BAB II DASAR TEORI 2.1 PENDAHULUAN

Transkripsi

1 6 BAB II DASAR TEORI 2.1 PENDAHULUAN Pada bab ini akan menjelaskan teori tentang baja tahan karat (Stainless steel), jenisjenis stainless steel, stainless steel 304, pengertian stainless steel, faktor-faktor terjadinya korosi, mekanisme korosi, Jenis-Jenis korosi, Dampak korosi, laju korosi, SEM (Scaning Electron Microscopy) 2.2 BAJA TAHAN KARAT (STAINLESS STEEL) Stainless steel merupakan baja paduan yang mengandung sedikitnya 11,5% krom berdasar beratnya. Stainless steel memiliki sifat tidak mudah terkorosi sebagaimana logam baja yang lain. Stainless steel berbeda dari baja biasa dari kandungan kromnya. Baja karbon akan terkorosi ketika diekspos pada udara yang lembab. Besi oksida yang terbentuk bersifat aktif dan akan mempercepat korosi dengan adanya pembentukan oksida besi yang lebih banyak lagi. Stainless steel memiliki persentase jumlah krom yang memadai sehingga akan membentuk suatu lapisan pasif kromium oksida yang akan mencegah terjadinya korosi lebih lanjut (Sumarji, 2011). Untuk memperoleh ketahanan yang tinggi terhadap oksidasi biasanya dilakukan dengan menambahkan unsur Chromium (Cr) pada baja, minimum sejumlah 12%. Unsur Cr ini akan bereaksi dengan oksigen yang ada di udara (atmosfir) dan membentuk lapisan Cr-oksida yang sangat tipis dipermukaan logam. Lapisan tipis ini kedap dan kuat sehingga berfungsi sebagai tembok yang melindungi permukaan

2 7 logam dibawahnya, lapisan tersebut akan mencegah proses korosi (karat) berkelanjutan. Lapisan Cr-oksida ini dapat dikatakan bersifat permanen, karena jika lapisan tersebut rusak misalkan akibat goresan, maka segera akan kembali terbentuk lapisan Cr-oksida yang baru (Tryckeri, 2013). 2.3 JENIS- JENIS STAINLESS STEEL Stainless steel merupakan salah satu logam ferro dari klasifikasi logam baja (Fe+C = Fe3C) dan dari klasifikasi logam baja paduan tinggi (high alloy) yang unsur paduan di atas 8-10 %.Sedangkan stainless steel memiliki unsur paduan utamanya adalah Chromium(Cr) dan Nickel (Ni) sebagian. Terdapat 5 pembagian dari stainless steel (ASTM committee, 2004) yaitu: Austenitic Stainless Steels Kelompok ini terkandung paling sedikit 16% chromium dan 6% nickel and range hingga paduan tinggi ( high alloy) atau super austenitics seperti AISI 904L dan 6% molybdenum grades. Penambahan elemen paduan lainnya bisa dilakukan terhadap stainless steel ini seperti molybdenum, titanium atau copper,untuk memodifikasi atau meningkatkan sifat-sifatnya. Membuat stainless steel ini sangat cocok untuk pengaplikasian kondisi-kondisi kritis ( critical applications) yang melibatkan temperatur tnggi dengan performa ketahannan korosi tidak berkurang. Grup ini juga sangat cocok untuk apllikasi material cryogenic (material yang beroperasi pada temperatur rendah). Stainless steel austenitic sebenarnya sifat-sifat struktur kristal FCC di dominasi oleh pengaruh unsur nickel.sehingga unsur nickel mencegah kerapuhan (brittleness) pada temperatur rendah membuat stainless steel austenitic memiliki karakteristik untuk menjadi material cryogenic Ferritic Stainless Stainless steel ini merupakan baja dengan paduan murni unsur chromium (10.5 to 18%) grades tanpa nickel seperti Grade AISI 430 dan AISI 409.Kemampuan ketahanan korosinya berkisar menengah (moderate) dan sifat fabrikasinya rendah ditingkatkan dengan cara menambah paduan lain lebih banyak seperti Grades AISI 434 dan AISI 444.

3 Martensitic Stainless Steels Martensitic stainless steels adalah didasarka terhadap penambahan unsur chromium sebagai paduan utama (major alloying element) tetapi dengan kadar karbon di pertinggi dan pada umumnya kadungan unsur chrome di perendah yaitu dengan takaran minimal (e.g. 12% pada Grade AISI 410 dan AISI 416) dari pada jenis ferritic di atas takaran minimal, sedangkan Grade AISI 431 memiliki kandungan unsur chrome berkisar 16%, tetapi struktur mikronya masih berupa martensite meskipun level kendungan chromium-nya tinggi. Hal ini dikarenakan grade ini terkandung 2% nickel Duplex Stainless Steels Duplex stainless steels seperti AISI 2304 dan AISI 2205 (Kode ini mengindikasikan komposisi unsur chromium dan Nickel, yaitu 23% chromium, 4% nickel dan 22% chromium, 5% nickel,dan juga unsur-unsur paduan lain dalam jumlah rendah) memiliki struktur mikro penggabungan atau pencampuran antara austenite dan ferrite. Bisa dikatakan 50:50 Duplex ferritic austenitic steels mengkombinasikan beberapa fitur dari setiap kelas. Stainless steel ini tahan terhadap tegangan retak korosi (stress corrosion cracking), meskipun tak sebaik baja ferritic. Ketangguhan stainless steel ini di atas stainless steel ferritic tetapi dibawah stainless steel austenitic, dan kekuatannya lebih besar di banding stainless steel austenitic. Sebagai tambahan duplex stainiess steel ini ketahanan korosinya juga sama baik dengan tipe 304 dan 316, dan pada umummnya ketahan korosi pitting lebih tinggi dibanding AISI 316. Stainless steel ini kehilangan ketangguhan ketika temperatur berkisar 50 C dan ulet diatas 300 C, sehingga penngunaannya hanya untuk range temperature tersebut. Meskipun semua stainless steel tergantung pada presentase unsur chrome (sebagian besar) dan nickel, elemen paduan lainnya juga sering di tambahkan untuk meningkatkan sifat-sifat stainless steel tersebut menjadi lebih baik lagi. Kategori stainless steel tidak seperti pada logam-logam alamiah pada umumnya struktur kirstal yang berubah-ubah pada suhu kamar (stabil) tergantung presentase unsur chrome dan nickel yaitu FCC (austenitic), BCC (ferritic), penggabungan FCC dan BCC (Duplex) dan BCT (Martensitic)

4 9 2.4 STAINLESS STEEL 304 Baja paduan SS 304 merupakan jenis baja tahan karat austenitic stainless steel yang memiliki komposisi 0.042%C, 1.19%Mn, 0.034%P, 0.006%S, 0.049%Si, 18.24%Cr, 8.15%Ni, dan sisanya Fe (Irfan Mardhani, 2013). Beberapa sifat mekanik yang dimiliki baja karbon tipe 304 ini antara lain: kekuatan tarik 646 Mpa, yield strength 270 Mpa, elongation 50%, kekerasan 82 HRB. Stainless steel tipe 304 merupakan jenis baja tahan karat yang serbaguna.dan paling banyak digunakan. Komposisi kimia, kekuatan mekanik, kemampuan las dan ketahanan korosinya sangat baik dengan harga yang relative terjangkau. Stainless steel tipe 304 ini banyak digunakan dalam dunia industri maupun skala kecil. Penggunaannya antara lain untuk: tanki dan container untuk berbagai macam cairan dan padatan, peralatan pertambangan, kimia, makanan, industri farmasi dan yang terbaru juga sebagai stack PEM fuel cell Karakteristik Stainless steel Tahan Terhadap Korosi Stainless steel 304 adalah salah satu produk baja yang bisa digunakan pada berbagai kondisi termasuk untuk lingkungan dengan perubahan cuaca yang drastis. Material ini sangat tahan terhadap korosi dan bisa menghadapi nitrat, klorida, air panas dan perubahan suhu yang menyebabkan baja menjadi rusak. 2. Tahan Panas Stainless steel 304 juga memiliki salah satu sifat yang unik yaitu mampu tahan terhadap panas dan bisa menghadapi suhu sekitar 870 derajat celsius. Namun jika ingin mempertahankan sifat baja terhadap korosi maka suhu 400 sampai 860 derajat celcius sangat dilarang karena bisa memperpendek dari umur baja itu sendiri. Stainless steel ini juga sangat tahan terhadap material kimia karbid dengan suhu yang panas. 3. Tahan Terhadap Suhu Tinggi Stainless steel 304 juga memliki sifat yang tahan terhadap suhu yang sangat tinggi sehingga banyak digunakan untuk aplikasi industi yang bekerja hingga

5 10 suhu 500 sampai 800 derajat celcius. Akibat pemakaian ini hanya ketahanan baja yang kurang terhadap korosi. 4. Sifat Pengelasan Stainless steel 304 ini bisa dilas tanpa menggunakan material logam campuran. Selain itu perlakuan las memerlukan sistem panas setelah proses pengelasan untuk mencegah kerusakan pada bagian dalam stainless steel. 2.5 PENGERTIAN KOROSI Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya pada logam yang berada dalam suatu lingkungan korosif baik itu berbentuk gas maupun cairan atau elektrolit. Oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali, tetapi proses korosi dapat dikendalikan, sehingga akan memperlambat proses perusakannya. Korosi didefinisikan sebagai perusakan atau penurunan kualitas material karena bereaksi dengan lingkungannya (Fontana, 1986). Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat adanya reaksi oksidasireduksi antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya dan menghasilkan senyawa-senyawa/residu yang tidak dikehendaki yaitu karat, sehingga dalam bahasa sehari-hari proses korosi biasa disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling umum adalah perkaratan pada logam besi atau baja (Chemberlain,1998).. Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia dengan lingkungannya. Ada definisi lain mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan proses ekstraksi logam dari bijih materialnya. Contohnya, bijih material logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida (FeO) atau besi sulfida (FeSO), setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau besi paduan. Selama pemakaian, besi atau baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi dan kembali menjadi senyawa besi oksida.

6 FAKTOR-FAKTOR TERJADINYA KOROSI Beberapa faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi proses korosi antara lain (Chemberlain, 1998), yaitu: 1 Suhu Kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya kecepatan reaksi korosi. Hal ini terjadi karena makin tinggi suhu maka energi kinetik dari partikelpartikel yang bereaksi akan meningkat sehingga melampaui besarnya harga energi aktivasi dan akibatnya laju kecepatan reaksi (korosi) juga akan makin cepat, begitu juga sebaliknya. 2 Kecepatan Alir Fluida Atau Kecepatan Pengadukan Laju korosi cenderung bertambah jika laju atau kecepatan aliran fluida bertambah besar. Hal ini karena kontak antara zat pereaksi dan logam akan 15 semakin besar sehingga ion-ion logam akan makin banyak yang lepas sehingga logam akan mengalami kerapuhan (korosi). 3 Konsentrasi Bahan Korosif Hal ini berhubungan dengan ph atau keasaman dan kebasaan suatu larutan. Larutan yang bersifat asam sangat korosif terhadap logam dimana logam yang berada didalam media larutan asam akan lebih cepat terkorosi karena karena merupakan reaksi anoda. Sedangkan larutan yang bersifat basa dapat menyebabkan korosi pada reaksi katodanya karena reaksi katoda selalu serentak dengan reaksi anoda. 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. 5 Waktu Kontak Aksi inhibitor diharapkan dapat membuat ketahanan logam terhadap korosi lebih besar. Dengan adanya penambahan inhibitor kedalam larutan, maka akan menyebabkan laju reaksi menjadi lebih rendah, sehingga waktu kerja inhibitor untuk melindungi logam menjadi lebih lama. Kemampuan inhibitor untuk melindungi logam dari korosi akan hilang atau habis pada waktu tertentu, hal itu dikarenakan semakin lama waktunya maka inhibitor akan semakin habis terserang oleh larutan.

7 MEKANISME KOROSI Hampir semua logam mengalami korosi yang meliputi perpindahan atau serangan elektron dalam larutan. Semua reaksi korosi dalam air melibatkan reaksi anodik, potensial yang menyertai kelebihan elektron selalu berkurang pada laju korosi. Ini merupakan dasar dari proteksi katodik untuk mengurangi laju korosi pada pipa, tangki baja air panas, dan lain-lain. Semua reaksi korosi larutan merupakan reaksi elektrokimia. Banyak reaksi korosi melibatkan air dan juga fasa uap kondensat, reaksi korosi kering tanpa melibatkan perpindahan elektron dalam zat padat pada keadaan elektrolit dan dianggap sebagai elektrokimia. Reaksi anodik untuk logam yang rusak: M M n+ + ne Sebagai contoh: Fe Fe e Reaksi reduksi dari oksidasi ion dalam larutan disebut reaksi redoks sebagai contoh: Fe 3+ + e - Fe 2+ Reduksi dari oksigen terlarut selalu diamati dalam larutan netral dan asam. Reaksi reduksi oksidasi O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH dan O 2 + 4H + + 4e - Pada keadaan semua reaksi reduksi, air akan tereduksi. 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH Dari reaksi diatas diasumsikan peruraian air menjadi H + dan air mengurangi OH - dari kedua sisi reaksi. Laju korosi akan bertambah cepat jika dipengaruhi oleh ; peningkatan temperatur, adanya beda potensial antara dua logam, adanya perlakuan panas pada logam dan jika ada tegangan atau adanya stress pada logam.

8 JENIS JENIS KOROSI Adapun jenis-jenis korosi menurut mekanisme terjadinya korosi adalah sebagai berikut (Jones, 1992) Uniform Corrosion Korosi ini adalah korosi yang terjadi secara menyeluruh dipermukaan. Bentuk korosi ini mudah diprediksi karena kecepatan atau laju korosi di setiap permukaan adalah sama. Dalam upaya pencegahan biasanya kita dapat melakukan pelapisan (coating) di permukaan yang terpapar oleh lingkungan. Gambar 2.1. Contoh uniform corrosion (Sumber: Jones, 1992) Galvanic Corrosion Korosi ini terjadi akibat dua logam atau lebih yang memiliki potensial reduksi (E o red) yang berbeda baik dihubungkan atau terhubung. Berdasarkan deret volta / deret galvanik, material yang memiliki potensial reduksi yang lebih kecil akan mengalami korosi. Gambar 2.2. Contoh Galvanic Corrosion (Sumber: Jones, 1992)

9 Crevice Corrosion Korosi ini terjadi karena terdapat celah antara 2 logam sejenis yang digabungkan. Sehingga terbentuk kadar oksigen yang berbeda diantara area di dalam celah dan diluarnya, sehingga akan menyebabkan korosi Stress Corrosion Cracking (SCC) Korosi terjadi karena adanya tegangan beban tarik pada suatu material di lingkungan korosif. Logam pertama-tama akan terkena korosi pada suatu titik, dan kemudian akan terbentuk retakan. Retakan ini akan menjalar dan dapat menyebabkan kegagalan pada komponen tersebut. Sifat yang khas dari korosi ini adalah crack yang berbentuk akar serabut. Gambar 2.3 Contoh stress corrosion cracking (Sumber: Jones, 1992) Corrosion Fatigue Cracking (CFC) Korosi 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 berbentuk tidak serabut 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 dari fluida korosif yang mengalir, terjadi efek keausan mekanis atau abrasi. Lapisan pasif atau

10 15 pun coating pada permukaan material akan terkikis, sehingga kemungkinan terjadinya korosi semakin besar Hydogen Induced Cracking (HIC) Korosi terjadi karena adanya tegangan internal pada suatu material karena adanya molekul-molekul gas hidrogen yang berdifusi ke dalam struktur atom logam. Hidrogen dapat terbentuk akibat reduksi H 2 O ataupun dari asam. Penetrasi hidrogen ini akan menyebabkan korosi pada material, dan kemudian terjadi perpatahan getas Intergranular Corrosion (Korosi Batas Butir) Korosi terjadi akibat adanya chrome pada sekitar batas butir yang membentuk presipitat kromium karbida di batas butir. Kemudian akan terjadi crack yang menjalar sepanjang batas butir Pitting Corrosion Korosi yang terjadi akibat rusaknya lapisan pasif di satu titik karena pengaruh dari lingkungan korosif. Contoh lingkungan korosif tersebut seperti pada air laut. Air laut yang mengandung Ion Cl - akan menyerang lapisan pasif dari logam. Ketika terjadi permulaan pitting pada satu titik di permukaan lapisan pasif, maka ion Cl- akan terkonsentrasi menyerang pada permukaan lapisan pasif yang terjadi pitting terlebih dahulu sehingga pitting akan menjadi dalam. Pecahnya lapisan pasif mengakibatkan gas hidrogen dan oksigen mudah masuk dan mengkorosikan material tersebut. Material yang biasa mengalami pitting corrosion salah satunya adalah stainless steel. Gambar 2.4 Contoh pitting corrosio (Sumber: Jones, 1992)

11 DAMPAK KOROSI Korosi yang terjadi pada logam tidak dapat dihindari, tetapi hanya dapat dicegah dan dikendalikan sehingga struktur atau komponen mempunyai masa pakai yang lebih lama. Setiap komponen atau struktur mengalami tiga tahapan utama yaitu perancangan, pembuatan dan pemakaian. Ketidakberhasilan salah satu aspek seperti korosi menyebabkan komponen akan mengalami kegagalan. Kerugian yang akan dialami dengan adanya korosi meliputi finansial dan safety, diantaranya: 1 Penurunan kekuatan material 2 Penipisan 3 Downtime dari equipment 4 Retak & Pitting 5 Kebocoran fluida 6 Embrittlement 7 Penurunan sifat permukaan material 8 Penurunan nilai / hasil produksi 9 Modification 2.10 LAJU KOROSI Laju korosi merupakan suatu besaran cepat atau lambat suatu material bereaksi dengan lingkungannya dan mengalami korosi. Menurut (Fontana, 1987) dalam bukunya Corrosion Engineering laju korosi dapat di definisikan dalam berbagai macam, seperti presentase kehilangan massa, miligram per sentimeter persegi per hari dan gram per inchi persegi per jam. Selain itu juga digunakan mils per year (mpy) yang menyatakan laju penetrasi serangan korosi. Menghitung laju korosi pada umumnya menggunakan 2 cara yaitu: Metode Kehilangan Berat Metode kehilangan berat adalah perhitungan laju korosi dengan mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi. Metode ini menggunakan jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang terjadi. Perhitungan laju korosi atas dasar kehilangan berat selama pengujian, seperti pada

12 17 persamaan di bawah ini (Sumarji, 2011): (2.1) Keterangan: CR = laju korosi (mpy) K = konstanta laju korosi = 5,44 x 10-2 W = massa yang hilang (g) T = waktu perendaman (jam) A = luas permukaan spesimen (cm 2 ) D = densitas spesimen (g/cm 3 ) Metode ini adalah mengukur kembali berat awal dari benda uji (objek yang ingin diketahui laju korosi yang terjadi padanya), kekurangan berat dari pada berat awal merupakan nilai kehilangan berat. Kekurangan berat dikembalikan kedalam rumus untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya. Pada penelitian yang dilakukan (Ornelasari, 2015) dijelaskan dari hasil perhitungan dengan metode kehilangan berat pada media air nira aren dan asam asetat bahwa ada beberapa hal yang bisa mempengaruhi dari laju korosi yaitu dari pengaruh waktu perendaman dan kadar dari keasaman larutan ph di penelitian ini di jelaskan bahwa untuk perendaman dalam air nira aren dengan ph 4,6 laju korosi terbesarnya adalah 48,669 mpy dengan waktu perendaman selama 4 hari. Sedangkan untuk laju korosi terkecil sebesar 14,36 mpy dengan waktu perendaman selama 7 hari. Untuk perendaman dalam larutan asam asetat dengan ph 2,5 laju korosi terbesarnya adalah 69,574 mpy juga terjadi pada waktu perendaman 4 hari, sedangkan untuk laju korosi terkecil sebesar 13,936 mpy dialami oleh sample dengan waktu perendaman selama 7 hari. Berdasarkan data bahwa semakin lama perendaman laju korosi yang terjadi akan semakin menurun dan laju korosi terbesar terjadi pada diawal proses perendaman yaitu pada waktu 4 hari. Hal ini berkaitan dengan permukaan logam yang masih telanjang belum terselimuti oleh lapisan hasil korosi. Pada rentang waktu 4 sampai 7 hari laju korosi menurun, hal ini dikarenakan terbentuknya lapisan hasil korosi.

13 Metode Elektrokimia Metode elektrokimia adalah metode mengukur laju korosi dengan mengukur beda potensial objek hingga didapat laju korosi yang terjadi, metode ini mengukur laju korosi pada saat diukur saja dimana memperkirakan laju tersebut dengan waktu yang panjang (memperkirakan walaupun hasil yang terjadi antara satu waktu dengan waktu lainya berbeda). Kelemahan metode ini adalah tidak dapat menggambarkan secara pasti laju korosi hanya pada waktu tertentu saja, hingga secara umur pemakaian maupun kondisi untuk dapat di treatmen tidak dapat diketahui. Kelebihan dari metode ini adalah kita bisa langsung mengetahui laju korosi pada saat di ukur, hingga waktu pengukuran tidak memakan waktu yang lama dan salah satu contoh alat dari metode elektrokimia yang dipakai untuk penelitian ini adalah potensiostat. 1. Potensiostat Teknik elektrokimia untuk keperluan analisis kuantitatif instrumental membutuhkan pengetahuan dan alat-alat tambahan untuk pengolahan data. Hal ini berkenaan dengan kenyataan bahwa pembangkit sinyal analitik yang dihasilkan dalam komponen instrumen memerlukan pengolahan agar dapat memberikan data yang mudah dibaca dan diolah untuk bahan informasi. Potensiostat merupakan instrumen yang dapat digunakan untuk mengukur arus yang melewati pasangan elektroda kerja dan elektroda kounter dan selalu menjaga keseimbangan beda potensial antara elektroda kerja dan elektroda pembanding. Potensiostat mengukur arus yang mengalir antara elektroda kerja dan elektroda pembanding. Variabel yang dikontrol oleh potensiostat adalah potensial sel, sedangkan variabel yang diukur adalah arus sel. Bentuk dari potensiostat dapat dilihat pada gambar yang terdiri dari lima komponen yaitu: sinyal generator, power amplifier, elektrometer, I/E converter dan perekam.

14 19 Gambar 2.5 Susunan dasar Potensiostat (Sumber: Anggraeni, 2008) Signal Generator (Pembangkit Sinyal) Pembangkit sinyal ini menghasilkan perbedaan potensial antara elektroda kerja dengan elektroda pembanding. Perbedaan potensial dibentuk dari potensial tunggal atau potensial yang dikontrol oleh komputer. Output digital ke analog (D/A) mengubah bilangan yang dihasilkan komputer kedalam potensial. Pemilihan yang tepat dari urutan bilangan memungkinkan komputer menghasilkan potensial yang konstan, potensial yang linier dan gelombang sinusdatar (sinusoidal). Bilangan dari eksitasi potensial menghasilkan variasi yang berbeda dari voltammetri. Elektrometer Rangkaian elektrometer mengukur beda potensial antara elektroda kerja dengan elektroda pembanding. Outputnya memiliki dua fungsi yaitu feedback signal pada rangkaian potensiostat dan sinyal diukur sewaktu-waktu potensial sel dibutuhkan. Elektrometer yang ideal memiliki arus input nol dan memiliki impedansi input yang tidak terbatas. The I/E conventer (pengubah arus ke potensial) Pengubah arus ke potensial merupakan rangkaian pengikut arus untuk mengukur arus sel dan menampilkan sebagai potensil. Potensial output, Eout diperoleh dari arus sel X resistor feedback. The Power Amplifier (Daya Amplifier) Daya amplifier atau pengontrol amplifier dari potensiostat berfungsi mengatur potensial pada elektroda

15 20 kounter elektroda kerja untuk mencapai selisih yang tepat pada elektroda pembanding-elektroda kerja. Pengontrol amplifier membandingkan potensial sel yang diukur dengan potensial yang diharapkan dan mengendalikan arus yang masuk kedalam sel untuk memaksa potensialnya menjadi sama. Potensial yang diukur adalah input yang masuk ke dalam input negatif dari pengontrol amplifier. Perekam Data/ The Recorder Merupakan peralatan sederhana untuk menampilkan dan merekam potensiostat dalam bentuk chart recorder output atau voltmeteter digital SEM (Scanning Electron Microscopy) SEM terdiri dari sebuah senapan elektron yang memproduksi berkas elektron pada tegangan dipercepat sebesar 2 30 kv. Berkas elektron tersebut dilewatkan pada beberapa lensa elektromagnetik untuk menghasilkan image berukuran <~10nm pada sampel yang ditampilkan dalam bentuk film fotografi atau ke dalam tabung layar. Diagram skematik dan cara kerja SEM digambarkan sebagai berikut: Gambar 2.6 Diagram skematik fungsi dasar dan cara kerja SEM (Sumber: Anggraeni, 2008) SEM sangat cocok digunakan dalam situasi yang membutuhkan pengamatan permukaan kasar dengan pembesaran berkisar antara 20 kali sampai kali.

16 21 Sebelum melalui lensa elektromagnetik terakhir scanning raster mendeflesikan berkas elektron untuk men-scan permukaan sampel. Hasil scan ini tersinkronisasi dengan tabung sinar katoda dan gambar sampel akan tampak pada area yang di-scan. Tingkat kontras yang tampak pada tabung sinar katoda timbul karena hasil refleksi yang berbeda-beda dari sampel. Sewaktu berkas elektron menumbuk permukaan sampel sejumlah elektron direfleksikan sebagai backscattered electron (BSE) dan yang lain membebaskan energi rendah secondary electron (SE). Emisi radiasi elektromagnetik dari sampel timbul pada panjang gelombang yang bervariasi tapi pada dasarnya panjang gelombang yang lebih menarik untuk digunakan adalah daerah panjang gelombang cahaya tampak (cathodoluminescence) dan sinar-x. Elektron-elektron BSE dan SE yang direfleksikan dan dipancarkan sampel dikumpulkan oleh sebuah scintillator yang memancarkan sebuah pulsa cahaya pada elektron yang datang. Cahaya yang dipancarkan kemudian diubah menjadi sinyal listrik dan diperbesar oleh photomultiplier. Setelah melalui proses pembesaran sinyal tersebut dikirim ke bagian grid tabung sinar katoda. Scintillator biasanya memiliki potensial positif sebesar 5 10 kv untuk mempercepat energi rendah yang dipancarkan elektron agar cukup untuk mengemisikan cahaya tampak ketika menumbuk scintillator. Scintillator harus dilindungi agar tidak terkena defleksi berkas elektron utama yang memiliki potensial tinggi. Pelindung metal yang mengandung metal gauze terbuka yang menghadap sampel memungkinkan hampir seluruh elektron melalui permukaan scintillato (Anggraeni, 2008).