Memahami Korosi Baja Karbon: Penyebab, Dampak, dan Pencegahan

Menurut ISO 8044:2010, korosi didefinisikan sebagai interaksi fisiko-kimia antara logam dan lingkungannya, yang mengakibatkan perubahan pada sifat logam dan dapat mengakibatkan gangguan fungsional yang signifikan pada logam, lingkungan, atau sistem teknis tempat keduanya terlibat. Korosi terlihat ketika terjadi perubahan pada sifat logam atau sistem yang dapat mengakibatkan hasil yang tidak diinginkan. Hal ini berkisar dari gangguan visual hingga kegagalan total sistem teknis yang menyebabkan kerugian ekonomi besar dan bahkan berbahaya bagi manusia.

Secara luas, korosi dapat didefinisikan sebagai destruksi atau degradasi logam akibat reaksi kimia dan elektrokimia langsung dengan lingkungannya. Secara sederhana, korosi logam adalah kebalikan dari pelapisan listrik (electroplating). Logam yang terkorfosi bertindak sebagai anoda, sementara katoda adalah logam yang dilapisi. Korosi logam terjadi karena di banyak lingkungan, mayoritas logam tidak secara bawaan stabil dan cenderung kembali ke kombinasi yang lebih stabil, contoh yang familiar adalah bijih logam seperti yang ditemukan dalam alam.

Baja karbon adalah bahan teknik yang paling banyak digunakan. Memiliki resistensi korosi yang relatif terbatas. Biaya korosi baja karbon terhadap total ekonomi sangat tinggi. Karena baja karbon mewakili kelas tunggal terbesar dari legdi yang digunakan, baik dalam hal tonase maupun total biaya, korosi baja karbon adalah masalah yang sangat penting secara praktis. Dalam baja karbon, proses korosi tipikal dapat dianggap sebagai reaksi terbalik yang termodinamis diunggulkan dari proses pemenangan logam (ekstraksi) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Reaksi kimia besi selama korosi dan reaksi ekstraksi logam

Baja karbon (yang mencakup baja ringan) secara nature memiliki konten legdi yang terbatas, biasanya kurang dari 2 % menurut bobot untuk total semua penambahan. Sayangnya, tingkat penambahan ini umumnya tidak menghasilkan perubahan yang signifikan pada perilaku korosi umum. Pengecualian yang mungkin dari pernyataan ini adalah baja tahan cuaca, di mana penambahan kecil tembaga, kromium, nikel, dan/atau fosfor menghasilkan penurunan signifikan pada laju korosi di lingkungan tertentu. Pada tingkat berbagai elemen yang ada dalam baja karbon, elemen-elemen tersebut tidak memiliki efek signifikan pada laju korosi di atmosfer, air netral, atau tanah. Hanya dalam kasus serangan asam, efek yang diamati. Dalam kasus ini, kehadiran fosfor dan sulfur secara signifikan meningkatkan laju serangannya. Memang, dalam sistem asam, besi murni tampil menunjukkan resistensi terbaik terhadap serangan.

Reaksi korosi terjadi ketika kondisi termodinamis mendukung reaksi kimia. Ketika ini terjadi, faktor lain memacu kecepatan reaksi (kinetika reaksi). Laju korosi sangat tergantung pada lingkungan tempat baja karbon digunakan. Dalam memecahkan masalah korosi tertentu, perubahan dramatis pada laju serangan sering dapat dicapai dengan mengubah lingkungan korosif. Karena korosi adalah fenomena yang beraspek banyak, umumnya berguna untuk mencoba mengkategorikan berbagai jenis berdasarkan dasar lingkungan, seperti korosi atmosfer, korosi air, korosi dalam tanah, beton, dan boiler, dan lain-lain.

Jenis Reaksi Korosi

Ada perbedaan antara jenis korosi yang biasanya menjelaskan interaksi antara logam dan lingkungan, dan bentuk korosi yang menjelaskan penampilan fenomenologis.

Reaksi kimia – Merupakan reaksi korosi kimia tipikal yang terjadi pada suhu tinggi, di mana logam bereaksi dengan gas panas dan membentuk lapisan oksida.

Reaksi metalofisik – Contoh reaksi metalofisik adalah keropositan yang disebabkan oleh hidrogen yang menyebar ke dalam logam, yang berpotensi mengakibatkan kegagalan komponen. Keropositan dapat menjadi hasil dari proses manufaktur yang ceroboh. Ini juga dapat dimulai oleh proses korosi (pelarutan logam) seperti retak assisted oleh hidrogen yang diinduksi korosi.

Reaksi elektrokimia – Merupakan jenis reaksi korosi yang paling umum. Reaksi ini melibatkan pertukaran listrik melalui elektron dalam logam dan ion dalam elektrolit yang menghantar, seperti lapisan air di permukaannya.

Reaksi keseluruhan dapat dipisah menjadi dua reaksi parsial, yaitu (i) pelarutan logam, juga dikenal sebagai oksidasi atau reaksi anoda (Fe = Fe2+ + 2 e-), dan (ii) reduksi atau reaksi katoda, reaksi yang terutama melibatkan oksigen yang ada di udara dengan air (O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH). Kedua reaksi parsial ini dapat terjadi di permukaan logam dengan distribusi yang cukup homogen yang mengakibatkan serangan seragam, atau dapat terjadi secara lokal dan terpisah, mengakibatkan bentuk korosi lokal seperti korosi lobang (pitting).

Mekanisme dan sifat elektrokimia dari reaksi korosi menentukan persyaratan yang diperlukan agar korosi dapat terjadi (Gambar 2). Persyaratan ini adalah (i) logam yang menghantar listrik, (ii) elektrolit (lapisan kelembaban tipis di permukaan sudah cukup), dan (iii) oksigen untuk reaksi katoda.

Gambar 2 Reaksi korosi dalam baja karbon

Gambar 2 juga menunjukkan mekanisme korosi dasar dari besi di bawah tetesan air. Kedua reaksi pelarutan besi dan reduksi oksigen terjadi dengan pemisahan yang sedikit di permukaan, dan hasil produksinya (ion Fe dan ion OH) bereaksi dalam tetesan air untuk membentuk karat merah (produk korosi). Model sederhana reaksi korosi dari Gambar 2 menjelaskan banyak bentuk korosi dan juga dapat digunakan untuk menyimpulkan tindakan untuk mengurangi korosi. Dengan mencegah atau melambatkan salah satu reaksi parsial, laju korosi keseluruhan dapat dikurangi.

Bentuk Korosi

Ada enam bentuk utama korosi (Gambar 3). Ini adalah (i) korosi seragam / lobang dangkal, (ii) korosi lobang, (iii) retak yang diinduksi lingkungan, (iv) korosi celah, (v) korosi interkristal (intergranular), dan (vi) korosi galvanik.

Gambar 3 Bentuk korosi

Korosi seragam / lobang dangkal – Korosi seragam adalah bentuk korosi di mana permukaan terbuang hampir merata. Reaksi parsial (pelarutan logam dan reduksi oksigen) didistribusikan secara statistik di permukaan, mengakibatkan pelarutan logam yang lebih atau kurang homogen dan pembentukan produk korosi yang seragam (misalnya karat merah pada baja karbon). Sejauh mana bentuk korosi ini biasanya dapat diestimasi dengan baik berdasarkan pengalaman sebelumnya. Laju korosi biasanya dinyatakan dalam mikrometer per tahun. Dengan menggunakan nilai rata-rata ini, mungkin untuk menghitung usia komponen, dan oleh karena itu meningkatkan usia komponen dengan menambah ketebalannya.

Korosi seragam terjadi pada baja karbon yang tidak dilindungi dan pada baja lapis seng di bawah kondisi atmosfer. Dalam kenyataan, serangan korosi homogen murni kemungkinan besar tidak akan terjadi. Selalu ada area, terutama pada bagian baja kompleks, yang terkorfosi lebih cepat dari yang lain yang mengakibatkan permukaan yang lebih atau kurang kasar dengan penutupan produk korosi yang tidak teratur.

Korosi lobang – Korosi lobang adalah bentuk korosi lokal yang mengakibatkan pembuatan lubang kecil atau lobang dalam baja. Bentuk korosi ini terutama ditemukan pada logam pasif terutama yang owes resistensi korosinya pada lapisan oksida tipis di permukaan dengan ketebalan hanya beberapa nanometer. Proses inisiasi korosi dimulai dengan pemecahan lokal dari lapisan pasif. Serangan korosif lokal dapat dimulai pada baja, misalnya, oleh ion klorida. Korosi lobang dapat cukup bermasalah. Sedangkan korosi seragam dapat terlihat dengan jelas di permukaan, korosi lobang sering kali hanya muncul sebagai lubang pin kecil di permukaan. Jumlah materi yang terbuang di bawah lubang pin biasanya tidak diketahui, karena rongga tersembunyi dapat terbentuk, membuat korosi lobang lebih sulit untuk terdeteksi dan diprediksi. Secara teknis, tidak ada cara yang wajar untuk mengontrol korosi lobang. Bentuk korosi ini harus dikecualikan sejak awal melalui pertimbangan desain dan penggunaan bahan yang tepat.

Gambar 4 Tahapan korosi lobang dan faktor yang diperlukan untuk retak yang diinduksi lingkungan

Retak yang diinduksi lingkungan – Ada dua jenis retak yang diinduksi lingkungan. Ini adalah (i) retak korosi tegangan, dan (ii) retak yang diassist oleh hidrogen (Gambar 4).

Retak korosi tegangan adalah proses korosi mekanik dan elektrokimia gabungan yang mengakibatkan retakan pada bahan tertentu. Ini dapat mengakibatkan kegagalan rapuh tiba-tiba yang tidak terduga pada logam lenyek yang biasanya tunduk pada tingkat tegangan yang jauh di bawah kekuatan lelehnya. Tegangan internal dalam suatu bahan dapat cukup untuk memulai serangan retak korosi tegangan.

Retak korosi tegangan bukan sekadar tumpang tindih antara korosi dan tegangan mekanik, tetapi dapat dipahami sebagai proses otosatalitik, self-accelerating yang mengakibatkan laju pelarutan logam yang tinggi (reaksi anoda). Awalnya, sebuah lobang kecil terbentuk dan berkembang menjadi retak karena tegangan yang diterapkan atau residual dalam bahan. Pembentukan retak membuka permukaan logam aktif (non-pasif) baru, yang kembali terkorfosi dengan sangat mudah. Ini mengakibatkan propagasi retak lebih lanjut dan lagi pula ke paparan permukaan logam yang sangat aktif di dalam retak. Pelarutan logam di dalam retak maju dengan cepat hingga kegagalan mekanis terjadi.

Retak korosi tegangan adalah bentuk korosi yang sangat spesifik yang hanya terjadi ketika tiga persyaratan berbeda terpenuhi pada saat yang bersamaan (Gambar 4) yaitu (i) mekanik (beban, tegangan), (ii) bahan (legdi yang rentan, misalnya baja), dan (iii) lingkungan (sangat korosif, klorida). Diketahui dengan baik bahwa beberapa grade baja dapat menderita retak korosi tegangan di lingkungan yang keras seperti kolam renang indoor. Dalam sebagian besar kasus ini, korosi diinisiasi oleh klorida yang menyerang lapisan pasif.

Retak yang diassist oleh hidrogen disebabkan oleh difusi atom hidrogen ke dalam baja. Kehadiran hidrogen dalam jaringan melemahkan integritas mekanik logam dan mengakibatkan pertumbuhan retak dan patah rapuh pada tingkat tegangan di bawah kekuatan leleh. Seperti retak korosi tegangan, ini dapat mengakibatkan kegagalan tiba-tiba pada bagian baja tanpa tanda peringatan yang terdeteksi. Dalam aplikasi umum, kerusakan hidrogen biasanya hanya relevan untuk baja kekuatan tinggi dengan kekuatan tarik sekitar 1 MPa atau lebih.

Seperti retak korosi tegangan, tiga kondisi berbeda (Gambar 4) harus ada pada saat yang bersamaan. Ini adalah (i) mekanik (beban, tegangan), (ii) bahan (struktur kekerasan), (iii) lingkungan (hidrogen eksternal, hidrogen internal).

Sumber hidrogen dapat berasal dari proses produksi seperti pembuatan baja, pickling, dan elektro-galvanizing (hidrogen primer). Sumber sekunder dapat berupa hidrogen yang terbentuk selama proses korosi. Selama proses korosi, hidrogen terbentuk dan menyebar ke dalam bahan. Asupan hidrogen ini mengakibatkan penurunan ketahanan atau kelelenahan baja.

Korosi celah – Korosi celah merujuk pada korosi yang terjadi dalam retak atau celah yang terbentuk antara dua permukaan (dari logam yang sama, logam berbeda, atau bahkan logam dan non-logam). Jenis korosi ini diinisiasi oleh masuknya oksigen yang terbatas dari udara melalui difusi ke area celah yang mengakibatkan konsentrasi yang berbeda dari oksigen terlarut dalam elektrolit umum (sel aerasi yang disebut). Lagi pula, dua reaksi parsial terjadi pada bagian berbeda dari permukaan. Reduksi oksigen terjadi di area luar dengan konsentrasi oksigen yang lebih tinggi yang mudah diakses oleh udara sekitar, sedangkan pelarutan logam anoda terjadi di area celah yang mengakibatkan serangan lokal (misalnya lobang). Ini juga dapat terjadi di bawah pemegang atau gasget, ketika masuknya air di bawahnya tidak dicegah.

Ada batas bawah dan atas untuk ukuran celah di mana korosi dapat diinduksi. Jika celah terlalu sempit, tidak ada elektrolit untuk korosi yang dimasukkan. Jika celah terlalu lebar untuk mengurangi masuknya oksigen, sel aerasi dan oleh karena itu konsentrasi oksigen yang berbeda tidak dapat berkembang. Namun, lebar celah kritis tergantung pada beberapa faktor seperti jenis baja yang terlibat, lingkungan korosif, dan siklus basah / kering.

Korosi interkristal (intergranular) – Korosi interkristal adalah bentuk khusus korosi lokal, di mana serangan korosif terjadi dalam jalur yang cukup sempit secara prioritas sepanjang batas butir dalam struktur logam. Efek paling umum dari bentuk korosi ini adalah desintegrasi mekanis cepat (hilangnya kelelenahan) dari bahan. Biasanya ini dapat dicegah dengan menggunakan bahan yang tepat dan proses produksi.

Contoh yang dikenal adalah yang disebut sensibilisasi baja karat. Beberapa grade bahan ini ketika dijaga pada suhu dalam rentang 500 derajat C hingga 800 derajat C untuk waktu yang cukup lama, misalnya selama proses pengelasan, karbida kaya kromium terbentuk, yang mengakibatkan pengurangan kromium pada batas butir. Akibatnya, batas butir memiliki derajat resistensi korosi yang lebih rendah dari sisa bahan, yang mengakibatkan serangan korosif lokal.

Korosi galvanik (kontak) – Korosi galvanik merujuk pada kerusakan korosi di mana dua logam berbeda memiliki koneksi listrik yang menghantar dan berada dalam kontak dengan elektrolit korosif umum. Dalam model elektrokimia korosi, salah satu dari dua reaksi parsial (pelarutan logam anoda dan reduksi oksigen katoda) terjadi hampir secara eksklusif pada satu logam. Biasanya, logam yang lebih tidak mulia larut (pelarutan logam anoda), sedangkan bagian yang lebih mulia tidak diserang oleh korosi (berfungsi hanya sebagai katoda untuk reduksi oksigen). Di tempat korosi galvanik terjadi, laju korosi logam yang lebih tidak mulia lebih tinggi daripada di lingkungan korosi bebas tanpa kontak dengan logam lain.

Menggunakan data termodinamis dan mempertimbangkan pengalaman umum yang diperoleh dalam aplikasi typikal, mungkin untuk memprediksi kombinasi bahan mana yang terpengaruh oleh korosi galvanik. Contoh positif dari fenomena korosi galvanik adalah cara seng melindungi baja karbon dan baja legdi rendah. Seng adalah logam yang lebih tidak mulia yang secara aktif melindungi baja dengan terkorfosi itu sendiri.

Korosi Atmosfer Baja Karbon

Korosi baja karbon di atmosfer dan di banyak lingkungan air paling baik dipahami dari sudut pandang pembentukan dan peluruhan film. Ini adalah fakta yang tidak dapat dihindari bahwa besi dalam kehadiran oksigen dan / atau air secara termodinamis tidak stabil terhadap oksidanya. Oleh karena itu, pertanyaan tidak pernah apakah baja akan terkorfosi, tetapi pada laju apa. Dalam kehadiran pembentukan film dan dengan lingkungan konstan, seseorang dapat mengharapkan laju oksidasi untuk konstan. Di sisi lain, jika film produk korosi yang terbentuk mengisolasi baja dari lingkungan korosif, maka laju korosi nol diharapkan setelah periode pembentukan film awal. Film yang menempel rapat yang hanya mengizinkan transfer difusi reaktan ditandai oleh laju korosi yang berkurang dengan akar kuadrat dari waktu paparan. Karena idealisasi di atas jarang ditemukan dalam korosi baja karbon, jelas bahwa faktor lain yang cenderung mengganggu pembentukan film stabil berlaku. Faktor-faktor ini dapat eksternal, seperti erosi oleh angin atau hujan, atau dapat internal pada film itu sendiri, seperti tegangan yang disebabkan oleh volume spesifik yang berbeda antara logam dan oksida.

Korosi besi di atmosfer berlanjut dengan pembentukan oksida terhidrasi. Reaksi sel separuh dapat dinyatakan dengan persamaan (i) 1/2O2 + H2O + 2e = 2(OH)- (katoda), dan (ii) Fe = (Fe)2+ + 2e (anoda). Reaksi lebih lanjut dapat terjadi, seperti (i) (Fe)2+ + 2(OH)- = Fe(OH)2, dan (ii) 2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 = 2Fe(OH)3.

Oksida terhidrasi dapat kehilangan air selama periode kering dan kembali ke oksida ferrous dan ferrik anhydrous. Selain itu, lapisan magnetit (Fe3O4) atau FeO·Fe2O3 sering terbentuk antara lapisan oksida besi (FeO) dan hematit (Fe2O3). Sebenarnya, berbagai oksida dan hidroksida besi membentuk sistem senyawa yang cukup rumit. Senyawa FeOOH ditemukan ada dalam tiga bentuk kristal berbeda plus bentuk amoros. Kejadian berbagai jenis oksida tergantung pada pH, ketersediaan oksigen, polutan atmosfer yang berbeda, dan komposisi baja karbon, seperti baja tahan cuaca yang mengandung tembaga dan fosfor. Sifat sebenarnya dari film korosi penting karena FeO dan FeOOH tampaknya lebih menempel daripada Fe3O4 dan Fe2O3, dan oleh karena itu lebih mungkin untuk melambatkan serangan korosif, tetapi oksida dan oksi-hidroksida yang lebih tinggi lebih rentan terhadap pelepuhan.

Karena terdapat variasi yang signifikan pada laju korosi baja karbon di lingkungan atmosfer yang berbeda (pedesaan, perkotaan, industri, dan laut, dll.), hanya logis untuk menentukan faktor-faktor mana yang berkontribusi pada perbedaan ini. Meskipun prediksi kemarosian tidak mungkin, tampaknya kelembaban, suhu, dan tingkat klorida, sulfat, dan mungkin polutan atmosfer lainnya masing-masing mempengaruhi laju korosi baja karbon.

Efek Kelembaban dan Polutan Atmosfer

Karena korosi atmosfer adalah proses elektrolit, kehadiran elektrolit diperlukan. Ini tidak berarti permukaan baja harus terendam air. Sebenarnya, lapisan air yang terserap sangat tipis adalah yang dibutuhkan. Selama paparan sebenarnya, baja menghabiskan sebagian waktu terendam air karena hujan atau percikan dan sebagian waktu tertutup dengan lapisan air terpisip yang tipis. Waktu yang dihabiskan tertutup dengan lapisan air tipis ini bergantung cukup kuat pada kelembaban relatif di lokasi paparan. Berbagai studi telah menunjukkan bahwa waktu basah, meskipun merupakan faktor penting, tidak dapat dipertimbangkan terpisah saat mengestimasi laju korosi. Contoh fakta ini ditunjukkan pada Gambar 5, di mana penambahan bobot besi diplot sebagai fungsi dari kelembaban relatif untuk paparan selama 55 hari di atmosfer yang mengandung 0,01 % sulfur dioksida. Di sudut kanan bawah Gambar 5 adalah laju korosi yang diukur untuk besi yang diekspos untuk waktu yang sama di lingkungan bebas sulfur dioksida pada 99 % kelembaban relatif.

Fitur menarik lainnya adalah keberadaan tampaknya tingkat kelembaban kritis di bawahnya laju korosi kecil. Kelembaban kritis di lingkungan yang mengandung sulfur dioksida sekitar 60 %. Perilaku ini berbeda dengan baja dalam kontak dengan partikel garam laut, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Pada Gambar 5, laju korosi menunjukkan peningkatan yang stabil dengan peningkatan kelembaban. Meskipun data jarang, tampak wajar bahwa oksida nitrogen di lingkungan juga menunjukkan efek percepatan pada korosi baja karbon. Memang, setiap konstituen atmosfer gas yang mampu aktivitas elektrolit yang kuat diduga mampu meningkatkan laju korosi baja karbon. Singkatnya, dapat dilihat bahwa terdapat efek percepatan dari ion klorida pada korosi atmosfer.

Gambar 5 Efek kelembaban relatif terhadap korosi baja C

Perlindungan Korosi Baja Karbon

Perlindungan korosi (Gambar 6) sering kali merupakan pertimbangan yang diperlukan dalam memilih baja karbon untuk aplikasi struktural tertentu. Korosi dapat mengurangi kapasitas penahan beban suatu komponen baik dengan secara umum mengurangi ukurannya (penampang) atau dengan lobang, yang tidak hanya mengurangi penampang efektif di daerah yang berlubang tetapi juga memperkenalkan peningkat tegangan yang dapat memicu retak. Tentu saja, setiap tindakan yang mengurangi atau menghilangkan korosi memperpanjang usia komponen dan meningkatkan keandalannya. Ekonomi, kondisi lingkungan, tingkat perlindungan yang diperlukan untuk usia proyeksi bagian, konsekuensi kegagalan layanan yang tidak terduga, dan pentingnya penampilan adalah faktor utama yang menentukan tidak hanya apakah bagian baja perlu dilindungi dari korosi tetapi juga metode paling efektif dan ekonomis untuk mencapai perlindungan tersebut.

Gambar 6 Perlindungan korosi baja

Ada dua metode untuk meminimalkan korosi baja. Yang pertama adalah memisahkan fase yang bereaksi, dan yang kedua adalah mengurangi reaktivitas fase yang bereaksi. Pemisahan fase yang bereaksi dapat dicapai dengan lapisan logam, anorganik atau organik, dan inhibitor pembentukan film. Reaktivitas dapat dikurangi dengan legdi, perlindungan anoda atau katoda, dan pengolahan kimia lingkungan. Beberapa metode perlindungan menggabungkan dua atau lebih bentuk.

Di sebagian besar lingkungan, laju korosi baja karbon biasanya sekitar 20 mikrometer per tahun di atmosfer luar pedesaan dan meningkat menjadi lebih dari 100 mikrometer per tahun di lingkungan pantai. Biasanya terlalu tinggi untuk aplikasi yang memuaskan. Desain produk umumnya tidak memperhitungkan kerusakan bahan dasar. Oleh karena itu, solusi perlindungan korosi yang hemat biaya diperlukan untuk baja karbon. Namun, di lingkungan alkaline, baja biasanya tetap stabil. Ini menjelaskan mengapa, misalnya, tulang balik baja karbon sudah sangat terlindungi dari korosi di lingkungan alkaline beton sekitarnya.

Perlindungan Lapisan Baja Karbon

Beberapa jenis lapisan diterapkan untuk meningkatkan resistensi korosi baja karbon. Praktik lapisan berkisar dari pengolahan minyak untuk perlindungan sementara biaya rendah hingga penyetapan uap untuk resistensi korosi, panas, dan aus jangka panjang. Untuk alasan ekonomi, tingkat perlindungan yang diinginkan harus ditentukan sebelum lapisan dipilih.

Perlindungan sementara yang efektif selama pengiriman atau penyimpanan dapat diperoleh dengan melapis baja karbon dengan minyak mineral, pelarut yang digabungkan dengan inhibitor, emulsi lapisan basis petroleum, atau lilin. Jenis lapisan ini diterapkan setelah asam pelapisan atau antara urutan lapisan. Lapisan ini tidak diharapkan menyediakan perlindungan korosi jangka panjang.

Persiapan permukaan penting untuk semua proses pelapisan. Setiap oksida pada permukaan baja harus dihilangkan dengan pelapisan asam atau blasting. Degreasing diperlukan setelah penghapusan oksida atau ketika baja telah diberi lapisan sementara, dan dapat dilakukan dengan beberapa cara. Secara ideal, langkah pertama dalam proses pelapisan harus segera dimulai setelah pembersihan.

Proses pelapisan – Digunakan untuk melapisi seng, aluminium, timah, seng, dan beberapa legdi logam ini pada baja karbon. Proses tengam panas terdiri dari merendam baja dalam tang cair logam pelapis.

Lapisan seng atau galvanisasi adalah pilihan yang baik untuk perlindungan korosi baja karbon. Beberapa proses yang cocok tersedia untuk aplikasi lapisan seng pada baja. Laju korosi seng lebih dari sepuluh kali lebih rendah dari pada baja, sekitar 0,5 mikrometer per tahun di atmosfer pedesaan/kota dan meningkat hingga sekitar 5 mikrometer per tahun di lingkungan pantai. Laju korosi rendah ini adalah hasil dari pembentukan lapisan stabil produk korosi yang mengandung karbonat (dari CO2 di udara) dan klorida (jika ada di atmosfer). Kondisi di mana pembentukan produk korosi yang tidak larut ini tidak mungkin menghasilkan laju korosi yang jauh lebih tinggi, membatasi keeksistensian seng sebagai lapisan pelindung. Ini mencakup kondisi basah permanen atau paparan konsentrasi tinggi polutan industri seperti sulfur dioksida. Di lingkungan ini, produk korosi larut terbentuk secara prioritas dan dapat dicuci oleh hujan. Selain laju korosi yang menurun, seng juga menyediakan perlindungan katoda atau sakrifis pada baja di bawahnya. Di tempat goresan, longsoran, atau kerusakan lain pada lapisan seng mengekspos baja, bentuk khusus korosi galvanik terjadi. Seng, sebagai logam yang lebih tidak mulia daripada baja, terkorfosi secara prioritas, sehingga membantu menjaga permukaan baja yang terpapar tetap terlindungi.

Lapisan seng dikonsumsi cukup homogen selama korosi atmosfer. Oleh karena itu, dalam aplikasi tertentu, penggandaan ketebalan lapisan biasanya juga menggandakan waktu sampai seng habis dan karat merah pada substrat baja terjadi. Seng tidak stabil di lingkungan alkaline dan mudah diserang dalam larutan dengan nilai pH 10 atau lebih tinggi.

Metode lapisan seng adalah elektro-galvanizing, tengam panas galvanizing, dan Sherardizing. Sherardizing adalah metode lapisan seng menggunakan proses difusi termal.

Lapisan tengam panas aluminium (aluminizing) memberikan baja karbon dengan resistensi terhadap korosi dan panas. Di banyak lingkungan, aluminium melindungi baja secara galvanik dengan cara yang hampir sama seperti seng. Legdi seng-aluminium dan aluminium-seng juga diterapkan pada baja dengan tengam. Memanaskan baja aluminized menghasilkan pembentukan senyawa intermetalik besi-aluminium yang resisten terhadap oksidasi pada suhu hingga sekitar 800 derajat C. Baja aluminized sering digunakan di mana resistensi panas diperlukan, misalnya, dalam sistem pembuang mobil.

Lapisan tengam timah memberikan lapisan pelindung dekoratif dan non-toksik. Timah tidak melindungi baja secara galvanik. Untuk alasan ini, lakukan atau lapisan organik lain sering digunakan untuk mengisi pori-pori dalam lapisan timah dan memberikan perlindungan barrier yang ditingkatkan.

Lapisan tengam sengkang kadang-kadang digunakan pada baja yang terpapar asap asam sulfur atau lingkungan kimia agresif lainnya. Terne plate, lapisan legdi sengkang-timah, memberikan lebih banyak perlindungan daripada lapisan sengkang murni dan dapat dilatkan.

Lapisan elektroplating diterapkan pada baja untuk resistensi korosi, penampilan, kemampuan dilatkan, atau persyaratan khusus lain. Berbagai macam bahan direkplating pada baja, termasuk seng, aluminium, kromium, tembaga, kadmium, timah, dan nikel. Lapisan multi-lapisan juga dapat diterapkan dengan elektroplating. Contohnya adalah sistem plating tembaga-nikel-kromium yang digunakan untuk hiasan mobil cerah.

Logam dilapis – Baja karbon dapat ditempelkan pada bahan yang lebih tahan korosi, seperti tembaga dan baja karat, dengan cold roll bonding, hot roll bonding, hot pressing, explosion bonding, dan extrusion bonding. Bahan komposit berlapis yang dihasilkan memiliki properti spesifik yang tidak dapat diperoleh dalam satu bahan.

Lapisan termal spray – Lapisan ini menyediakan perlindungan korosi jangka panjang yang efektif untuk baja dalam berbagai lingkungan korosif. Diterapkan dengan salah satu dari beberapa proses, termasuk wire flame spraying, powder flame spraying, dan electric arc spraying. Seng, aluminium, dan legdi seng-aluminium adalah bahan lapisan paling umum yang diterapkan dengan teknik termal spray. Baja karat austenitic, aluminium bronze, dan bahan lapisan MCrAlY (di mana M = Co, Ni atau Co/Ni) juga telah digunakan untuk aplikasi tertentu. Untuk resistensi korosi maksimum, lapisan termal spray dilapisi dengan top coat organik. Lapisan termal spray sering digunakan untuk perlindungan korosi dalam aplikasi laut.

Lapisan penyetapan uap – Terkadang digunakan untuk perlindungan baja karbon, meskipun biaya lapisan semacam ini dapat sangat tinggi. Dalam penyetapan uap, apakah itu physical vapour deposition atau chemical vapour deposition, bahan lapisan ditransportasikan ke substrat dalam bentuk atom atau molekul tunggal. Berbagai macam bahan lapisan dapat diterapkan dengan penyetapan uap. Jika diterapkan dengan ketebalan yang cukup, lapisan ini pada dasarnya bebas pori dan padat, sehingga memberikan perlindungan barrier yang luar biasa. Aplikasi yang dikenal untuk lapisan penyetapan uap pada baja adalah lapisan aluminium ion vapour deposited pada komponen pesawat dan luar angkasa baja.

Lapisan konversi fosfat atau kromat – Digunakan untuk meningkatkan resistensi korosi baja. Secara mandiri, mereka memberikan resistensi korosi sedikit lebih baik daripada baja polos. Lebih sering, mereka digunakan bersama dengan sistem lapisan lain. Lapisan konversi diterapkan setelah tengam panas galvanizing dan memberikan perlindungan korosi yang baik ketika dilapisi dengan sistem lapisan organik.

Dalam fosfatasi, baja direndam dalam larutan asam yang mengandung garam fosfat logam (Zn, Fe). Larutan bereaksi dengan permukaan baja membentuk lapisan mikro-kristal fosfat di permukaan. Ini menghasilkan permukaan yang kasar dengan properti penahan minyak yang luar biasa.

Lapisan organik – Lapisan ini terdiri dari cat, yang digunakan lebih sering untuk perlindungan korosi baja daripada jenis lapisan lainnya. Dengan benar, cat memberikan perlindungan yang luar biasa dengan biaya relatif rendah. Berbagai macam bahan lapisan dan metode aplikasi tersedia untuk aplikasi cat.

Lapisan keramik – Lapisan keramik yang digunakan untuk melindungi baja termasuk semen silikat dan enamel porlain. Lining semen monolitik memberikan resistensi yang baik terhadap kimia dan isolasi termal. Mereka dapat diterapkan dengan cetakan atau penyemprotan. Enamel porlain adalah lapisan kaca yang dilebur pada permukaan baja pada atau di atas 425 derajat C untuk memberikan lapisan kaca dengan resistensi korosi yang baik dan kekerasan tinggi. Komposisi enamel dapat bervariasi untuk memberikan properti yang diinginkan, seperti resistensi yang ditingkatkan terhadap alkali.

Lapisan bahan nonlogam lainnya – Lapisan ini terkadang digunakan sebagai lapisan atau lining untuk baja dalam aplikasi korosi. Ini termasuk karet (alam dan sintetis) dan elastomer lain serta bahan plastik seperti epoksi, fenolik, dan vinil. Berbagai macam properti dan resistensi terhadap lingkungan spesifik tersedia. Lining karet telah digunakan selama bertahun-tahun dalam tang penyimpanan baja untuk asam klorida dan asam sulfur. Lining plastik digunakan untuk tang plating dan aplikasi serupa.

Lapisan multi-lapisan – Ketika perlindungan korosi yang diberikan oleh lapisan logam tidak cukup, maka baja dapat dilindungi lebih lanjut dengan lapisan tambahan, terutama cat organik dengan atau tanpa flakes logam. Contohnya adalah lapisan multi-lapisan pada perekat yang terdiri dari lapisan legdi Zn elektroplating dengan top coat organik tambahan.