ldjajanti L aftSono
2403: 53.1,ini berani lapisan pl:r;' relah mampu memproteksiterhadapgas amoniak. PENUTUP Korosi
adalah pcri:tiua ;rlarn \ ang menyebabkankerusakanpada
material.Bila ini terjadi pada alat- alat ylng vital atau penting maka akan berdampak secaraekonomis.Untuk mencegahprosesalam ini sangatsulit. Pengendalian korosi y'angterjadipadalogarndapatdilakukandenganmembentu lapisanpasifpa,lapemrukaan logarn.Namunagarhasilnyaefektif,makabesamya potensial untuksctiaploganrharusdiperhatikan. lang digunakan
DAFTAR PLiSTAKA E. Laksono,2001 oJtheuntrrtottiu r,tnpctssivefilm .lnteruc'tir.tn on ,Yi(l1l) surfaces Proce'edings 6'r'ISS\1. \lanchcster'. CreatBritain. Endang\\ridjajantiLaksono, .{. Caltalries.C. .\rgile.P. i!larcus(2003). ..lclsor'lttiott pt'c-tt'r(ttr(l tt.l,\'ll: on O.ulgt,tr ,\'i(lll1. SurJilc'c.Sc'icnc's,530, p . 37 - 5 a H. lVIa,Y.Berthier,P,iVlarcus, 2001,,lclsorptiott oJ'ununonia on passive ftlm on chrontiunt s'urJuc',:. CorrosionSci.{J,l 71 KennethR. T. J. Chamberlain. 1991,Koro.;ittntukmuhasiswa Seinsdan (terjemahun.l. RekaT'asa GramediaJakarta N. Kitakatzu.V. IVlaurice. C. Hinnen.P. IVlarcus. 2000,Localdecomposition of ItliO ultruthinJilmsJbrmeclon l,li(1lil. SurfaceSciencg{07,36 P.Marcus,V. lvlaurice,2000,.l'luteriulscielcesuntl Techno\og, ediredby M. y,ol19,London,willey-VCH, 131-169 Schurze, W i l l e n b r u c hR. . D .C l a l r o n C . . R . .\ , 1 .O v e r s l u i z e D n ,, K i m , Y . L u i , 1 9 9 0 , Interuc'tiort rtf untrttr-tttiu on pus'sive.lilms on Cr, ivlo, itii,!;e, CorrosionSci,
3 1 .r 7 9
K-12
SemirwrNa.rbru[ *t tcPAZoo0
