Aspek Metalurgi Terhadap Korosi

Beraneka ragam material bahan dipergunakan orang untuk membangun dan membuat barang dalam memenuhi berbagai macam kebutuhannya, mulai dari batuan sampai dengan logam yang paling mulia (emas). Material atau bahan yang dipergunakan dapat digolongkan dalam 3 (tiga) kategori yaitu: logam/paduan, plastik/polimer dan keramik/sistem oksida-oksida logam/bukan logam. Dalam melaksanakan tugasnya, material bahan akan berhubungan dengan lingkungan, dimana material/bahan tersebut bekerja atau ditempatkan; pada umumnya lingkungan-lingkungan ini bersifat merusak/mengkorosi material bahan tersebut.

Lingkungan tersebut dapat meliputi atmosfir/udara disekeliling kita, larutan dan tanah (soil), dengan berbagai macam variasinya; misalnya: larutan, dapat berupa air biasa, larutan asam encer/kuat, yang bersifat meng-oksidasi kuat/lemah, larutan basa encer/kuat, dengan suhu kamar/tinggi dan berbagai macam larutan garam. Dalam bab ini akan dibahas tentang logam/logam paduan, mengenai sifat-sifat kimia logam yaitu sifat tahan korosi, khususnya pengaruh unsur-unsur paduan. Pembahasan akan difoukuskan terutama pada baja, karena dua alasan; pertama mengingat baja merupakan material logarn yang paling banyak digunakan dan kedua karena sifatnya yang unik yaitu menunjukkan gejala polimorfi atau alotrofi, yang telah dimanfaatkan untuk memperbaiki sifat- sifat baja.

Logam dan Logam Padatan

Logam yang kita kenal, yang banyak digunakan untuk berbagai keperluan, pada umumnya adalah logam paduan dan hanya dalam pemakaian-pemakaian yang khusus, digunakan logam murni. oleh karena itu, kecuali dinyatakan secara spesifik, yang dimaksud dengan logam dalam tulisan ini adalah logam paduan. Sebagai contoh, baja adalah logam paduan dari logam/unsur besi dan unsur karbon, dengan kandungan unsur karbon kurang dari 1.6%. Walaupun demikian, baja yang banyak dipakai jarang sekali yang mengandung unsur karbon lebih dari 1 %.

1. Sifat-sifat logam
   Sifat-sifat yang dimiliki suatu logam menentukan kegunaannya; pada umumnya untuk suatu pemakaian tertentu disyaratkan beberapa atau gabungan dari sifat sifat logam tersebut. Sebagai ilustrasi, baja yang dipakai sebagai kaki-kaki anjungan. minyak di lepas pantai, disampin memerlukan sifat tahan korosi, diharapkan juga memiliki sifat-sifat kekuatan dan keuletan tertentu. Secara umum, sifat-sifat logam digolongkan dalam tiga kelompok sifat yaitu: sifat fisik, sifat mekanik dan sifat kimia.
   
   Sifat fisik meliputi antara lain: berat jenis, titik cair, modulus elastisitas, panas, Iistrik dan magnet. Sedangkan sifat-sifat logam terhadap beban atau gaya atau tekanan/tegangan merupakan sifat-sifat mekanik logam, seperti: kekuatan tarik, kekuatan luluh, kekerasan, keuletan dan sebagainya dan yang masuk kelompok sifat-sifat kimia antara lain: sifat termodinamika, reaktifitas kimia, difusifitas, ketahanan terhadap suasana oksidasi atau sifat tahan korosi dan lain-lain. Sifat logam tersebut sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia dan struktur mikro logam yang bersangkutan atau dengan kata lain dapat dinyalakan bahwa sifat ketahanan terhadap lingkungan korosi atau karakteristik korosi logam ditentukan oleh komposisi kimia dan struktur mikro logam tersebut.
   
   
2. Larutan padat (Solid solution)
   Salah satu hasil dari suatu pemaduan adalah larutan padat, yang terdiri dari dua atau lebih unsur-unsur, dimana salah satu unsur tadi adalah unsur logam dan dimana semua fasa-fasa yang terbentuk memiliki sifat-sifat logam. Sebagaimana lazimnya suatu larutan biasa, maka dalam larutan padat terdapat pelarut (solvent) dan zat unsur yang larut (solute). Unsur yang dominan/banyak merupakan pelarut, sedangkan unsur yang jumlahnya relatif sedikit merupakan yang larut. dalam contoh baja diatas, maka Fe merupakan pecarut dan C merupakan unsur yang larut.
   
   Logam logam paduan terdiri dari butir-butir (grain) yang tidak teratur. Dalam setiap butir, orientasi dari kisi-kisi atom pada umumnya tetap. Selama proses pembekuan (solidification), butir-butir tumbuh mengikuti orientasi kisi-kisi atom dan akhirnya butir-butir tersebut saling bertemu dan pertemuan antara dua butir, disebut sebagai batas butir (grain boundary). Daerah batas butir merupakan daerah terputus/diskontinyu (discontinuity region), yaitu daerah dimana kisi-kisi atom dari kedua orientasi tersebut dalam keadaan terganggu (distorted zone). Daerah ini memiliki energi yang lebih tinggi dari pada bagian dalam butir dan oleh karenanya dalam daerah ini cenderung menjadi ternpat atom asing (foreign atom irnpurity), presipitasi dan cacat logam seperti dislokasi. Cacat ini mempengaruhi pembentukan dan pertumbuhan kristal serta berpengaruh terhadap sifat-sifat rnekanik logam.
   
   Sebagai suatu larutan pada suatu logam logam paduan terdiri dari suatu fasa primer sebagai matriks dan satu atau lebih fasa yang tersebar, yang disebut fasa sekunder atau timbul sebagai presipitat. Fasa sekunder atau presipitat ini tersebar dalam fasa primer atau matriks. Kesemua komponen-komponen diatas, seperti butir, batas butir dan berbagai fasa yang ada, menyusun struktur mikro logam dan seperti telah disebutkan diatas, berpengaruh terhadap sifat logam.
   
   
3. Mekanisme pengubahan sifat-sifat logam
   Logam-Iogam murni pada umumnya bersifat lemah dan dapat diubah atau diperbaiki sifat-sifatnya menjadi kuat, antara lain dengan menambahkan unsur unsur paduan, sehingga diperoleh logam paduan yang bersifat lebih kuat dari logam murni. Kekuatan besi murni adalah sekitar 50-150 MN/m2, sedangkan kekuatan baja dapat mencapai 2000 MN/m2. Logam-Iogam dapat diubah atau diperbaiki sifatnya dengan beberapa cara yaitu melalui:
   1. Pengerjaan mekanik (Cold and Hot working)
   2. Perlakuan panas (heat treatment)
   3. Penghalusan ukuran butir (Grain size refinement)
   4. Penguatan larutan padat oleh atom-atom sisipan (Solid solution strengthening by interstitial atoms)
   5. Penguatan larutan padat oleh atom-atom pengganti (Solid solu- tion strengthening by substitutional atoms)
   6. Penguatan presipitasi
   7. Penguatan oleh penyebaran fasa (Dispersion strengthening)
   
   Catatan: Disamping dapat diubah/diperbaiki sifat-sifat kekuatan, pada saat yang bersamaan diubah juga sifat-sifat mekanik lainnya dan sifat- sifat korosi logam yang bersangkutan
   
   
4. Hubungan antara sifat dan bentuk korosi
   Batas butir memiliki energi yang relatif lebih tinggi dari pada bagian dalam butir, oleh karenanya, daerah batas butir cenderung terkorosi lebih mudah dan cepat dari pada bagian tengah butir yang bersangkutan. Demikian juga fasa sekunder cenderung diendapkan dalam daerah batas butir ini dan fasa sekunder tersebut dapat bersifat lebih anodik atau katodik terhadap fasa primer atau matriksnya, sehingga bentuk korosi antar butir (Intergranular corrosion) dan korosi sumur (pitting corrosion) dimulai dari daerah batas butir tersebut.
   
   Proses pengerjaan mekanik, khususnya pengerjaan dingin dan panas, dapat memperbaiki sifat mekanik logam; namun apabila dilakukan dengan kurang tepat, dapat menirnbulkan tegangan- tegangan dalam atau meninggalkan tegangan-tegangan sisa yang cukup tinggi sehingga dapat menyebabkan terjadinya peretakan akibat korosi tegangan (Stress corrosion cracking).
   
   Pada umumnya, proses-proses yang dialami sebelumnya sampai logam siap untuk digunakan tidak menjamin kehomogenan kimia maupun fisika. Keadaan ini, khususnya ketidak homogenan kimia dan fisik di permukaan logam, sangat mempengaruhi sifat-sifat korosi logam terhadap berbagai lingkungan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Sifat Korosi Logam

Ada 4 (empat) faktor utama sifat logam yang dapat mempengaruhi sifat korosi logam itu sendiri atau laju korosinya, yaitu:

1. Tegangan elektroda
2. Tegangan lebih hidrogen/oksigen
3. Homogenitas kimia dan fisik di permukaan logam
4. Kemampuan pembentukan suatu lapis lindung (protective film)

Faktor pertama dan kedua tidak akan dibahas lebih lanjut karena secara tidak langsung telah dibahas dimuka.