Disusun oleh : Ajeng Destiana P.(01) Eva Nia S.(08) XII IPA 3
Jenis dan Macam-macam Baterai Hambatan terbesar pada teknologi gadget adalah batere. Ya, selama 50 tahun terakhir teknologi batere belum berubah banyak. Bayangkan kenikmatan dan juga penghematan andaikata batere yang mendayai iPhone 3G, notebook dan PDAphone kita mampu bekerja lebih dari satu hari setelah diisi penuh satu kali saja. Baterai adalah salah satu dari sumber energi dan sangat penting bagi penggunaan mobile Gadget. Produsen Gadget mengunakan berbagai macam jenis baterai yang berpengaruh terhadap harga, ukuran serta kemampuan gadget tersebut.
Untuk jenis yang paling banyak digunakan saat ini, adalah baterai type Lithium dan type AA. Untuk type AA biasanya digunakan baterai Alkaline. Berbeda dengan baterai AA biasa, jenis Alkaline mempunyai kapasitas lebih besar yang pada gadget digunakan untuk LCD dan Flash. Namun, penggunaan baterai Alkaline sebenarnya lebih disarankan untuk diganti dengan jenis NiMH yang mempunyai kapasitas lebih besar lagi dibanding Alkaline dan mempunyai kemampuan untuk di isi ulang. Sedangkan jenis baterai Lithium lebih menguntungkan dari segi berat dan ukuran, karena gadget yang menggunakan baterai type Lihtium biasanya didesign lebih compact dan lebih ringan dibanding gadget dengan baterai type AA. Jika diperhatikan pada baterai Alkaline kemungkinan tidak terlihat berapa besar kapasitas yang tertulis pada baterai, sedangkan pada NiMH terlihat jelas berapa besar kapasitas yang dapat disimpan oleh baterai tersebut.
Ketika baterai memberikan power kepada peralatan elektronik yang memerlukan energi yang besar seperti gadget digital, peralatan komputer, portable music player sebuah baterai Alkaline hanya akan memberikan sebagian dari kapasitasnya. Sedangkan pada baterai NiMH atau NiCd, baterai tersebut memberikan lebih banyak kapasitasnya dan besarnya mendekati kapasitas maksimum pada peralatan elektronik yang rakus energi. Itu berarti pada gadget digital, sebuah NiMH dengan kapasitas 1800 mAh dapat memberikan lebih banyak foto dibanding sebuah baterai Alkaline yang mempunyai kapasitas 2800 mAh.
Pada dasarnya semua batere bekerja dalam cara yang sama. Zat kimia yang ada di dalam batere menghasilkan elektron-elektron, yang berkumpul pada ujung negatif batere, dan mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Ketika kita memasang batere di dalam gadget, electronelektron mengalir ke seluruh gadget dan kembali ke ujung positip batere, membuat sebuah siklus dan menyebabkan proses kimiawi yang menghasilkan energi, yang membuat gadget Anda bekerja. Kata mAh merupakan satuan kapasitas baterai isi ulang. 500 mAh berarti bila baterai dibebani 125
mA (mili amper), ia dapat bertahan 4 jam. Atau 1 jam pada 500mA. Makin besar nilai mAh sebuah baterai berarti ia akan dapat dipakai lebih lama sebelum perlu di-charge ulang. Angka 1.2 V menyatakan besarnya voltase baterai. Pastikan voltase baterai ini sama dengan spesifikasi Gadget Anda Untuk battery baru, disarankan untuk melakukan proses charging (isi) dan discharging (membuang) setrum 2 sampai 5 kali hingga battery mencapai kapasitas maksimalnya.
Cara melakukan discharging dengan menggunakan baterai tersebut sampai tidak bisa digunakan lagi di gadget. Pada alat charger tertentu, disediakan fasilitas untuk discharge baterai. Biasanya fasilitas yang disediakan pada alat ini cukup aman, karena proses pengosongan hanya terjadi sampai batas yang aman.
Lalu mengapa ada berbagai jenis batere? Campuran kimia di dalam batere-lah yang menyebabkan perbedaan tersebut. Berdasarkan campuran itu pula, batere diklasifikasikan. Nah, kenalilah tipe batere gadget Anda dan juga cara merawatnya agar dayanya awet.
1. Alkaline Adalah jenis batere yang paling umum ditemukan. Batere yang harganya murah dan dayanya habis dalam sekali pakai ini bisa mendayai Game Boy Anda selama 20 menit (atau 2,5 menit pada Sega Nomad). Kerapatan energi, jumlah daya yang dikandung batere Alkaline tidak buruk, tetapi pada gadget yang haus energi seperti MP3 player atau kamera digital, daya batere ini cepat terkuras habis. Namun untuk gadget yang tidak tinggi tuntutan dayanya, batere Alkaline bisa bertahan lama, bahkan bisa bertahun-tahun. Sayangnya batere ini tidak bisa diisi ulang. 2. Silver oxide atau batere silver-zinc menyediakan cukup banyak daya dan tahan lama. Batere tipe ini dipakai dalam jam tangan dan juga mainan anak-anak, maupun di torpedo dan kapal selam, atau perangkat lain yang mementingkan kinerja, bukan harga. Kelemahannya, perak yang digunakannya mahal jika ukuran batere lebih besar daripada kancing yang dipakai pada gadget. Selain itu, di akhir masa pakainya batere ini seringkali bocor dan lelehan merkuri-nya berbahaya. 3. Batere Lead-acid terdiri dari dua tipe besar: batere pemicu seperti yang ada di mobil Anda dan dirancang untuk lonjakan daya singkat; dan batere bersiklus panjang yang memberikan daya yang lebih rendah, lebih ajek dan digunakan di kapal, mobil golf, dan sebagai daya cadangan di berbagai gadget. 4.
Batere Alkaline Isi Ulang (rechargeable): Mirip batere Alkaline biasa, tetapi dibuat agar bisa diisi ulang – artinya membuat elektron-elektron dipompa masuk kembali ke dalam batere. Tidak sepeti batere Nickel metal hydride, batere ini tidak habis dayanya bila tidak dipakai, tetapi kapasitasnya berkurang setiap kali dhisi ulang dan tidak setinggi batere Alkaline biasa.
5.
Nickel Cadmium, alias NiCad, Baterai ini merupakan jenis tertua, paling tahan banting, namun berat dan volumenya paling besar. Baterai jenis ini sudah tidak lagi banyak digunakan pada gadget karena dianggap tidak praktis. Baterai NiCad sangat rentan efek memori. Maksudnya, baterai hanya mengisi ke tingkat dimana baterai terakhir didischarge, akibat proses akumulasi gas yang terperangkap dalam plat sel baterai. Jika baterai di-discharge hingga 30 persen dan di recharge, maka baterai hanya akan mengisi energi yang terpakai tadi (30 persen) yang dilanjutkan dengan penyusutan volume "gas" yang terperangkap. Cara terbaik untuk menghilangkan efek memori dan membuang sisa gas terperangkap adalah dengan melakukan "burping", atau mengkondisikannya. Maksudnya, menghabiskan seluruh isi baterai pada gadget hingga benar-benar kamerea mati dan melakukan re-charging. Selain itu kendati tidak dipakai, batere akan kehabisan seluruh dayanya setelah sekitar 90 hari
6.
Nickel metal hydride, alias NiMH, menggantikan kadmium dalam NiCad dengan campuran yang membuatnya mampu menahan lebih banyak energi (40%) pada ruang yang sama dibandingkan NiCad. NiMH merupakan pengembangan dari NiCd, dibanding NiCd dengan volume sama, kapasitasnya jauh lebih besar. Namun, seperti halnya NiCd, NiMH juga rawan terhadap memory effect meski tidak sebesar NiCd. Beberapa produsen baterai bahkan menyatakan NiMH produknya bebas memory effect. Seperti Sanyo eneloop, daya yang ada perlahan-lahan akan habis walaupun batere tidak dipakai.Fenomena ini muncul saat baterai yang belum habis dipakai sudah di-charge ulang. Bila dilakukan berkali-kali baterai dapat kehilangan kapasitasnya dan hanya mampu menampung sedikit daya saja sebelum dengan cepat habis. Memory effect dapat dihilangkan dengan mengosongkan baterai sampai habis sebelum mengisi ulang. Setiap 10-15 kali siklus isi ulang baterai NiMH, kosongkanlah baterai hingga habis sama sekali sebelum mengisi ulang. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan "bibit-bibit" memory effect yang mungkin timbul. Jangan sekali-kali mengosongkan baterai dengan bola lampu dan kabel hingga lampu mati. Ini akan dapat merusak sel baterai yang paling lemah (reversal effect), dan pada gilirannya merusak semua sel. Sisakan setidaknya 1V per sel baterai, pantaulah terus-menerus karena voltase baterai akan turun dengan tiba-tiba. Bila Anda tidak memiliki alat untuk itu, lebih baik jangan lakukan. Mengosongkan dengan gadget adalah cara terbaik, karena ambang batas aman pasti tidak kelebihan. Beberapa produsen baterai NiMH menyatakan bahwa baterainya bisa di recharge lebih dari 500 kali, namun bila baterai NiMH telah mencapai 400 kali siklus isi ulang, perlu dipersiapkan untuk penggantian baterai tersebut, karena walaupun masih bisa digunakan, biasanya kapasitasnya sudah menurun dan berarti masa pakai sebelum diisi ulang sudah berkurang.. Baterai Li-ion dapat rusak dengan mendadak jika rangkaian di dalamnya rusak. Untuk membuang baterai yang sudah tidak digunakan, sebaiknya berhati-hati karena kandungan kadmiumnya bisa mencemari tanah
7. Lithium ion alias Li-ion menjadi batere standar pada gadget masa kini. Dibandingkan batere dengan bahan nikel, Li-Ion lebih efisien energi dan tidak memiliki efek memori, tetapi juga lebih mahal harganya. Namun batere tipe ini tidak boleh dibuang sembarangan karena bisa meledak (walaupun hanya terjadi beberapa kali per satu juta batere). Dibandingkan NiMH, siklus isi ulang batere Li-ion lebih pendek setengahnya ( 1000 vs. 500 kali). Ada kelemahan lain. Jika daya batere benar-benar habis dan voltase-nya turun di
bawah ambang tertentu, kapasitas energi batere Li-ion akan menciut secara permanen. Karena itulah batere dirancang untuk mati jika dipasang setelah waktu tertentu. Biasanya, jika Anda punya gadget dengan batere bertipe isi ulang, tipe Li-Ion-lah yang dipakai. Jika tidak, mungkin baterenya berjenis Li-Poly. 8. Lithium ion poly atau lithium poly atau li-poly (Li-Po), berasal dari lithium ion tetapi menggunakan elektrolit berbasis polimer gel. Karena itu namanya menjadi lithium ion poly. Batere tipe ini lebih bandel (tidak mudah meledak) dibandingkan Li-ion standar, lebih ringan dan bisa dibentuk sesuka hati. Anda akan semakin sering menjumpainya sebagai pengganti lithium-ion di laptop dan gadget lain. Kelemahannya, batere ini lebih cepat habis dibandingkan Li-ion biasa. 9. Lithium iron phosphate (Li-Fe) merupakan perkembangan dari lithium ion yang menggantikan campuran oksida kobalt dalam li-ion. Tipe ini lebih kecil kemungkinannya meledak dan dapat melepaskan kapasitas dan terisi ulang sangat cepat. Namun sampai saat ini lithium iron phosphate masih mahal dan rumit pembuatannya. Mau tahu di mana batere ini ada? Antara lain di laptop OLPC XO dan mobil hibrida. Self Discharge Salah satu yang perlu diperhatikan pada penggunaan baterai charge NiCad dan NiMH adalah 'self discharge', yaitu berkurangnya kapasitas yang terdapat pada battery walaupun tidak digunakan. Jumlah/persentasi self discharge pada masing-masing baterai berbeda-beda, tapi bisa diperkirakan sekitar beberapa persen (1 sampai 3%) perhari dari kapasitas maksimumnya dan pada suhu 70 derajat Fahrenheit. Penempatan baterai NiMH pada temperator yang lebih rendah akan sedikit membantu mengurangi efek self discharge. Ada yang menyebutkan apabila baterai NiMH dibekukan (dingin) dalam 1 bulan sisa kapasitas baterai masih ada 90% sejak terakhir di recharge. Tapi sebelum digunakan, baterai NiMH yang dibekukan tersebut harus dikembalikan dulu pada suhu ruangan yang normal. Jadi setelah kita men-charge baterai NiMH, sebaiknya disimpan pada suhu yang dingin untuk mengurangi efek self dischargenya. Disarankan untuk me-recharge lagi baterai yang sudah disimpan dalam jangka waktu yang lama sebelum di gunakan. Berbeda dengan baterai Alkaline, jika baterai Alkaline disimpan pada suhu ruang normal, efek self discharge yang terjadi kurang dari 2% per tahun. Sehingga walaupun disimpan dalam jangka waktu yang lama, kapasitas baterai Alkaline nyaris tidak akan berkurang dari semula. Sebagai catatan, jika baterai Alkaline disimpan pada suhu 85 derajat Fahrenheit, efek self discharge hanya sekitar 5% pertahun, tapi pada 100 derajat Fahrenheit, efek self discharge baterai Alkalin sekitar 25% pertahun. Jadi apabila kita tinggal pada lokasi yang cuacanya sangat panas, disarankan untuk menyimpan baterai Alkalin pada ruang pendingin untuk menghindari efek selft discharge, walaupun persentasinya sangat kecil sekali dibandingkan efek self discharge pada baterai NiMH dalam kondisi suhu yang sama. Baterai Lithium juga hampir sama dengan baterai Alkaline, efek self dischargenya sangat kecil dibandingkan dengan baterai NiMH, sehingga jika kita charge penuh dan disimpan pada suhu ruang normal pada waktu yang lama, kapasitanya juga tidak akan banyak berkurang. Tapi sampai saat ini untuk ketiga jenis baterai tersebut (Alkaline, NiMH, dan Lithium) baterai NiMH harganya memang lebih murah dibanding yang lainnya. Jadi dipertimbangkan saja menggunakan baterai jenis yang mana dan disesuaikan dengan peralatan yang akan digunakan. Charging Time Ada berbagai macam jenis alat charger yang digunakan untuk mengisi ulang baterai NiMH atau NiCd yang kapasitasnya habis. Alat-alat tersebut mempunyai berbagai macam
sensor untuk membatasi kelebihan kapasitas (overcharge) yang dapat mengakibatkan sel baterai tersebut rusak dan kemampuan penyimpanannya berkurang. Sensor dalam bentuk timer, biasanya ini sudah disesuaikan satu paket dengan jenis baterainya, sehingga dari awal charging sampai waktu tertentu, alat charger ini dapat menghentikan pengisian sehingga menghindari overcharge. Ada juga dalam bentuk microprocessor yang biasanya disebut oleh produsen sebagai smart rapid charger, yaitu dapat menghitung dengan tepat berapa sisa kapasitas baterai sebelum alat tersebut berhenti men-charge baterai. Kadang alat ini juga dilengkapi dengan detektor suhu baterai yang berfungsi juga untuk membantu mengendalikan charging baterai. Trickle charge, adalah kemampuan alat charger untuk memberikan ampere secara sedikit-sedikit ke baterai NiMH akibat dari efek self discharge (keterangan tentang self discharger diatas). Kemampuan ini berguna untuk menjaga agar baterai selalu dalam kondisi penuh dan siap pakai, walaupun dibiarkan dalam jangka waktu yang lama di alat charger. Terdapat juga alat charge yang manual, untuk alat ini sebenarnya hampir sama dengan alat charge yang menggunakan sensor, tapi bedanya perlu diperhitungkan dengan tepat sehingga tidak terjadi overcharge, karena alat ini akan men-charge terus selama belum dimatikan, jadi tidak ada indikator baterai sudah penuh. Namun apabila charging timenya tepat dan tidak melebihi hitungan maksimum, maka penggunaan alat ini cukup aman, tapi biasanya arus yang diberikan cukup kecil (untuk menghindari overcharge) sehingga diperlukan waktu lama agar baterai bisa terisi penuh.
Untuk charging Time pada masing-masing jenis alat charge sebenarnya mempunyai perhitungan dasar yang dapat dihitung dengan rumus ideal sebagai berikut :
mahB = Kapasitas Maksimum Baterai mAhC = Bersarnya Amper perjam yang diberikan charger th = Total Waktu dalam Jam th = mAhB / mAhC
Jadi, jika baterai 1800 mAh dan Ampre Chargernya 100 mAh, berarti : 1800 / 100 = 18 jam Waktu yang diperlukan untuk chargingnya pada kondisi ideal adalah 18 jam.
Penting ! Hindari untuk membawa baterai AA NiMH / NiCd dan disimpan pada kantong baju atau celana (atau dibawa dengan sembarangan), pada keadaan tertentu baterai tersebut dapat berhubungan singkat satu dengan yang lain dan itu dapat menyebabkan panas dan bahkan menyulut api didalam kantong. (Wib)
KOROSI 2.1 Pengertian Korosi Korosi atau Perkaratan berasal dari bahasa latin ”Corrodere” yang berarti perusakan logam. Adapun definisi korosi sebagai berikut. Korosi adalah proses degradasi atau deteorisasi perusakan material yang terjadi disebabkan oleh pengaruh lingkungan sekelilingnya. -
Korosi adalah perusakan material tanpa perusakan mekanis.
-
Korosi adalah Kebalikan dari metalurgi ekstraktif.
Korosi adalah proses elektrokimia dalam mencapai kesetimbangan thermodinamika suatu sistem. -
Korosi adalah reaksi antara logam dengan lingkungannya.
Korosi adalah suatu penyakit dalam dunia teknik, walaupun secara langsung bukan merupakan produk teknik. Adanya studi tentang korosi adalah usaha untuk mencegah dan mengendalikan kerusakan supaya serangannya serendah mungkin dan dapat melampaui nilai ekonomisnya, atau umur tahannya material lebih lama untuk bisa dimanfaatkan. Caranya dengan usaha prefentif atau pencegahan dini untuk menghambat korosi. Dan hal ini lebih baik dari pada harus mengeluarkan biaya perbaikan yang tidak sedikit akibat serangan korosi. 2.2 Jenis-jenis Korosi Adapun beberapa jenis korosi yang umum terjadi pada logam sebagai berikut. 1. Korosi Galvanis (Bemetal Corrosion) Disebut juga korosi dwilogam yang merupakan perkaratan elektrokimiawi apabila dua macam metal yang berbeda potensial dihubungkan langsung di dalam elektrolit yang sama. Elektron akan mengalir dari metal yang kurang mulia (anodik) menuju ke metal yang lebih mulia (katodik). Akibatnya metal yang kurang mulia berubah menjadi ion-ion positif karena kehilangan elektron. Ion-ion positif metal bereaksi dengan ion-ion negatif yang berada di dalam elektrolit menjadi garam metal. Karena peristiwa ini, permukaan anoda kehilangan metal sehingga terrbentuk sumur-sumur karat atau jika merata akan terbentuk karat permukaan. 1. Korosi Sumuran (Pitting Corrosion)
Adalah korosi yang terjadi karena komposisi logam yang tidak homogen dan ini menyebabkan korosi yang dalam pada berbagai tempat. Dapat juga adanya kontak antara logam, maka pada daerah batas akan timbul korosi berbentuk sumur. 1. Korosi Erosi (Errosion Corrosion) Logam yang sebelumnya teleh terkena erosi akibat terjadinya keausan dan menimbulkan bagianbagian yang tajam dan kasar. Bagian-bagian inilah yang mudah terserang korosi dan apabila terdapat gesekan maka akan menimbulkan abrasi yang lebih berat. 1. Korosi Regangan (Stress Corrosion) Gaya-gaya seperti tarikan (tensile) atau kompresi (Compressive) berpengaruh sangat kecil pada proses pengkaratan. Adanya kombinasi antara regangan tarik (tensile stress) dan lingkungan yang korosif, maka akan terjadi kegagalan material berupa retakan yang disebut retak karat regangan. 1. Korosi Celah (Crevice Corrosion) Korosi yang terjadi pada logam yang berdempetan dengan logam lain atau non logam dan diantaranya terdapat celah yang dapat menahan kotoran dan air sebagai sumber terjadinya korosi. Konsentrasi Oksigen pada mulut lebih kaya dibandingkan pada bagian dalam, sehingga bagian dalam lebih anodik dan bagian mulut menjadi katodik. Maka terjadi aliran arus dari dalam menuju mulut logam yang menimbulkan korosi. Atau juga perbedaan konsenrasi zat asam. Diamana celah sempit yang terisi elektrolit (pH rendah) maka terjadilah sel korosi dengan katodanya permukaan sebelah luar celah yang basah dengan air yang lebih banyak mengandung zat asam dari pada daerah dalam yang besifat anodik. Maka dari snilah terjadinya korosi dengan adanya katoda dan anoda. 1. Korosi Kavitasi (Cavitation Corrosion) Terjadi karena tingginya kecepatan cairan menciptakan daerah-daerah bertekanan tinggi dan rendah secara berulang-ulang pada permukaan peralatan dimana cairan tersebut mengalir. Maka terjadilah gelembung-gelembung uap air pada permukaan tersebut, yang apabila pecah kembali menjadi cairan akan menimbulkan pukulan pada permukaan yang cukup besar untuk memecahkan film oksida pelindung permukaan. Akibatnya bagian permukaan yang tidak terlindungi terserang korosi. Karena bagian tersebut menjadi anodik terhadap bagian yang terlindungi. Karena terjadinya korosi pada bagian tersebut, maka akan kehilangan massa dan menjadi takik. Takik-takik tersebut akan bertambah dalam karena permukaan di dalam takik tidak sempat membentuk film pelindung karena kecepatan cairan yang tinggi dan proses kavitasi akan berlangsung secara berulang-ulang. 1. Korosi Lelah (Fatigue Corrosion) Bila logam mendapat beban siklus yang berulang-ulang, tetapi masih dibawah batas kekuatan luluhnya. Maka setelah sekian lama akan patah karena terjadinya kelelahan logam. Kelelahan dapat dipercepat dengan adanya serangan korosi. Kombinasi antara kelelahan dan korosi yang
mengakibatkan kegagalan disebut korosi lelah. Korosi lelah terjadi di daerah yang menderita beban, lasan dan lainnya. 1. Korosi antar kristal Terjadinya korosi hanya pada batas kristal, akibat dari serangan elektrolit. Karena tegangan pada kristal adalah paling tinggi. Dan terjadiny karbida pada batas butir yang dapat mengakibatkan korosi ini. 1. Penggetasan Hidrogen 1. a. Hydrogen Embrittlement Penggetasan hidrogen adalah suatu proses hilangnya daktilasi baja dengan terserapnya hidrogen ke dalam struktur material baja. Kekuatan tarik tidak terpengaruh secara nyata. Daktilasi ini dapat dikembalikan melaui perlakuan panas. Kerusakan hidrogen menggambarkan pelemahan baja secara permanen karena berkembangnya retak-retak mikro (microfissures). Retak yang disebabkan oleh kerusakan hidrogen biasanya terjadi di sepanjang batas butir, karenanya berbeda dengan retak dingin akibat kemasukan hidrogen yang biasanya bersifat transgranular. Di dalam material baja, atom-atom hidrogen ini bergabung menjadi molekul (H2) dan menyebabkan terjadinya regangan lokal yang hebat. Jika baja cukup ductil maka kemungkinan dapat bertahan terhadap regangan lokal ini. Namun jika baja getas dan keras, maka akan terjadi retak-retak halus, yang kemudian menjadi besar dan mengakibatkan kegagalan materil. 1. b. Hydrogen Damage Kerusakan hidrogen di dalam material baja terjadi akibat atom-atom hidrogen ini bergabung menjadi molekul (H2) dan menyebabkan terjadinya regangan lokal. Jika kemudian gas H2 terperangkap di dalam cacat material seperti inklusi, laminasi maka gas hidrogen lama kelamaan berkumpul dan menaikkan tekanan di lokasi tersebut. Karena besarnya tekanan menyebabkan gelembung atau blister. Hal ini tidak terjadi pada suhu yang tidak terlalu tinggi dan pada daerah yang dekat dengan permukaan. 2.3 Lingkungan Korosi Ada beberapa pengaruh lingkungan korosi secara umum adalah sebagai berikut. 1. Lingkungan air Air atau uap air dalam jumlah sedikit atau banyak akan mempengaruhi tingkat korosi pada logam. Reaksinya bukan hanya antara logam dengan oksigen saja, tetapi juga dengan uap air yang menjadi reaksi elektrokimia. Karena air berfungsi sebagai: -
Pereaksi. Misalnya pada besi akan berwarna cokelat karena terjadinya besi hidroksida.
-
Pelarut. Produk-produk korosi akan larut dalam air seperti besi klorida atau besi sulfat.
-
Katalisator. Besi akan cepat bereaksi dengan O2 dari udara sekitar bila ada uap air.
-
Elektrolit lemah. Sebagai penghantar arus yang lemah atau kecil.
Mekanisme reaksi uap air di udara dengan logam sebagai berikut (Sumber: Supardi, 1997:72). 4H+ + 4OH-
4H2O 4H+ + O2 2H2O
Fe2+ + 2e
Fe 2Fe + 4H+ 2Fe2+ + 4H+ 2Fe2+ + 4OH2- 2Fe(OH)2
2Fe(OH)2 + H2 + 1/2 O2 2Fe(OH)3 4Fe + 6H2O + 3O2 4Fe(OH)3 Proses reaksi uap air terjadi seperti pada gambar dibawah ini. Gambar 2.1 Sel karat logam di dalam titik embun (Sumber: Widharto S, 1999:4) Korosi pada lingkungan air bergantung pada pH, kadar oksigen dan temperatur. Misalnya pada baja tahan karat pada suhu 300-500oC bisa bertahan dari karat. Namun pada suhu yang lebih tinggi 600650oC baja tahan karat akan terserang korosi dengan cepat. Demikian juga dengan penambahan kadar O2 dalam air maka akan mempercepat laju korosi pada logam. Pengaruh kondisi lingkungan yang berubah-ubah sangat mempengaruhi laju korosi. Seperti faktor-faktor berikut. -
pH
Menurut penelitian Whitman dan Russel ternyata pH dari suatu elektrolit sangat mempengaruhi pada proses terjadinya korosi pada besi. Pengaturan pH dilakukan dengan pembubuhan KOH pada air yang pH 6-14 dan pembubuhan asam pada 7-0. Gambar 2.2 Pengaruh pH pada logam besi (Sumber: Supardi, 1997:90) -
Kadar Oksigen
Oksigen hampir ada dimana-man, karena potensial redoks sangat tinggi maka oksigen dalam proses korosi akan terlebih dahulu akan direduksi oleh H+. Potensial redoks reaksi: O2 + H2O + 4e
4OH- , E=1.23 V.
Kelarutan O2 dalam larutan harus dikurangi oleh garam yang terlarut dalam larutan dan kelarutannya bergantung pada logam yang tercelup dan luasan permukaan logam tercelup serta temperaturnya. Gambar 2.3 Kelarutan O2 (Sumber: Supardi, 1997:133)
Adapun macam-macam air seperti air suling merupakan air yang paling bersih dan bebas dari kation dan anion serta terisolir dari udara dan bebas mikroba. Adapun air hujan atau salju merupakan proses sulingan alam, namun demikian air ini masih mengandung CO2 dari udara yang dapat membentuk senyawa H2CO3 dan akan bersifat asam menyebabkan korosif pada baja. Untuk air permukaan komposisinya zat terlarut bergantung pada tanah yang ditempati atau tempat tergenangnya. Tetapi pada umumnya zat yang terlarut lebih rendah dari pada air laut. Biasanya air permukaan mengandung Ca2+, Mg2+, NH4+, Cl-, dan SO-4. Agresifitasnya lebih rendah daripada air laut. Sedangkan untuk air tanah dangkal seperti sumur zat terlarutnya bergantung pada tanah sekitanya. Korosi oleh air bersih pada logam yang tidak mulia akan terbentuk reaksi sebagai berikut: L + 2H2O L(OH)2 + H2 Sedangkan untuk air bersih dan adanya O2, akan ada proses oksidasi dari udara sekitarnya. Hal ini biasanya terjadi pada air dekat permukaan. Reaksinya: 2L + 3H2O + 3/2O2 2L(OH)3 1. Lingkungan udara Temperatur, kelembaban relatif, partikel-partikel abrasif dan ion-ion agresif yang terkandung dalam udara sekitar, sangat mempengaruhi laju korosi. Dalam udara yang murni, baja tahan karat akan sangat tahan terhadap korosi. Namun apabila udara mulai tercemari maka serangan korosi dapat mudah terjadi. Salah satu polusi udara yang menimbulkan karosi adalah NOX dari pabrik asam nitrat, Cl2 dari pabrik soda, dan NaCl dari air laut. 3. Lingkungan asam, basa dan garam Pada lingkungan air laut, dengan konsentrasi garam NaCl atau jenis garam-garam yang lain seperti KCl akan menyebabkan laju korosi logam cepat. Sama halnya dengan kecepatan alir dari air laut yang sebanding dengan peningkatan laju korosi, akibat adanya gesekan, tegangan dan temperatur yang mendukung terjadinya korosi. Pada larutan basa seperti NaOH (Caustic soda), baja karbon akan tahan terhadap serangan korosi pada media ini dengan suhu larutan 75 oF (24 oC) dan konsentrasi 45% berat. Pada larutan asam seperti Asam cromat (CrO3) dengan Asam kromat 10% pada suhu 60oC tidak akan menyerang baja tahan karat. Tingkat korosi akan naik sebanding dengan temperatur dan konsentrasi yang juga meningkat. Senyawa kromat mampu sebagai pemasif yang efektif terhadap laju korosi pada logam. Dalam kenyataannya dapat tereduksi menjadi Cr2O3 yang membentuk serpih yang berwarna hijau kecoklatan. Cr2O3 banyak digunakan sebagai abrasi pada pemolesan karena Cr2O3 keras, tajam sehingga mampu mengikis atau mengasah logam menjadi mengkilap. Penggunaan larutan garam Natrium Cromat / sodium kromat (Na2CrO4) dengan kadar tertentu mampu menghambat laju korosi. karena sodium kromat sebagai inhibitor kimia, yaitu suatu zat kimia yang dapat menghambat atau memperlambat suatu reaksi kimia. Secara khusus, inhibitor korosi merupakan suatu zat kimia yang bila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan tertentu, dapat menurunkan laju penyerangan lingkungan itu terhadap suatu logam.
Selain itu fungsi dari inhibitor adalah mampu memperpanjang umur pakai logam, melindungi dan memperindah permukaan logam, lebih mengkilap dan terang dengan warna tertentu yang dihasilkan sesuai inhibitornya. Penggunaannya sebagai berikut (Sumber: Widharto, 1999:140). -
Na2CrO4 , dengan konsentrasi 50 ppm digunakan pada pipa baja.
-
2,3 gr/l Na2CrO4 untuk sambungan galvanik Cu-Zn-Fe
-
2,4 gr/l Na2CrO4 untuk sambungan galvanik Fe-Al
0,1% Na2CrO4 digunakan untuk penghambat laju korosi logam Fe, Cu, Zn dalam sistem air pendingin (water cooling) dan pada larutan garam (Brines) 0,1% -1% Na2CrO4 digunakan untuk penghambat laju korosi (inhibitor) logam Fe, Pb, Cu, Zn dalam sistem mesin pendingin(engine coolants) Di bawah ini berbagai jenis media dan penyebab terjadinya korosi. Gambar 2.4 Berbagai Media Karat dan Faktor-faktor yang mempengaruhinya (Sumber: Widharto S, 1999:2) 2.4 Perhitungan Laju Korosi Logam baja karbon dicelupkan pada lingkungan yang telah dipersiapkan sebelumnya. Volume lingkungan yang digunakan mengikuti rasio minimum volume larutan terhadap luas permukaan benda uji adalah 20 ml/cm2, sesuai dengan ASTM G31-72 (Reapproved 1990) “Standard Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals”. Untuk perhitungan laju korosi dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut. Laju korosi =
(mpy)
dimana : mpy = laju korosi, (mils/year) W = berat yang hilang, (gr) A = luas, (cm2) T = waktu, (jam) D = density, (gr/cm3) 2.5 Pengendalian Korosi Korosi tidak mungkin sepenuhnya dapat dicegah karena memang merupakan proses alamiah bahwa semuanya akan kembali ke sifat asalnya. Asalnya dari tanah maka akan kembali ke tanah. Hal ini
adalah siklus alam yang akan terus terjadi selama kesetimbangan alam belum tercapai. Namun demikian pengendalian dan pencegahan korosi harus tetap dilakukan secara maksimal, karena dilihat dari segi ekonomi dan dari segi keamanan merupakan hal yang tidak boleh ditinggalkan dan dibiarkan begitu saja. Pengendalian korosi harus dimulai dari suatu perencanaan, pengumpulan data lingkungan, proses, peralatan dan bahan yang dipakai serta pemeliharaan yang akan diterapkan. Adapun metodemetode yang dilakukan dalam pengendalian korosi sebagai berikut. 1. Pengubahan lingkungan 2. Pemilihan bahan 3. Modifikasi rancangan 4. Teknik pelapisan 5. Proteksi anodik dan katodik 2.6 Penelitian Terdahulu Adapun penggunaan sodium kromat dalam suatu material baja yang direndam dalam larutan sodium klorida selama kurang lebih 50 hari dapat membentuk pasivitas dalam larutan. Penggunaan konsentrasi sodium kromat (satuan ppm) dalam larutan awal adalah 25, 50, 100, 250, 500, dan 1000 yang ditambahkan dalam air dengan konsentrasi 100 ppm sodium klorida, masih perlu adanya penambahan sodium kromat secara berturut-turut pada larutan awal adalah 1.0, 1.3, 0.5, 0.3, 0.1, dan 0.1 pon/1000 ft2. Sedangkan untuk untuk air yang mengandung sodium kromat 1000 ppm, maka pada konsentarsi larutan awal 25, dan 50 ppm tanpa perlu adanya penambahan sodium kromat lagi. Karena dengan konsentrasi tersebut sudah bisa menjadi inhibisi yang baik. Dan untuk konsentrasi larutan awal 100, 250, 500, dan 1000 ppm, perlu penambahan secara berturutturut adalah 1.1, 1.3, 0.7, dan 0.7 agar jumlah larutan Na2CrO4 dapat membentuk pasivitas dalam larutan sodium klorida(NaCl). (Sumber: Widharto, 1999:127). Ada juga nilai konsentrasi kritis dalam media sodium klorida dan sodium sulfat, sehinggga apabila terlampaui akan menyebabkan pitting corrosion pada baja apabila terendam dalam larutan kromat selama 5 hari pada suhu 25oC dalam larutan diam. Konsentrasi Na2CrO4 (ppm) adalah 200 dan 500. dengan konsentrasi kritis pada NaCl adalah 12 dan 30 ppm. Sedangkan pada Na2SO4 konsentrasi kritisnya adalah 500 dan 120 ppm. (Sumber USU:Indra, Kimia dari Inhibitor Korosi: 2004)
