Pengertian Korosi, Faktor Penyebab, Proses Korosi dan cara Mencegah Korosi

PENGERTIAN KOROSI

Korosi berasal dari bahasa latin “Corrodere” yang berarti perusakan logam atau perkaratan akibat lingkungannya. Korosi adalah kerusakan atau degradasi material logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki sehingga mengakibatkan berkurangnya kekuatan energy pada material logam tersebut

FAKTOR PENYEBAB KOROSI

Faktor internal

1. Kemurnian bahan
2. Struktur bahan
3. Struktur kristal
4. Teknik pencampuran dan pembentukan bahan
5. Teknik perakitan
6. Unsur-unsur pengotor/ikutan dalam bahan

Faktor eksternal

1. Kelembaban udara
2. Adanya oksigen dan air
3. Elektrolit (asam atau garam), seperti air hujan dan air laut
4. Permukaan logam yang tidak rata
5. Keberadaan zat pengotor, seperti adanya tumpukan debu karbon dari hasil pembakaran BBM pada permukaan logam
6. Kontak dengan elektrolit, seperti garam dalam air laut
7. Temperatur tinggi
8. Tingkat keasaman dan alkalinitas. Pada umumnya pH dan alkalinitas naik, kecepatan korosi akan naik yakni pada kondisi pH<7 semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode yaitu 2H⁺_(aq) + 2e^– → H₂
9. Metalurgi, meliputi permukaan logam yang lebih kasar dan Efek Galvanic Coupling
10. Mikroba (bakteri), seperti protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida.

PROSES KOROSI

Proses Korosi adalah proses elektrokimia (redoks) dimana pada permukaan besi (Fe) bisa terbentuk bagian anoda dan katoda yang disebabkan oleh 2 hal :

1. Perbedaan konsentrasi oksigen terlarut pada permukaan besi. Pada bagian pinggir, mengandung lebih oksigen terlarut sehingga bertindak sebagai reaksi reduksi (katoda). Sedangkan pada bagian tengah, tetesan oksigen terlarut relatif sedikit sehingga bertindak sebagai reaksi oksidasi (anoda)

Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e-

Ion Fe²⁺ bergerak ke katoda dan teroksidasi lebih lanjut menjadi Fe³⁺ atau besi (III) dalam senyawa besi (III) oksida terhidrat. Dengan adanya zat elektrolit akan mempercepat reaksi perkaratan

1. Tercampurnya besi oleh karbon atau logam lain yang mempunyai E⁰ reduksi lebih besar dari besi maka besi akan teroksidasi (anoda) sehingga menghasilkan korosi atau karat.

Bila besi bersentuhan dengan oksigen dan air yang bersifat asam, maka akan terjadi :

Fe + ½ O₂ + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂O

Reaksi setengah redoksnya :

Katodik : ½ O₂ + 2H⁺ + 2e^– → H₂O                 = + 1,23 volt

Anodik  : Fe → Fe²⁺ + 2e^–                                = + 0,44 volt

Fe + ½ O₂ + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂O

Reaksi tersebut berlangsung spontan

Besi(II) itu seterusnya dioksidasi oleh oksigen membentuk karat besi atau oksida besi(III) terhidrasi

Reaksinya :

Katodik : ½ O₂ + 2H⁺ + 2e^– → H₂O                            = + 1,23 volt

Anodik  : 2Fe²⁺ → 2Fe³⁺ + 2e^–                                     = – 0,77 volt

2Fe²⁺ + ½ O₂ + 2H⁺ → 2Fe3⁺ + H₂O           = + 0,46 volt

Reaksi tersebut merupakan reaksi spontan

2Fe³⁺ + (x+3)H₂O → Fe₂O₃.x H₂O + 6H⁺

Fe₂O₃.x H₂O inilah yang disebut karat besi berwarna cokelat-merah dan ion H⁺ yang dihasilkan dapat mempercepat reaksi korosi selanjutnya. Ion Fe di alam akan teroksidasi lagi membentuk Fe²⁺ atau Fe³⁺. Sedangkan ion OH akan bereaksi dengan elektrolit yang ada di lingkungan, biasanya dengan ion H⁺ dari reaksi air hujan dan gas-gas pencemar (SOx,NOx) yang dikenal dengan hujan asam. Selanjutnya oleh oksigen di udara, besi(II) di oksidasi dan sebagai hasil reaksi akhir terbentuk Fe₂O₃.xH₂O. Zat ini dapat bertindak sebagai autokatalis pada proses perkaratan, yaitu karat yang dapat mempercepat proses perkaratan berikutnya.

PENCEGAHAN KOROSI

• Cara modifikasi lingkungan dengan menurunkan temperature, menurunkan kecepatan aliran elektrolit, menghilangkan oksigen terlarut, menurunkan konsentrasi serta mencegah kontak oksigen dan air
• Contoh : melapisi besi dengan cat, oli atau gemuk
• Cara proteksi katodik dengan pelapisan
• Melapisi besi dengan logam lain yang lebih aktif sehingga membentuk sel elektrokimia.

Contoh :

• Pelapisan dengan seng (Zn)

Hal ini disebabkan seng lebih mudah teroksidasi dibandingkan dengan besi. Potensi reduksi seng adalah E°Zn²⁺|Zn = -0.76V, lebih negatif dari pada potensi reduksi besi, yaitu sebesar E°Fe²⁺|Fe = -0.44V

• Pelapisan dengan tembaga atau timah (Tin Plating)

Pelapisan dilakukan dengan cara elektrolisis yang disebut electroplating. Pelapisan ini hanya melindungi besi selama lapisannya masih utuh tanpa cacat. Apabila lapisannya ada yang rusak atau tergores, maka timah justru mendorong atau mempercepat korosi besi. Sebab logam Cu (E°Cu2+|Cu = +0.34V) dan Sn( E°Sn2+|Sn =-0.14V) memiliki potensial reduksi yang lebih positif dari pada besi (E°Fe2+|Fe = -0.44V)

• Pelapisan dengan zink (Galvanisasi)

Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal itu terjadi 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 terlindung dan zink yang mengalami oksidasi.

• Cara modifikasi besi dengan membuat alloy (logam campuran) yang bersifat tahan karat
• Mencampur besi dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni)
• Penambahan Inhibitor

Inhibitor adalah zat kimia yang ditambahkan ke dalam suatu lingkungan korosif dengan kadar sangat kecil (ukuran ppm) guna mengendalikan korosi.

Berdasarkan mekanisme pengendaliannya inhibitor korosi dapat dikelompokkan, yaitu :

1. Inhibitor anodic

Senyawa kimia yang mengendalikan korosi dengan cara menghambat transfer ion-ion logam ke dalam air.

Contoh : senyawa kromat dan senyawa molibdat.

1. Inhibitor katodik

Senyawa kimia yang mengendalikan korosi dengan cara menghambat salah satu tahap dari proses katodik, misalnya penangkapan gas oksigen (oxygen scavenger) atau pengikatan ion-ion hidrogen.

Contoh : hidrazin, tannin, dan garam sulfit.

1. Inhibitor campuran

Senyawa kimia yang mengendalikan korosi dengan cara menghambat proses di katodik dan anodik secara bersamaan.

Contoh : senyawa silikat, molibdat, dan fosfat.

1. Inhibitor teradsorpsi

Senyawa organik yang dapat mengisolasi permukaan logam dari lingkungan korosif dengan cara membentuk film tipis yang teradsorpsi pada permukaan logam.

Contoh : merkaptobenzotiazol dan 1,3,5,7–tetraaza–adamantane.

• Pemilihan bahan yang tepat

Suatu elektrolit mempunyai pengaruh yang berbeda terhadap bahan yang berbeda. Dengan kata lain, bahan tertentu akan tahan korosi terhadap suatu elektrolit tertentu.

Contoh : kombinasi logam/paduan stainless steel-nitric acid, nickel-caustic, monel-hydrofluoric acid.