## STUDI KARAKTERISASI LAJU KOROSI LOGAM ALUMINIUM DAN PELAPISAN DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN SELLULOSA ASETAT

## Andarany Kartika Sari
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta Email: anda.rany354@gmail.com
Abstrak  -- Korosi  terjadi  akibat  adanya  reaksi  oksidasi  dan  reduksi  antara  material  dengan lingkungannya.  Reaksi  oksidasi  diartikan  sebagai  reaksi  yang  menghasilkan  elektron  dan  reduksi adalah  antara  dua  unsur  yang  mengikat  elektron  .  Korosi  merupakan  peristiwa  yang  tidak  mungkin dielakan dalam kehidupan  baik dalam lingkungan industri maupun rumah tangga. Korosi tidak dapat dihilangkan, namun dapat dikendalikan lajunya. Secara teoritis, menurut tabel deret volta, Aluminium merupakan  logam  yang  mudah  terkorosi.  Pada  penelitian  ini  dilakukan  upaya  untuk mengkarakterisasikan jenis korosinya  dengan  menggunakan  media asam  lemah  (asetat), asam kuat (HCl), dan basa kuat (KOH). Pada percobaan dengan menggunakan media asam lemah (asetat), korosi yang terjadi adalah korosi sumuran (pitting corrosion). Pada percobaan menggunakan media asam kuat (HCl), pada konsentrasi rendah yang terjadi adalah korosi sumuran, sedangkan pada konsentrasi tinggi yang  terjadi  adalah  korosi  erosi.  Salah  satu  metode  pencegahan  terjadinya  korosi  yaitu  dengan menggunakan  metode  pelapisan  (coating).  Pada  penelitian  ini,  upaya  yang  dilakukan  untuk memperlambat  laju  korosinya  adalah  dengan  cara  melapisi  logam  dengan  “Sellulosa  Asetat”(CA). Sellulosa  asetat  terdiri  dari  powder  sellulosa  dilarutkan  dengan  asam  asetat  99%,  kemudian diaplikasikan pada logam aluminium. Hasil percobaan perendaman dengan media asam asetat, yang terjadi adalah bahwa sellulosa asetat membuat laju korosi semakin meningkat sebesar 54% dibanding sebelum  dilapisi.  Pada  percobaan  perendaman  dengan  menggunakan  asam  HCl,  sellulosa  asetat mampu memperlambat laju korosi sebesar 47.479%. Dan pada percobaan perendaman dengan larutan KOH, efisiensi  inhibisinya  mencapai 255% lajunya lebih cepat dibandingkan sebelum dilapisi. Hal ini terjadi dikarenakan adanya proses deasetilasi dimana proses ini adalah proses terputusnya gugus asetil pada  membran  sellulosa  asetat  sehingga  kemampuan  menempel  pada  permukaan  logam  menjadi menurun.
Kata kunci: laju korosi, deasetilasi, Aluminium

## 1. PENDAHULUAN
Secara  umum,  baterai  logam  udara  mempunyai tiga komponen utama, pertama yaitu anoda yang berupa  bahan  logam.  Kedua  adalah  elektrolit, dimana elektrolit yang paling umum adalah KOH. Sementara  yang  ketiga  adalah  katoda  yang berupa  karbon  berpori  (Vincenzo  dkk,  2014), Walaupun  begitu,  pada  beberapa  jenis  baterai logam  udara  ada  yang  menambahkan  suatu komponen  tambahan  yaitu  bahan  pemisah  di dalam sistem baterai logam udara tersebut (Jang dkk,  2011).  Pada  proses  ini  aluminium  sebagai logam  anodanya  bersentuhan  dengan  elektrolit, yang  umumnya  akan  terjadi  korosi  pada  logam tersebut. Peristiwa korosi pada logam merupakan hal yang tidak bisa dielakan lagi keberadaannya, namun korosi dapat dikendalikan keberadaannya, dalam  hal  ini  maksudnya  adalah  diperlambat lajunya.  Korosi  sangat  sering  kita  jumpai  dalam kehidupan sehari-hari, baik dibenda-benda rumah tangga  sampai  ke  benda-benda  industri.  Korosi adalah  reaksi  logam  dengan  zat-zat  sekitarnya, misalkan  udara  dan  air  sehingga  menimbulkan senyawa  baru.  Dalam  perkaratan  senyawa  baru ialah zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat  rapuh  serta  berpori.  Korosi  dapat menimbulkan  kerugian  dan  dapat  mengurangi umur  dari  pada  suatu  benda  yang  terbuat  dari
logam  yang  tingkat  korosifnya  tinggi.  Proses korosi memerlukan oksigen dan air, oleh sebab itu maka  prinsip  untuk  mencegah  terjadinya  korosi yaitu  dengan  menghindari  kontak  dengan  salah satunya (air dan oksigen).

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Bahan Penelitian
Sampel  yang  digunakan  didapat  dari  kaleng minuman  bekas  yang  diamplas  kemudian dibersihkan  dengan  alkohol  70%  sampai  bersih kemudian  disimpan  dalam  wadah  kedap  udara. Bahan  perendaman  untuk  percobaan  laju  korosi adalah Asetat, HCl, dan KOH.

## 2.2 Persiapan Material
Kaleng  bekas  minuman  dipotong  kemudian diampelas  dan dipotong kembali  menjadi  ukuran 2cm  x  2cm,  1  konsentrasi  sebanyak  3  sampel. Sampel  diuji  dengan  menggunakan  metode sederhana  yaitu  metode  kehilangan  berat ( Weightloss ).

## 2.3 Eksperimen
Eksperimen  dilakukan  dengan  cara  merendam sampel  dalam  larutan  selama  waktu  yang
ditentukan.  Dalam  hal  ini  perendaman  dilakukan dengan  menggunakan  Asetat,  HCl,  KOH, perendaman dengan Asetat dilakukan selama 24 jam, dengan HCl selama 5 menit dan perendaman dengan KOH selama 5 menit.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
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.
Gambar 1. Grafik Laju Korosi dengan Larutan
Asetat
Pada  Gambar  1  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  pada  proses perngujiannya dilakukan pada media asam asetat. Dengan  adanya  pelarut  asetat  dan  juga  media perendamannya  menggunakan  asam  asetat
maka  konsentrasi  asam  asetat  akan  meningkat, dan  mengakibatkan  laju  korosi  menjadi  lebih cepat.  Sedangkan  pada  konsentrasi  1M  terjadi 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  berada  sama-sama  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  pelindung  logam. Efisiensi  laju  korosi  terjadi  54%  lebih  cepat daripada sebelum dilapisi, berikut uraiannya:
Efisiensi Inhibisi =
. 100%
Efisiensi Inhibisi = . . .
. 100%
= 54%
Vk 0 = Nilai rata-rata laju korosi tanpa inhibitor Vk i = Nilai rata-rata laju korosi dengan inhibitor
Pada eksperimen perendaman dengan asam asetat  ini,  reaksi  yang  terjadi  pada  Aluminium adalah:
Al³ ⁺ + 3CH ₃ COO ⁻ + 2H ₂ O → Al(OH) ₂ CH ₃ COO ↓ + 2CH ₃ COOH
Aluminium  bereaksi  dengan  asam  akan menghasilkan gas hidrogen. Reaksi yang semula berjalan lambat, namun setelah lapisan oksidanya habis  reaksi  akan  berlangsung  cepat.  Berikut adalah formulanya:
Al(s) + 3H + (aq) → Al 3+ (aq) + 3/2H 2 (g)
Korosi yang terjadi pada percobaan perendaman  dengan  larutan  asam  asetat  ini adalah korosi sumuran ( pitting corrosion ).
0,1M           0,5M            1M               2M
3M              4M              5M              6M
Gambar 2. Logam yang direndam dengan Larutan Asetat (sebelum dilapisi CA).
0.000 0.000 0.000 0.000 0 2 4 6 8 LAJ U KOR
O SI (m m /ye ar) KONSENTRASI (Molar) Sebelum Pelapisan

## 0,1M           0,5M             1M               2M

## 3M                4M                5M               6M
Gambar 3. Logam yang direndam dengan larutan Asetat (sesudah dilapisi CA) Dari  gambar  tersebut  dapat  terlihat  bahwa semakin tinggi konsentrasi maka logam aluminium  semakin  berkilau.  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 ⁻
Gambar 4. Grafik Laju Korosi dengan Larutan HCl Dari  table  perbandingan  diatas,  dapat  dilihat bahwa membran sellulosa asetat  mampu memperlambat laju korosi sebesar 47.479%.
0,1M             0,5M               1M
2M                3M
Gambar 5. Logam yang direndam dengan Larutan HCl (sebelum dilapisi CA)
0,1M              0,5M                1M
2M                 3M Gambar 6. Logam yang direndam dengan Larutan HCl (sesudah dilapisi CA)
Eksperimen  perendaman  dengan  larutan KOH dilakukan selama 5 menit. Pada larutan basa kuat terjadi abrasi dipermukaan logam akibat dari reaksi  ion  aluminium  dengan  ion  KOH  yang diformulasikan sebagai berikut:
Al³ ⁺ + 3OH ⁻ → Al(OH) ₃ ↓
Pada  reaksi  ini  terjadi  endapan  kehitam- hitaman  pada  aluminium  hiroksida.  Namun endapan tersebut  melarut  dalam reagensia  yang berlebih,  dimana  ion-ion  terhidroksoaluminat terbentuk:
Al(OH) ₃ + OH ⁻ → [Al(OH)] ⁻

## Gambar 7. Grafik Laju Korosi dengan Larutan
KOH
Laju korosi setelah logam dilapisi lebih cepat dibanding sebelum dilapisi dan efisiensi inhibisinya  mencapai  255%  lajunya  lebih  cepat dibandingkan  sebelum  dilapisi.  Hal  ini  terjadi dikarenakan  adanya  proses  deasetilasi  dimana proses ini adalah proses terputusnya gugus asetil pada  membran  sellulosa  asetat  sehingga kemampuan  menempel  pada  permukaan  logam menjadi menurun.
Gambar 8. Ilustrasi proses deasetilasi
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 0 2 4 LAJ U KOR O SI (m m /y e ar) KONSENTRASI (Molar) Sebelum Pelapisan Setelah Pelapisan 0.000 1.000 2.000 3.000 0 2 4 6
8
LAJ U K ORO SI (mm /y e ar ) KONSENTRASI (Molar) Sebelum Pelapisan
Setelah Pelapisan
Dengan terjadinya
proses deasetilasi mengakibatkan  membran  selulosa  terlepas  dari logam aluminium sehingga mengakibatkan logam bereaksi  dengan  oksigen  dengan  menghasilkan padatan  Al ₂ O ₃ yang  berwarna  putih  ke-abu- abuan, mengikut reaksi sebagai berikut:
Al + 0 ₂ → Al ₂ O ₃ ↓ 0,1M              0,5M            1M               2M 3M                4M                5M              6M
Gambar 8. Logam yang direndam dengan KOH
0,1M            0,5M              1M               2M 3M               4M               5M                6M
Gambar 9. Logam yang direndam dengan KOH (sesudah dilapisi)
Pada Gambar 9 dapat kita lihat pada gambar berikut,  pada  konsentrasi  3M  sudah  terlihat lepasnya  membran  dari  logam,  namun  logam tampak  berwarna  putih  keabu-abuan,  berbeda dengan  pada  saat  logam  direndam  pada  KOH sebelum  dilapisi,  logam  tampak  lebih  kehitam- hitaman.  Semakin  tinggi  konsentrasinya,  proses deastilisasi  semakin  meningkat  dan  logam semakin  tampak  putih  ke-abu-abuan  (tampak bersih),  menandakan ciri  dari  karakteristik korosi sumuran pada Aluminium.

## 4.  KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  pada  laporan  tugas akhir  Studi  Karakterisasi  Laju  Korosi  logam Aluminium  dan  pelapisan  dengan  menggunakan membran  Sellulosa  Asetat,  maka  dapat  diambil beberapa kesimpulan berikut:
1)  Pada saat logam direndam pada media atau lingkungan  asam  lemah,  makan  yang  terjadi adalah korosi sumuran atau pitting corrosion.
2)  Lapisan pelindung (film) pada aluminium titik lelahnya terdapat  pada konsentrasi  4M pada perendaman larutan asetat.
3)  Logam aluminium yang direndam pada media atau  lingkungan  asam  kuat  dan  basa  kuat (HCl  dan  KOH),  yang  terjadi  adalah  korosi
erosi, dimana terjadi abrasi pada permukaan logam aluminium.
4)  Sellulosa  Asetat  tidak  dapat  memprotek logam  aluminium  pada  saat  perendaman dengan  larutan asetat  dan  KOH.  Sedangkan pada  larutan  HCl,  sellulosa  asetat  mampu memperlambat  laju  korosi  pada  logam aluminium.
5)  Pada  saat  percobaan  perendaman  logam aluminium  yang  sudah  dilapisi  sellulosa asetat  pada  larutan  KOH,  terjadi  proses deasetilasi yang menyebabkan logam banyak kehilangan berat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Gelman.  D.,  Shvartsev.B,  and  Ein.E.Y. (2014). Aluminum–Air  Battery  Based  On  An Ionic  Liquid  Electrolyte .  Journal  of  Materials Chemistry A. doi: 10.1039/c4ta04721d.
[2].  Gita  Anggaretno.,  Imam  Rochani.,  Heri Supomo. 2012. Korosi pada Pengelasan Pipa API  5L  Grade  X65  dengan  Media  Korosi FeCl3 . Jurnal Teknik ITS, Vol. 1, No. 1, ISSN: 2301-9271.
[3].  In-Joon  Son,  Nakano  Hiroaki,  Satoshi  Oue, Shigeo Kobayashi,  Hisaaki Fukushima,  Zenji Horita. (2008). Pitting Corrosion Resistance of Anodized  Auminum-Copper  Alloy Processed by  Severe  Plastic  Deformation .  Jurnal  The Japan  Institute  of  Metal,  Vol.  49,  No.  11  pp. 2648 to 2655, doi:
10.2320/matertrans.MRA2008216.
[4].  J.J. Martin, V. Neburchilov, H. Wang, and W. Qu., 2009. Air cathodes for metal-air batteries and  fuel  cells .  In  Electrical  Power  Energy Conference (EPEC), pages 1 –6.
[5].  J.R.  Davis. (1999) .  Corrosion  of  Aluminum and  Aluminum  Alloys  (#06787G). ASMS specialty Handbook International.
[6].  Jake.C. Paul.A., Roel.S.S.C. Timm.L. Boris.K., Ralf. Jasim.A. Aleksandar.K. (2012).
A Critical Review of Li/Air Batteries . Journal of The Electrochemical Society. doi: 10.1149/2.086202jes.
[7].  Jang-Soo  Lee,  Sun  Tai  Kim,  Ruiguo  Cao, Nam-Soon Choi, Meilin Liu, Kyu Tae Lee, and Jaephil Cho. (2011). Metal–Air Batteries with High  Energy  Density:  Li–Air  versus  Zn–Air .
Advanced Energy Materials. doi: 10.1002/aenm.201000010. [8].  Joseph Wang. (2006). Analytical
Electrochemistry .  3 rd Edition,  John  Wiley  & Sons.Inc, New Jersey.
[9].  Kirsi Yliniemi., Benjamin. P. Wilson.,
Ferdinand  Singer.,  Sarah  HÖhn.,  Eero Kontturi., Sannakaisa Virtanen. 2014.
Dissolution  Control  of  Mg  by  Cellulose Acetate-Polyelectrolyte  Membranes. Journal
American Chemical Society, Vol. 6, pp 22393- 22399. doi: 10.102/am5063597.
[10].  Mohamad,  A.A.  (2008). Electrochemical Properties  of  Aluminum  Anodes  in  Gel
Electrolyte  Based  Aluminum-Air  Batteries . Corrosion Science. Doi: 10.1016/j.corsci.2008.09.001. [11].  Natishan, P. M. & O’Grady, W. E. O. (2014). Chloride  Ion  Interaction  with  Oxide-Covered Aluminum  Leading  to  Pitting  Corrosion:  A Review .  Journal  of  The  Electrochemical
Society, 161 (9) C421-C432, doi: 10.1149/2.1011409jes.
[12].  Prihandoko  Bambang,.  &  Achmad  Subhan. 2011. Pemanfaatan  Soda  Lime  Silica  Dalam Pembuatan Komposit
Elektrolit Baterai Lithium . Disertasi Fakultas Teknik:
Universitas Indonesia.
[13].  Sagir  Alva  dan  Mohd  Rais  Ahmad.  (2011). Metal-Air  Cell  and  Method  of  Fabricating Thereof ,  Patents,  WIPO,  WO  2011/139140 A2.
[14].  Sumarji,  2012. Evaluasi  Korosi  Baja  Karbon Rendah  ASTM  A36  Pada  Lingkungan Atmosferik  Dikabupaten  Jember .  Jurnal ROTOR.
[15].  Suratman  Rochim,  (2001). Karakteristik Korosi  Aluminium  dan  Baja  Tahan  Karat. Jurnal Sains dan Teknologi Nuklir Indonesia, Vol. II, No 1, 27-38.
[16].  Tamborim, S. M., Dias, S. L. P., Silva, S. N., Dick,  L.  F.  P.,  Azambuja,  D.  S.  2011.
Preparation and Electrochemical
Caracterization of Amoxicilin-doped Cellulose Acetate Films for AA2024-T3 Aluminum Alloy
Coatings. Corrosion Science Elsevier, 53, doi:
10.1016/j.corci.2011.01.034.
[17].  Vincenzo. C., & Benedetto.B.  (2014). Materials  Science  Aspects  of  Zinc–Air Batteries:  A  Review .  Mater  Renew  Sustain Energy. doi: 10.1007/s40243-014-0028-3.
[18].  Yoichiro  Yamashita.,  Takeshi  Endo.  2003. Deterioration  Behavior  of  Cellulose  Acetate Films  in  Acidic  or  Basic  Aqueous  Solutions. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 91, 3354-3361.
[19].  Yugang  Sun. (2013). Lithium Ion Conducting Membranes  for  Lithium-Air  Batteries .  Nano Energy.
[20].  Zheng, J.P.,Liang, R.Y.,Hendrickson,M., Plichta,E.J. (2008). Theoretical Energy Density  of  Li–Air  Batteries .  J.  Electrochem.
Soc.