Mencegah Korosi Filiform: Strategi Ahli untuk Perlindungan Under-Coating
Korosi filiform adalah bentuk khusus korosi yang terjadi di bawah lapisan tipis dalam bentuk benang acak seperti filamen. Korosi filiform juga dikenal sebagai korosi underfilm, korosi filamenter, atau korosi jejak cacing. Dalam artikel ini, kami membahas penyebab korosi filiform, di mana biasanya muncul, bagaimana berkembang, cara mendeteksi, dan cara mencegahnya terjadi.
Korosi filiform terjadi pada permukaan logam yang dilapisi film organik tipis, biasanya tebal 0,05 hingga 0,1 mm (2 hingga 4 mil), saat terpapar udara atmosfer hangat dan lembap. Korosi filiform selalu dimulai dari cacat lapisan seperti goresan dan titik lemah seperti sisian, tepi terpotong, dan lubang. (Baca panduan gratis kami tentang Kegagalan dan Cacat Lapisi.)
Gambar 1. Karakteristik filamenter korosi filiform (kiri). Terowongan korosi filiform yang terbentuk di bawah lapisan (kanan).
Sumber: Laboratorium Teknik Korosi NASA
Dalam banyak hal, korosi filiform pada aluminium (Al) dan magnesium (Mg) mirip dengan korosi pada baja. Korosi filiform didorong oleh terbentuknya sel aerasi diferensial di situs cacat pada substrat yang dilapisi.
Sel filiform terdiri dari kepala aktif dan ekor yang menerima oksigen serta uap air yang mengkondensasi melalui retakan pada lapisan yang diterapkan. Kepala mungkin terisi gel alumina dan gelembung gas pada aluminium jika kepala sangat asam. Pada magnesium, kepala tampak kehitaman karena perekatan magnesium, namun cairan korosif jernih ketika kepala dibelah. Ekor filiform pada aluminium dan magnesium berwarna putih kekuningan. Produk korosi adalah hidroksida dan oksida aluminium dan magnesium, masing-masing. Reaksi anoda menghasilkan ion Al3+ atau Mg2+, yang bereaksi membentuk endapan tidak larut dengan ion hidroksil yang dihasilkan dalam reaksi reduksi oksigen yang terjadi terutama di ekor.
Mekanisme inisiasi dan aktivasi pada aluminium dan magnesium pada dasarnya sama dengan pada baja yang dilapisi. Kepala yang asam adalah kumpulan elektrolit yang bergerak, sedangkan ekor adalah wilayah di mana ion aluminium transportasi dan reaksi bertahap dengan ion hidroksil terjadi. Produk korosi akhir sebagian terhidrasi dan sepenuhnya melebar di ekor yang berpori. Bagian kepala dan tengah ekor adalah lokasi yang sesuai untuk berbagai ion reaktan awal dan produk perantara dari korosi aluminium dalam media air. (Untuk mengetahui lebih lanjut, baca Korosi Aluminium: 5 Fakta Menakjubkan yang Harus Anda Ketahui.)
Berbeda dengan baja, aluminium dan magnesium menunjukkan kecenderungan lebih besar untuk membentuk buih dalam media asam, dengan gas hidrogen yang dihasilkan dalam reaksi katoda di wilayah kepala. Produk korosi ekor adalah either trihidroksida aluminium Al(OH)3, endapan gel putih kekuningan, atau hidroksida magnesium Mg(OH)2, endapan putih.
Berbagai faktor mempengaruhi inisiasi korosi filiform, termasuk:
Sifat Lapisan
Korosi filiform terjadi pada semua jenis cat: akril lakir, epoxy-poliamida, epoxy-amina, dan poliuretan, serta dengan metode aplikasi klasik apa pun, baik cat cair atau pemolesan elektrostatis. Ia tidak terjadi di bawah lapisan yang tertutup seperti kawat listrik.
Persiapan Permukaan
Ini adalah faktor signifikan. Korosi filiform berkembang pada logam yang tidak menerima persiapan permukaan, persiapan yang buruk, atau logam yang permukaannya terkontaminasi sebelum dicat.
Sifat Legasi
Sifat legasi bukan faktor esensial karena korosi filiform dapat mempengaruhi semua legasi aluminium. Studi kolaboratif terbaru yang dilakukan oleh tiga perusahaan Eropa, Alusuisse, Hydro Aluminium, dan Pechiney, menunjukkan bahwa untuk legasi yang paling banyak digunakan di industri konstruksi, Aluminium 6060 dan 6063, komposisi legasi tidak berpengaruh, kecuali ketika konsentrasi tembaga melebihi 0,1%.
Biasanya, korosi filiform parah di daerah pantai hangat dan tropis yang mengalami hujan garam atau area industri yang sangat terpolusi. Permukaan yang lebih kasar juga mengalami keparahan korosi filiform yang lebih besar. Korosi filiform biasanya terjadi pada legasi aluminium ketika tingkat kelembaban antara 75% - 90% dan dalam rentang suhu 20°C – 40°C (68°F – 104°F), dan pertumbuhan mempercepat pada tingkat kelembaban relatif (RH) 85%. Kelembaban relatif atmosfer adalah faktor tunggal yang paling krusial untuk memulai korosi filiform. (Baca terkait: 5 Faktor Korosi Atmosfer.)
Parameter utama lainnya yang mengatur korosi filiform adalah komposisi legasi, pemeriksaan ingot dan billet, perlakuan panas, kondisi lapisan permukaan logam, suhu, penggerindaan, pengaseman, dan persiapan permukaan awal. Meskipun tebal lapisan organik dan suhu memainkan peran kecil dalam memulai korosi filiform, peningkatan suhu akan meningkatkan pertumbuhan filamen jika kelembaban relatif tetap dalam rentang kritis.
Korosi filiform dapat dikenali secara visual tanpa menggunakan mikroskop. Ia telah diamati pada baja, aluminium, dan magnesium yang dilapisi dengan lapisan tipis timah, emas, perak, fosfat, enamel, atau lakier.
Uji standar untuk mengidentifikasi resistensi terhadap korosi filiform di Amerika Serikat adalah ASTM D 2803, "Panduan untuk Pengujian Resistensi Korosi Filiform pada Lapisan Organik pada Logam." Menurut uji ini, spesimen logam yang dilapisi digores hingga logam terpapar dan diekspos ke atmosfer asap garam hingga 24 jam, dicuci dengan air tisu, lalu diletakkan basah di lemari tertutup pada 25°C (77°F) dan 85% RH. Waktu paparan biasanya bervariasi dari 100 hingga 1000 jam. Hasil uji menunjukkan apakah bahan yang dilapisi mengembangkan korosi filiform.
Komponen struktur pesawat terbang dilengkapi dengan baut dan niat. Penyangga ini dan tepi kulit yang tajam lainnya adalah titik inisiasi umum untuk korosi filiform. Telah dilaporkan bahwa pesawat yang beroperasi di lingkungan marin hangat mengalami kerusakan korosi yang cukup besar, terutama pada legasi aluminium 2024 dan 7000 yang dilapisi poliuretan dan lapisan lainnya.
Kelembaban adalah variabel paling krusial bagi korosi untuk menyebar karena ini diperlukan untuk melarutkan ion garam.
Korosi biasanya mulai terjadi di mana ada ketidaksempurnaan pada substrat dan lapisan lapisan. Ketidaksempurnaan dapat diperkenalkan dari goresan atau pecahan batu yang melemahkan ikatan adhe antara substrat dan lapisan.
Korosi dimulai dari lokus ini, yang membentuk kepala dari cacat korosi. Korosi biasanya muncul sebagai benang yang jelas seperti filamen, jejak cacing, yang muncul di bawah permukaan lapisan.
Kerusakan tidak luas pada aluminium namun kurang menyenangkan secara kosmetik, terutama ketika jejak panjang dan berwarna putih.
Jenis korosi filiform ini dapat merusak semua jenis produk aluminium seperti roda, badan mobil, dan pesawat. Untuk memperbaiki kerusakan diperlukan penggerindaan dan penerapan lapisan baru. Untuk mencegah korosi filiform, persiapan permukaan yang tepat diperlukan.
Korosi filiform lebih parah ketika konsentrasi klorida pada logam tinggi, terutama ketika pesawat sering terbang di atas lautan atau didasarkan di hangar bandara pantai.
Aluminium banyak digunakan untuk kaleng dan jenis kemasan lainnya. Foil aluminium sering dilaminasi ke kertas atau karton untuk membentuk penghalang kelembaban atau uap. Jika foil aluminium telah dimakan oleh korosi filiform, produk dapat terkontaminasi atau mengering karena penghalang uap rusak. Degradasi karton laminasi foil dapat terjadi selama produksi atau penyimpanan selanjutnya di lingkungan yang lembab.
Di industri otomotif, roda logam ringan yang dipancarkan dengan permukaan dua warna (bagian polos) dan/atau permukaan polos menunjukkan kecenderungan yang meningkat untuk korosi filiform.
Biasanya, korosi filiform dapat dicegah dengan mengurangi kelembaban relatif di bawah 60%. Sayangnya, tidak praktis untuk langsung mengurangi kelembaban pada objek yang bergerak seperti pesawat dan mobil. Namun, tingkat kelembaban untuk komponen yang disimpan di fasilitas penyimpanan jangka panjang dapat dengan mudah dikontrol dengan menambahkan kipas pengering dan higrostat, atau dengan menambahkan desikkan ke dalam kemasan plastik.
Komponen yang diprimir dengan dua lapis sistem lapisan epoxy dan dua lapis poliuretan lebih tahan terhadap korosi filiform dibandingkan sistem lapisan tunggal.
Kemungkinan korosi filiform berkurang ketika substrat baja digalvanis. Primer kaya seng dan primer kromat serta fosfatat, dengan lapisan menengah poliuretan dan epoxy yang kuat dan pengeringan lambat, telah mengurangi kemampuan korosi filiform pada substrat baja. Primer kromat seng, anodisasi asam kromik, dan lapisan konversi kromat atau kromat-fosfat telah memberikan berbagai derajat kenyamanan dari korosi filiform pada legasi aluminium. (Opsi lain dibahas dalam artikel Perkembangan Lapisan Multipolimer Nylon Cair untuk Industri Transportasi dan Energi Terbarukan.)
Banyak lapisan pada permukaan logam memperlambat difusi kelembaban dan memiliki lebih sedikit situs penetrasi dan cacat dibandingkan sistem cat lapisan tunggal. Sistem multi-lapis menahan penetrasi oleh goresan mekanis dan memiliki lebih sedikit bukit dan lembah. Lapisan yang lebih tebal yang dicapai dengan pembentukan lapisan dan pengeringan lambat telah menunjukkan resistensi yang substansial yang lebih baik terhadap korosi filiform dengan mengurangi penetrasi oksigen dan kelembaban, mengurangi pelarutan pelarut, dan lebih sedikit situs inisiasi. Sistem lapisan bubuk juga bermanfaat karena mereka secara termal menyatu, menghasilkan lapisan yang kuat dengan resistensi yang lebih baik terhadap permeabilitas kelembaban. Permukaan logam yang diprimir halus dan siap biasanya memiliki resistensi yang lebih baik dibandingkan permukaan yang lebih kasar.
Baja, aluminium, dan magnesium semuanya kimiawi aktif. Legasi mereka mengandung senyawa intermetalik yang terdistribusi, terendapkan, dan teraglomerasi selama penggilingan panas dan pengeringan. Meskipun legasi ini umumnya memiliki properti mekanik yang ditingkatkan, pekerjaan terbaru menunjukkan bahwa heterogenitasnya (campuran) dan kehadiran lapisan aktif permukaan meningkatkan kerentanannya terhadap korosi filiform.
