METODOLOGI PENELITIAN Pembuatan Magnet Bonded Permanen PrFeB dengan Binder Polyester dan Silicone Rubber

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan selama 3 bulan, mulai dari tanggal 4 Maret sampai dengan tanggal 21 Juni 2013. Penelitian dilakukan di beberapa tempat, yaitu sebagai berikut. 4. Pusat Penelitian Fisika PPF Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia LIPI – Puspiptek Serpong. 5. Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi P2ET Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia LIPI Bandung. 6. Sentra Teknologi Polimer STP Badan Pengkajian Teknologi Polimer BPPT – Puspiptek Serpong. 3.2. Peralatan dan Bahan Peralatan dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut.

6.2.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam peneltian adalah sebagai berikut. 1. Spatula Berfungsi sebagai alat untuk mengambil serbuk bahan baku pembuatan sampel. 2. Neraca digital 4 digit Berfungsi sebagai alat untuk menimbang bahan-bahan yang akan digunakan dalam pembuatan sampel magnet PrFeB. 3. Mortar tangan Berfungsi sebagai wadah untuk mencampurkan serbuk magnet PrFeB dengan polimer. 4. Cetakan moulding Berfungsi sebagai wadah cetakan sampel magnet berbentuk pellet. Universitas Sumatera Utara 5. Hydraulic press Merupakan alat kompaksi pada proses cold compaction, memiliki kapasitas tekanan maksimum 100 ton. 6. Cawan Berfungsi sebagai tempat meletakkan sampel saat proses pengeringan. 7. Oven Berfungsi untuk mengeringkan sampel setelah dikompaksi. 8. Jangka sorong digital Berfungsi sebagai alat ukur dimensi sampel magnet. 9. Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series Berfungsi sebagai alat magnetisasi sampel yang telah dicetak. 10. Gaussmeter Berfungsi sebagai alat untuk mengukur besarnya medan magnet permukaan sampel magnet. 11. SEM Scanning Electron Microscope - EDS Energy Dispersive Spectroscopy Berfungsi sebagai alat karakterisasi struktur mikro dari sampel. 12. Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C Berfungsi sebagai alat karakterisasi sifat magnetik dari sampel dan menghasilkan kurva histerisis. 13. Universal Testing Machine Berfungsi sebagai alat karakterisasi sifat mekanik kekerasan dan kuat tekan dari sampel magnet PrFeB.

6.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut. 1. Powder Praseodymium Iron Boron PrFeB komersil type MQEP 16-7, berfungsi sebagai bahan baku dalam pembuatan bonded magnet PrFeB. 2. Polyester resin powder, merupakan bahan polimer termoseting, berfungsi sebagai binder perekat dalam bonded magnet PrFeB. 3. Silicone rubber liquid, merupakan bahan elastomer polimer yang berfungsi sebagai binder perekat dalam bonded magnet PrFeB. Universitas Sumatera Utara 3.3. Diagram Alir Penelitian Diagram alir dari pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester dan silicone rubber dapat dilihat pada gambar 3.1. Proses kompaksi menggunakan Hydrolic Press dengan tekanan sampel 5 ton, selama ±2 menit Karakterisasi Sifat Magnet:  Kuat magnet menggunakan gaussmeter  Koersivitas  Remanansi  Energi produk maksimum menggunakan Magnet- Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C Magnetisasi menggunakan Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series dengan V = 1500 volt dan I yang dihasilkan sekitar 5,23 – 5,30 kA Karakterisasi Sifat Mekanik :  Brinell Hardness  Compressive test menggunakan Universal Testing Machine Karakterisasi Sifat Fisis:  Bulk Density menggunakan jangka sorong  Struktur Mikro menggunakan SEM Pengerasanpengeringan cuplikan untuk bonded magnet-binder polyester menggunakan oven T = 150 ℃ selama ±2 jam dan bonded magnet-binder silicone rubber menggunakan suhu ruang selama ±2 hari Serbuk magnet PrFeB = 7,61 gcm 3 Pencampuran PrFeB dan salah satu jenis polimer dengan masing-masing komposisi 98:2, 96:4, 94:6, 92:8 dari massa total setiap variasi komposisi cuplikan 8 gram menggunakan mortar tangan Salah satu jenis serbuk polimer � = 1,1 – 1,4 gcm 3 , � � = 0,8 gcm 3 Universitas Sumatera Utara 3.4. Prosedur Penelitian Tahap penelitian yang dilakukan dalam pembuatan bonded magnet PrFeB terdiri dari dua bagian, yaitu tahap pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester dan tahap pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder silicone rubber . Tahap tersebut terdiri atas pencampuran bahan baku, proses kompaksi, pengeringan sampel, dan magnetisasi. Tahap-tahap tersebut dijelaskan sebagai berikut. 3.4.1. Pencampuran Bahan Baku Bahan baku magnet PrFeB yang digunakan pada pembuatan bonded magnet ini adalah serbuk Praseodymium Iron Boron PrFeB komersil type MQEP 16-7, sedangkan binder yang digunakan adalah serbuk poliester dan silicone rubber liquid . Pada tahap preparasi, sampel bonded magnet ditimbang menggunakan neraca digital 4 digit dengan komposisi PrFeB:binder masing – masing, yaitu 98:2; 96:4; 94:6; dan 92:8 dengan massa total 8 gram. Lalu, dilakukan pencampuran bahan baku PrFeB dengan bahan baku binder baik poliester maupun silicone rubber dengan masing-masing komposisi yang telah dijelaskan, menggunakan mortar tangan. Setelah serbuk PrFeB dengan binder homogen, sampel dengan masing-masing komposisi dimasukkan ke dalam cetakan moulding . Sebelum sampel dimasukkan ke dalam moulding, terlebih dahulu moulding dioleskan pelumas untuk mempermudah proses kompaksi. 3.4.2. Proses Kompaksi Setelah pencampuran bahan baku sampel, selanjutnya dilakukan proses kompaksi menggunakan hydraulic press. Pada proses ini, sampel dikompaksi dengan tekanan 5 ton selama ± 1 menit agar diperoleh sampel dengan hasil yang maksimal. 3.4.3. Pengeringan Sampel Sampel yang telah dikompaksi selanjutnya dikeringkan. Untuk sampel bonded magnet PrFeB dengan binder polyester, pengeringan sampel dilakukan Universitas Sumatera Utara menggunakan oven pada suhu 150 ℃ selama ± 2 jam. Untuk sampel bonded magnet PrFeB dengan binder silicone rubber, pengeringan dilakukan pada suhu kamar tidak menggunakan oven selama ± 2 hari. 3.4.4. Magnetisasi Setelah sampel bonded magnet PrFeB dikeringkan, maka pada tahap terakhirnya, sampel tersebut dimagnetisasi menggunakan Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series dengan V = 1500 volt dan I yang dihasilkan sekitar 5,23 – 5,30 kA. Sampel magnet yang telah selesai dibuat tersebut selanjutnya dikarakterisasi sifat fisis, sifat mekanik, dan sifat magnetiknya. 3.5. Karakterisasi Karakterisasi sampel yang dilakukan pada penelitian ini yaitu karakterisasi sifat sifat mekanik dan karakterisasi sifat magnetik. Karakterisasi tersebut dijelaskan sebagai berikut. 3.5.1. Karakterisasi Sifat Fisik Karakterisasi sifat fisik yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut. 3.5.1.1. Densitas Nilai densitas suatu sampel adalah ukuran kepadatan dari suatu sampel yang dapat dihasilkan dari beberapa cara. Salah satu metode yang paling sederhana adalah bulk density , yaitu dengan mengukur dimensi dan massa sampel. Densitas sampel dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut: = 3.1. dengan: = densitas sampel gcm 3 , m = massa sampel g, dan v = volume dimensi sampel cm 3 . 25 Universitas Sumatera Utara 3.5.1.2. Struktur Mikro Mikro struktur dapat dianalisis salah satunya dengan menggunakan pengujian Scanning Electron Microscope SEM. Scanning Electron Microscope adalah alat yang dapat memberikan hasil detail permukaan sampel dan objek yang diamati secara tiga dimensi. Tujuan dilakukannya pengujian analisis mikro struktur sampel adalah untuk mengetahui mikro struktur bahan dalam gambar tiga dimensi. 3.5.2. Karakterisasi Sifat Mekanik Karakterisasi sifat mekanik yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut. 3.5.2.1. Brinell Hardness Pada penelitian ini digunakan pengukuran kekerasan dengan metode Brinell. Pengujian kekerasan dengan metode Brinell dilakukan dengan cara mengidentifikasi permukaan logam dengan sebuah bola baja berdiameter 10 mm pada beban 3000 kg. Untuk metal ringan beban dikurangi hingga 500 kg untuk menghindari terjadinya tekanan yang terlalu dalam, dan untuk logam yang sangat keras digunakan bola karbid tungsten untuk meminimalisir distorsi dari indenter. Beban diberikan dengan standar waktu, biasanya 30 sekon, dan diameter lekukan hasil penekanan diukur dengan mikroskop daya rendah setelah beban dihilangkan. Permukaan yang akan diuji harus relatif halus Dieter, 1986. Pengujian kekerasan Brinell dapat dilihat pada gambar 3.1. Gambar 3.1. Pengujian kekerasan Brinell Sumber: www.alatuji.com Untuk mencari d atau diameter lekukan, dapat dilihat pada gambar 3.2. P max 26 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.2. Diameter Lekukan pada Sampel dengan Pengujian Kekerasan Brinell Brinell Hardness Number BHN dinyatakan dengan persamaan di bawah ini: � = � �2 �− � 2 − 2 3.2. dengan: P max = beban yang diberikan kg, D = diameter bola mm, dan d = diameter lekukan hasil penekanan mm dengan rumus d = 2 2 − 2 − � 2 , dan BHN = Brinell Hardness Number atau Nilai Kekerasan Brinell kgfmm 2 . 3.5.2.2. Compressive Test Untuk pengujian kuat tekan menggunakan alat Universal Testing Machine UTM, yang memiliki maksimal beban 100 kN. Pengujian kekuatan tekan dapat dilihat pada gambar 3.3. Gambar 3.3. Pengujian Kekuatan Tekan Menggunakan UTM displ. d r Sampel Dudukan sampel pada UTM Beban UTM P max A o Sampel 27 Universitas Sumatera Utara Maka, nilai kuat tekan dapat ditentukan dengan persamaan berikut: = � � 3.3 dengan: s = kuat tekan Pa, P max = beban yang diberikan kN, dan A o = luas permukaan sampel yang dikenai beban mm 2 . 3.5.3. Karakterisasi Sifat Magnetik Karakterisasi sifat magnet dilakukan menggunakan gaussmeter untuk mengetahui kuat medan magnet cuplikan dan menggunakan Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C , alat yang dapat menganalisis sampel dengan keluaran berupa kurva histerisis kurva yang dilengkapi dengan nilai induksi remanen atau Br dan gaya koersif atau Hc, seperti pada gambar 3.4. Gambar 3.4. Contoh Kurva Histerisis Hasil Pengujian Menggunakan Magnet- Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C Sumber: insentif.ristek.go.id 28 Universitas Sumatera Utara

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN