Karat vs Korosi vs Oksidasi: Apa bedanya?
Oksidasi adalah kehilangan elektron. Korosi adalah reaksi ireversibel dengan lingkungan yang mengikis atau mengubah suatu material. Karat adalah material kaya besi yang dihasilkan selama proses pengkaratan. Ketiganya saling tumpang tindih: bagian baja dapat kehilangan besi melalui korosi, atom besinya mengalami oksidasi, dan karat menumpuk di permukaan. Logam lain dapat teroksidasi dan mengalami korosi tanpa menghasilkan karat besi.
Bandingkan istilah-istilah tersebutBaja industri berkarat. Foto: ImagePerson / Wikimedia Commons , CC BY-SA 4.0 . Tampilan yang dipotong dengan lapisan gelap.
Tiga istilah menggambarkan bagian-bagian berbeda dari cerita tersebut.
Perbedaan yang paling berguna adalah reaksi, perubahan material, dan produk . Menganggap kata-kata tersebut sebagai sinonim memudahkan untuk menyebut lapisan permukaan yang bermanfaat sebagai cacat—atau mengabaikan kerusakan sebenarnya sebagai perubahan warna.
| Istilah | Arti | Example | Apa yang tidak diceritakannya kepada Anda |
|---|---|---|---|
| Oksidasi | Suatu spesies kehilangan elektron, atau bilangan oksidasi suatu atom meningkat. Oksigen molekuler tidak diperlukan menurut definisi ini. | Besi menjadi Fe²⁺ yang terlarut; aluminium membentuk oksida di udara. | Apakah reaksi tersebut menyebabkan kerusakan yang tidak dapat diterima atau menghasilkan lapisan yang bermanfaat. |
| Korosi | Reaksi kimia atau elektrokimia dengan lingkungan akan mengubah material secara permanen. Dalam bidang teknik, yang biasanya menjadi perhatian adalah kerusakan dan hilangnya fungsi. | Dinding baja menipis, baja tahan karat berlubang, atau tembaga membentuk lapisan patina. | Apakah akan muncul karat, seberapa cepat kerusakan akan berkembang, atau apakah bagian tersebut masih dapat digunakan. |
| Karat | Oksida besi dan produk korosi terkait yang mengandung hidrat atau hidroksil. Proses pengkaratan adalah proses yang menghasilkan oksida besi dan produk korosi tersebut. | Produk berwarna cokelat-oranye pada baja karbon basah. | Kedalaman serangan atau jumlah logam sehat di bawah endapan. |
Pada layar yang sempit, geser tabel ke samping untuk membaca setiap kolom.
Dalam terminologi formal, korosi tidak terbatas pada logam saja, meskipun panduan ini berfokus pada bagian-bagian logam. Goresan atau abrasi mekanis murni bukanlah korosi dengan sendirinya. Namun, keausan mekanis dan korosi dapat terjadi bersamaan.
Definisi: Buku Emas IUPAC, oksidasi dan korosi ; Tinjauan teknik AMPP.
Bagaimana proses pengkaratan menggabungkan oksidasi dan korosi
Pada baja basah, area yang berbeda dapat bertindak sebagai anoda dan katoda . Di anoda, besi masuk ke dalam cairan sebagai ion dan meninggalkan elektron di dalam logam. Di katoda, reaksi reduksi mengkonsumsi elektron-elektron tersebut. Logam membawa elektron; lapisan kelembapan membawa ion. Bersama-sama, jalur-jalur ini melengkapi sirkuit elektrokimia.
- Oksidasi besi di anoda
- Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
- Pengurangan oksigen dalam air netral atau basa
- O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
Reaksi lebih lanjut membentuk produk korosi besi padat. Inilah sebabnya mengapa oksidasi menamai reaksi dalam proses tersebut, sedangkan karat menamai material yang tertinggal. Kimia permukaan, pasokan oksigen, dan endapan dapat bervariasi pada satu komponen, sehingga serangan tidak harus seragam.
Bisakah korosi terjadi tanpa oksigen?
Ya. Reduksi oksigen adalah hal yang umum, tetapi reaksi lain juga dapat mengonsumsi elektron. Dalam lingkungan asam yang sesuai, ion hidrogen dapat direduksi menjadi gas hidrogen sementara besi larut. Reaksi bersih yang disederhanakan adalah:
Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂Proses ini mengonsumsi besi tanpa memerlukan O₂ sebagai reaktan. Ini juga menunjukkan mengapa kehilangan logam tidak harus meninggalkan lapisan karat merah pada permukaan yang diserang. Persamaan tersebut menjelaskan kimia, bukan resep pembersihan atau prediksi laju korosi.
Mengapa kelembapan, garam, dan persendian mengubah hasilnya?
Ion terlarut membantu cairan menghantarkan arus, dan klorida dapat merusak beberapa lapisan pelindung. Endapan atau sambungan yang rapat dapat menciptakan lingkungan lokal yang berbeda dari permukaan yang terpapar. Logam berbeda yang terhubung secara elektrik dan berbagi elektrolit juga dapat membentuk pasangan galvanik: logam anoda berkorosi lebih cepat daripada jika tidak terhubung. Anoda kecil yang terhubung ke katoda besar sangat tidak menguntungkan.
Mekanisme: AMPP pada sel korosi , kopling galvanik , dan DoITPoMS pada reaksi katodik.
Mengapa beberapa lapisan permukaan melindungi logam dan yang lainnya tidak?
Reaksi di permukaan bukan berarti otomatis harus dikupas hingga kembali ke logam mengkilap. Yang penting adalah apakah lapisan yang dihasilkan tetap menempel, memperlambat transportasi melaluinya, dan tetap stabil di lingkungan sebenarnya.
Lapisan film pasif dapat memperlambat serangan lebih lanjut.
Aluminium membentuk lapisan oksida tipis di udara. Baja tahan karat mengandalkan lapisan pasif yang kaya kromium. Lapisan-lapisan ini dapat membatasi korosi lebih lanjut, meskipun ketahanannya bergantung pada paduan dan kondisi penggunaan.
Kepasifan adalah suatu kondisi, bukan kekebalan. Klorida, paparan bahan kimia yang tidak sesuai, atau celah yang terlindungi dapat memungkinkan serangan lokal.
Karat biasa seringkali menyisakan celah bagi kelembapan.
Karat pada baja karbon biasa dapat berupa berpori, retak, atau melekat longgar. Kelembapan baru dapat mencapai baja melalui celah, sementara endapan menutupi perubahan permukaan di bawahnya.
Karat adalah campuran, bukan senyawa tunggal yang universal. Singkatan Fe₂O₃·xH₂O tidak menggambarkan setiap fase yang ada dalam lapisan karat yang sebenarnya.
Beberapa lapisan patina yang sengaja dikembangkan memang bermanfaat. Patina tembaga yang stabil dapat memperlambat serangan atmosfer, dan baja tahan cuaca yang sesuai dapat mengembangkan lapisan karat pelindung di bawah paparan yang tepat. Kedua contoh tersebut tidak berarti bahwa lapisan hijau atau cokelat apa pun harus secara otomatis diterima sebagai lapisan yang baik.
Perlindungan dan kesesuaian permukaan adalah dua hal yang berbeda. Lapisan tipis mungkin memperlambat korosi, tetapi tidak diinginkan sebelum pelapisan, penyambungan, atau pembuatan kontak listrik. Tentukan kondisi permukaan yang dibutuhkan untuk operasi selanjutnya sebelum menghilangkan oksida atau patina.
Perilaku lapisan film: American Chemical Society ; BSSA tentang pasivasi baja tahan karat ; buku teks kimia JMU tentang karat ; AMPP tentang patina yang bermanfaat.
Logam apa saja yang berkarat—dan apa arti perubahan permukaan lainnya?
Identifikasi baik bahan dasar maupun lapisan pelapisnya. Karat yang menempel pada permukaan mungkin berasal dari bagian lain, alat baja, atau air limpasan. Keberadaannya saja tidak dapat mengidentifikasi logam di bawahnya.
| Bahan | Pengamatan umum | Perbedaan yang bermanfaat | Apa yang harus diperiksa |
|---|---|---|---|
| baja karbon | Endapan, serpihan, atau lubang berwarna oranye-coklat. | Karat besi kemungkinan besar terjadi; cakupannya tidak mengukur kedalaman. | Perangkap air, perlindungan yang gagal, dan ketebalan yang tersisa. |
| Stainless steel | Bintik-bintik oranye, noda, atau lubang-lubang kecil yang terlokalisasi. | Besi asing dapat berkarat pada baja tahan karat; paduan itu sendiri juga dapat mengalami korosi. | Kontaminasi alat, tingkatan, klorida, dan celah. |
| Aluminium | Lapisan kusam, endapan bubuk, atau lubang. | Aluminium membentuk produk korosi sendiri, bukan karat besi. | Paduan logam, paparan bahan kimia, dan kontak dengan logam lain. |
| Tembaga atau kuningan | Film berwarna cokelat, hitam, hijau, atau hijau kebiruan. | Patina bukanlah karat besi; lapisan akhir yang disengaja mungkin layak dipertahankan. | Daya rekat, serbuk yang muncul kembali, lubang, kebocoran, dan tujuan penggunaan. |
| Baja galvanis | Endapan berwarna putih/abu-abu; terkadang karat merah pada bagian yang rusak. | "Karat putih" umumnya menggambarkan produk seng. Karat besi merah merujuk pada baja atau endapan besi. | Kelembapan yang terperangkap dan ketebalan lapisan seng yang tersisa. |
Ini adalah petunjuk inspeksi, bukan bagan identifikasi atau penerimaan bahan kimia. Gulir ke samping pada perangkat seluler.
Contoh: endapan putih pada bagian yang baru digalvanis
Misalkan braket galvanis yang ditumpuk tiba dengan bubuk putih di antara permukaan yang saling bersentuhan. Menyebut ini sebagai "karat baja" mengarahkan penyelidikan ke lapisan yang salah.
Asosiasi Galvanisasi Amerika mendeskripsikan noda penyimpanan basah sebagai korosi seng yang dipicu oleh uap air yang terperangkap dan aliran udara yang terbatas. Respons yang bermanfaat adalah mengeringkan dan memisahkan bagian-bagian tersebut, menilai endapan, dan memeriksa berapa banyak seng yang tersisa. Endapan putih yang tebal saja tidak menunjukkan bahwa baja telah rusak—atau bahwa lapisan pelindungnya masih memadai.
Skenario penerimaan-inspeksi ilustratif berdasarkan panduan penyimpanan AGA , bukan uji coba Oceanplayer Laser.
Untuk baja tahan karat, panduan kontaminasi BSSA menjelaskan mengapa partikel baja karbon dari penanganan dan fabrikasi perlu mendapat perhatian. Menghilangkan noda dan menilai permukaan yang mendasarinya adalah tugas yang terpisah.
Bagaimana menilai kerusakan di bawah permukaan?
Mulailah dengan lokasi dan bentuk perubahan, lalu ukur fitur yang penting bagi bagian tersebut. Noda permukaan yang luas, lubang yang dalam, dan retakan memerlukan bukti yang berbeda. Area yang tampak bersih di samping ring tidak mengungkapkan kondisi di bawahnya.
AMPP mencatat bahwa produk korosi dapat menutupi lubang , dan lubang kecil dapat memiliki konsekuensi serius meskipun kehilangan logam secara keseluruhan terbatas. Itulah mengapa pembersihan terkadang menjadi bagian dari inspeksi—tetapi tidak boleh menghilangkan bukti yang berguna terlebih dahulu.
- Dokumentasikan permukaan dan sejarahnya. Ambil foto endapan sebelum diganggu. Catat material, lapisan, paparan, sambungan, dan perbaikan sebelumnya. Jika analisis kegagalan diperlukan, simpan produk representatif dan permukaan yang relevan.
- Paparkan area-area representatif dengan metode yang sesuai. Pilih proses pembersihan yang sesuai dengan paduan logam, lapisan, dan jenis material yang sedang diteliti. Bersihkan juga bagian tepi, sambungan, dan area yang terlindungi; satu area pembersihan yang mudah mungkin tidak mencakup area yang paling bermasalah.
- Ukur kondisi yang tersisa. Pengukuran ketebalan dan kedalaman lubang karat memberikan jawaban yang berbeda dari pengamatan visual terhadap karat. Kecurigaan adanya keretakan memerlukan metode pemeriksaan yang tepat. Bagian-bagian fungsional mungkin juga memerlukan pemeriksaan dimensi, kelistrikan, atau kebocoran.
- Bandingkan hasilnya dengan kriteria penerimaan komponen tersebut. Gunakan gambar, petunjuk peralatan, atau penilaian teknik yang sesuai. Tidak ada kedalaman lubang aman universal untuk setiap ketebalan dinding, beban, dan lingkungan.
Retak, kebocoran, perforasi, atau hilangnya fungsi memerlukan penilaian sebelum digunakan kembali. Ikuti prosedur isolasi dan servis peralatan. Pembersihan atau pengecatan ulang tidak dapat menggantikan logam yang sudah hilang.
Cegah kekambuhan dengan mengubah paparan atau perlindungan.
Penghilangan karat mengubah permukaan. Pengendalian korosi mengubah kondisi yang memungkinkan serangan terus berlanjut. Kombinasi yang tepat bergantung pada di mana komponen tersebut beroperasi dan mekanisme kegagalan apa yang ada.
- Mengurangi kelembapan dan kontaminasi yang tertahan. Perbaiki sistem drainase, pengeringan, penyimpanan, dan akses untuk pembersihan. Periksa sambungan yang terlindungi serta permukaan yang terbuka.
- Pilih material dan desain sambungan yang kompatibel. Sesuaikan paduan logam dengan cairan, garam, dan suhu yang sebenarnya. Jika serangan antar logam berbeda mungkin terjadi, tinjau isolasi listrik, jalur pembasahan, dan area permukaan yang saling bersentuhan.
- Tentukan dan pelihara sistem proteksi. Pelapisan memerlukan persiapan, kondisi permukaan, ketebalan, dan pengeringan yang sesuai. Galvanisasi, inhibitor, atau proteksi katodik memecahkan masalah yang berbeda dan memerlukan kontrol perawatan tersendiri.
Jika langkah selanjutnya adalah pengecatan, ikuti persyaratan persiapan dan aplikasi dari produsen cat. Panduan pengecatan setelah penghilangan karat menjelaskan bagaimana kebersihan, kelembapan, dan kondisi permukaan menentukan kesiapan.
Apakah jumlah jam terpapar semprotan garam dapat memprediksi berapa lama waktu yang dihabiskan di luar ruangan?
Tidak ada konversi universal yang ada. ASTM B117 mendefinisikan lingkungan pengujian terkontrol; ruang lingkup yang dipublikasikan tidak menetapkan periode paparan atau interpretasi suatu produk. Bagian signifikansi dan penggunaannya memperingatkan agar tidak memprediksi paparan alami hanya dari hasil uji semprot garam. Bandingkan sistem menggunakan spesimen dan kriteria yang disepakati, dengan bukti lapangan di mana masa pakai menjadi penting. ASTM B117, ruang lingkup dan signifikansi.
Di mana penghilangan karat dengan laser cocok
Pembersihan laser menggunakan energi optik yang terkontrol untuk menghilangkan lapisan permukaan. Metode ini cocok untuk penghilangan karat yang mudah diakses dan terlokalisasi, serta pekerjaan persiapan yang berulang. Sinar laser harus mencapai target, sehingga lekukan dan area yang terbayangi akan memengaruhi jangkauan; area yang sangat luas mungkin lebih cocok menggunakan proses lain.
Menghilangkan karat hanyalah salah satu tolok ukur keberhasilan. Pada bagian-bagian yang representatif, periksa perubahan substrat, kontaminasi yang tersisa, dan permukaan yang dibutuhkan untuk pelapisan atau penyambungan. Tampilan yang cerah tidak menjamin bahwa lubang-lubang tersebut dapat diterima, daya rekat akan memadai, atau dimensi aslinya tetap terjaga.
Kendalikan paparan laser langsung dan pantulan, akses ke area kerja, dan debu atau asap yang dihasilkan oleh lapisan permukaan sebenarnya. Bagian yang dicat atau dilapisi memerlukan penilaian terhadap material tersebut serta karat yang mendasarinya. Instruksi peralatan dan pengaturan keselamatan laser di lokasi menentukan pengendalian yang diperlukan.
Konteks proses dan batasan akses: Laserax . Bahaya sinar dan partikel di udara: Manual Teknis OSHA . Kinerja harus ditetapkan untuk bagian dan proses yang sebenarnya.
Untuk perbandingan metode, lihat penghilangan karat dengan laser versus metode kimia , termasuk akses, residu, dan siklus perawatan lengkap.
Bagikan material, foto permukaan, geometri yang terpengaruh, dan hasil akhir yang diinginkan kepada Oceanplayer Laser untuk membahas uji coba pembersihan yang representatif.
Referensi teknis
- Buku Emas IUPAC: oksidasi — terminologi kehilangan elektron dan bilangan oksidasi.
- Buku Emas IUPAC: korosi — reaksi material/lingkungan dan perbedaannya dengan kerusakan mekanis.
- AMPP: dasar-dasar korosi — rangkaian elektrokimia, bentuk, dan kontrol.
- Kimia JMU: korosi — reaksi besi, karat, dan lapisan pelindung.
- BSSA: tahan korosi baja tahan karat — lapisan pasif dan serangan terlokalisasi.
- Asosiasi Galvanis Amerika: penyimpanan — noda akibat penyimpanan basah dan sisa lapisan seng.
- AMPP: korosi lubang — kerusakan lokal tersembunyi dan konsekuensinya.
- ASTM B117 — ruang lingkup uji semprot garam dan batasan ekstrapolasi lapangan.