4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KOROSI
Korosi adalah suatu kerusakan yang di hasilkan dari reaksi kimia antara
sebuah logam atau logam paduan dalam sebuah lingkungan .Fenomena korosi
merupakan reaksi kimia yang dihasilkan dari dua reaksi setengah sel yang
melibatkan elektron sehingga menghasilkan reaksi elektrokimia. Dari dua reaksi
setengah sel ini terdapat reaksi oksidasi pada anoda dan reaksi reduksi pada
katoda(alfin,2011)
Kebanyakan proses korosi bersifat korosif.Reaksi kimia pada proses korosi
yaitu:
M M2 + Ne
Reaksi reduksi :
𝑂2 +4𝐻++2𝑒− 2𝐻2O Reduksi oksigen dalam asam
𝑂2+2𝐻2O+4𝑒− 4𝑂𝐻− Reduksi oksigen dalam basa
2𝐻++2𝑒− 𝐻2 Evolusi hydrogen dalam asam
2𝐻2O+2𝑒− 𝐻2+2𝑂𝐻− Evolusi hydrogen dalam basa
𝑀2+2e- M Deposislogam
5
𝑀3++𝑒− 𝑀2+ Reduksi ion logam
(Eka,2008)
2.1.1 Mekanisme terbentuknya Korosi
Secara umum mekanisme korosi yang terjadi di dalam suatu larutan
berawal dari logam yang teroksidasi di dalam larutan.dan melepaskan
electron untuk membentuk ion logam yang bermuatan positif. Larutan akan
bertindak sebagai katoda dengan reaksi yang umum terjadi adalah pelepasan
H2 dan reduksi O2, akibat dan H2O yang tereduksi. Reaksi ini terjadi
dipermukaan logam yang akan menyebabkan pengelupasan akibat pelarutan
logam kedalam larutan secara berulang-ulang (Alfin;2011)
Gambar 2.1 Mekanisme Korosi (Haryono; 2010)
Mekanisme korosi yang terjadi pada logam besi (Fe) dituliskan sebagai
berikut :
6
Fe (s) + H2O(l) + ½ O2(g) → Fe(OH)2 (s) …………..…………..(1)
Fero hidroksida [Fe(OH)2] yang terjadi merupakan hasil sementara yang
dapat teroksidasi secara alami oleh air dan udara menjadi feri hidroksida
[Fe(OH)3], sehingga mekanisme reaksi selanjutnya adalah :
Fe(OH)2(s) + O2 (g) + 2H2O(l) → 4Fe(OH)3 (s)………………...(2)
Ferri hidroksida yang terbentuk akan berubah menjadi Fe2O3 yang
berwarna merah kecoklatan yang biasa kita sebut karat. (Vogel, 1979).
Reaksinya adalah:
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O…………………………………………(3)
Besi membentuk dua deret garam yang penting yaitu :
1. Garam besi (II) oksida yang diturunkan dari besi (II) oksida (FeO)
garam besi mengandung kation Fe2+ (ion besi II) dapat dengan
mudah dioksidasikan menjadi Fe3+ (ion besi III) dalam suasana
netral,basa,atau bahkan dalam kondisi atmosfer yang mengandung
oksigen tinggi.
2. Garam besi (III) oksida yang diturunkan dari besi (III) oksida
(Fe2O3 ) Garam ini bersifat lebih stabil dibandingkan garam besi
(II) kation dari Fe3+ berwarna kuning muda, jika larutan
mengandung klorida, maka warna kuning yang dihasilkan di
permukaannya semakin kuat. Reaksi antara besi dengan asam
klorida menghasilkan garam-garam besi (II) dan gas
hydrogen,reaksinya yaitu :
7
𝑭𝒆 + 𝟐 𝑯+→ 𝑭𝒆𝟐+ + 𝑯𝟐(𝒈𝒂𝒔)
𝑭𝒆 + 𝟐𝑯𝑪𝑰 → 𝑭𝒆𝟐+ + 𝟐𝑪𝑰− + 𝑯𝟐(𝒈𝒂𝒔)
2.1.2 Jenis-Jenis Korosi
Adapun jenis-jenis korosi menurut mekanisme terjadinya korosi
adalah sebagai berikut:
1. Uniform corrosion
Korosi ini adalah korosi yang terjadi secara menyeluruh di
permukaan.Korosi ini mudah di prediksi karena kecepatan atau laju korosi
di setiap permukaan adalah sama.Dalam upaya pencagahan biasanya kita
dapat melakukan pelapisan (coating) di permukaan yang terpapar
lingkungan.
2. Galvanic Corrosion
Korosi ini terjadi akibat dua logam atau lebih yang memiliki
potensial reduksi yang berbeda baik di hubungkan atau
terhubung,berdasarkan deret galvanic material yang memiliki potensial
reduksi yang lebih kecil akan mengalami korosi.
3. Crevice Corrosion
Korosi ini terjaadi karena ada celah antara dua logam yang di
hubungkan,sehingga terbentuk kadar oksigen yang berbeda sehingga akan
menyebabkan korosi.
8
4. Pitting Corosion
Korosi yang terjadi akibat rusaknya lapisan pasif di suatu titik
karena pengaruh dari lingkungan korosif. Contoh lingkungan korosif
tersebut seperti air laut.Air laut yang mengandung Ion 𝐶𝐼−akan
menyerang lapisan pasif pada logam.
5. Stress Corrosion Cracking (SCC)
Korosi terjadi karena adanya beban tarik pada suatu material di
lingkungan korosif. Sifat yang khas dari korosi adalah crack yang
terbentuuk akar serabut
6. Corrosion Fatigue Cracking(CFC)
Korosi ini terjadi karena adanya tegangan beban fatik pada suatu
material di lingkungan Korosif. Hal ini sewaktu –waktu akan
menyebabkan material tersebut akan terkena korosi pada satu titik yang
menyebabkan crack yang menjalar terbentuk tidak serabut.
7. Erosion Corrosionand Fretting
Korosi ini terjadi karena adanya fluida korosif yang mengalir pada
permukaan material. Fluida tersebut dapat berupa liquid(Erosion
Corrosion)maupun gas(Fretting Corrosion) dengan kecepatan
tinggi,karena kecepatan tinggi pada fluida korosif yang mengalir,terjadi
efek keausan mekanisme atau abrasi.
8. Hydogen Induced Cracking(HIC)
Korosi terjadi karena adanya tegangan internal pada suatu material
karena adanya molekul-molekul gas hydrogen yang berdifusi ke dalam
struktur atom logam.Hidrogen dapatterbentuk akibat reaksi dari asam.
9
9. Intergranular corrosion (Korosi batas Butir)
Korosi ini terjadi akibat adanya chrome pada sekitar batas butir
yang membentukpresipitat kromium karbida di batas butir.kemudian akan
terjadi crack yang menjalar sepanjang batas butir.
Pada penelitian ini saya menggunakan logam baja st42 yang di
rendam dalam larutan Hcl dan aquadest,dari penelitian ini saya dapat
menggolongkan dari jenis-jenis korosi Erosion Corrosionand Fretting
karena adanya fluida korosif yang mengalir pada permukaan materian dan
terjadilah korosi.
2.1.3 Faktor-faktor lingkungan yang menyebabkan Korosi
Beberapa factor lingkungan yang dapat mempengaruhi proses korosi
secara umum diantaranya adalah:
1. Suhu
Kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya kecepatan reaksi
korosi.Hal ini terjadi Karena semakin tinggi suhu maka energy kinetik
dari partikel-partikel yang bereaksi akan meningkat sehingga
melampaui besarnya harga energy aktifasi dan akibatnya laju reaksi
korosi juga akan makin cepat,begitu juga sebaliknya(Fogler, 1992).
2. Kecepatan air fluida atau air kecepatan pengadukan
10
Laju korosi cenderung bertambah jika laju atau aliran kecepatan
fluida bertambah besar.Hal ini karena kontak antara zat pereaksi dan
logam akan semakin besar sehingga ion-ion logan akan semakin banyak
yang lepas sehingga logam akan mengalami kerapuhan(korosi).(Kirk
othmer,1965)
3. Konsentrasi bahan korosif
Hal ini berhubungan dengan pH atau keasaman dan kebasaaan suatu
larutan. Larutan yang bersifat asam sangat korosif terhadap logam
dimana logam yang berbeda di dalam media larutan asam akan lebih
cepat terkorosi karena merupakan reaksi anoda.Sedangkan larutan yang
bersifat basa akan menyebabkan korosi pada reaksi katodanya karena
reaksi katoda selalu serentak dengan reaksi anoda(Djaprie, 1995)
4. Oksigen
Adanya oksigen yang terdapat di dalam udara dapat bersentuhan
dengan permukaan logam yang lembab.Sehingga kemungkinan menjadi
korosi lebih besar.Di dalam air(lingkungan terbuka), adanya oksigen
menyebabkan korosi(Djaprie,1995)
5. Waktu kontak
Aksi indibitor diharapakan dapat membuat ketahanan logam
terhadap korosi lebih besar.Dengan adanya penambahan inhibitor
kedalam larutan ,makan akan menyebabkan laju reaksi menjadi lebih
rendah,sehingga waktu kerja inhibitor untuk melindungi logam menjadi
11
lebih lama.Kemampuan inhibitor untuk melindungi logam dari korosi
akan hilang atau habis pada waktu tertentu, hal ini di karenakan semakin
lama waktunya maka inhibitor akan semakin habis terserang oleh
larutan(Uhlig, 1958)
Pada penelitian ini factor lingkungan yang mempengaruhi laju
korosi sebagian besar disebabkan oleh konsentrasi bahan korosif dimana
larutan yang bersifat basa akan menyebabkan korosi pada reaksi
katodanya karena reaksi katoda selalu serentak dengan reaksi anoda.
2.1.4 Dampak Korosi
Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat
alamiah dan berlangsung spontan, oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah
atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan atau
diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses kerusakannya. Banyak
sekali dampak yang diakibatkan oleh korosi ini, berikut beberapa dampak
negatif yang bisa ditimbulkan oleh proses korosi diantaranya adalah :
a. Patahnya peralatan yang berputar karena korosi, yang merugikan
dari segi materil dan mengancam keselamatan jiwa.
b. Pecahnya peralatan bertekanan dan/atau bersuhu tinggi karena
korosi, yang selain merusak alat juga membahayakan keselamatan
c. Hancurnya peralatan karena lapuk oleh korosi sehingga tidak bisa
dipakai lagi sebagai bahan konstruksi, dan harus diganti dengan
yang baru.
12
d. Hilangnya keindahan konstruksi karena produk korosi yang
menempel padanya.
e. Bocornya peralatan, seperti : tangki, pipa dan sebagainya, sehingga
tidak bisa berfungsi optimal. Peralatan yang bocor/rusak juga
mengakibatkan produk ataupun fluida kerja terkontaminasi oleh
fluida atau bahan-bahan lain, maupun oleh senyawa-senyawa hasil
korosi. Bocor/rusaknya peralatan juga merugikan dari segi
produksi, akibat hilangnya produk berharga. Kebocoran/kerusakan
bisa mengakibatkan terhentinya operasi pabrik, bahkan
membahayakan lingkungan akibat terlepasnya bahan berbahaya ke
lingkungan.
Dari penelitian ini dampak korosi yang sangat di rasakan adalah
terkikisnya bahan logam atau pengurangan berat logam yang lambat laun
akan mengakibatkan patahnya suatu logam karena larutan yang
mengandung asam.
2.1.5 Laju Korosi
Laju korosi adalah kecepatan rambatan atau kecepatan penurunan
kualitas bahan terhadap waktu. Dalam perhitungan laju korosi, satuan yang
biasa digunakan adalah mm/th (standar internasional) atau mill/year (mpy,
standar British).[Trethewey, 1991].Maka laju korosi dapat juga di hitung
dengan metode kehilangan berat atau weight gain loss (WGL), Laju korosi
13
dinyatakan dalam mpy (milli inch per year). Dengan menghitung massa
logam yang telah dibersihkan dari oksida dan massa tersebut dinyatakan
sebagai massa awal lalu dilakukan pada suatu lingkungan yang korosif
seperti pada air asam selama waktu tertentu. Setelah itu dilakukan
penghitungan massa kembali dari suatu logam setelah dibersihkan logam
tersebut dari hasil korosi yang terbentuk dan massa tersebut dinyatakan
sebagai massa akhir. Dengan mengambil beberapa data seperti luas
permukaan yang terendam, waktu perendaman dan massa jenis logam yang
di uji maka dihasilkan suatu laju korosi. Persamaan laju korosi dapat
ditunjukkan pada persamaan berikut :
Corrosion Rate =𝐾 𝑥 𝑊
𝐴 𝑥 𝑡 𝑥 𝑝
Sumber: Chodijah, Siti; 2008
Keterangan :
ν = laju korosi (mpy)
w = kehilangan berat (g)
ρ = berat jenis (g/cm3 )
A = luas sampel (cm2 )
t = waktu (jam)
k = Konstanta
14
Tabel 2.1 Konstanta Perhitungan Laju Korosi Berdasarkan
Satuannya
Satuan Laju Korosi / Corrosion Rate Konstanta
Mils per year (mpy) 3,45 𝑥 106
Inches per year (ipy) 3,45 𝑥 103
Milimeters per year (mm/y) 8,76 𝑥 104
Micrometers per year (µm/y) 8,76 𝑥 107
2.2Inhibitor
Korosi dapat di kurangi dengan cara menambahkan inhitor ke dalam media.
Inhibitor adalah senyawa yang bila ditambahkan dengan konsentrasi yang kecil
ke dalam lingkungan elektrolit akan menurunkan laju korosi,inhibitor dapat
dianggap merupakan katalisator yang memperlambat (retarding catalyst).Inhibitor
yang di tambahkan akan menyebabkan:
1) Meningkatkan polarisasi anoda
2) Meningkatkan polarisasi katoda
3) Meningkatkan bahan tahanan listrik dari sirkuit oleh pembentukan lapisan
tebal pada permukaan logam
Umumnya inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organic dan
anorganik yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan electron
bebas,seperti nitrit kromat,fosfat,urea,fenilalanin dan senyawa-senyawa anima.
Namun demikian Bahan kimia yang berbahaya harganya lumayan mahal,dan tidak
15
ramah lingkungan, maka sering industry kecil dan menengah jarang menggunakan
indibitor pada sistem pendinginan,sistem pemipaan,dan sistem pengolahan dan air
produksi mereka,untuk melindungi besi/baja dari serangan korosi.Untuk itu
penggunaan inhibitor yang aman,mudah di dapatkan, bersifat biodegradable, biaya
murah dan ramah lingkungan sangat diharapkan. Inhibitor dari ekstrak bahan alam
adalah solusinya karena aman dan ramahlingkungan, pada percobaan ini saya
menggunakan inhibitor ekstrak bahan alam dari kulit manggis.karena kandungan
kulit manggis selain bisa buat obat herbal disini kulit manggis bisa dijadikan
inhibitor reaksi korosi, penelitian mengenai penggunaan senyawa tanin sebagai
inhibitor reaksi korosi baja dalam larutan garam pernah dilakukan. Dari hasil
penelitian yang telah dilakukan, didapatkan bahwa senyawa tanin dapat
menginhibisi reaksi korosi baja dalam larutan garam. Kemudian Djaloeis pada
1998 juga telah menguji pengaruh tanin terhadap korosi baja dalam larutan asam,
didapatkan hasil bahwa tanin dapat juga berfungsi sebagai inhibitor.
2.2.1 Green Inhibitor
Dengan meningkatnya keprihatinan atas lingkungan di seluruh dunia,
sehingga berpengaruh terhadap pemilihan inhibitor di masa yang akan
mendatang.Persyaratan lingkungan masih di kembangkan akan tetapi beberapa
elemen sudah di setujui.
Biodegradation,atau biological oxygen demond (BOD) sekurang-kurangnya
60% dari inhibitor harus bebas racun(nontoxic).BOD mengukur inhibitor dengan
melihat seberapa lama inhibitor bertahan di lingkungan, oleh karena itu saat ini
sedang di kembangkan green inhibitor (inhibitor yang ramah lingkungan) yang
16
bersifat nontasik yang murah,tersedia di alam,dan mudah di perbaharui dan tidak
merusak lingkungan(El-Etree and abdallah,2000)
Green inhibitor ini biasanya dari tumbuh-tumbuhan atau biji-bijian,biasanya
tumbuhan yang di gunakan mengandung tanin,asam-asam organic maupun asam-
asam amino,dan alkaloid yang di ketahui mempunyai kemampuan yang
menghambat korosi(Ogozie 2007),Green inhibitor yang di gunakan biasanya
berbentuk ekstrak.Pada ekstrak kulit manggis kandungan sifat tanin dan antioksidan
inilah yang di manfaatkan untuk inhibitor,pada penelitian ini inhibitor yang di
gunakan adalah kulit manggis.Hal ini di karenakan tanaman manggis yang banyak
terdapat di Indonesia,kulit manggis juga mempunyai kandungan tanin yang besar
yaitu 16,8%(Ardly,dkk 2012)
Tanin merupakan komponen zat organic derivat polimer glikosida yang
terdapat dalam bermacam-macam tumbuhan terutama pada tumbuhan
berkeping dua dikotil,ekstrak tanin terdiri dari campran senyawa polifenol yang
sangat kompleks dan biasanya tergabng dengan karbohidrat rendah,oleh karena
adanya gugus fenol,maka tanin akan dapat berkondensasi dengan
formaldehida.Tanin terkondasasi sangat reaktif terhadap formaldehida dan
mampu membentk proses kondensasi,berguna untuk bahan perekat
thermosetting yang tahan terhadap air dan tahan panas.
2.2.2 Kulit manggis
Salah satu bahan alam yang banyak mengandung senyawa tanin adalah kulit
buah manggis (Garcinia mangostana L). Kulit buah manggis banyak mengandung
17
senyawa – senyawa organik seperti tanin, katechin, pektin, rosin, dan zat pewarna,
sehingga sering dimanfaatkan untuk bahan pembuat cat anti karat . Banyaknya
kandungan tanin di dalam kulit buah manggis ini menjadikan kulit buah manggis
kemungkinan dapat dipakai untuk menghambat laju reaksi korosi baja. Kemudian
kulit buah manggis sering hanya dibuang dan tidak bisa dimanfaatkan dengan
maksimal. Disamping itu harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan
inhibitor sintetik seperti tanin murni. Berdasarkan hal ini maka perlu dilakukan
suatu penelitian untuk mengetahui daya inhibisi ekstrak kulit buah manggis
terhadap laju reaksi korosi baja dalam larutan asam.
2.3 Baja ST 42
Baja ST42 merupakan baja karbon rendah, kadar karbon sampai 0,30% sangat
luas pemakaiannya, sebagai baja kontruksi umum, untuk baja profil rangka
bangunan, baja tulangan beton, rangka kendaraan umum, mur baut ,pelat, pipa dan
lain-lain.Struktur baja ST42 terdiri dari ferrit dan sedikit parlite, sehingga baja ini
kekutannya relatf relatih rendah,lunak namun keuletannya tinggi, mudah di bentuk
di machining. Baja ini dapat dikeraskan (kecuali dengan pengerasan permukaan).
Ada juga yang membagi lagi kelompok ini, yang kadar karbonnya sangat rendah,
kurang dari 0,15% sebagai dead mild steel, yang biasanya di gunakan untuk baja
lembaran, besi beton, besi strip dan lain-lain.
18