Lanjutan Materi Bahan Keramik dan Bahan Komposit
D. Bahan Keramik 1. Jenis-jenis Jenis-jen is Keramil a. Keram Keramik ik Modern Modern Keram eramiik
Mode odern
diha dihasi sillkan
unt untuk
meme emenuhi nuhi
beberapa keperluan daripada aspek ketahanan terhadap temperatur yang tinggi dan bahan kimia, ciri-ciri mekanik dan elek elektr trik ik yang yang isti istime mewa wa.. Baha Bahann-bah bahan an ini ini terb terbagi agi kepad epada a keram eramik ik oksi oksida da dan dan keram eramik ik buk bukan oksi oksida da.. Beber Beberapa apa contoh contoh keram keramik ik oksida oksida ialah ialah alumin alumina a (Al (Al2O!, "ilika ("iO2!, #irkonia (#rO 2! dan Barium $itanat (Ba$iO2!. Bahan %enis ini wu%ud secara alami di dalam batu-batuan dan mineral. Keramik bukan oksida termasuklah nitrida ("i&',$i& dan B&! dan karbida ("i, $i dan B'!. Bahan ) bahan bahan ini di sintes sintesisk iskan an dengan dengan mengg menggunak unakan an bahan bahan mentah alami atau secara kimia. Klasi*kasi seterusnya berkenaan berkenaan keramik keramik modern modern adalah berdasark berdasarkan an +ungsi dan bidang penggunaannya.
b. Keram Keramik ik Strukt Struktur ur Kerami eramik k %enis %enis ini mempun mempunyai yai si+at si+at mekani mekanik k yang yang baik. Antara bahan yang termasuk termasuk di dalam dalam golongan ini ialah alumina, silikon karbida, silikon nitrida, komposite dan baha bahan n yang yang di lapi lapisi si deng dengan an keram eramik ik.. Bahan Bahan ini ini sangat potensi di gunakan di dalam mesin diesel sebagai pist piston on dan ruang ruang pra pra pemb pembak akar aran, an, turb turbo o char charge ge dan turbin gas. a di gunakan %uga sebagai bahan penyekat ruan ruang g pemb pembak akar aran an bers bersuh uhu u ting tinggi gi dan dan mata ata paha pahatt potong logam (utting tool!. Keramik eramik alumina alumina adalah sebutan yang di gunakan gunakan bagi semua semua bahan bahan yang yang kandun kandungan gan utaman utamanya ya terdir terdirii darip daripad ada a
/ /
alum alumin ina. a.
Keram eramik ik alum alumin ina a
dihas dihasil ilka kan n
melalui proses penekanan panas ataupun proses sinter. Bahan ahan ini di gun gunakan akan dala dalam m bida bidang ng tekn tekniik karen arena a
si+a si+atn tnya ya yang yang keras eras (±
2 0pa!, a!, su suhu hu lebu leburr tingg inggii
(212 o! dan konduksi elektrik yang rendah (±1-
Ohm
m-!. 3alau bagaimanapun, keramik alumina tidak tahan
terhadap
ke%utan
thermanya
therma,
yang ang
kare arena (4wm-k
rendah
kekondu nduksian pada
range
temperature 1-211 o!. #irkonia tulen tidak stabil karena ia boleh berubah pada tiga +asa5 monoklini monoklinik k
⇒
$etragon⇒ ubic, %ika di
panaska panaskan n daripad daripada a suhu kamar kamar kepad kepada a titik titik lebur leburnya nya 2661 o. $rans rans+o +orrmasi masi ini ini di su susul sulii deng dengan an peru peruba bahan han 7olum olume e seban ebany yak
±
/. 8ang menga mengakib kibatk atkan an bahan bahan
terseb tersebut ut men%a men%adi di retak retak.. 9ntuk 9ntuk mengat mengatasi asi masala masalah h ini, ini, :irk :irkonia onia biasany biasanya a di stabil stabilkan kan dengan dengan penamb penambahan ahan -1/ -1/ baha bahan n pena penamb mbah ah sepe sepert rtii 82O, aO aO atau atau MgO MgO. Bahan ini digunakan digunakan sebagai kepala piston, pelapis pelapis klep, cetakan gigi dan tulang palsu. Keramik eramik karbid karbida a yang yang lain lain adalah adalah boron boron karbid karbida, a, tungsten karbida dan sebagainya. Keramik silikon nitrida di hasilkan secara penekanan panas, proses sintenring dan tindak balas terikat pada temper temperatu aturr antara antara 2 211 11-6 -611 11o. Oleh Oleh kar karena ena tekn teknik ik peng pengha hasi sila lann nnya ya
berb berbed edaa-be beda da,,
maka maka
kekua ekuata tann nnya ya
bernilai antara 11 hingga 611 Mpa, bergantung kepada tekn teknik ik yang yang di guna gunak kan. an. Keram eramik ik nitr nitrid ida a yang ang lain lain antaranya ialah5"iAlO&, Boron &itrida, Aluminium &itrida dan $itanium &itrida. Baha Bahann-ba bahan han ters terseb ebut ut di atas atas meru merupak pakan an baha bahan n utam utama a
dala dalam m
tekn teknol olog ogii
keram eramik ik..
3alau alaupu pun n
baha bahan n
tersebut memiliki ke istimewaan dalam aspek kekuatan mekanik di bandingkan dengan logam dan alloy, tetapi ia bersi+at rapuh dan mudah pecah;patah. 9ntu 9ntuk k meng mengur urang angka kan n kerapu erapuha han n dan dan disa disamp mpin ing g memperbaiki aiki
si+at
yang ang
lain,
bahan
tersebut
di
campur campurkan kan dengan dengan kompo komposit sit.. ontoh ontoh kompo komposit sit antara antara lain5 "i&'-"i, Al2O-$i dan #rO2
) Al 2O. di samping itu
terdapat %uga komposit keramik logam dan komposit keramik polimer yang masing-masing di kenal sebagai cermet dan cermers.
c. Keramik Elektronik 8ang
termasuk
di
dalam
katagori
keramik
ini
mempunyai +ungsi elektromagnet dan optik dan %uga +ungsi kimia
yang berkaitan
dengan penggunaanya
secara langsung. Keramik ini di gunakan sebagai bahan penyekat, dielektrik
pie:olektrik,
magnet,
tranducer
dan
pensemikonduksi. Kebanyakan keramik oksida dan silikat merupakan bahan penyekat yang sangat baik contohnya alumina, magnesia, beria, silica dan alumina silika. Karbon dan silicon karbida ialah antara keramik bukan oksida yang %uga di gunakan sebagai bahan penyekat. Bahan keramik yang memiliki ciri-ciri magnet terdiri daripada kumpulan +erit dengan gabungan satu atau lebih oksida Ba,
itin%au dari aspek optik pula bahan keramik yang boleh menyerap, memancarkan dan memberikan bias
cahaya, dan berisi pantulan adalah penting. "ebagai contoh
alumina
dan
silika
yang
terlarut
adalah
memantulkan sinar dan di gunakan sebagai bahan %endela penghantaran in+ra merah litium niobat (?i&BO2! digunakan sebagai unsur pengingat, system perekam dan
7ideo.
$itanium
nitrida
digunakan
sebagai
pengumpul cahaya.
d. Keramik Modern Lainnya Keramik Modern yang lain adalah bio keramik dan keramik nuklir. Bio keramik terdiri daripada bahan yang di gunakan
dalam
bidang
kedokteran
dan
pergigian.
ontohnya ialah alumina dan :irkonia yang telah di gunakan sebagai gigi dan tulang sendi palsu. Ka%ian yang telah di %alankan di
keramik
dapat
di
gunakan
sebagai
bahan
pengganti tulang sekiranya organ manusia tersebut mengalami
kerusakan.
Misalnya
dapat
di
gunakan
sebagai pin untuk penyambung tulang yang patah.
kedua
tidak
perlu
pin
tersebut
di
karena
lakukan bahan
untuk
tersebut
didesain agar di serap kedalam tubuh manusia tanpa mendatangkan kemudaratan (Mohd. A:rone "arabatin, 2111!.
$echnology
keramik
ini
di
kenal
dengan
$echnology Bioceramic. Ka%ian keramik
kemampumesinan
pula
di
%alankan
(machinability! pada
bahan
Ke%uruteraan Mekanik 9"M. Ka%ian ini bertu%uan untuk mengetahui kebolehan bahan keramik tersebut di bentuk dengan menggunakan mesin perkakas &.
keramik
tersebut
memerlukan
bentuk
yang
kompleks. &amun demikian proses pemesinan tersebut
haruslah di lakukan sebelum proses sintering bahan keramik. @al tersebut untuk menghindari ter%adinya keretakan yang ter%adi semasa pemesinan tersebut. Keramik nuklir ialah bahan yang di gunakan di dalam rector nuclear, contohnya c digunakan sebagai bahan bakar nukler, dan "i di gunakan sebagai pelindung bahan bakar dan Bu sebagai batang pengontrol. >alam dunia pemotongan logam, bahan mata pahat dewasa ini berkembang menggunakan bahan keramik. Mata pahat keramik ini dapat memotong logam-logam keras tanpa menggunakan cairan pendingin, ia %uga dapat
dioperasikan untuk
kecepatan
pemotongan
pemotongan logam
yang
tinggi.
Bahan
pada dasar
tersebut antara lain alumina (Al 2O!, "ilikon &itrida ("i &'! dan "iAlO&.
E. Bahan Komposit 1. en!unaan Bahan Keramik Di Dunia "eknik >alam bidang keramik Modern potensi dan peluang-peluang industri sangat luas sekali, bidang ini %uga sangat terbuka luas untuk dipela%ari.
sel bahan
bakar, penukar kalor Konkrit berualiti tinggi Mesin yang eCsien ?apisan penahan keausan (wear resistance coating! $urbin angin, struktur ringan (kipas helicopter! Bahan pembangunan bersekat Kenderaan tentera berstruktur ringan Kapal udara dan mobil-mobil ringan b. Keramik bio (bioceramic!
d. Bahan magnetic Magnet kekuatan tinggi Magnetic resonance imaging @ard disc magnetic storage Kenderaan listrik e. Bahan super konduktor iagnostic imaging o+ human body "uper komputer +. Bahan optik;photonik "ensor;kontrol pergantian power Bio sensor "ystem laser "ensor traCk
#. en!enalan Bahan Komposit Manusia
se%ak
dari
dulu
telah
berusaha
untuk
menciptakan berbagai produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan %erami pendek, untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Fepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang
berat
dan
liat.
Kebanyakan
teknologi
modern
memerlukan bahan kombinasi si+at-si+at yang luar biasa yang tidak boleh dicapai bahan-bahan la:im seperti logam besi,
keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah
benar bagi bahan yang diperlukan untuk penguaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kenderaan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidag tersebut membutuhkan density yang rendah, GeHural, dan tensile yang tinggi, 7iskosity yang baik dan hentaman yang baik.
$. De%enisi Bahan komposit Bahan komposit (atau komposit! adalah suatu %enis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana si+at masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu si+atkimia maupun*sikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit!.
material alloy yaitu
kalau
pada
material alloy penggabungan materialnya dilakukan secara mikroskopis, sehingga tidak bisa dilihat si+at-si+at dasar dari unsur-unsur pembentuknya.
a. Struktur dan &nsur &tama ada Bahan Komposit
kekuatan, kekauan, daan si+at mekanik lainnya. Menahan sebagian besar gaya yang beker%a pada
material komposit. Bahan yang dipilih harus kuat dan getas, seperti
carbon, glass, boron, dll. 2! Matrik ( resin ! Melindungi dan mengikat serat agar dapat beker%a
dengan baik. Bahan yang dipilh bahan yang lunak.
>ari pengertian di atas dan unsur-unsur utamanya, maka dapat diamati bahwa sebagian besar struktur alami yang terdapat
di
alam
adalah
dalam
bentuk
komposit,
contohnya 5
>aun padi
$erdiri dari serat daun yang dibungkus oleh matrik yaitu lychin
Batang bambu Batangnya terdiri dari bahan serat yang diikat dengan matrik dengan kuat sehingga kaku dan ringan.
'. Klasi(kasi Komposit Komposit
dibuat
;
diciptakan
karena
ingin
mendapatkan bahan baru yang mempunyai si+at sebagai, (AIB!;2 J dimana L (AIB!;2. "i+at ini disebut si+at sinergetik
dan
dapat
dicontohkan
sebagai
bahan5
karetIcarbonIkawat ba%a J ban. Adapun si+at-si+at yang diinginkan oleh adanya komposit adalah5 a. Kekuatan ("trength!
b. Kekokohan ("tiness! c. $ahan Korosi (orrosion Nesistance! d. $ahan Keausan (3ear Nesistance! e. Menarik (Attracti7eness! +.
Masalah Berat (3eight!
g. 9nsur Kelelahan (atigue ?i+e! h. Ketahanan $emperatur ($emperature >epended! i. %.
Kondukti7itas $ermal ($hermal Beha7ior onducti7ity! solasi
k. solasi Akustik (Acoustic solation!
Jenis Komposit a. Komposit "erat (iber omposite! 8aitu komposit yang terdiri dari serat dan matriH (bahan dasar! yang diproduksi secara +abrikasi. ontoh5 N< (iber Nein+orce ua material;bahan atau lebih apabila dicampur dan tidak ter%adi interaksi antara permukaannya dan tidak mempunyai si+at sinergetik disebut algomerate (adukan!.
erbedaan antara )lloy dan *omposite+
Alloy .
diprediksi
*siknya
karma
omposite .
susunan
atomnya teratur . Mudak
secara
si+at
error
si+at
*sik
dan
dinamiknya
thermis '. Baru dapat diatasi terhadap
sudah dapat diatasi banyak
susunan
atomnya tidak teratur
kondukti7itas listrik P panas
. ?ebih
karma
. @arus diukur dengan trial P
memprediksi
'.
sulit
si+at mekanis
ditin%au
dari . ?ebih
segi ilmiahnya.
banyak
ditin%au
dari
segi ekonomisnya.
,iber-ein%orced Material Fenis-%enis dan "i+at-si+at iber5 -
eramic iber
-
0lass iber
-
Asbestos iber
-
Metal iber
-
Organic iber
-
arbon iber
iber-rein+orced ement
0lass-rein+orced ement (0N!
-
"teel-*ber-rein+orced oncrete ("N!
-
0lass-rein+orced 0ypsum (0N0!
-
0lass-*ber-rein+orced
-
Nesin oncrete
-
iber-rein+orced
. Kelebihan Bahan Komposit Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan
bahan
kon7ensional
seperti
logam.
Kelebhan
tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang
penting
seperti
si+at-si+at
mekanikal
dan
*sikal,
keupayaan (reliability!, kebolehprosesan dan biaya. "eperti yang diuraikan dibawah ini 5 a. "i+at-si+at *sikal
Bahan komposit mempunyai density yang %auh lebih rendah berbanding dengan bahann kon7ensional. ni memberikan implikasi yang penting dan konteks penggunaan
karena
komposit
akan
mempunyai
kekuatan dan kekakuan spesi*k yang lebih tinggi dari bahan kon7ensional. mplikasi kedua ialah produk komposit yang dihasilkan akan mmempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.
>alam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan untuk menggatikan komponen yang diperbuat dari logam
dengan
komposit
komposit
mempunyai
karena
telah
terbukti
rintangan terhadap
+atigue
yang baik terutamanya komposit yang menggunakan serat karbon. -
Kelemahan logam yang agak terlihat %elas ialah rintangan terhadap kakisa yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan komponen
logam
untuk
mengalami
kakisan
menyebabkan biaya pembuatan yang tinggi. Bahan komposit sebaiknya mempuyai rintangan terhadap kakisan yang baik. -
Bahan komposit %uga mempunyai kelebihan dari segi 7ersatility
(berdaya
guna!
yaitu
produk
yang
mempunyai gabungan si+at-si+at yang menarik yang
dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai %enis matriks dan serat yang digunakan. ontoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks untuk menghasilkan komposit hibrid.
/. aduan &ntuk Komposit
dua
unsur
yang
beker%a
bersama
untuk
menghasilkan si+at-si+at bahan yang berbeda terhadap si+atsi+at unsur bahan penyusunnya. >alam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik ) matriH! dan suatu %enis penguatan (rein+orcement! yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik.
pada
umumnya
komposit
yang
dibuat
manusia dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama5 . Komposit Matrik
sebagai matrik dan penguatnya dengan seperti
silikon
karbida.
Komposit Matrik Keramik (eramic MatriH omposites ) M! ) digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan
ini
diperkuat
menggunakan dengan
serat
keramik
sebagai
pendek,
atau
matrik
dan
serabut-serabut
(whiskers! dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida. "ecara umum, si+at-si+at komposit ditentukan oleh5 . "i+at-si+at serat 2. "i+at-si+at resin . Nasio serat terhadap resin dalam komposit (raksi olume "erat ) ibre olume raction! '. 0eometri dan orientasi serat pada komposit Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut dibuat. @al ini berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptakan si+at-si+at bahan komposit yang
dihasilkan,
dan
%uga
proses
manu+aktur
yang
digunakan biadanya merupakan bagian yang kritikal yang berperanan menentukan kiner%a struktur yang dihasilkan.
,. Korosi Korosi adalah proses perusakan pada permukaan logam yang disebabkan oleh ter%adinya reaksi kimia (reaksi elektro kimia! pada permukaan logam. alam
bahasa
sehari-hari
korosi
disebut
dengan
perkaratan. Kata korosi berasal dari bahasa latin DcorrodereE yang artinya pengrusakan logam atau perkaratan. Fadi %elas korosi dikenal sangat merugikan. Korosi merupakan sistem termodinamika logam dengan lingkungannya, yang berusaha untuk mencapai kesetimbangan. "istem ini dikatakan setimbang bila logam telah membentuk oksida atau senyawa kimia lain yang lebih stabil.
Korosi merupakan reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai :at di lingkungannya yang menghasilkan senyawasenyawa yang tak dikehendaki. >alam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. ontoh korosi yang paling la:im adalah perkaratan
besi.
peristiwa
korosi,
logam
mengalami
oksidasi, sedangkan oksigen (udara! mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida dan karbonat. Numus kimia karat besi adalah e2O. H@2O, suatu :at padat yang berwarna coklat-merah. Korosi atau perkaratan logam %uga dikenal sebagai proses oksidasi sebuah logam dengan udara atau elektrolit lainnya, dimana udara atau elektrolit akan mengami reduksi, sehingga proses korosi merupakan proses elektrokimia. . aktor
umumnya
ada
beberapa
+aktor
yang
menyebabkan timbulnya percepatan korosi, yaitu5 a. 9ap air >ilihat dari merupakan
reaksi
yang
salah
satu
berlangsungnya mengandung
proses
uap
air
ter%adi
pada
+aktor
korosi. (lembab!
korosi,
penting
9dara akan
yang
air
untuk banyak
mempercepat
berlangsungnya proses korosi. b. Oksigen 9dara yang banyak mengandung gas oksigen akan menyebabkan ter%adinya korosi. Korosi pada permukaan logam
merupakan
proses yang mengandung reaksi
redoks. Neaksi yang ter%adi ini merupakan sel olta mini. sebagai contoh, korosi besi ter%adi apabila ada oksigen (O2! dan air (@2O!. ?ogam besi tidaklah murni, melainkan mengandung campuran karbon yang menyebar secara tidak
merata
dalam
logam
tersebut.
Akibatnya
menimbulkan perbedaan potensial listrik antara atom logam dengan atom karbon (!. Atom logam besi (e! bertindak sebagai anode dan atom sebagai katode. Oksigen dari udara yang larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri ber+ungsi sebagai media tempat
berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi. "emakin banyak %umlah O2 dan @2O yang mengalami kontak denan permukaan logam, maka semakin cepat berlangsungnya korosi pada permukaan logam tersebut.
melangsungkan
trans+er
muatan.
@al
itu
mengakibatkan elektron lebih mudah untuk dapat diikat oleh oksigen di udara. Air hu%an banyak mengandung asam, dan air laut banyak mengandung garam, maka air hu%an dan air laut merupakan korosi yang utama. ?arutan garam menyerang lapisan mild stell dan lapisan stainless stell selain itu dapat menyebabkan ter%adinya pitting (kebocoran!, cre7ice (retek ; celah!, korosi, dan %uga pecahnya alooys (paduan logam yang bersi+at tahan karat!. ?arutan ini biasanya ditemukan pada campuran minyak-air dalam konsentrasi yang tinggi yang akan menyebabkan proses korosi.
la%u
korosi,
akibatnya
ter%adi gesekan,
tegangan dan temperatur yang mendukung ter%adinya korosi. d.
rata
memudahkan
ter%adinya kutub-kutub muatan, yang akhirnya akan berperan sebagai anode dan katode.
#at
reaksi
reduksi
tambahan
sehingga
lebih
banyak atom logam yang teroksidasi. "ebagai contoh, adanya tumpukan debu karbon dari hasil pembakaran BBM pada permukaan logam mampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaan logam. +.
>engan demikian peristiwa korosi semakin dipercepat. Kontak dengan Qlektrolit Keberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat la%u korosi dengan menambah ter%adinya reaksi tambahan. "edangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapat melakukan la%u aliran elektron sehingga
korosi meningkat. g. $emperatur $emperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks pada peristiwa
korosi.
"ecara
umum,
semakin
tinggi
temperatur maka semakin cepat ter%adinya korosi. @al ini disebabkan
dengan
meningkat
pula
meningkatnya temperatur maka
energi
kinetik
partikel
sehingga
kemungkinan ter%adinya tumbukan e+ekti+ pada reaksi redoks semakin besar. >engan demikian la%u korosi pada logam semakin meningkat. Q+ek korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat pada perkakasperkakas atau mesin-mesin yang dalam pemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan (seperti cutting tools ! atau dikenai panas secara langsung (seperti mesin kendaraan bermotor!. h. p@
katode
menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi sehingga la%u korosi pada permukaan logam semakin i.
besar. Metalurgi T
logam
menimbulkan
yang
beda
lebih
potensial
kasar dan
akan
memiliki
kecenderungan untuk men%adi anode yang terkorosi.
korosi Q+ek 0al7anic oupling Kemurnian logam yang
rendah
mengindikasikan
banyaknya atom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebut sehingga memicu ter%adinya e+ek 0al7anic
oupling
,
yakni
timbulnya
perbedaan
potensial pada permukaan logam akibat perbedaan QU antara atom-atom unsur logam yang berbeda dan terdapat pada permukaan logam dengan kemurnian rendah. Q+ek ini memicu korosi pada permukaan logam melalui peningkatan reaksi oksidasi pada %.
daerah anode. Mikroba Adanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan korosi pada logam. @al ini disebabkan mendegradasi memperoleh
karena logam
mikroba melalui
tersebut reaksi
mampu
redoks
untuk
energi bagi keberlangsungan hidupnya.
Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain5 proto:oa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sul+at, dan bakteri oksidasi sul+ur-sul*da. $hiobacillus thiooHidans $hiobacillus +erroHidans. 2. Bentuk-Bentuk Korosi Bentuk-bentuk korosi yang umum ditemukan pada korosi logam di lingkungan laut, yaituV a. Korosi merata (uni+orm attack! 8aitu korosi yang ter%adi pada pada permukaan logam yang berbentuk pengikisan permukaan logam secara merata sehingga ketebalan logam berkurang sebagai akibat permukaan terkon7ensi oleh produk karat yang biasanya
ter%adi
pada
peralatan-peralatan
misalnya permukaan luar pipa.
terbuka,
Bentuk korosi ini adalah sangat umum dan dicirikan oleh ba%a yang berkarat dilingkungan udara. >isebut merata karena semua permukaan metal tereHpose diserang dengan la%u yang kurang lebih sama, tetapi metal yang hilang %arang sekali betul-betul merata. Menurut teori electrochemical
miHed potential, proses anodic
dan
katodik terdistribusi merata pada seluruh permukaan metal. >engan demikian agar bentuk korosi ini ter%adi, diperlukan
sistem
korosi
yang
menun%ukkan
keseragaman (homogenitas! baik pada metal, media (perbedaan konsentrasi! dan +aktor-+aktor korosi lainnya. alam beberapa hal perbedaan antara korosi merata dan korosi
setempat
tidak
begitu
ta%am,
sungguhpun
demikian adalah mungkin untuk memberikan beberapa bentuk korosi, mulai dari korosi merata sampai korosi yang menghasilkan sumuran dalam, korosi setempat sulit diduga. c. Korosi gal7anik (gal7anik corrosion! Bentuk korosi ini ter%adi bila dua (atau lebih! logam yang berbeda secara listrik berhubungan satu sama lainnya berada dalam lingkungan korosi+ yang sama. >alam kasus demikian, logam yang berpotensial paling negati+ (dalam keadaan tidak
berhubungan! atau terkorosi,
sebaliknya logam lain (logam mulia dengan potensial korosi tinggi akan kurang terkorosi!. Korosi gal7anik cenderung terlokalisir,
kearah
pembentukan sumuran, dan dalam sistem pipa akan ter%adi kebocoran-kebocoran. >ia merupakan masalah perencanaan karena dalam pabrik, sistem pipa dan rangka banyak melibatkan pemakaian lebih dari satu
macam Bila
metal.
berbagai
macam
paduan
digunakan
dalam
perencanaan dapat diharapkan akan ter%adi masalahmasalah
dan
lingkungan
masalah
tersebut
laut. Oleh karena
itu
lebih
kritis
harus
pada
diusahakan
pemakaian paduan logam yang berbeda-beda, haruslah %angan sampai menimbulkan masalah korosi. d. Korosi sumuran (pitting! Korosi sumuran termasuk korosi setempat dimana daerah kecil
dari
permukaan
metal,
terkorosi
membentuk
sumuran. Biasanya kedalaman sumur lebih besar dari diameternya.
Mekanisme
terbentuknya
korosi
sumuran,sangat kompleks dan sulit diduga, sungguhpun demikian ada situasi tertentu dimana korosi sumuran dapat diantisipasi5 !.
rusaknya
(pecah!
lapis
pasi+,
cenderung
pembetukan korosi sumuran. !. >ari segi praktis korosi sumuran terbentuk didalam air mengandung chloride, oleh karena itu sering ter%adi pada kodisi dilingkungan laut. e. Korosi erosi 0erakan air laut, seperti %uga Guida lainnya dapat menimbulkan aksi mekanis misalnya erosi (pengikisan!, dengan korosi yang di timbulkannya tetap elektrokimia si+atnya. mmpingement attack dan ca7itation adalah bentuk
eHtrem
dari
tipe
korosi
ini.
Korosi erosi cenderung mengarah pada penghilangan lapis protekti+ dari permukaan metal oleh aksi partikel abrasi7e yang ada di dalam air. 9mumnya la%u serangan korosi membesar dengan membesarnya kecepatan. Ada
lagi bentuk erosi atau mekanisme lain, misalnya korosi lembaran ba%a yang terpancang di pantai, dipengaruhi oleh
aksi
abrasi7e
dari
pasir,
dibantu
oleh
aksi
pasang;surut atau angin.
hilangkan. mpingement attack "eperti namanya bentuk serangan ter%adi ketika larutan menimpa
dengan
kecepatan
cukup
besar
pada
permukaan metal. @al ini dapat ter%adi pada sistem pipa dimana
perubahan
arah
tiba-tiba
dari
aliran
pada
lengkungan dapat mengakibatkan kerusakan setempat, bagian lain dari pipa tidak terpengaruh. Bentuk korosi ini akan ter%adi pada setiap situasi dimana ada impingement (timpa bentur,tekan! air yang biasanya mengandung gelembung udara pada kecepatan serendah m;s. g.
pada
permukaan metal. Kondisi pada kecepatan tinggi dan perubahan
tekanan
cenderung
menimbulkan
korosi
ca7itasi. "erangan biasanya terlokalisir dan ter%adi di daerah
tekanan
rendah,
air
berge%olak
(boil!
dan
terbentuk dari partial 7acumm. Bila air kembali ke tekanan normal, ca7ity pecah, dengan membebaskan energi. @al ini mengarah pada perusakan permukaan paduan logam. h. Korosi celah (cre7ice corrosion! Korosi ini terbentuk apabila terbentuk celah antara dua permukaan dengan bagian dalam celah lebih anodic dari permukaan luar.
kimia
(redoks!.
air
pada
permukaan
besi
mengandung
perbedaan konsentrasi oksigen terlarut. engan adanya garam (oksida asam! atau :at elektrolit akan mempercepat reaksi perkaratan. b. $ercampur besi oleh karbon atau logam lain yang mempunyai QO red lebih besar dari besi. Karena Q1red besi lebih kecil dari logam tersebut, maka besi akan teroksidasi (anoda!, hal ini dapat menyebabkan ter%adinya korosi atau menghasilkan karatan besi. "ecara keseluruhan perkaratan besi adalah sebagai berikut 5 Bila besi bersentuhan dengan oksigen dan air yang bersi+at asam, yakni oksida-kosida berikut akan ter%adi 5 e I W O2 I 2@I S e2I I @2O Neaksi setengah redoksnya 5 Katodik 5 W O2 I 2@I I 2e- S @2O J I ,2 7olt Anodik 5 e Se2I I 2eJ I 1,'' 7olt e I W O2 I 2@I S e2I I @2O Neaksi di atas berlangsung spontan. Besi (! itu seterusnya dioksidasi oleh oksigen membentuk karat besi atau oksida besi (! terhidrasi. Neaksinya 5 Katodik 5 W O2 I 2@I I 2e-
S @2O
J I ,2
S 2eI I 2e
J - 1,66
7olt Anodik 5
2 e2I
7olt 2 e2I IW O2 I 2@I S 2eI I @2O
J I
1,'= 7olt Neaksi tersebut merupakan reaksi spontan, selan%utnya 5
2 eI I ( HI! @2O S e2O.H @2O I = @I e2O. H @2O inilah yang disebut sebagai karat besi dan ion @I yang dihasilkan dapat mempercepat reaksi korosi selan%utnya. on e di alam akan teroksidasi lagi membentuk e2I atau eI
. "edangkan ion O@ akan bereaksi dengan
elektrolit yang ada di lingkungan biasanya dengan ion @I dari reaksi air hu%an dan dengan gas-gas pencemar ("OH,
&OH!
yang
di
kenal
dengan
hu%an
asam.
"elan%utnya oleh oksigen di udara besi (! di oksidasi dan sebagai hasil reaksi akhir terbentuk e2O.H(@2O!. #at ini dapat
bertindak
sebagai
autokatalis
pada
proses
perkaratan.8aitu karat yang dapat mempercepat proses perkaratan berikutnya.
logam-logam
yang mempunyai potensial elektroda negati+ lebih mudah mengalami korosi. ?ogam mulia, logam yang mempunyai potensial elektroda
positi+, sukar mengalami korosi.
Kedudukan logam dalam deret potensial bukan satusatunya +aktor yang menyebabkan korosi. aktor lain yang
turut
permukaan
%uga logam.
menentukan Alumunium
ialah
lapisan
dan
seng
pada mudah
dioksidasi dalam udara, akan tetapi lapisan tipis dari oksida yang terbentuk pada permukaan melindungi bagian bawahnya
terhadap korosi selan%utnya.Kedua
logam ini, alumunium dan seng mengalami oksidasi yang kurang sempurna di udara %ika dibandingkan dengan besi yang kurang akti+. Karat yang terbentuk di permukaan besi merupakan lapisan tipis yang berpori sehingga bagian bawahnya mudah mengalami korosi '. ara Mencegah $er%adinya Korosi Ada beberapa usaha yang dapat ditempuh dalam upaya mencegah ter%adinya korosi, yaitu5 a. ara pelapisan (coating!
lingkungan yang korosi+. Akan tetapi dalam prakteknya timbul banyak problem dan biasanya kurang perhatian tentang masalah itu. $ersedia banyak sekali macam pelapis dan yang paling umum adalah cat.
Fembatan,
pagar dan railing biasanya dicat. at menghindarkan kontak dengan udara dan air. at yang mengandung timbel dan :ink (seng! akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi. Kontak antara besi dengan oksigen dan air dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat atau dengan logam lain. @al ini dikarenakan %ika besi dilapisi dengan cat atau logam lain yang lebih sukar teroksidasi (logam yang mempunyai Qnol lebih besar!. 8ang akan bereaksi dengan udara adalah lapisan luarnya sa%a sehingga logam tersebut bisa dilindungi oleh logam tersebut. Fika logam seperti seng dan timah mengalami korosi, senyawa yang terbentuk akan melindungi logam di bawahnya dari korosi selan%utnya. "eng, #n dan timah dapat digunakan sebagai logam pelapis untuk melindungi besi dan korosi. &amun perlu
diperhatikan
potensial
elektrode
standar seng dan timah terhadap besi. e2I (a! I 2e S e(s! QO J - 1,'' 7olt #n2I (a! I 2e S #n(s! QO J- 1,6= 7olt "n2I (a! I 2e S "n(s! QO J- 1,' 7olt "eng lebih mudah di oksidasi daripada besi. Fika besi dilapisi dengan seng, besi tidak akan berkarat walaupun lapisan seng tersebut berlubang sekalipun. Besi lebih mudah
dioksidasi daripada timah. Fika besi dilapisi
dengan timah, besi tidak akan berkarat. b. ara proteksi katodik (katode pelindung! ara ini digunakan terutama untuk logam besi yang di tanam di dalam tanah.
dan besi sebagai katode. Fadi,
logam yang
digunakan untuk melindungi besi harus yang lebih mudah teroksidasi daripada logam besi, yaitu memiliki potensial reduksi yang lebih negati+ daripada besi. 9mumnya
digunakan logam Magnesium (Mg!. ?ogam alkali tidak dapat di gunakan karena reakti+.?ogam alumunium(Al! dan seng (#n! tidak dapat digunakan karena oksida logam tersebut (Al2O atau #nO! akan menghambat proses
oksidasi
berikutnya
dengan
cara
menutupi
permukaan logam.
di
dalam
tanah
harus
dilindungi.
9ntuk
mencegah korosi pada pipa-pipa ini batang logam yang lebih akti+, seperti batang Magnesium (Mg! atau seng (#n! ditanam di dekat pipa dan di hubungkan dengan kawat, batang magnesium akan mengalami oksidasi dan Mg yang rusak dapat diganti dalam %angka waktu tertentu sehingga dengan demikian pipa yang terbuat dari besi itu terlindung dari korosi. Korosi besi ini %uga dapat dicegah dengan menghubungkan besi tersebut dengan kutub negati+ sumber listrik
%uga
penanggulangan
komponen
korosi
merupakan ba%a
teknik %embatan,
khususnya pada bagian tiang pancang pipa ba%a yang berada dalam lingkungan air dan atau tanah karena pada bagian
tersebut
relati+
sulit
dilakukan
teknik
penanggulangan korosi dengan teknik yang lebih murah yaitu pengecatan. ilihat dari cara
memasok elektron, proteksi katodik terbagi dalam dua a!
cara, yaitu5 Metoda arus pasokan
terpasang
elektron
(impressed
dilakukan
current!
yaitu
dengan
cara
menghubungkan tiang pancang pipa ba%a dengan katoda
pada
suatu
sumber
listrik.
Metoda
ini
menggunakan sumber arus searah dari luar, misalnya $rans+ormer Necti*er, > 0enerator, dan lain-lain. Arus listrik pada sistem ini dialirkan ke permukaan logam yang diproteksi melalui anoda pembantu, misalnya Anoda
0raphite,
Ba%a,
dan
Besi
$uang.
Keuntungan besar dari metoda arus terpasang adalah bahwa sistem ini dapat menggunakan anoda inert atau b!
anoda yang tahan karat seperti platina dan karbon. Metoda anoda korban (sucrici*al anoda! yaitu pasokan elektron dilakukan dengan cara menghubungkan tiang pancang pipa ba%a dengan logam lain sebagai anoda korban yang memiliki potensial lebih rendah. engan demikian maka tiang pancang pipa ba%a akan terlindung dari korosi namun sebagai konsekwensinya logam anoda dalam waktu tertentu akan rusak;habis dan
selan%utnya
dapat diganti
atau diperbaharui.
Mengganti anoda lebih ringan secara teknik maupun ekonomis dibanding mengganti tiang pancang pipa ba%a. c. ari segi korosi, perancangan dianggap berkaitan dengan
perencanaan
yang
baik
dan
pembangunan
proyek. a meliputi pemilihan material dan pemilihan cara pengendaliannya dalam batas perancangan keseluruhan.
merupakan
pemecahan
masalah
terhadap persoalan-persoalan yang di hadapi.
yang
baik
d. Anoda karbon ara lain untuk mencegah korosi besi adalah dengan menggunakan anoda karbon. >engan membandingkan potensial reduksi standar besi dan magnesium. e2I I 2e S e(s! QO J -1,' 7olt Mg2I I 2e S Mg(s! QO J-2,4 7olt $erlihat bahwa Mg2I lebih sulit direduksi dibandingkan dengan e2I atau sebaliknya, Mg(s! lebih mudah dioksidasi daripada e(s!. "epotong Mg yang terhubung dengan besi akan lebih cenderung dioksidasi dibandingkan dengan besi, dan sekali terpakai oleh oksidasi harus diganti. Metode ini biasanya digunakan untuk melindungi lambung kapal, %embatan, dan pompa air
besi dari korosi.
dengan inter7al yang teratur sepan%ang potongan pipa yang
terkubur,
dan
ini
%auh
lebih
mudah
untuk
menggantikannya secara periodik dari pada mengganti keseluruhan pipa. e.
mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.
sepeda kontak
dibalut
dengan
dengan
plastik.
udara
dan