e-ISSN  2549-3701

## Perbandingan Kedalaman Pengikisan Logam Dalam Larutan Feri Klorida

## Sri Nengsih
Universitas Islam Negeri Ar-Raniry e-mail: srinengsih@ar-raniry.ac.id
Diterima : 18-10-2020 Disetujui :  09-02-2021 Diterbitkan : 12-02-2021

## Abstract
A comparative study of metal removal in a ferric chloride solution has been completed. The purpose of this study, to determine the effect of acid solution which caused material removal of various types of metals such as steel, iron, aluminum and tin. Previously, this plate had been prepared by determining the dimensions of the plate size, plate mass and the plate surface. Thus, the plates were immersed in ferric chloride solution with a solution percentage of 27% gram / ml in water for 2 hours. Metal plates had been cleaned and dried and carried out the post-immersion measurements for plate mass, plate dimensions, temperature and the acidity of the solution. The result of the experiment showed that the metal plates of steel, iron, aluminum and tin have removed material with a depth of 0.350 mm; 0.550 mm; 0.5625 mm and 0.665 mm. The mass lost its depth after immersion in ferric chloride solution was 2.2 g; 3.9 g; 3.6 g and 7.6 g. Applying the Faraday's Law  theory,  conclude  that  the  calculation  of  the  Material  Removal  Rate  (MRR)  is  0.140  cm 3 /hour;  0.252 cm 3 /hour; 0.667 cm 3 /hour and 0.659 cm 3 /hour. This Appeared that the acid solution can remove the metal surface. However, when the density of the metal is large, material removal rate is low. Therefore, further studies are needed to observe the presence of impurities in the plate and the surface roughness of the metal plate after immersion.
Keywords : metal, MRR, acid solution

## Abstrak
Penelitian  perbandingan  pengikisan  logam  dalam  larutan  feri  klorida  telah  selesai  dilakukan.  Tujuan penelitian ini untuk mengamati pengaruh larutan asam dalam menyebabkan pengikisan pada berbagai jenis logam  seperti  baja,  besi,  aluminium  dan  timah.  Plat  logam  ini  dipreparasi  terlebih  dahulu  dengan menentukan dimensi ukuran plat, massa plat dan memastikan permukaan plat telah rata. Setelah itu, plat direndam ke dalam larutan feri klorida dengan persentase larutannya 27% gram/ml dalam media air untuk selang  waktu  2  jam.Plat  logam  yang  telah  dibersihkan  dan  dikeringkan  dilakukan  pengukuran  pasca perendaman  berupa  massa  plat,  dimensi  plat,  suhu  larutan  dan  tingkat  keasaman  larutannya.  Hasil pengukuran menunjukkan bahwa plat logam baja, besi, aluminium dan timah mengalami pengikisan dengan kedalamnya adalah 0,350 mm; 0,550 mm; 0,5625 mm dan 0,665 mm. Sedangkan massa yang hilang untuk keempat logam  setelah  direndam  dalam  larutan feri klorida  adalah  2,2 g;  3,9  g;  3,6  g  dan  7,6  g.  Melalui Hukum Faraday telah didapati perhitungan laju pengikisan material  (MRR) plat logam dengan nilai 0,140 cm 3 /jam ; 0,252 cm 3 /jam; 0,667 cm 3 /jam dan 0,659 cm 3 /jam.Hal ini telah menunjukkan bahwa larutan asam dapat mengikis permukaan logam, apabila massa jenis logam besar maka laju pengikisannya rendah dan sebaliknya.  Oleh karena  itu  diperlukan  kajian lanjut  untuk  mengamati kehadiran  material pengotor dalam plat dan kekasaran permukaan plat logam pasca perendaman tersebut.
Kata kunci : Logam, MRR, Larutan asam

## Pendahuluan
Kebutuhan logam dalam sejarah umat manusia dalam melengkapi keperluan hidup sangat tinggi terutama pada bidang industri (Industri, 2010) juga bidang arsitektur (Hartanti & Nediari, 2016). Berbagai  jenis  logam  sudah  dikenal  dan  dimanfaatkan  oleh  manusia  mulai  dari  perkakas
e-ISSN  2549-3701
sederhana,  konstruksi  bangunan  modern  sampai  peralatan  dan  kendaraan  militer.  Dalam  Al Qur’an  Surat  Al  Hadid  ayat  57  telah  mengungkap  tentang  salah  satu  jenis  logam  yakni  besi sebagai  satu-satunya  unsur  logam  yang  diciptakan  Allah  SWT  sebagai  karunia  yang  memiliki manfaat dan nilai yang tak terhingga.Manusia dapat membina kekuatan Bangsa karena besi dapat dimanfaat  untuk segala macam  alat perlengkapan,  pertahanan  dan keamanan  yang  digunakan untuk menegakkan agama-Nya, menegakkan keadilan dan menjaga keamanan negeri.(RI, 2010).
Permasalahan  yang  tidak  dapat  dielakkan  yakni  adaya  oksidasi  terhadap  komponen logam  seperti  stainless  steel,  baja,  besi,  aluminium,  kuningan  tembaga  dan  seng  yang  dapat mengalami  korosi.  Masalah  korosi  sudah  menjadi  permasalahan  global  didunia  tidaknya  di Indonesia  namun  juga  dialami  oleh  Negara-negara  maju  (Gusti  et  al.,  2002).  Indonesia  yang beriklim tropis dan mempunya curah hujan yang tinggi serta kandungan klorida yang tinggi perlu mengambil  perhatian  yang  lebih  serius  terhadap  permasalahan korosi  (Asdim,  2001).  Berbagai dampak yang diakibatkan oleh korosi terhadap bahan yang menggunakan logam baik seperti segi ekonomi membutuhkan biaya yang besar untuk perawatan peralatan tersebut, dari segi keamanan cendrung  menyebabkan  bangunan  runtuh  dan  dari  segi  lingkungan  dapat  memberikan pencemaran terhadap lingkungan (Trethewey, (1991), Bahri, 2007).
Logam  yang  mengalami  pengikisan  juga  disebabkan  memiliki  lingkungan  yang  asam. Mudah  atau sulitnya  logam mengalami  teroksidasi  disebabkan  oleh  air  dan kelembaban  udara, larutan elektrolit, permukaan logam yang tidak rata serta terbentuknya sel elektrokimia (Trethewey, 1991). Tingkatan larutan asam pun menentukan lama atau cepatnya proses oksidasi pada logam. Semakin asam suatu larutan semakin mudah logam mengalami oksidasi (Bahri, 2007). Selain itu juga potensial reduksi dari logam juga menjadi penentu dalam hal ini (Yuliasari et al., 2012). Feri Klorida atau Besi (III) Klorida memiliki rumus kimia FeCl 3 adalah senyawa kimia yang dibuat dari beberapa  unsur  kimia  yang  disatukan.  Ferri  klorida  dapat  mengikis  bahan  zat  padat  yang mengandung  zat  besi  yang  murni  yang  terdapat  didalam  beberapa  zat  padat  yang  ada  seperti aluminiun,  tembaga, timah dan  besi, meskipun  diantaraya  ada  beberapa  zat padat yang  hanya menggunkan  sedikit  unsur  besi.  Umumnya  ferri  klorida  digunakan  dalam  pengolahan  limbah, produksi air minum maupun sebagai katalis, baik industri maupun di laboraturium (Nelly Rofiatul Umah  &  Tri  Joko,  2018).  Feri  klorida  apabila  dilarutkan  kedalam  air  mengalami  hirolisis  yang merupakan reaksi eksotermis dengan menghasilkan panas.
Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengamati  pengaruh  larutan  asam  dalam  menyebabkan proses  pengikisan  pada  logam.  Penelitian  ini  perlu  dilakukan  sebagai  usaha  untuk  proteksi terhadap logam dari proses korosi baik dari lingkungan alami maupun dari proses buatan.

## Metodologi

## a. Alat dan Bahan Penelitian
Dalam  penelitian    perbandingan  pengikisan  logam    ini,  jenis  logam  yang  digunakan adalah baja, besi, aluminium dan timah. Bahan serbuk Feri Klorida (FeCl 3 ) merupakan senyawa kimia  yang  terdapat  di  pasaran  yang  digunakan  sebagai  larutan  untuk  mengikis  permukaan logam. Peralatan yang digunakan dalam kajian ini adalah Jangka sorong, neraca ohaus, gelas ukur kertas Lakmus, stopwatch, termometer, kertas pasir dan wadah plastik.
e-ISSN  2549-3701

## b. Prosedur Penelitian
Langkah pertama yang dilakukan memastikan massa plat logam dengan menimbangnya menggunakan neraca ohaus. Hasil timbangan massa plat logam didapati untuk massa baja 74,7 gram,  massa  besi  61,5  gram,  massa  aluminium  31,5  gram  dan  massa  timah  95,7  gram. Selanjutnya plat logam tersebut diukur dimensinya menggunakan jangka sorong. Adapun ukuran logam yang didapati memiliki dimensi panjang dan lebar yang sama yaitu 6 cm x 3 cm namun ukuran ketebalan yang sedikit berbeda yakni ketebalan Baja 8,05 mm, ketebalan besi 7,4 mm, ketebalan  Aluminium  9,15  mm  dan  ketebalan  Timah  8,35  mm.  Larutan  feri  klorida  pun  dibuat dengan mencampurkan serbuk feri klorida yang bermassa 27 gram dalam 100 ml air, sehingga diperoleh persentase larutannya 27% gram/ml.
Wadah  plastik  yang  berfungsi  sebagai  tempat  perendaman  plat  logam  disediakan sebanyak  empat  buah  dengan  masing-masing  wadah  mengandung  Larutan  feri  klorida  27  % gram/ml.  Suhu  awal  larutan  feri  klorida  pun  diukur  menggunakan  termometer  dan  nilainya ukurnya didapati 51 o C. Selain itu tingkat keasaman larutan feri klorida juga diukur menggunakan kertas lakmus dan didapati nilai pH nya 5.
Plat logam tersebut sebelum dicelupkan telah digosok dengan menggunakan kertas pasir agar  mendapatkan  permukaan  logam  yang  rata  dam  mulus.  Kemudian  plat  logam  direndam dalam larutan feri klorida selama 2 jam. Setelah memenuhi  waktu yang  ditetapkan,  plat logam dikeluarkan dari rendaman tersebut dan  dibersihkan  dengan mengunakan air  lalu  dikeringkan. Langkah  terakhir  yang  dilakukan  adalah  mengecek  suhu  larutan,  mengukur  tingkat keasaman larutan hasil perendaman plat logam, menimbang massa plat logam dan mengukur dimensi plat logam.

## Hasil dan Pembahasan
Berikut adalah data pengukuran Plat logam hasil perendaman larutan feri klorida terdapat dalam Tabel 1
Tabel.1 Data pengukuran plat logam sebelum dan sesudah  perendaman
Logam Massa (g) Tebal (mm) pH Larutan Suhu ( o C) mo mf to Tf awal akhir To Tf Baja 74,7 72,5 8,05 7,35 5 4 51 o C 29 o C Besi 61,5 57,6 7,4 6,3 5 4 51 o C 29 o C Aluminium 31,5 27,9 9,15 8,025 5 4 51 o C 32 o C Timah 95,7 88,1 8,35 7,02 5 4 51 o C 29 o C Keterangan: mo = massa awal; mf = massa akhir
Proses  pengikisan  plat  logam  dengan  menggunakan  larutan  feri  klorida  telah  selesai dilakukan untuk selang waktu 2 jam pengamatan. Berdasarkan Tabel 1, dapat diamati bahwa plat logam yang direndam mengalami pengikisan dan pengurangan massa logamnya. Adapun selisih nilai ketebalan logam yang hilang dari proses tersebut untuk plat logam baja, besi, aluminium dan timah adalah 0,7 mm; 1,1 mm; 1,125 mm dan 1,33 mm. Nilai selisih ketebalan plat logam yang hilang ini menunjukkan kedalaman pengikisan larutan feri klorida terhadap plat logam, mengikuti persamaan 1 berikut:
e-ISSN  2549-3701
𝐾𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑛 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑖𝑘𝑖𝑠𝑎𝑛 = 𝑃𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛 𝑝𝑙𝑎𝑡 𝑙𝑜𝑔𝑎𝑚 2 … … … ….       (1)
Hasil kedalaman pengikisan logam secara berurutan tersebut adalah 0,35 mm; 0,55 mm; 0,5625 mm dan 0,665 mm. Sedangkan massa yang hilang untuk keempat logam tersebut adalah 2,2 g; 3,9 g; 3,6 g dan 7,6 g. Selain masa dan ketebalan plat logam juga tingkat keasaman larutan dan suhu mengalami perubahan. Tingkat keasaman larutan feri klorida berubah dari pH 5 menjadi pH 4. Sedangkan suhu larutan feri klorida pada awalnya 51 o C berubah menjadi rata-rata 29 o C.
Laju  pengikisan  material  ( Material  removal  Rate MRR)  pada  plat  logam  dapat  ditinjau dari Hukum Faraday pada proses elektrolisis dengan persamaan 1 berikut:
𝑀𝑅𝑅 = 𝑚 𝑡𝜌 = 𝐼𝐴 𝜌𝐹𝑛 … … … … … … … … … … … … ..                                                      (2)
Dimana : m = massa material yang terlepas (gram) I = Arus listrik (A) T = lama waktu perendaman (jam) ρ = massa jenis logam (g/cm 3 ) A = massa atomik F = konstanta Faraday n = valensi
Berdasarkan  persamaan  2  di  atas,  dapat  diamati  bahwa  laju  pengikisan  material bergantung pada massa material yang terlepas, lama waktu pencelupan dan massa jenis logam. Laju pengikisan semakin besar jika massa jenis logam semakin kecil. Berikut Tabel 2 perhitungan laju pengkisan material plat logam untuk lama waktu perendaman 2 jam.
Tabel 2. Laju pengikisan material plat logam Logam Massa yang hilang (g) Massa jenis logam (g/cm 3 ) MRR (cm 3 /jam) Baja 2,2 7,85 0,140 Besi 3,9 7,75 0,252 Aluminium 3,6 2,70 0,667 Timah 7,6 5,769 0,659
Berdasarkan  Tabel  2  telah  ditunjukkan  bahwa  peningkatan  laju  pengikisan  plat  logam sebanding dengan semakin banyaknya masa plat logam yang terlepas. Data menunjukkan plat logam  Aluminium  memiliki  laju  pengikisan  terbesar  sedangkan  plat  logam  baja  memiliki  laju pengikisan yang terendah. Hal ini juga ditunjukkan pada data di Tabel 2 bahwa massa jenis plat logam  yang  semakin  mengecil  menyebabkan  laju  pengikisan  semakin  cepat.    Namun  perlu disadari bahwa ada beberapa faktor lain juga sebagai penentu dalam proses pengikisan  yakni larutan feri  klorida memiliki potensial redukasi  E o Fe 3+ relatif tinggi yakni +0,77 V.  Sedangkan plat logam (besi, aluminium dan timah) yang digunakan memiliki potensial reduksinya E o relatif rendah yakni -0,44 V; -1,66 V dan -0,14 V. Rendahnya nilai potensial reduksi yang dimiliki  plat logam  memudahkan  untuk  dioksidasi  dan  pelarutannya  juga  lebih  cepat.  Plat  logam  yang awalnya  berfasa  padat  akan  terurai  menjadi  ion-ion  sehingga  menyebabkan  pengikisan  pada permukaan  logam  tersebut.  Kekasaran  hasil  perendaman  plat  logam  disebabkan  kehadiran material  lain  dalam  plat  logam  sebagai  material  pengotor  yang  juga  berpotensi  mengalami oksidasi dan terurai jika memiliki E o yang lebih rendah.
e-ISSN  2549-3701

## Kesimpulan
Penelitian perbandingan pengikisan plat logam dengan menggunakan feri klorida telah selesai dilakukan.  Plat  logam  yang  digunakan  seperti  baja,  besi,  aluminium  dan  timah  telah dipreparasikan terlebih dahulu sebelum direndam dalam larutan feri klorida selama 2 jam. Dari hasil  pengukuran  didapatkan  bahwa  plat  logam  baja,  besi,  aluminium  dan  timah  mengalami pengikisan  dengan  kedalamnya  adalah  0,350  mm;  0,550  mm;  0,5625  mm  dan  0,665  mm. Sedangkan massa yang hilang untuk keempat logam setelah direndam dalam larutan feri klorida adalah  2,2  g;  3,9  g;  3,6  g  dan  7,6  g.  Melalui  Hukum  Faraday  telah  didapati  perhitungan  laju pengikisan material plat logam dengan nilai 0,140 cm 3 /jam ; 0,252 cm 3 /jam; 0,667 cm 3 /jam dan 0,659  cm 3 /jam. Hal  ini  menunjukkan  semakin  tinggi  massa  jenis  suatu  logam  maka  laju pengikisan  semakin  rendah.  Kajian  lanjutan  dari  penelitian  ini  diperlukan  untuk  menambah kelengkapan data dalam mengukur pengikisan logam melalui uji XRF, ujian kekasaran plat logam dan variasi massa bahan pelarut dan lamanya waktu perendaman.
.

## Ucapan Terimakasih
Ucapan  terima  kasih  kepada  Afriana  Mahbegi  (Alumni  PFS)  yang  telah  membantu  dalam mengambilkan  data  pengikisan  logam  dan  Laboratorium  Pendidikan  Fisika  FTK  UIN  Ar-raniry Banda Aceh sebagai tempat dilakukannya penelitian ini.

## Referensi
Asdim. (2001). Pengaruh Senyawa Alkilamin Terhadap Korosi Baja Dalam Larutan Asam Sulfat . Pascasarjana UNAND.
Bahri, S. (2007). Penghambatan Korosi Baja Beton dalam Larutan Garam dan Asam dengan Menggunakan Campuran Senyawa Butilamina dan Oktilamina. Gradien , 3 (1), 231 –236. Gusti, D. R., Si, S., Si, M., & Universitas, F. (2002). Laju Korosi Baja Dalam Larutan Asam
Sulfat dan Dalam Larutan Natrium Klorida. Jurnal Fisika Universitas Jambi , 2002 –2005.
Hartanti, G., & Nediari, A. (2016). Inspirasi Material Logam Pada Elemen Interior Ruang Publik Untuk Mendukung Pelestarian Budaya Bangsa . 2 (1), 22 –38. Industri, K. P. dan. (2010). Laporan studi kedalaman struktur industri . 1 –105. Nelly Rofiatul Umah , Tri Joko, H. L. D. (2018). EFEKTIVITAS DOSIS FERRI KLORIDA (FeCl3) DALAM MENURUNKAN KADAR CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) PADA LIMBAH PABRIK TAHU DI TEMPELSARI KALIKAJAR WONOSOBO. Jurnal Kesehatan Masyarakat , 6 , 279 –289. RI, K. A. (2010). Alquran dan Tafsirnya (IX). Lentera Abadi. Trethewey. (1991). Korosi (1st ed.). Gramedia Pustaka Utama. Yuliasari, N., Yanis, M., & Aprianto, A. (2012). Pengaruh Feri Klorida Terhadap Kedalaman Pengikisan Dan Kekasaran Permukaan Aluminium Murni. Jurnal Penelitian Sains , 15 (1), 168433.