Besi Fe Boron B

13 Tabel 2.2 Informasi Dasar unsur Neodymium

b. Besi Fe

Besi adalah logam transisi yang paling banyak dipakai karena relatif melimpah di alam dan mudah diolah. Biji besi biasanya mengandung hematite Fe 2 O 3 yang dikotori oleh pasir SiO 2 sekitar 10 , serta sedikit senyawa sulfur, posfor, aluminium dan mangan.Syukri ,1999. Besi juga diketahui sebagai unsur yang paling banyak membentuk bumi, yaitu kira-kira 4,7 - 5 pada kerak bumi. Kebanyakan besi terdapat dalam batuan dan tanah sebagai oksida besi, seperti oksida besi magnetit Fe3O4 mengandung besi 65 , hematite Fe2O3 mengandung 60 – 75 besi, limonet Fe2O3.H2O mengandung besi 20 dan siderit Fe2CO3. Dari mineral – mineral bijih besi, magnetit adalah mineral dengan kandungan Fe paling tinggi, tetapi terdapat dalam julah kecil. Sementara hematite merupakan mineral bijih utama yang dibutuhkan dalam industry besi. Dalam kehidupan, besi merupakan logam paling biasa digunakan dari pada logam-logam yang lain. Hal ini disebabkan karena harga yang murah dan kekuatannya yang baik serta penggunaannya yang luas. Gambar 2.3 Struktur Atom Unsur Besi Universitas Sumatera Utara 14 Tabel 2.3 Informasi Dasar Unsur Besi

c. Boron B

Boron adalah unsur golongan 13 dengan nomor atom lima. Boron memiliki sifat diantara logam dan nonlogam semimetalik. Boron lebih bersifat semikonduktor daripada sebuah konduktor logam lainnya. Boron juga merupakan unsur metaloid dan banyak ditemukan dalam bijih borax. Unsur ini Tidak pernah ditemukan bebas dalam alam. Gambar 2.4 Struktur Atom Unsur Boron Universitas Sumatera Utara 15 Tabel 2.4 Informasi Dasar Unsur Besi

2.3.1.1.2 Struktur Kristal Magnet NdFeB

Gambar 2.5 a Sel Satuan Tetragonal Nd 2 Fe 14 B b Prisma Trigonal yang mengandung atom boron dalam struktur Nd 2 Fe 14 B. Sel satuan NdFeB memiliki struktur Kristal tetragonal yang kompleks. Gambar 2.5 menunjukkan skema struktur kristal Nd 2 Fe 14 B dan prisma trigonal yang mengandung atom boron. Struktur tetragonal NdFeB mengandung 68 atom. Universitas Sumatera Utara 16 Ada 6 atom besi pada sisi yang berbeda, 2 atom Neodymium pada sisi yang berbed a seperti „Nd f‟ dan „Nd g‟ dan 1 sisi atom boron yang menempati pusat prisma trigonal, seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.5.b.Prisma trigonal dibentuk oleh 3 atom besi yang terletak diatas dan dibawah bidang, dan pada setiap lapisan bidang tersebut terdapat Nd dan B yang dapat menstabilkan struktur ini. Abhijit P. Jadhav, 2014. Jarak antara tetangga terdekat terdekat Fe-Fe antara 2,4 – 2,8 Å. Jarak antara boron dengan atom tetangga terdekat adalah : B – Fe k1 = 2,09Å B – Nd g = 2,86 Å B – Fe e = 2,14 Å B – Nd f = 3,34 Å

2.3.1.1.2 Sifat Fisis Magnet NdFeB

Sifat Fisis magnet NdFeB adalah seperti table dibawah ini : Tabel 2.5 sifat Fisis Magnet NdFeB tipe MQP-B+10118-70 Universitas Sumatera Utara 17

2. 3.1.1.4 Karakteristik Magnet NdFeB Terhadap Temperatur

Magnet NdFeB mudah di demagnetisasi pada temperature tinggi., artinya sifat kemagnetan NdFeB mudah hilang pada temperature tinggi, tetapi akan meningkat pada temperature rendah. Pada Tabel diatasdapat dilihat bahwa temperature operasi maksimum adalah 200 C. beberapa cara yang dapat mempengaruhi agar magnet ini dapat digunakan pada temperatur tinggi yaitu bentuk geometri. Magnet dengan bentuk yang lebih tipis akan lebih mudah didemagnetisasi dibandingkan dengan bentuk yang lebih tebal. Bentuk magnet piring datar dan yokes lebih direkomendasikan untuk digunakan pada temperature tinggi.

2.3.1.1.5 FabrikasiMagnet NdFeB

Magnet NdFeB biasanya dibuat dengan cara teknologi logam serbuk powder metallurgy . Magnet ini dapat dibuat dengan 3 cara yaitu : 1. Teknik sintering, yaitu dengan cara teknologi logam serbuk yaitu dengan cara milling, dicetak, sintering, surface treatment, magnetisasidan dihasilkan produk akhir. Magnet yang dihasilkan dengan teknik ini menghasilkan energi produk BHmax yang paling tinggi. 2. Teknik Compression bonded, yaitu dengan cara mencampurkan serbuk NdFeB dengan suatu binderpelumas, dikompaksi dan kemudian dipanaskan. Energy produk yang dihasilkan dengan teknik ini lebih rendah bila dibandingkan dengan cara teknik sintering. 3. Teknik Injetion molding, yaitu dengan cara mencampurkan serbuk NdFeB dengan suatu binderpelumas dan kemudian diinjeksi. Energi produk yang dihasilkan dengan cara teknik ini lebih rendah dibandingkan dengan teknik sintering dan teknik Compression bonded.

2.3.1.1.6 KetahananMagnet NdFeB Terhadap Korosi NdFeB adalah magnet yang sangat mudah terkorosi,

untuk itu dalam penggunaannya selalu dilakukan coatingpelapisan dengan nikel, tembaga dan seng untuk meningkatkan ketahanan korosinya. Novrita,2006 Universitas Sumatera Utara 18 Gambar 2.6 Magnet NdFeB yang telah dicoatingpelapisan

2.3.2 Magnet Remanen

Magnet Remanen adalah suatu bahan yang hanya dapat menghasilkan medan magnet yang bersifat sementara. Magnet ini memiliki koersivitas yang rendah yaitu dibawah 1 kAm. Medan magnet remanen dihasilkan dengan cara mengalirkan arus listrik atau digosok-gosokkan dengan magnet alam. Bila suatu bahan pengantar dialiri arus listrik, besarnya medan magnet yang dihasilkan tergantung pada besar arus listrik yang dialirkan. Medan magnet remanen yang digunakan dalam praktek kebanyakan dihasilkan oleh arus dalam kumparan yang berinti besi. Agar medan magnet yang dihasilkan cukup kuat, kumparan diisi dengan besi atau bahan sejenis besi dan sistem ini dinamakan electromagnet. Keuntungan electromagnet adalah bahwa kemagnetannya dapat dibuat sangat kuat, tergantung dengan arus yang dialirkan. Dan kemagnetannya dapat dihilangkan dengan memutuskan arus listriknya. Halliday Resnick, 1978. 2.4 Kurva Histerisis Magnet Karakteristik suatu material ferromagnetik dapat dilihat dari bentuk kurva histerisis yang menggambarkan hubungan antara medan magnet luar, induksi magnet dan magnetisasi dengan persamaan : B = o H + M………………………….……………………………………2.1 Universitas Sumatera Utara 19 Dengan : B = Induksi magnet Tesla H = Medan Magnet Luar Am M = Magnetisasi Am o = Permeabilitas ruang hampa Karena: J = o M ………………………………………………………..……………..2.2 Dengan J merupakan Polarisasi dalam satuan Tesla, maka Persamaan 2.2 menjadi : B = o H + J ………………………………………………………….……….2.7 Kurva histerisis memiliki dua tipe berbeda, yaitu : 1. B terhadap H B vs H, loop histerisis disebut loop B-H 2. J terhadap H J vs H, loop histerisis disebut loop J-H Perlu diperhatikan bahwa polarisasi magnet, J, dari bahan ferromagnetik tidak selalu berbanding lurus terhadap pengaruh medan magnet luar. Material mula – mula belum termagnetisasi, sehingga dimulai dari titik asal dan kemudian bertambah. Polarisasi dalam magnet mula – mula bertambah agak terhambat karena berkenaan dengan nukleasi magnetisasi. Dalam hal ini pertambahan polarisasi magnet berkenaan dengan pergerakan dinding domain dalam butir kristal sampai tercapai butir dengan domain tunggal dan akhirnya polarisasi magnet menjadi konstan pada medan magnet tertentu. Pada saat ini polarisasi mencapai nilai maksimum, yaitu telah mencapai tingkat saturasi J s atau polarisasi total. Pada keadaan ini seluruh momen magnet telah terorientasi searah dengan medan magnet luar. Jadi apa yang terjadi dalam proses ini adalah suatu rotasi polarisasi terhadap arah medan magnet luar. Dari keadaan saturasi, saat medan magnet luar H direduksi menjadi nol, ternyata kurva tidak kembali seperti semula tetapi memiliki fluks magnet sisa. Fluks magnet yang tersisa saat H = 0 ini disebut sebagai remanen. Pada keadaan ini, sebagian momen – momen magnet tidak kembali ke orientasi sebelum diberi medan luar H, sehingga material termagnetisasi sebagian. Proses dilanjutkan Universitas Sumatera Utara 20 dengan membalik arah medan magnet luar, dan terus ditambah sehingga dicapai nilai fluks magnet B menjadi nol. Nilai medan arah balik H pada saat B = 0 disebut koersitivitas. Koersitivitas pada loop B-H disebut koersitivitas normal sedangkan pada loop J-H disebut koersitivitas intrinsik. Pada keadaan ini, orientasi seluruh momen magnet kembali acak. Medan arah balik kemudian direduksi menuju nol dan dicapai nilai remanen arah balik, -B r . Proses dilanjutkan dengan medan luar positif sehingga dicapai nilai koersitivitas positif H c dan terus menuju titik magnetisasi saturasi. Dari bentuk kurva histerisis tersebut kita dapat membedakan antara soft magnetik dan hard magnetik. Softmagnetik memiliki nilai koersitivitas dan remanen yang kecil, sehingga bentuk kurva sangat pipih. Sedangkan untuk hard magnetik memiliki nilai koersitivitas dan remanen yang cukup besar. Bentuk kurva histerisis magnet permanen terlihat pada gambar 2.7. Kurva kuadran kedua menentukan besarnya nilai energi produk maksimum BH max . Hasan,2008 Gambar 2.7 a Kurva Histerisis Material Magnet Untuk Soft Magnetik dan b Kurva Histerisis Material Magnet Untuk Hard Magnetik Universitas Sumatera Utara 21

2.5 Mechanical Milling