34 BAB IV HASIL YANG DICAPAI DAN POTENSI KHUSUS 4.1 PENDAHULUAN Dalam BAB ini akan dibahas tentang analisa data penelitian dari studi karakterisasi laju korosi dan percobaan inhibisi pada logam Aluminium. 4.2 DATA HASIL PENGUJIAN DENGAN LARUTAN ASAM DAN BASA Logam anoda yang terkorosi akibat adanya reaksi antara elektrolit dengan permukaan anoda baterai logam udara, selain itu juga akan membentuk lapisan logam hiroksida. Hal ini menyebabkan proses migrasi ion logam menuju katoda akan terhambat, dan ini menyebabkan proses migrasi ion logam menuju katoda akan terhambat sehingga menyebabkan densitas energi yang menurun dan masa hidup baterai menjadi singkat (Mohamad, 2008, Gelman dkk, 2014-2015, Vincenzo dkk, 2014). Untuk menguji karakterisasi korosi logam aluminium, peneliti melakukan percobaan dengan menggunakan larutan Asetat, HCl dan KOH. Larutan asetat mewakili dari asam lemah, HCl mewakili dari asam kuat dan KOH mewakili dari larutan basa kuat. Pada penelitian laju korosi pada logam aluminium ini, peneliti menggunakan metode sederhana yaitu menggunakan metode kehilangan berat (weightloss methode) yaitu dengan cara logam direndam dalam larutan dan setelahnya akan dilakukan penimbangan kembali, apakah ada pengurangan berat atau kah penambahan berat.
35 4.3 HASIL PERENDAMAN DENGAN LARUTAN ASETAT Pada perendaman dengan menggunakan asam asetat, laju korosi yang terjadi adalah antara 0.0003 sampai 0.0021 mm/tahun. Pada perendaman konsentrasi 0.1molar, kehilangan berat yang terjadi sebesar 0.0004gr dan laju korosinya sebesar 0.0006 mm/tahun. Begitupun yang terjadi pada konsentrasi 0,5 molar, terjadi kehilangan berat sebanyak 0.0006 gram. Pada konsentrasi 1 molar sampai dengan 4 molar terjadi penambahan berat pada logam sampai dengan sebesar 0.0013 gram, hal ini terjadi dikarenakan terdapat endapan pada permukaan logam. Pada konsentrasi 5 molar terjadi pengurangan berat sebanyak 0.0004 gram, hal ini terjadi karena titik lelah lapisan pelindung berada pada konsentrasi 4 molar, sehingga pada konsentrasi 5 molar lapisan sudah tidak dapat melindungi sehingga kembali terjadi kehilangan berat begitu pun pada konsentrasi 6 molar laju korosi semakin meningkat dan terjadi kehilangan berat juga. Selain karena factor pelindung logam aluminium yang sudah tidak dapat melindungi, hal ini juga disebabkan pada konsentrasi tinggi, endapan-endapan yang terbentuk pada permukaan logam akan terlarut. Tabel 4.1 Laju Korosi dengan larutan Asetat Sebelum dilapisi Konsentrasi (Molar) Laju Korosi (mm/tahun) Setelah dilapisi Konsentrasi (Molar) Laju Korosi (mm/tahun) 0.1 0.00006 0.1 0.00010 0.5 0.00010 0.5 0.00011 1 0.00013 1 0.00013 2 0.00015 2 0.00018 3 4 0.00015 0.00021 3 4 0.00023 0.00028 5 0.00003 5 0.00003 6 0.00008 6 0.00008
36 Sebelum Pelapisan Setelah Pelapisan LAJU KOROSI (mm/year) 0.000 0.000 0.000 0.000 0 1 2 3 4 5 6 KONSENTRASI (Molar) 7 Gambar 4.1 Grafik perbandingan laju korosi larutan asetat Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa pada perendaman 0.1M dan 0.5M laju korosi pada aluminium yang telah diproteksi membran sellulosa asetat lebih cepat dibandingkan dengan laju korosi sebelum diproteksi. Hal ini terjadi karena bahan pelarut sellulosanya menggunakan asam asetat 99%, sedangkan padaa proses perngujiannya dilakukan pada media asam asetat. Dengan adanyaa pelarut asetat dan juga media perendamannya menggunakan asam asetat maka konsentrasi asam asetat akan meningkat, dan mengakibatk kan laju korosi menjadi lebih cepat. Sedangkan pada konsentrasi 1M terjadii laju korosi yang sama kecepatannya yaitu 0.00013 mm/tahun. Di konsentrasi 2 sampai 4M, laju korosi pada aluminium yang sudah dilapisi juga lebih cepat (logam bertambah berat) dibandingkan aluminium yang belum dilapisi. Dari kedua eksperimen ini, titik lelah daripada kedua logam l berada sama-sam pada konsentrasi 4M, kemudian pada konsentrasi 5M dan 6M kembali terjadi pengurangan berat pada logam yang secara grafis terlihat menurun drastis, namun secara teoritis hal tersebut merupakan peristiwa dimana lapisan pelindung dari aluminium sudah tidak dapat berfungsi sebagai pelindungg logam. Efisiensi laju korosi terjadi 54% lebih cepat daripada sebelum dilapisi, berikutt uraiannya: Efisiensi Inhibisi Efisiensi Inhibisi. 54%.100%... 100% Vk0 Vki = Nilai rata-rata laju korosi tanpa inhibitor = Nilai rata-rata laju korosi dengan inhibitor
37 Pada eksperimen perendaman dengan asam asetat ini, i reaksi Aluminiumm adalah: yang terjadi pada Al³+ + 3CH ₃ COO + 2H₂ O Al(OH)₂ CH₃ COO + 2CH₃ COOH Aluminiumm bereaksi dengan asam akan menghasilka n gas hidrogen. Reaksi yang semula berjalan lambat, namun setelah lapisan oksidanya o habis reaksi akan berlangsungg cepat. Berikut adalahh formulanya: Al(s) + 3H + (aq) Al 3+ 3 (aq) + 3/2H 2 (g) Korosi yang terjadi pada percobaan perendaman dengann larutan asam asetat ini adalah korosi sumuran (pittingg corrosion) 0,1M tanpa pelapis 0.1M dengan pelapis 0,5M tanpa pelapis 0.5M dengan pelapis 1M tanpaa pelapis 1M dengan pelapis p
38 2M tanpa pelapis 2M dengan pelapis 3M tanpa pelapis 3M dengan pelapis 4M tanpa pelapis 4M dengan pelapis 5M tanpa pelapis 5M dengan pelapis 6M tanpa pelapis 6M dengan pelapis Gambar 4.2 Permukaan logam sebelum dan sesudah dilapisi d (Perendaman Asetat)
39 Dari gambar tersebut dapat terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi maka logam aluminium semakin berkilau. Cara lain yang peneliti lakukan untuk mengetahui terjadinya korosi adalah dengan menggunakan metode kehilangan berat. Dimana logam sebelum direndam terlebih dahulu ditimbang, dan kembali ditimbang setelah selesai direndam, dibersihkan dan dikeringkan. Dalam membersihkan logam aluminium yang sudah direndam harus dilakukan secara cepat, karena mengingat bahwa terjadinya korosi tidak hanya dengan menggunakan media asam atau pun basa saja, melainkan oksigen juga salah satu penyebab terjadinya korosi. 4.4 HASIL PERENDAMAN DENGAN LARUTAN HCl Pada eksperimen dengan larutan HCl ini dilakukan perendaman selama 5 menit. Laju korosi yang terjadi sangat cepat dimana pada konsentrasi terendahnya sudah mencapai 0.05324 mm/tahun, ini dikarenakan larutan HCl merupakan larutan asam kuat. Dan laju korosi yang terjadi pun berangsur semakin cepat, semakin besar konsentrasinya laju korosinya semakin cepat. Pada perendaman menggunakan larutan HCl laju korosi tercepat pada saat logam sebelum dilapisi adalah sebesar 1.67956 mm/tahun. Sedangkan laju korosi tercepat pada saat logam sudah dilapisi sebesar 0.80831 mm/tahun. Adapun reaksi kimianya sebagai berikut: 2Al + 6HCl 2Al³+ + 3H ₂ + 6Cl Tabel 4.2 Laju Korosi dengan larutan HCl Sebelum dilapisi Konsentrasi (Molar) Laju Korosi (mm/tahun) Setelah dilapisi Konsentrasi (Molar) Laju Korosi (mm/tahun) 0.1 0.05324 0.1 0.02904 0.5 0.11132 0.5 0.10648 1 0.21781 1 0.19844 2 3 0.72119 1.67956 2 3 0.31945 0.80831
40 Sebelum Pelapisan Setelah Pelapisan LAJU KOROSI (mm/year) 20.0002 15.0001 10.0001 5.000 0.000 0 1 2 3 4 KONSENTRASI (Molar) Gambar 4.3 Grafik Laju Korosi dengann larutan HCl Asam klorida dapat melarutkan aluminiumm (menghasilkan aluminium klorida) dan menghasilkan gas hidrogen. Dari tabel perbandingan diatas, dapat dilihat bahwa membran sellulosa asetatt mampu memperlambat laju korosi sebesarr 47.479%. 3M tanpa pelapis 3M dengan pelapis 2M tanpa pelapis 2M dengan pelapis 1M tanpa pelapis 1M dengan pelapis
41 0,5M tanpa a pelapis 0.5M dengann pelapis 0,1M tanpa pelapis 0.1M dengan pelapis Gambar 4.4 Permukaan logam sebelum dan sesudah dilapisi (Perendaman HCl) Pada gambar dapat terlihat bahwa pada perendaman dengan HCl logam menjadi tampak menghitam, dan pada perendaman dengan konsentrasi tinggi logam menjadi semakin menipis. Hal ini diakibatkan oleh peristiwa permukaan logam terabrasi oleh larutan asam kuat sehingga beratt logam menjadi cepatt berkurang g dan menipis. Pada perendamann dengan konsentrasi rendah yang terjadi adalah logam masih tampak bersih, hal ini dikarenakan endapan-endapann pada permukaan logam tidak dapat larut pada konsentrasi rendah. 4.5 HASIL PERENDAMANN DENGANN LARUTAN KOH Eksperimen perendaman dengan larutan KOH dilakukann selama 5 menit. Padaa larutan basa kuat terjadi abrasi dipermukaan logam akibat darii reaksi ion n aluminiumm dengan ion KOH yang diformulasikan sebagai berikut: Al³+ + 3OH Al(OH) ₃ Pada reaksi ini terjadii endapan kehitam-hitaman pada aluminiumm hiroksida. endapan tersebut melarut dalam reagensia yangg berlebih,, dimana terhidroksoaluminat terbentuk: Namun ion-ion Al(OH) + OH [Al(OH)] [
42 Tabel 4.3 Laju Korosi dengan larutan KOH Sebelum dilapisi Konsentrasi (Molar) Laju Korosi (mm/tahun) Setelah dilapisi Konsentrasi (Molar) Laju Korosi (mm/tahun) 0.1 0.5 1 2 3 4 5 6 0.0242 0.04356 0.07744 0.10164 0.26137 0.30493 0.42109 0.82283 0.1 0.5 1 2 3 4 5 6 0.03388 0.10648 0.25653 0.51306 1.00676 1.31170 1.52467 2.55564 Sebelum Pelapisan Setelah Pelapisann LAJU KOROSI (mm/year) 3.000 2.000 1.000 0.000 0 2 4 6 KONSENTRASI (Molar) 8 Gambar 4.5 Grafik Laju Korosi dengann larutan KOH Pada tabel terlihat laju korosi setelah logam dilapisi lebih cepat dibanding sebelum dilapisi dan efisiensi inhibisinyaa mencapai 255% lajunya lebih cepat dibandingkan sebelum dilapisi. Hal ini terjadi dikarenakann adanya proses deasetilasi dimana proses ini adalah proses terputusnya gugus asetil pada membran sellulosa asetat sehingga s kemampuan menempel pada permukaan logam menjadi menurun.
43 Gambar 4.6 Ilustrasi proses deasetilasi (sumber: Yamashita, 2013 ) Dengan terjadinya proses deasetilasi mengakibatkan membran m selulosa terlepas dari logam aluminium sehingga mengakibatkan logam bereaksi dengan oksigen dengan menghasilkan padatan Al₂O₃ yang berwarna putih ke-abu-abuan, mengikut reaksi sebagai berikut: Al + 0₂ Al₂ O ₃ 0. 1M Tanpa pelapis 0.1M Dengan pelapis 0.5M Tanpa pelapis 0.5M Dengan pelapis
44 1M Tanpa pelapis 1M Dengan pelapis 2M Tanpa pelapis 2M Dengan pelapis 3M Tanpa pelapis 3M Dengan pelapis 4M Tanpa pelapis 4M Dengan pelapis 5M Tanpa pelapis 5M Dengan pelapis
45 6M Tanpa pelapis 6M Dengan pelapis Gambar 4.7 Permukaan logam sebelum dan sesudah dilapisi (Perendaman KOH) Hal ini dapat kita lihat pada gambar berikut, pada konsentrasi k 3M sudah terlihat lepasnya membran dari logam, namun logam tampak berwarna putih keabu-abuan, berbeda dengan pada saat s logam direndam pada KOH sebelum dilapisi, logam tampak lebih kehitam-hitaman. Semakinn tinggi konsentrasinya, proses deastilisasi semakin meningkat dan logam semakinn tampak putih ke-abu-abuan pada Aluminium. (tampak bersih), menandakan ciri dari karakteristik k korosi sumuran