ANALISA KETAHANAN PLAT BODI MOBIL TERHADAP LAJU KOROSI DENGAN PROSES PELAPISAN CAT

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat, kuat, liat, keras, penghatar listrik dan panas yang baik serta mempunyai tititk cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur,logam sendiri terbagi dua antara lain logam ferro dan logam non-ferro.

Di dalam dunia industri logam sudah tidak asing lagi untuk digunakan terutama di dunia otomotif. Pada dunia otomotif hampir seluruh komponenya menggunakan unsur logam, contohnya pada bagian blok mesin yang menggunakan besi cor dan pada bodi mobil yang menggunakan plat baja. Pada bodi mobil sendiri sudah banyak beragam jenis bentuk dibuat, dari jaman ke jaman bodi mobil di desain sedemikian rupa agar terlihat menarik dan ke-aerodinamisanya terus dikembangkan agar mengurangi gaya gesek antara bodi dengan arah angin.

Mobil sering kali melewati cuaca yang tidak menentu seperti terkena panas dan hujan secara bergantian dengan waktu yang cukup lama. Pengaruh cuaca tersebut dapat mempengaruhi kualitas dan ketahanan bodi mobil, selain faktor cuaca ada juga faktor lain yang mengakibatkan bodi mobil tersebut mengalami kerusakan misalnya menabrak, menyenggol, dan lain-lain hingga membuat bodi penyok bahkan hancur, agar bodi mobil tersebut kembali kebentuk semula biasanya dilakukan perbaikan baik diganti dengan bodi baru ataupun pengecetan ulang. Kualitas ketahanan bodi mobil yang sudah melalui perbaikan pastinya akan berdeda dengan bodi mobil keluaran pabrikan,Untuk mengetahui kualitas hasil perbaikan tersebut penulis akan melakukan pengujian plat bodi mobil yang dilapisi cat dasar, cat warna, cat pernis dan di dempul dengan plat bodi mobil dengan 3 proses pengerjaan.

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis mencoba untuk melakukan suatu penelitian (eksperimen) dengan judul ”ANALISA KETAHANAN PLAT BODI MOBIL TERHADAP LAJU KOROSI DENGAN PROSES PELAPISAN CAT ”

1.2 Rumusan Masalah

Banyak cara dilakukan untuk perbaikan bodi mobil salah satunya dilakukan pengecatan ulang. Bodi yang mengalami kerusakan parah biasanya akan di ketok agar bentuknya kembali seperti awal tetapi kadang hasil pengetokan tersebut tidak sempurna jadi perlu ditambahkan dempulan pada beberapa bagian agar hasilnya lebih baik.

Berdasarkan masalah diatas penulis akan menguji ketahanan plat mobil yang telah diperbaiki terhadap laju korosi.

1.3 Tujuan

Tujuan penulis melakukan pengujian tersebut adalah untuk menganalisa kualitas dari plat bodi mobil yang mengalami perbaikan.

1.4 Manfaat

Manfaat dari pengujian ini penulis dapat mengetahui ketahanan plat bodi mobil terhadap laju korosi.

1.5 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam pengujian ini adalah metode yang digunakan untuk mengetahui laju korosi dengan metode kehilangan berat dan cairan yang akan digunakan adalah H2SO4.

1.6 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan ini sistematika yang digunakan adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Berisikan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Dasar teori yang berisikan tentang pengujian dan material baja yang didasarkan dari hasil studi literatur dan jurnal.

BAB III METODE PENELITIAN

Metodologi tentang spesimen yang digunakan, variable penelitian, langkah penelitiannya.

BAB IV PENGOLAHAN DATA

Berisikan pengolahan data pengujian yang telah dilakukan

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisikan data hasil pengujian dan pembahasannya

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Korosi

Oleh sebagian orang korosi diartikan sebagai karat, yakni sesuatu yang dianggap musuh oleh masyarakat.Karat tentu saja adalah sebutan yang belakangan ini hanya dikhususkan bagi korosi pada besi,sedangkan korosi adalah gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam.Jadi korosi merupakan penurunan mutu logam yang diakibatkan oleh lingkungan sekitar.

Pada proses atau mekanisme terjadinya korosi pada besi diawalin dari karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori. Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat. Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan.Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi.Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat.Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3+H2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.

2.3.1 Ketahanan Plat baja terhadap korosi.

Karena permukaan plat baja memiliki lapisan tipis oksida yang kuat, lapisan tipis inilah yang dapat melindungi plat baja tersebut terhadap udara, dalam arti lapisan tipis oksida ini cukup kuat untuk menahan oksigen sehingga tidak terbentuk oksidasi lebih lanjut (peristiwa korosi).Selain tidak dapat bereaksi dengan udara, plat baja juga tidak dapat bereaksi dengan air karena adanya lapisan tipis oksida ini.

Lapisan oksida ini pembentukannya dengan cara dilapiskan secara elektrolit pada pada plat baja yang prosesnya terbentuk secara alami, prosesnya disebut “ proses anodisasi”. Untuk mempertebal lapisan oksida ini dapat dilakukan dengan proses anodisasi, dimana pada proses anodisasi ini plat baja dipakai sebagai anode pada elektrolisis menggunakan larutan H2SO4. Gas O2 yang terbentuk akan bereaksi dengan anode untuk menghasilkan lapisan Al2O3.

Aluminium sebenarnya merupakan logam yang mudah bereaksi dengan udara dan air. Hal itu dapat dilihat dari sifat reduktor plat baja cukup baik, dan harga potensial reduksinya (Eo = -1,66 volt) cukup negatif untuk mudah bereaksi dengan air dan oksigen.

2Al(s) + 3H2O    ->    Al2O3(s) + 3H2(g)

4Al(s) + 3O2(g)    ->  2Al2O3(s)

tetapi karena adanya lapisan tipis oksida ini, maka plat baja tidak dapat bereaksi dengan udara dan air.

Lapisan tipis oksida pada permukaan plat baja, lapisan tipis Al2O3 ini memiliki tebal 10-8 meter yang tidak tembus air, sehingga melindungi permukaan logam dari reaksi lebih lanjut. (Hal ini berbeda dengan karat besi Fe2O3 yang berpori dan tembus air, yang menyebabkan bagian besi di bawah karat tidak terlindungi dari serangan oksigen dan uap air). Akibatnya, plat baja cukup stabil dan tahan lama untuk digunakan dalam berbagai peralatan.

2.3.2 Jenis – Jenis Korosi

Kebanyakan logam ada secara alami sebagai biji-biji yang stabil dari oksida oksida, karbonat atau sulfida. Diperlukan energi untuk mengubah bijih logam menjadi sesuatu yang bermanfaat,. Korosi hanyalah perjalanan sifat pembalikan satu proses yang tidak wajar kembali kepada suatu keadaan tenaga yang lebih rendah.Secara umum, tipe dari korosi dapatdiklasifikasikan sebagai berikut :

1. Korosi Seragam (Uniform Corrosion )

Korosi seragam merupakan korosidengan serangan merata pada seluruh permukaan logam. Korosi terjadi padapermukaan logam yang terekspos pada lingkungan korosif.

Tabel 2.4 Klasifikasi kerusakan laju korosi seragam

Ketahanan Relatif Korosi	Mpy	mm/yr	mm/yr	mm/h
Sempurna	< 1	< 0.02	< 25	< 2
Baik Sekali	1-5	0.02-0.1	25-100	2-10
Baik	5-20	0.1-0.5	100-500	10-150
Sedang	20-50	0.5-1	500-1000	50-150
Rendah	50-200	1-5	1000-5000	150-500
Sangat Rendah	200+	5+	5000+	500+

2. Korosi Galvanik

Korosi galvanik terjadi jika dua logam yang berbeda tersambung melalui elektrolit sehingga salah satu dari logam tersebut akan terserang korosi sedang lainnya terlindungi dari korosi. Untuk memprediksi logam yang terkorosi pada korosi galvanik dapat dilihat pada deret galvanik.

3. Korosi Celah

Mirip dengan korosi galvanik, dengan pengecualian pada perbedaan konsentrasi media korosifnya. Celah atau ketidakteraturan permukaan lainnya seperti celah paku keling ( rivet), baut, washer, gasket,deposit dan sebagainya, yang bersentuhan dengan media korosif dapat menyebabkan korosi terlokalisasi.

4. Korosi Sumuran

Korosi sumuran terjadi karena adanya serangan korosi lokal pada permukaan logam sehingga membentuk cekungan ataulubang pada permukaan logam. Korosilogam pada baja tahan karat terjadi karena rusaknya lapisan pelindung ( passive film ).

5. Korosi Erosi

Korosi erosi disebabkan oleh kombinasi fluida korosif dan kecepatan aliran yang tinggi. Bagian fluida yang kecepatan alirannya rendah akan mengalami laju korosi rendah, sedangkan fluida kecepatan tinggi menyebabkan terjadinya erosi dan dapat menggerus lapisan pelindung sehingga mempercepat korosi.

6. Korosi Aliran ( Flow Induced Corrosion )

Korosi Aliran digambarkan sebagai effek dari aliran terhadap terjadinya korosi. Meskipun mirip, antara korosi aliran dan korosi erosi adalah dua hal yang berbeda. Korosi aliran adalah peningkatan laju korosi yang disebabkan oleh turbulen sifluida dan perpindahan massa akibat dari aliran fluida diatas permukaan logam. Korosi erosi adalah naiknya korosi dikarenakan benturan secara fisik pada permukaan oleh partikel yang terbawa fluida.

2.3.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Korosi

Umumnya problem korosi disebabkan oleh air.tetapi ada beberapa faktor selain air yang mempengaruhi laju korosi diantaranya:

1.Faktor gas terlarut.

Oksigen (O2), adanya oksigen yang terlarut akan menyebabkan korosi pada metal seperti laju korosi pada mild stell alloys akan bertambah dengan meningkatnya kandungan oksigen. Kelarutan oksigen dalam air merupakan fungsi dari tekanan, temperatur dan kandungan klorida. Untuk tekanan 1 atm dan temperatur kamar, kelarutan oksigen adalah 10 ppm dan kelarutannya akan berkurang dengan bertambahnya temperatur dan konsentrasi garam. Sedangkan kandungan oksigen dalam kandungan minyak-air yang dapat mengahambat timbulnya korosi adalah 0,05 ppm atau kurang. Reaksi korosi secara umum pada besi karena adanya kelarutan oksigen adalah sebagai berikut :

Reaksi Anoda : Fe  -> Fe2- + 2e

Reaksi katoda :O2 + 2H2O + 4e 4  -> OH

Karbondioksida (CO2), jika kardondioksida dilarutkan dalam air maka akan terbentuk asam karbonat (H2CO2) yang dapat menurunkan pH air dan meningkatkan korosifitas, biasanya bentuk korosinya berupa pitting yang secara umum reaksinya adalah:

CO2 + H2O  -> H2CO3 dan Fe + H2CO3  -> FeCO3 + H2

Reaksi diatas merupakan corrosion product yang dikenal sebagai sweet corrosion.

2. Faktor Temperatur.

Penambahan temperatur umumnya menambah laju korosi walaupun kenyataannya kelarutan oksigen berkurang dengan meningkatnya temperatur. Apabila metal pada temperatur yang tidak uniform, maka akan besar kemungkinan terbentuk korosi.

3. Faktor pH.

pH netral adalah 7, sedangkan ph < 7 bersifat asam dan korosif, sedangkan untuk pH > 7 bersifat basa juga korosif. Tetapi untuk besi, laju korosi rendah pada pH antara 7 sampai 13. Laju korosi akan meningkat pada pH < 7 dan pada pH > 13.

4. Faktor Bakteri Pereduksi atau Sulfat Reducing Bacteria (SRB).

Adanya bakteri pereduksi sulfat akan mereduksi ion sulfat menjadi gas H2S, yang mana jika gas tersebut kontak dengan besi akan menyebabkan terjadinya korosi.

5. Faktor Padatan Terlarut.

Klorida (Cl), klorida menyerang lapisan mild steel dan lapisan stainless steel. Padatan ini menyebabkan terjadinya pitting, crevice corrosion, dan juga menyebabkan pecahnya alooys. Klorida biasanya ditemukan pada campuran minyak-air dalam konsentrasi tinggi yang akan menyebabkan proses korosi. Proses korosi juga dapat disebabkan oleh kenaikan konduktivity larutan garam, dimana larutan garam yang lebih konduktif, laju korosinya juga akan lebih tinggi.

Karbonat (CO3), kalsium karbonat sering digunakan sebagai pengontrol korosi dimana film karbonat diendapkan sebagai lapisan pelindung permukaan metal, tetapi dalam produksi minyak hal ini cenderung menimbulkan masalah scale.Sulfat (SO4), ion sulafat ini biasanya terdapat dalam minyak. Dalam air, ion sulfat juga ditemukan dalam konsentrasi yang cukup tinggi dan bersifat kontaminan, dan oleh bakteri SRB sulfat diubah menjadi sulfida yang korosif.

C. Pencegahan Korosi

Korosi tidak dapat dihindarkan tetapi dapat dicegah dengan cara berikut :

1. Pelapisan dengan bahan atau zat lain.

2. Pengecatan pada logam besi.

Besi yang dicat akan terlindung dari kontak dengan air dan gas oksigen yang banyak terdapat di udara. Contohnya pengecatan pada jembatan dan pagar.

3. Melumuri dengan oli atau gemuk

Oli atau gemuk mencegah kontak besi dengan air.Cara ini diterapkan untuk perkakas dan mesin.

4. Dibalut dengan plastik

Plastik mencegah kontak besi dengan udara dan air.Contohnya pada rak piring dan keranjang sepeda.

5. Pelapisan dengan logam-logam lain(dengan cara elektrolisis)

6. TinPlating(pelapisan dengan timah)

Biasanya kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut electro plating. Timah tergolong logam yang tahan karat.Besi yang dilapisi timah tidak mengalami korosi karena tidak adanya kontak dengan oksigen (udara) dan air.Akan tetapi, pelapisan ini hanya melindungi besi selama lapisan utuh (tanpa cacat).Apabila lapisan timah ada yang cacat, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi.Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian timah mendorong korosi besi.

Contoh kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi timah.

7. Cromiumplanting(pelapisan dengan kromium)

Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, contohnya untuk bumper mobil.

8. Galvanisasi (pelapisan dengan zink)

Zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh.Hal ini karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Contohnya pelapisan zink pada pipa besi, tiang telpon, dan badan mobil.

9. Sacrificial protection (pengorbanan anode)

Magnesium adalah logam yang jauh labih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak. Jadi, besi terlindung karena dijadikan katode, sedangkan logam pelindungnya (anode) dikorbankan.Perlindungan katode digunakan untuk melindungi pipa bawah tanah. Pada tempat-tempat tertentu pipa itu dihubungkan dengan logam magnesium. Magnesium akan teroksidasi sehingga perlu diganti secara berkala. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Pada cara pengorbanan anode, logam magnesium mengalami oksidasi.

Mg(s) → Mg2+ + 2e– .

Sedangkan yang mengalami reduksi adalah oksigen

O2(g) + 4H+(aq) + 4e– → H2O(l)

10. Membuat paduan logam

Paduan logam yang sering dipakai adalah stainless steel, yang merupakan campuran dari 74% besi, 18% nikel dan 8% krom. Contohnya pada alat-alat perkakas rumah tangga seperti sendok dan garpu serta gunting.[2]

2.2 Laju Korosi

Laju korosi adalah kecepatan rambatan atau kecepatan penurunan kualitas bahan terhadap waktu. Menghitung laju korosi pada umumnya menggunakan 2 metode yaitu:

1. Metode kehilangan berat.

2. Metode elektrokimia.

a. 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. Untuk mendapatkan jumlah kehilangan berat akibat korosi digunakan rumus sebagai berikut:

CR (mpy) = WxK / DxAsxT

Dimana : CR (mpy) = Corrosion Rate (Tingakat Korosi)

W = Weigh loss gram( Penurunan Berat Gram)

K = Konstanta (8,76x104)

D = Densitas Spesimen (g/cm3)

As = Surface Area(Luas Permukaan) (cm2)

T = Eksposur Time (jam)

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.

Metode ini bila dijalankan dengan waktu yang lama dan suistinable dapat dijadikan acuan terhadap kondisi tempat objek diletakkan (dapat diketahui seberapa korosif daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk treatment yang harus diterapkan pada daerah dan kondisi tempat objek tersebut.

b. 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 lainnya berbeda). Kelemahan metode ini adalah tidak dapat menggambarkan secara pasti laju korosi yang terjadi secara akurat karena hanya dapat mengukur laju korosi hanya pada waktu tertentu saja, hingga secara umur pemakaian maupun kondisi untuk dapat ditreatmen tidak dapat diketahui.Kelebihan metode ini adalah kita langsung dapat mengetahui laju korosi pada saat di ukur, hingga waktu pengukuran tidak memakan waktu yang lama.

Metode elektrokimia ini meggunakan rumus yang didasari pada Hukum Faraday yaitu menggunakan rumus sebagai berikut :

CR (mpy) = K ( axi / nxD )

Dimana : CR (mpy) = Corrosion Rate (Tingkat Korosi)
K = Konstanta
a = atomic weight of metal(Berat atom Logam)
i = Current Density (Kepadatan Arus) (µA/cm2)
n = Number of elektrol loss( Jumlah Kehilangan elektrol)
D = Density (Massa Jenis) (gram/cm3)

Metode ini menggunakan pembanding dengan meletakkan salah satu material dengan sifat korosif yang sangat baik dengan bahan yang akan diuji hingga beda potensial yang terjadi dapat diperhatikan dengan adanya pembanding tersebut. Berikut merupakan gambar metode yang dilakukan untuk mendapatkan hasil pada penelitian laju korosi dengan metode elektrokimia yang diuraikan diatas.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

1. Alat 
a. Kompresor Udara
b. Mesin Hamplas
c. Hamplas
d. Spray Gun (Pistol Semprot)
e. Mikrometer

2. Bahan 
a. Plat baja
b. San Polac (dempul)
c. Cat dasar
d. Cat warna
e. Cat Pernis

3.2 Prosedur Penelitian

3.3 Pelaksanaan Eksperimen

1.PembuatanSpesimen

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah Plat Baja yang berupa persegi dengan panjang 50 mm, lebar 50 mm dan tebal 2 mm.

2. Proses Pengerjaan

Spesimen dibuat sebanyak 3 buah dengan variasi 3 proses pengerjaan yaitu:

a. Cat dasar + cat warna + cat pernis

b. Didempul + cat dasar + cat warna

c. Didempul + cat dasar + cat warna + cat pernis

3. Proses Laju Korosi

Pada proses laju korosi disini akan menggunakan metode kehilangan berat. Pada bab sebelumnya rumus untuk metode kehilangan berat sudah disampaikan dan berikut merupakan langkah-langkah pengujian laju korosi :

1. Langkah Penyiapan specimen.

a. Specimen yang digunakan adalah specimen yang telah di cat dasar + cat warna + cat pernis, didempul + cat dasar + cat warna dan di dempul + cat dasar + cat warna + cat pernis.

b. Pembersihan specimen menggunakan air sabun untuk menghilangkan sisa auto poles maupun debu dan lemak yang menempel.

c. Melakukan penimbangan awal untuk mengetahui berat awal (Wo) sebelum dilakukan pencelupan.

d. Penyiapan cairan H2SO4 sebanyak 800 ml.

2. Langkah perendaman.

a. Bersihkan kembali specimen sebelum dilakukan perendaman.

b. Rendam specimen selama 168 jam.

3. Langkah pengambilan data.

a. Pengambilan data dilakukan per 24 jam selama 168 jam setiap spesimenya.

b. Pengankatan specimen yang telah di rendam kemudian bersihkan specimen untuk menghilangkan sisa-sisal arutan H2SO4.

c. Timbang kembali specimen untuk mengetahui kehilangan berat akhir

DAFTAR PUSTAKA

1.Beumer, B.J.M. 1994. Ilmu Bahan Logam. Terjemahan B.s Anwir, Penerbit Bhratara. Jakarta.

2.Chamberlain. 1991. Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan. PT.Gramedia Pustaka Utama

3.Engineered Performance Coatings.Metal Spray, Diakses 8 Agustus 2016, dari http://www.ep-coatings.co.uk.

4.Gulf Galvanizing Industries. Galvanizing, Diakses 8 Agustus 2016, dari http://kaabi.com

5.KIMIATIP. (2013, 6 Juni). Korosi Seragam, Diakses 30 Januari 2016, dari http://kimiatip.blogspot.co.id

6.Fanhui, Z., Ming, L., Qibin, K., dan Yongjing, W. (2008). Application of cardanol epoxy hardenner in anti-corrosion coatings for locomo-tive car. Paint and industri, 38(5), 37-39