KOROSI SELEKTIF

A. Korosi

Korosi merupakan kerusakan akibat reaksi dengan lingkungan sekitarnya. Korosi dapat diartikan sebagai suatu perusakan suatu material karena bereaksi dengan lingkungannya. Reaksi ini menghasilkan oksida logam, sulfida logam atau hasil reaksi lain. Perhitungan laju korosi dapat dilakukan dengan melihat rumus laju korosi erosi secara umum :

Laju korosi erosi (mpy) = (K x W) / (A x T x D) .......................... (1)

Keterangan :

K = Konstanta (3.45 x 10⁶)

T = Waktu (jam)

A = Luas permukaan logam (cm²)

W = Kehilangan berat ( gram)

D = Densitas (2.7 gr/cm³)

Secara garis besar, faktor-faktor yang mempengaruhi cepat atau lambatnya suatu proses korosi adalah:

- Material korosi

Material yang dipakai untuk membuat benda konstruksi sangat berpengaruh terhadap laju korosi, dengan demikian harus dipilih sejeli mungkin untuk mengurangi dampak negatif korosi.

- Kondisi lingkungan/media

Lingkungan di mana benda konstruksi akan dibuat dan digunakan juga merupakan salah satu faktor dalam proses dan kecepatan korosi. Material di lingkungan air laut akan sangat berbeda dengan lingkungan di lingkungan air tawar. Korosi yang timbul akan dipengaruhi oleh media korosif yang terkandung pada lingkungan tersebut.

- Bentuk konstruksi/susunan

Bentuk konstruksi yang oleh sebagian orang diabaikan efeknya terhadap proses korosi, sebenarnya tidak sedikit dampak negatifnya. Karena bentuk ini sedikit banyak juga akan berpengaruh terhadap kecepatan korosi. Sebagai contoh pipa yang dibengkokkan dengan radius 180^o akan sangat berlainan korosinya jika dibandingkan dengan pipa yang lurus.

- Fungsi konstruksi

Konstruksi baja yang digunakan untuk operasi suhu panas akan berlainan jika dibandingkan dengan suu operasi rendah. Dengan demikian dapat diambil kesipulan jika konstruksi tersebut akan dibuat harus dipertimbangkan untuk apa alat tersebut dibuat atau untuk operasi yang bagaimana konstruksi tersebut dipakai.

B. Proses Terjadinya Korosi

Proses korosi dapat terjadi apabila sekurang-kurangnya terdapat sepasang reaksi oksidasi dan reduksi yang berlangsung secara serempak dengan kecepatan reaksi yang sama. Reaksi anodik dalam setiap proses korosi merupakan reaksi oksidasi suatu logam menjadi ionnya yang ditandai dengan kenaikan valensi atau pelepasan elektron. Secara umum reaksi anodik dapat dituliskan sebagai berikut:

M → Mⁿ⁺ + n.e^-.................................................................(2)

di mana n adalah jumlah elektron yang dihasilkan dan besarnya sama dengan valensi ion logam yang terkorosi. Reaksi katodik dalam setiap proses korosi merupakan reaksi reduksi yang ditandai dengan penurunan valensi atau penyerapan elektoron. Ada beberapa reaksi katodik yang berbeda yang sering dijumpai dalam proses korosi logam, yaitu pada reaksi suasana asam tanpa oksigen (persamaan 3) dan dengan oksigen (persamaan 4), pada suasana basa atau netral (persamaan 5), dan pada reduksi ion logam (persamaan 6 dan 7).

2H⁺ + 2e^- → H₂ …………...………......……….………....(3)

4H⁺ + O₂ + 4e^- → 2H₂O ….………......……….………….(4)

2H₂O + O₂ + 4e^- → 4OH^- …………..……………………..(5)

Mⁿ⁺ + ne^- → M………………….……………………….. (6)

Mⁿ⁺ + e^- → M^(n-1)+……………….………………………. (7)

Dari sekian banyak reaksi katodik, yang umum dijumpai adalah reaksi (3), (4) dan (5). Dari sini dapat disimpulkan bahwa peranan air dan oksigen sangat dominan dalam proses korosi.

C. Korosi Selektif

Korosi Selektif adalah suatu bentuk korosi yang terjadi karena pelarutan komponen tertentu dari paduan logam (alloynya). Pelarutan ini terjadi pada salah satu unsur pemadu atau komponen dari paduan logam yang lebih aktif yang menyebabkan sebagian besar dari pemadu tersebut hilang dari paduannya. Material yang tertinggal telah kehilangan sebagian besar kekuatan fisiknya (karena berpori-pori). Selektif leaching (nama lain dari korosi selektif) bisa terjadi dari sepasang panduan logam satu fasa dan juga dua fasa. Dalam paduan dua fasa, fasa yang kurang mulia akan meluruh terlebih dahulu.

Korosi ini sebenarnya bukan ternasuk bentuk korosi elektrokimia tetapi cenderung termasuk ke korosi kimia. Misalnya paduan kuningan (Cu-Zn) yang berada dilingkungan asam dimana Zn akan terlarut dalam asam (dezincification). Korosi selektif ini merupakan terlarutnya logam pada paduan logam karena logam tersebut lebih rentan (lebih anodik) terhadap korosi daripada logam lain dalam paduan. Akibat dari korosi selektif ini, permukaan logam paduan tereduksi dan membuat bagian yang terkorosi menjadi spongy material yang memiliki kekuatan mekanis yang lemah dan akan pecah jika dikenai tekanan (getas).

Gambar 1. korosi selektif pada kuningan

Pada korosi selektif, logam paduan mengalami perusakan paduan atau dealloying. Berikut adalah dealloying beberapa logam dan kondisi lingkungannya.

Tabel 1. Contoh korosi selektif pada logam

Paduan	Lingkungan	Elemen yang dihilangkan
Kuningan (Cu-Zn)	Berair, stagnan	Seng (dezincification)
Besi cor kelabu	Tanah, berair	Besi (korosi grafitik)
Perunggu aluminium (Cu-Si)	Uap temperatur tinggi dan berasam	Silikon (desiliconification)
Perunggu timah	Uap	Timah (destannification)
Nikel tembaga	Fluks panas tinggi dan air berkecepatan rendah	Nikel (denickelification)
Baja karbon tinggi dan medium	Atmosfer teroksidasi, H2 temperatur tinggi	Carbon (decarburization)

Zat/komponen yang terkorosi dalam paduan selalu bersifat anodik terhadap komponen yang lain. Walaupun secara visual tampak perubahan warna pada permukaaan paduan, namun tidak tampak adanya kehilangan materi berupa takik, perubahan dimensi, retak ataupun alur. Bentuk permukaan tampaknya tetap tidak berubah termasuk tingkat kehalusan/kekasarannya. Namun sebenarnya berat bagian yang terkena jenis karat ini menjadi berkurang, berpori-pori dan yang terpenting adalah kehilangan sifat mekanisnya menjadi getas dan mempunyai kekuatan tarik sangat rendah.

Contoh :

1. Dezincification

Dezincification adalah terlarutnya zinc yang terjadi pada kuningan yang terpapar lingkungan berair dengan konsentrasi CO₂ dan atau klorida tinggi. Dezincfikasi terutama terjadi pada kuningan dengan kadar seng diatas 15–20%, pada lingkungan air yang mengandung ion Cl^- seperti air payau & air laut dan air yang mengandung O₂.  Sedangkan untuk kuningan dengan kadar seng kurang dari 5%  biasanya tahan terhadap korosi ini. Produk dari proses dezincfikasi menghasilkan kuningan yang berlubang, rapuh, memiliki kekuatan mekanis yang rendah dan warna kuningan berubah dari kuning ke merah. Terlarutnya Zn menyebabkan adanya lapisan tembaga yang lemah dan tembaga oksida sebagai produk korosi. Keberadaan CuCl₂ pada larutan lingkungan kuningan akan mempercepat terlarutnya Zn. Contoh tempat yang dapat mengalami dezincification adalah pipa kuningan pada lingkungan asam.

Tipe atau bentuk serangan pada proses desincfikasi dibagi menjadi 2 bagian :

1. Tipe setempat (plug)

Tipe korosi ini menyerang secara lokal sampai ke dalam kuningan membentuk lubang. Korosi ini terjadi pada kuningan yang mempunyai kadar seng rendah, kondisi lingkungan basa, netral atau sedikit asam. Air dapat merambas melalui lubang ini. Lubang ini bisa muncul jika diberi perlakuan mekaniks seperti ditekuk.

2. Tipe lapisan (merata)

Tipe korosi  ini menyerang secara merata pada permukaan kuningan dan melarutkan seng pada seluruh permukaan kuningan dengan laju yang hampir sama. Korosi tersebut terjadi pada kuningan dengan kadar seng tinggi dan kondisi lingkungan yang asam.

Reaksi yang terjadi :

Di katoda :

Cu²⁺ + 2e^-→Cu

Terdapat oksigen terlarut (dalam air)

½ O₂ + H₂O + 2e^-→2OH^-

Di anoda :

Cu→Cu²⁺  +   2e^-

Zn→Zn²⁺  +  2e^-

Atau Air yang mengandung Cl^-, ada 2 kemungkinan yang terjadi :

1. Unsur paduan yang yang lebih aktif (seng) terlarutkan secara selektif meninggalkan struktur tembaga yang berpori dan lemah

2. Seng dan tembaga larut, diikuti pengendapan kembali tembaga.

Reaksi :

Di anoda :

Zn→Zn²⁺  +  2e^-

Cu+2Cl^-→CuCl₂^-  +   2e^-

Di katoda:

CuCl₂^-→Cu²⁺  +  2 Cl ^-   +  e ^–

Cu→Cu²⁺  +   2e ^–

Korosi selektif dezincification ini dapat dicegah dengan mengurangi agresivitas larutan dengan menghilangkan O₂ terlarut, penggunaan kuningan merah (<15 dengan="dengan" kuningan="kuningan" pengganti="pengganti" sebagai="sebagai" zn="zn"> 15%, dan menambahkan unsur inhibitor dalam paduan seperti As, P, atau Sb.

2. Grafitasi

Korosi grafitik adalah korosi selektif yang terjadi pada besi cor kelabu (gray cast iron) yang mempunyai jaringan grafit pada mikrostrukturnya.  Grafit bertindak sebagai katoda yang mempercepat kelarutan besi di sekitarnya. Pada graphitic corrosion, bentuk logam dapat dipertahankan oleh jaringan grafit, tetapi logam tetap kehilangan kekuatan mekanis akibat korosi. Contoh tempat yang dapat mengalami korosi grafitik adalah pipa besi cor yang dipendam di dalam tanah. Korosi grafitik dapat dicegah dengan penggunaan besi cor nodular sebagai pengganti besi cor kelabu, coating atau pelapisan logam, dan perlindungan katodik.

D. Pengendalian Korosi Selektif

Korosi selektif bisa dicegah dengan menggunakan metode-metode berikut :

1. Mengurangi keagresifan lingkungan misalnya dengan mengurangi kandungan oksigen terlarut (deaerasi).

2. Menggunakan paduan yang lebih tahan misalnya kuingan merah (15% Zn).

3. Penambahan 1 % Sn pada Brass 70-30.

4. Penambahan inhibitor.

5. Proteksi katodik.