PENGARUH MEDIUM NaCl TERHADAP LAJU KOROSI TEMBAGA BERLAPIS KROMIUM

PENGARUH MEDIUM NaCl TERHADAP

LAJU KOROSI TEMBAGA BERLAPIS KROMIUM

oleh Rahmatika Ayu .H.

Dalam perkembangan teknologi dan industri penggunaan logam sebagai salah satu material sangat besar peranannya, misalnya logam tembaga yang digunakan secara luas dalam industri peralatan listrik. Seringkali suatu logam diberi proses khusus untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu yang diinginkan, misalnya electroplating yaitu proses yang bertujuan untuk memperbaiki sifat permukaan logam. Logam tembaga dielectroplating salah satunya dengan kromium karena kromium memiliki kelebihan yaitu warnanya yang cemerlang, tidak mudah terkorosi, dan tahan lama (Catur & Lagiyono, 2007).

Korosi adalah penurunan mutu logam akibat reaksi elektrokimia dengan lingkungannya (Trethewey & Chamberlain, 1988). Bentuk korosi menurut Fontana (1984) meliputi: korosi merata, korosi celah, korosi erosi, korosi sumuran, korosi regangan, korosi bakteri, korosi pelarutan selektif, korosi galvanik, dan korosi atmosfer. Pelapisan logam atau electroplating adalah elektrodeposisi pelapis (coating) logam melekat pada elektroda untuk menjaga substrat dengan memberikan permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda daripada logam basisnya tersebut (Hartomo & Kaneko, 1995: 25). Pada prinsipnya electroplating merupakan bagian dari elektrolisis. Elektrolisis adalah suatu proses terjadinya reaksi kimia pada elektroda yang tercelup pada larutan elektrolit ketika sumber tegangan arus searah diterapkan terhadap elektroda itu. Dalam proses elektrolisis benda target yang dilapisi dengan logam tertentu diberlakukan sebagai elektroda negatif (katoda) sehingga benda yang akan dilapisis harus bersifat sebagai penghantar listrik yang baik. Komponen-komponen utama yang ada dalam proses electroplating seperti: 1) bak electroplating; 2) power suplay DC; 3) larutan elektrolit; 4) elektroda; 5) thermometer; dan 6) pemanas. Komponen-komponen utama yang ada dalam proses electroplating seperti: 1) bak electroplating; 2) power suplay DC; 3) larutan elektrolit; 4) elektroda; 5) thermometer; dan 6) pemanas.

Electroplating kromium adalah pelapisan suatu logam dengan menggunakan logam pelapis kromium. Proses electroplating kromium pada bak plating ada 2 elektroda yang digunakan yaitu anoda dan katoda. Katoda merupakan tempat logam yang akan dilapisi (logam terlapis). Katoda merupakan kutub negatif dan merupakan tempat terjadinya reduksi.  Reaksi kimia yang terjadi di katoda menurut Hartomo & Kaneko (1995: 25) adalah sebagai berikut:

1)   Pelepasan hidrogen

2H⁺(aq) +  2e^-   H₂(g)

2)   Pembentukan Krom (III)

Cr₂O₇^2-(aq)  +  14H⁺(aq) +  6e^-    2Cr³⁺(aq)  +  7H₂O(l)

3)   Pengendapan Krom

Cr₂O₇^2-(aq)  +  14H⁺(aq) +  12e^-    2Cr(s)  +  7H₂O(l)

Anoda merupakan kutub positif dan merupakan tempat terjadinya reaksi oksidasi. Reaksi kimia yang terjadi di anoda adalah sebagai berikut:

1)   Pelepasan oksigen

2H₂O(l)    O₂(g)  +  4H⁺(aq)  +  4e^-

2)   Oksidasi ion kromat

2Cr³⁺(aq)  +  6H₂O(l) 2CrO₃(aq) + 12H⁺(aq)  +  6e^-

Penentuan laju korosi yang terjadi dihitung berdasarkan kehilangan berat selama pengujian. Kehilangan berat yang terjadi adalah berat oksida yang menjadi produk karat (Alian, 2010). Laju korosi dihitung menurut persamaan:

r      =  laju korosi (mmpy)

W   =  kehilangan berat benda uji selama pengujian (gram)

A    =  luas permukaan total benda (cm²)

T     =  lama pengujian (jam)

D    =  massa jenis benda (gram/cm³)

Proses korosi tembaga berlapis kromium dalam medium NaCl terdiri dari dua tahap. Tahap pertama adalah  proses pengkorosian lapisan terluar yaitu kromium sehingga menimbulkan korosi pada lapisan kromium. Lapisan kromium ini bertindak sebagai anoda sehingga mengalami oksidasi. Persamaan reaksinya:

Cr(s) Cr³⁺(aq)  +  3e^-

Reaksi katodik juga berlangsung dalam proses korosi. Reaksi katodik diasumsikan melalui penurunan nilai elektron valensi yang dihasilkan dari reaksi anodik sehingga oksigen tereduksi. Reaksi katodik yang terjadi adalah

O₂(g)  +  2H₂O(aq)  + 4e^-   4OH^-(aq)

Reaksi redoks keseluruhan adalah:

4Cr^­(s) + 3O₂(g) + 6H₂O(aq)  4Cr(OH)₃(s)

Kromium(III)  hidroksida bereaksi dengan oksigen terlarut dalam air sehingga terbentuk oksida yang berbentuk karat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

2Cr(OH)₃(aq)  +  O₂(g)    Cr₂O₃.nH₂O(s)

                                                                      produk karat

Tahap kedua adalah proses pengkorosian tembaga karena proses korosi sudah dapat merusak lapisan kromium sehingga menimbulkan korosi pada tembaga. Logam yang bertindak sebagai anoda yaitu tembaga. Persamaan reaksinya:

Cu(s)    Cu²⁺(aq)  +  2e^-

Reaksi katodik yang terjadi adalah

O₂(g)  +  2H₂O(aq)  + 4e^-   4OH^-(aq)

Reaksi redoks keseluruhan adalah

2Cu(s)+O₂(g)+2H₂O(aq)2Cu(OH)₂(s)

Tembaga(II) hidroksida bereaksi dengan oksigen terlarut dalam air sehingga terbentuk oksida yang berbentuk karat.

Cu(OH)₂(aq) + O₂(g)    CuO.nH₂O(s)

                                                                  produk karat

Elektroplating dalam penelitian ini dilakukan dengan memasukkan larutan elektrolit ke dalam bak elektroplating, lalu merangkai peralatan electroplating seperti pada gambar di bawah ini

Kemudian melakukan electroplating dengan rapat arus sebesar 1,89 A.cm^-2 selama 10 menit. Hasil pelapisan dibilas dengan aquades lalu dikeringkan dengan cara diangin-anginkan. Selanjutnya hasil electroplating kromium terhadap tembaga dan sebagai pembanding tembaga tanpa pelapis, ditimbang dengan menggunakan neraca analitik. Kemudian dikorosikan ke dalam larutan NaCl 0,01 M, 0,05 M dan 0,1 M selama 30 hari. Pengambilan data dilakukan pada hari ke-3, ke-6, ke-10, ke-15, ke-20, dan ke-30, yaitu dengan cara penimbangan pada seluruh lempengan logam secara teratur. Masing-masing lempengan logam direndam dalam wadah yang terpisah agar dapat diamati secara cermat perubahan yang terjadi pada permukaan logam seperti perubahan warna dan perkembangan korosinya.

Proses electroplating kromium dari penelitian ini, menghasilkan pelapisan yang halus dan merata serta berwarna abu-abu, sedangkan tembaga tanpa pelapis kromium berwarna oranye keemasan. Laju korosi tembaga berlapis kromium diperoleh lebih tinggi (0,0187 mmpy) daripada laju korosi tembaga (0,0141 mmpy) untuk konsentrasi yang sama (Tabel 1-2).

Tabel 1. Laju Korosi tembaga Berlapis Kromium dalam Medium NaCl

Lama Perendaman	Laju Korosi (mmpy) pada NaCl(aq)
	0,01 M	0,05 M	0,1 M
3 hari	0,0122	0,0162	0,0187
6 hari	0,0087	0,0106	0,0125
10 hari	0,0064	0,0082	0,0094
15 hari	0,0049	0,0059	0,0067
20 hari	0,0041	0,0049	0,0054
30 hari	0,0029	0,0034	0,0037

Tabel 2. Laju Korosi Tembaga tanpa Pelapis dalam Medium NaCl

Lama Perendaman	Laju Korosi (mmpy) pada NaCl(aq)
	0,01 M	0,05 M	0,1 M
3 hari	0,0064	0,0090	0,0141
6 hari	0,0051	0,0071	0,0109
10 hari	0,0039	0,0054	0,0085
15 hari	0,0033	0,0044	0,0064
20 hari	0,0029	0,0037	0,0054
30 hari	0,0015	0,0026	0,0037

Untuk melihat lebih jelas hal tersebut dapat dibuat grafik hubungan antara laju korosi dengan lama perendaman untuk tembaga berlapis kromium dan tanpa pelapis dalam medium NaCl 0,1 M seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Laju Korosi Tembaga Berlapis Kromium dan Tembaga tanpa Pelapis dalam Medium NaCl 0,1 M

Letak logam Cu dengan Cr semakin ke ke kiri dalam deret volta. Kedudukan suatu logam tersebut dalam deret suatu logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron). Sehingga kromium yang terletak lebih kiri dan memiliki potensial elektroda (E_sel) sebesar -0,774 akan lebih mudah mengalami oksidasi daripada tembaga yang letaknya lebih kanan dan memiliki E_sel sebesar 0,337 karena pada proses korosi reaksi yang terjadi pada logam yaitu reaksi oksidasi. Untuk melihat pengaruh kosentrasi medium NaCl lebih jelas dapat dibuat grafik hubungan antara laju korosi dengan konsentrasi medium pada waktu perendaman yang sama yaitu selama 3 hari seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Laju Korosi Tembaga Berlapis Kromium pada Waktu Perendaman 3 Hari dengan Variasi Medium NaCl

Proses penguraian logam menjadi ion-ionnya yang bereaksi dengan ion OH^- merupakan proses korosi. Selain itu adanya ion Cl^-  yang terdapat dalam medium berfungsi mempercepat proses pembentukan oksida. Makin besar konsentrasi ion klorida maka makin besar kemungkinan ion ini yang teradsorpsi ke permukaan logam dan melakukan sejumlah perusakan menghasilkan lapisan Cr₂O₃.nH₂O dan CuO.nH₂O sebagai bentuk karat.

Laju korosi tembaga berlapis kromium juga bisa dilihat pengaruh waktu perendaman. Semakin lama waktu perendaman laju korosi tembaga berlapis kromium semakin menurun. Untuk melihat lebih jelas hal tersebut dapat dibuat grafik hubungan antara laju korosi dengan waktu perendaman pada konsentrasi medium pada yang sama yaitu 0,01 M seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Laju Korosi Tembaga Berlapis Kromium dalam Medium NaCl 0,01 M dengan Variasi Waktu Perendaman

Lama perendaman spesimen dalam medium NaCl juga mempengaruhi laju korosi. Pada proses korosi terjadi reaksi katodik yang melibatkan oksigen terlarut. Pada penelitian selama perendaman medium NaCl dibiarkan sampai waktu yang ditentukan tanpa mengganti medium yang baru, sehingga oksigen terlarut makin lama makin habis dan proses korosi tidak berjalan seperti pada awal perendaman. Jadi makin lama perendaman akan menurunkan laju korosi. Sehingga laju korosi tembaga berlapis kromium dalam penelitian ini dipengaruhi oleh kosentrasi dan lama perendaman dalam medium NaCl.

Daftar Pustaka

Alian, H. 2010. Pengaruh Tegangan pada Proses Elektroplating Baja dengan Pelapis Seng dan Krom terhadap Kekerasannya dan Laju Korosinya. Prosiding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9, Palembang, 13 Oktober.

Catur, A.D. & Lagiyono. 2007. Laju Korosi Baja yang Dilapisi Tembaga dengan Proses Elektroplating pada Lingkungan Cair. Jurnal Korosi, (Online), 16 (1): 19-27, (http://isjd.pdii.lipi.go.id/admin/jurnal/162074953.pdf)

Hartomo, A.J. & Kaneko, T. 1995. Mengenal Pelapisan Logam (Electroplating). Yogyakarta: Offset.

Treethewey, K.R. & Chamberlain. 1988. Korosi. Terjemahan Alex Tri Kantjono Widodo. 1991. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

anoda