PERCOBAAN LOGAM KOROSI BASAH DAN KOROSI ATMOSFERIK

Transkripsi

1 LAPORAN RESMI PRAKTIKUM REKAYASA BAHAN P1 PERCOBAAN LOGAM KOROSI BASAH DAN KOROSI ATMOSFERIK DIONISIUS ANDY K NRP ASISTEN NUR KHOLIS JAUHARI NRP PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

2 HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN RESMI PERCOBAAN LOGAM KOROSI BASAH DAN KOROSI ATMOSFERIK OLEH : DIONISIUS ANDY K NRP Surabaya, 17 Desember 2014 Mengetahui/Menyetujui Asisten Praktikan NUR KHOLIS JAUHARI DIONISIUS ANDY K NRP NRP v

3 Halaman ini memang dikosongkan vi

4 PERCOBAAN LOGAM KOROSI BASAH DAN KOROSI ATMOSFERIK Nama : DIONISIUS AK NRP : Nama Asisten : NUR KHOLIS JAUHARI ABSTRAK Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui lebih dalam mengenai korosi pada logam sekaligus dapat mengetahui perbedaan laju korosi dari korosi basah dan atmosferik. Korosi basah adalah korosi yang temapt terjadinya korosi pada larutan sedangkan korosi atmosferik adalah korosi yang terjadi pada udara terbuka. Pada percobaan didapatkan hasil bahwa larutan asam memiliki laju korosi yang lebih besar dibandingkan dengan larutan basa, yaitu laju korosi terbesar terjadi pada larutan HCl. Sedangkan pada akuades, korosi lebih cepat terjadi pada kondisi atmosferik Kata kunci : Korosi basah, korosi atmosferik, larutan asam dan basa, akuades vii

5 Halaman ini memang dikosongkan viii

6 PERCOBAAN LOGAM KOROSI BASAH DAN KOROSI ATMOSFERIK Nama : DIONISIUS AK NRP : Nama Asisten : NUR KHOLIS JAUHARI ABSTRACT This experiment aims to find out more about the corrosion of the metal as well as to determine differences in the rate of corrosion of wet and atmospheric corrosion. Wet corrosion is corrosion temapt the corrosion of solution while atmospheric corrosion is corrosion that occurs in the open air. In the experiment showed that the acidic solution has a greater corrosion rate compared with an alkaline solution, which is the largest corrosion rates occur in aqueous HCl. While in distilled water, corrosion occurs faster in atmospheric conditions Keywords: wet corrosion, atmospheric corrosion, acid and alkaline solution, distilled water ix

7 Halaman ini memang dikosongkan x

8 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan anugrahnya, sehingga laporan resmi ini dapat diselesaikan sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Laporan resmi ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi setiap praktikan sebelum beranjak ke praktikum berikutnya. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan teman-teman yang telah memberikan segala dukungan baik moril maupun materil serta perhatiannya. 2. Dosen pengajar mata kuliah Rekayasa Bahan yang telah membimbing dan memberikan ilmunya. 3. Asisten yang setia membimbing dan mendampingi dari mulai praktikum hingga penyelesaian laporan resmi. Dalam penyusunan laporan resmi ini tentunya masih jauh dari sempurna baik menyangkut isi maupun bahasa yang digunakan sehingga tidak menutup kemungkinan bagi penulis untuk menerima kritik maupun saran yang membangun demi kesempurnaan. Akhir kata, semoga laporan resmi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi semua pihak pada umumnya, semoga laporan ini dapat menambah ilmu pengetahuan dan membuka wawasan bagi yang membacanya. Penulis. xi

9 Halaman ini memang dikosongkan xii

10 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Halaman Pengesahan... v Abstrak... vi Abstract... vii Kata Pengantar... viii Daftar Isi... xi Daftar Gambar... xii Daftar Tabel... xiii BAB I Pendahuluan Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan... 2 BAB II Dasar Teori Jenis-Jenis Korosi Mekanisme Korosi Laju Korosi... 8 BAB III Metodologi Percobaan Peralatan dan Bahan Prosedur Percobaan BAB IV Analisis Data dan Pembahasan Analisis Data Pembahasan BAB V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran xi

11 Halaman ini memang dikosongkan xii

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Korosi Seragam 3 Gambar 2.2 Korosi Kawah 4 Gambar 2.3 Korosi Celah 4 Gambar 2.4 Korosi Batas Butir 5 Gambar 2.5 Korosi Tegangan 5 Gambar 2.6 Korosi Erosi 6 Gambar 2.7 Selectif Corrosion 7 Gambar 2.8 Korosi Galvanik 8 Gambar 2.9 Mekanisme Korosi 9 Gambar 4.1 Grafik Hubungan antara Konsentrasi dengan Laju Korosi pada Korosi Atmosferik 15 Gambar 4.2 Grafik Hubungan antara Konsentrasi dengan Laju Korosi pada Korosi Basah 16 xiii

13 Halaman ini memang dikosongkan xiv

14 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Atmosferik 13 Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Korosi Korosi Basah 13 Tabel 4.3 Data Hasil Penghitungan Korosi Atmosferik 14 Tabel 4.3 Data Hasil Penghitungan Korosi Basah 15 xv

15 Halaman ini memang dikosongkan xvi

16 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Definisi dari korosi adalah perusakan atau penurunan mutu material, sebagai akibat dari reaksi dengan lingkungan nya, atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawasenyawa yang tidak dikehendaki. Pada laporan ini material yang akan dibahas adalah logam, Salah satu material logam yang memiliki aplikasi yang sangat luas di berbagai bidang adalah besi, akan tetapi besi merupakan salah satu material logam yang mudah mengalami korosi, karena serangan kimia oleh lingkungan (uap air,oksigen di atmosfer, oksida asam yang terlarut dalam air), akam membuat beri mengalami oksidasi, sehingga membentuk senyawa oksida besi. Dan menyebabkan besi menjadi berkarat. Korosi yang terjadi pada logam akan berdampak pada performa dari logam tersebut, yaitu performa mekanik, elektrik maupun termal nya akan berkurang, sehingga akan menyebabkan kerugian. sehingga pengetahuan tentang korosi pada logam sangat dibutuhkan. Makadari itu pada praktikum kali ini adakan dibahas tentang jenis jenis korosi, pengaruh lingkungan pada logam, serta laju korosi. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang ingin dibahas didalam praktikum kali ini adalah sebagai berikut : a. apa saja jenis-jenis korosi? b. bagaimana pengaruh lingkuangan pada logam? c. bagaimana cara menghitung laju korosi? 1

17 2 1.3 Tujuan Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum kali ini adalah sebagai berikut : a. Praktikan mengenal jenis-jenis korosi, b. praktikan mengetahui pengaruh lingkungan pada logam, c. praktikan mampu menghitung laju korosi.

18 BAB II DASAR TEORI 2.1 Jenis-Jenis Korosi Korosi adalah degradasi (perusakan atau penurunan kualitas) material akibat interaksi dengan lingkungan. Untuk logam, reaksinya disebut reaksi elektrokimia sedangkan untuk non logam disebut degradasi atau pelapukan. Secara umum, kata korosi identik dengan karat. Jenis-jenis korosi pada logam antara laian adalah sebagai berikut. Korosi Seragam Korosi seragam adalah korosi yang terjadi pada permukaan material akibat bereaksi dengan oksigen Biasanya korosi seragam ini terjadi pada material yang memiliki ukuran butir yang halus dan homogenitas yang tinggi. Gambar 2.1 Korosi Seragam Korosi Sumuran atau Kawah Korosi sumuran adalah korosi yang terjadi akibat cacat pada permukaan material seperti celah atau lubang kecil. Pada daerah cacat ini akan lebih anodik dibandingkan permukaan material sehingga korosi akan menuju bagian dalam material. 3

19 4 Gambar 2.2 Korosi Kawah Korosi Celah Korosi celah adalah korosi yang di temukan pada daerah berkonsentrasi rendah atau korosi yang terjadi pada celah yan terbentuk akibat pendempetan material. Pada celah, kadar oksigen lebih rendah dari lingkungannya sehingga elektron akan berpindah pada kadar oksigen yang tinggi sehingga terjadi korosi. Korosi celah sering terjadi pada sambungan paku. Gambar 2.3 Korosi Celah korosi batas butir Korosi batas butir adalah korosi yang terjadi pada atau di sepanjang batas butir dan batas butir bersifat anodik dan bagian tegah butir bersifat katodik. Korosi ini terjadi akibat presipitasi dari pengotor seperti khromium di batas butir, yang menyebabkan batas butir menjadi rentan terhadap serangan korosi.

20 10 5 Dimana presipitat krom karbida terbentuk karena karbon meningkat yang ada di sekitarnya, sehingga krom disekitarnya akan berkurang dan terjadi korosi. Proses terbentuknya presipitat karbon karbida disebut sentisiasi. Terjadi pada temperatur sehingga kekurangan krom yang memudahkan terjadinya korosi. Gambar 2.4 Korosi Batas Butir Korosi Tegangan Korosi tegangan adalah korosi yang di sebabkan adanya tegangan tarik yang mengakibatkan terjadinya retak. Tegangan ini di sebabkan pada temperatur dan deformasi yang berbeda. Berikut retak serta bentuk penjalarannya yang di akibatkan oleh korosi tegangan : Gambar 2. 5 Korosi Tegangan

21 6 4 Korosi Erosi Korosi erosi adalah korosi yang di sebabkan oleh erosi yang mengikis lapisan pelindung material, zat erosi itu dapat berupa fluida yang mengandung material abrasive. Korosi tipe ini sering di temui pada pipa-pipa minyak. Gambar 2. 6 Korosi Erosi Selectif Corrosion Selectif corrosion adalah korosi yang menyerang unsur di dalam logam akibat perbedaan potensial unsur utamanya. Korosi ini di sebabkan karena komposisi yang tidak merata pada material. Korosi ini biasa terjadi pada pipa-pipa besi cor. Gambar 2. 7 Selectif Corrosion

22 10 7 Korosi Galvanik Korosi galvanik adalah korosi yang terjadi pada dua logam yang berbeda jenis jika di hubungkan. Korosi ini juga terjadi karena pasangan elektrikal pada dua logam atau paduan logam yang memiliki perbedaan komposisi. Logam yang lebih anodik akan terkorosi sementara logam lainnya yang lebih katodik akan terlindungi. Posisi logam pada deret volta akan menentukan apakan suatu logam lebih anodik atau katodik Gambar 2. 8 Korosi Galvanik 2.2 Mekanisme Korosi Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. Fe(s) Fe 2 + (aq) + 2e... 1 Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. O 2(g) + 4H + (aq) + 4e 2H 2 O (l)... 2

23 84 atau O 2(g) + 2H 2 O (l) + 4e 4OH - (aq)... 3 Ion besi(ii) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(iii) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu. 2.3 Laju Korosi Gambar 2. 9Mekanisme Korosi Karena hampir semua korosi adalah merupakan suatu reaksi elektrokimia, semua yang mempengaruhi kecepatan suatu reaksi kimia atau jumlah arus yang mengalir akan mempengaruhi laju korosi. Hukum Ohm dapat diterapkan untuk bagian elektrik dari sel korosi. Laju korosi berbanding lurus dengan sejumlah arus yang mengalir pada sel korosi elektrokimia. Jika arus dapat diukur, suatu kalkulasi yang tepat dari kehilangan metal dapat ditentukan. Ini berarti bahwa suatu pengukuran dalam ampere atau milliampere secara matematis dihitung dalam kilogram (pound) per tahun. Suatu Amp tahun adalah satu Ampere yang mengalir selama periode satu tahun. Logam yang berbeda memiliki laju korosi yang berbeda. Jika diketahui penurunan massa dari suatu material yang terkorosi maka laju korosi dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut.

24 10 9 Dengan K adalah konstanta yang nilainya sebesar 3,45 x 10 6 untuk mils per year (mpy) dan 8,76 x 10 4 untuk milimeter per year (mm/y). W adalah pengurangan massa akibat korosi (mg). D adalah massa jenis material (gram/cm 3 ). A adalah luas spesimen yang terkorosi. Dan t adalah lama pengujian.

25 104 Halaman ini memang dikosongkan

26 BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan Alat Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut: a. Timbangan b. Gelas ukur c. Gelas plastik d. Pengaduk e. Kertas amplas f. Wadah plastik/kertas Bahan Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut: a. Akuades b. NaOH c. HCl d. NaCl e. Paku besi 3.2 Prosedur Percobaan Berikut adalah prosedur percobaan bahan logam: a. Peralatan dan bahan disiapkan. b. Larutan NaOH dengan molaritas sebesar 0,5 M, 1 M, dan 3 M dibuat masing-masing dalam sebuah gelas plastik. c. Larutan HCl dengan molaritas sebesar 0,5 M, 1 M, dan 3 M dibuat masing-masing dalam sebuah gelas plastik. d. Larutan NaCl dengan molaritas sebesar 0,5 M, 1 M, dan 3 M dibuat masing-masing dalam sebuah gelas plastik. e. Gelas berisi aquades disiapkan dan kesepuluh gelas tersebut ditandai. f. 20 buah paku dibersihkan dan diamplas hingga bersih mengkilat. g. Masing-masing paku ditimbang dan beratnya dicatat. h. Untuk korosi atmosferik, masing-masing paku dicelupkan 11

27 12 hingga basah ke dalam masing-masing larutan. i. Paku-paku yang telah dicelup diletakkan di atas wadah plastik kemudian waktu peletakkannya dicatat. j. Untuk korosi basah, masing-masing paku dimasukkan ke dalam tiap larutan dan waktu saat paku dimasukkan dicatat. k. Semua paku dibiarkan selama 3 hari. l. Setelah 3 hari, keadaan masing-masing paku dicatat. m. Masing-masing paku dibersihkan kembali dengan amplas, dan waktu saat paku dibersihkan dicatat. n. Masing-masing paku ditimbang dan dicatat beratnya. o. Laju korosi masing-masing paku dihitung. p. Kurva dari hasil laju reaksi dibuat.

28 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data Berdasarkan percobaan korosi yang telah dilakukan didapatkan data sebagai berikut : Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Atmosferik Konsentrasi Diameter Massa Massa Larutan (M) (cm) Sebelum (gr) Setelah (gr) NaOH 0.5 0,465 1,08 1,07 1 0,435 0,84 0,83 3 0,465 1,2 1, ,415 0,73 0,72 NCl 1 0,48 1,16 1,14 3 0,475 1,17 1,16 NaCl 0.5 0,445 1,15 1,14 1 0,445 1,14 1,13 3 0,465 1,14 1,12 Akuades - 0,48 1,21 1,21 Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Korosi Korosi Basah Konsentrasi Diameter Massa Massa Larutan (M) (cm) Sebelum (gr) Setelah (gr) NaOH 0.5 0,465 1,16 1,16 1 0,435 1,21 1,21 3 0,465 1,19 1, ,45 1,12 0,52 NCl 1 0,48 1,14 0,36 3 0,36 0,76 0 NaCl 0.5 0,47 1,09 1,08 1 0,49 1,14 1,13 3 0,46 1,14 1,12 Akuades 0 0,475 1,18 1,17 13

29 14 Untuk menghitung laju korosi masing-masing paku pada setiap larutan, maka digunakan rumus laju korosi sebagai berikut. Dimana K adalah konstanta Dengan konstanta (K) sebesar 3.45x untuk mils per year (mpy) dan 8.76x untuk milimeter per year (mm/y), D adalah massa jenis paku (gram/cm 3 ), dapat dicari menggunakan rumus. Dengan asumsi semua paku memiliki panjang 2,9 cm. Dengan pendekatan volume paku ekivalen dengan volume tabung, maka Dan luas permukaan paku adalah Dengan menggunakan rumus laju korosi di atas, maka laju korosi pada percobaan korosi atmosferik dan korosi basah adalah sebagai berikut. Tabel 4.3 Data Hasil Penghitungan Korosi Atmosferik Konse Luas Massa Selisih CR Larutan ntrasi Permukaan Jenis (D) Berat (W) (mpy) (M) (A) NaOH NCl NaCl Akuades

30 Laju Korosi (pmy) 15 Tabel 4.3 Data Hasil Penghitungan Korosi Basah Larutan Konse ntrasi (M) Massa Jenis (D) Luas Permukaan (A) Selisih Berat (W) CR (mpy) NaOH HCl NaCl Akuades Melalui data tersebut diatas dapat dilihat pada grafik perbedaan laju korosi atmosferik maupun korosi basah untuk setiap larutan pada gambar 4.1 dan 4.2 berikut Konsentrasi NaOH HCl NaCl Akuades Gambar 4.1 Grafik Hubungan antara Konsentrasi dengan Laju Korosi pada Korosi Atmosferik

31 Laju Korosi (pmy) Konsentrasi NaOH HCl NaCl Akuades Gambar 4.2 Grafik Hubungan antara Konsentrasi dengan Laju Korosi pada Korosi Basah 4.2 Pembahasan Dari percobaan dan perhitungan laju korosi yang telah dilakukan, laju korosi terbesar ada pada paku yang direndam pada larutan HCL dengan konsentrasi 1 M, yaitu memiliki laju korosi sebesar 925 mpy. Hal ini disebabkan karena HCl merupakan asam kuat yang bersifat korosif sehingga mempunyai kemampuan oksidasi yang tinggi. Sedangkan pada larutan NaOH dengan kosentrasi 0.5 dan 1 M laju korosinya nol, tetapi pada konsentrasi 3 M laju korosinya mpy, hal tersebut sesuai degan teori karena semakin meningkat konsentrasi suatu larutan maka akan semakin banyak elektroda yang dihasilkan untuk reaksi redoks, sehingga laju korosi meningkat. Pada larutan NaCl laju korosi juga meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi larutan, dan ljau korosi paling kecil ada pada akuades. Secara umum, laju korosi pada percobaan korosi atmosferik lebih kecil dari percbaan korosi basah. Hal ini disebabkan karena pada percobaan korosi basah selalu terjadi reduksi H 2 O pada sampel logam paku yang akan menyebabkan laju korosi menjadi lebih besar. Jika diurutkan dari larutan yang memiliki tingkat keasaman tinggi (paling korosif) sampai lariat yang netral, maka urutan dari larutan yang dipakai sebgai larutan uji korosi adalah sebagai berikut HCL, NaCl, NaOH dan H 2 O, seharusnya laju korosi paku

32 17 paling cepat adalah pada larutan HCl, lalu selanjutnya larutan NaCl, NaOH dan H 2 O. dari percobaan dan perhitungan laju korosi yang telah dilakukan, memang laju korosi paling besar baik pada percobaan korosi basah maupun korosi atmosferik kebanyakan pada larutan NaOH, namun, pada beberapa konsentrasi larutan tertentu, terdapat besar laju korosi yang tidak sesuai dengan teori. Hal tersebut disebabkan karena kesalahan praktikan baik dalam pengukuan komposisi larutan yang digunakan maupun kesalahn pada saat penimbangan massa dari paku.

33 18 Halaman ini sengaja dikosongkan

34 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Beberapa hal yang dapat disimpulkan dari percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Korosi lebih cepat terjadi pada larutan yang bersifat asam dibandingkan dengan larutan yang bersifat basa, 2. Semakin asam suatu larutan maka laju korosi semakin besar, 3. Laju korosi pada percobaan korosi basah lebih cepat daripada percobaan korosi atmosferik. 5.2 Saran Adapun saran yang dapat diberikan setelah melakukan percobaan sebagai berikut : 1. Skala pada gelas ukur agar lebih kecil lagi sehingga dapat menakar larutan yang bervolume kecil. 2. Timbangan digital yang digunakan agar terkalibrasi dengan baik dan mempunyai akurasi yang lebih kecil sehingga dapat megukur perubahan massa yang sangat kecil 19

35 20 Halaman Ini Sengaja Dikosongkan

36 DAFTAR PUSTAKA [1] Sawitri, Dyah, ST. MT. dkk. Modul Praktikum Rekayasa Bahan Laboratorium Rekayasa Bahan Teknik Fisika FTI ITS. Surabaya 29