Efek Holding Time Heat Treatment Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur, Dan Sifat Magnet Pada Pembuatan Bonded Magnet Pr-Fe-B

EFEK HOLDING TIME HEAT TREATMENT TERHADAP

SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN SIFAT MAGNET

PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET Pr-Fe-B

SKRIPSI

RUTH MENTARI HUTAHAEAN

100801006

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

EFEK HOLDING TIME HEAT TREATMENT TERHADAP

SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN SIFAT MAGNET

PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET Pr-Fe-B

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat

mencapai gelar Sarjana Sains

RUTH MENTARI HUTAHAEAN

100801006

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

PERSETUJUAN

Judul : Efek Holding Time Heat Treatment Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur, Dan Sifat Magnet Pada Pembuatan Bonded Magnet Pr-Fe-B

Kategori : Skripsi

Nama : Ruth Mentari Hutahaean

Nomor Induk Mahasiswa : 100801006

Program studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Medan, Agustus 2014

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua, Pembimbing,

Dr. Marhaposan Situmorang Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si NIP : 195510301980031003 NIP: 197211152000121001

EFEK HOLDING TIME HEAT TREATMENT TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN SIFAT MAGNET PADA PEMBUATAN

BONDED MAGNET Pr-Fe-B

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2014

RUTH MENTARI HUTAHAEAN 100801006

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena BerkatNya yang luar biasa, sehingga penulis dapat menyelesaikan studi selama perkuliahan dan dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul : “EFEK HOLDING TIME HEAT TREATMENT TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN SIFAT MAGNET PADA PEMBUATAN

BONDED MAGNET Pr-Fe-B”. Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program sarjana (S1) Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan.

Penulis menyadari bahwa selama proses sampai terselesaikannya penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc. sebagai Dekan, dan Pembantu Dekan Fisika FMIPA USU .

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang sebagai Ketua Jurusan, Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Si sebagai Sekretaris Jurusan FMIPA USU dan seluruh bapak/Ibu Staff Pengajar Fisika USU serta para pengawai administrasi.

3. Bapak Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si. dan Bapak Ir. Muljadi, M.Si. sebagai dosen pembimbing penulis serta kepada Prof. Pardamean Sebayang, Bapak Prof. Masno ginting , Bapak Dr. Toto Sudiro, Bapak Candra Kurniawan,S.Si, Ibu Ayu Yuswita Sari, S.Si. Bapak Didik. 4. Bapak Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng selaku Kepala Pusat

Penelitian Fisika –LIPI yang telah memberikan izin untuk melakukan penelitian hingga terselesaikannya penulisan skripsi ini.

5. Yang terkhusus Ayahanda Janus Parulian Hutahaean dan Ibunda Desima Napitupulu yang dengan tulus menyayangi, mendidik, mendoakan, dan memberi motivasi baik materi maupun moril yang tak henti-hentinya. Alm. Opung Tiamsyah S.Simangunsong yang selama

6. hidupnya selalu membimbing, menyayangi, dan mendoakan penulis. Kakak, abang dan adik : Renita Angelia Hutahaean, Maria Florence Hutahean, Andreas Euson Hutahaean, Wilson Rubensius Hutahaean serta keluarga besar Hutahaean dan Napitupulu .

7. Keluarga Besar P2F LIPI: Ibu Ani, Bapak Lukman Faris, Bapak Boiran, Bapak Amat, Bapak satpam dan seluruh staff LIPI yang telah memberikan pelayanan dan bantuan yang luar biasa kepada penulis selama melakukan penelitian di P2F LIPI.

8. Untuk yang terkasih Frans Sanjaya Panjaitan dan TTLAS “Theresya Simanjuntak, Lya Oktavia Simanjuntak, Ataran Hadiman Marpaung, Samuel Hutahuruk”. Teman-teman seperjuangan selama penelitian di P2F LIPI Citra, Eka, Usi, Dahniar, Ray, Aini, Juliana, Lasmini, Riady serta seluruh teman-teman stambuk 2010 dan abg/kakak 2007, 2008, 2009 yang telah banyak membantu penulis dalam melakukan penelitian dan menyelesaikan penyusunan skripsi ini.

9. Untuk seluruh adik-adik di Fisika USU angkatan 2011,2012,2013 dan teman-teman di FMIPA USU.

10.Dan kepada kakak senior seperjuangan di LIPI Delovita Ginting, M.Si, dan kakak Yollan Allan Sembiring, M.Si yang telah banyak membantu penulis dan teman-teman dalam melaksanakan penelitian dan penyusunan skripsi.

11.Dan kepada mereka yang tidak disebutkan namanya yang telah mendukung penulis, saya ucapkan terima kasih.

Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini . Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang lain yang membacanya.

Medan, Agustus 2014

EFEK HOLDING TIME HEAT TREATMENT TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET PADA PEMBUATAN

BONDED MAGNET PrFeB

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan magnet bonded PrFeB dengan variasi temperatur curing vakum dan udara sebesar 100,150, 180, 200 0 C , t konstan = 1 jam dan selanjutnya dilakukan variasi waktu penahanan sebesar 30 menit,1jam, 2jam, dan 4jam, T konstan = 1000 C. Serbuk hasil heat treatment dicetak berbentuk pellet (d=0,9 cm) dengan cara dry press menggunakan hand press bertekanan 30.000 kPa. Karakterisasi : Sifat fisis yaitu densitas (Prinsip Archimedes) dan Sifat magnet( diukur dengan gaussmeter) untuk mendapatkan suhu curing optimum. Berdasarkan data ,didapat suhu optimum yaitu pada suhu 1000 C. Kemudian dilakukan pengeringan (curing) dalam keadaan vakum dan udara dengan variasi waktu penahanan curing yaitu 30 menit,1 jam, 2 jam, dan 4 jam dengan suhu konstan 1000 C. Dari hasil penelitian bahwa bonded magnet PrFeB yang memiliki kerapatan fluks magnetik tertinggi adalah bonded magnet yang dicuring udara pada suhu 1000 C dan waktu penahanan 30 menit, yaitu 2527.0 gauss dengan nilai Densitas = 5.9 g/cm3

Kata Kunci : Magnet bonded PrFeB, resin epoxy, curing, sifat fisis, sifat magnet.

THE EFFECT OFHOLDING TIME HEAT TREATMENT TO THE PHYSICAL PROPERTIES, AND PROPERTIES OF MAGNET IN THE

MAKING OF BONDED MAGNETS PrFeB ABSTRACT

This study made the manufacture of bonded magnets PrFeB with curing of vacuum temperature variation and air at 100, 150, 180, 2000 C, a constant t = 1 hour and then performed a variation detention time of 30 minutes, 1 hour, 2 hours, and 4 hours, constant T = 1000 C. Result of heat treatment powders printed form pellets (d = 0.9 cm) by means of dry press using a hand press 30.000kPa pressure. Characterization: Physical properties namely density (Archimedes Principle) and magnetic properties (measured by Gaussmeter) to obtain the temperature of the optimum curing. Based on the data, the optimum temperature is obtained at a temperature of 1000 C. Then do the drying (curing) in a vacuum and air with variations detention of curing such as : 30 minutes, 1 hour, 2 hours, and 4 hours with a constant temperature of 1000 C. From the research that bonded magnets PrFeB which has the highest magnetic field strength is bonded magnet that was air curing at a temperature of 1000 C and holding time 30 minutes, such as : the value of 2527.0 gauss Density = 5.9 g/cm3.

Keywords: PrFeB bonded magnets, epoxy resins, curing, physical properties, magnetic properties.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Lembar Pengesahan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak vi

Abstract vii

Daftar Isi viii

Daftar Tabel xi

Daftar Gambar xii

Daftar Lampiran xiv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Tempat Penelitian 4

1.7 Sistematika Penelitian 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Magnet 5

2.2 Medan Magnet 5

2.3 Material Magnet 6

2.4 Bahan Magnetik 6

2.4.1 Bahan Diamagnetik 6

2.4.4 Bahan Antiferromagnetik 8

2.4.5 Bahan Ferrimagnetik 9

2.5 Domain Magnet 9

2.6 Jenis Magnet Permanen 10

2.7 Kurva Histerisis 10

2.8 Praseodymium 12

2.9 Besi 12

2.10 Boron 12

2.11 Sifat Magnet PrFeB 13

2.11.1 Sifat Fisis Magnet 13

2.12 Teknik Pembuatan Magnet 13

2.13 Magnet Komposit 14

2.14 Jenis Bahan 15

2.14.1 Bahan Logam 15

2.14.2 Bahan Polimer 15

2.15 Resin Epoksi 16

2.16 Pengaruh Temperatur Terhadap Magnet Permanen 17

2.17 Karakterisasi 17

2.17.1 Sifat Fisis 17

2.17.1.1Densitas 17

2.17.2 Analisis Mikrostruktur 18

2.17.2.1SEM ( Scanning Electron Microscope) 18

2.17.3 Sifat Magnet 21

2.17.3.1VSM(Vibrating Sample Magnetometer) 21

Bab 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 23

3.2. Bahan dan Peralatan Penelitian 23

3.2.1 Bahan 23

3.2.2 Peralatan Penelitian 23

3.4. Pembuatan Sampel Uji 26

3.5. Proses Heat Treatment 26

3.6 Karakterisasi 26

3.6.1 Densitas 26

3.6.2 Analisa Mikrostruktur 27

3.6.3 Sifat Magnet 28

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakterisasi Hasil Penelitian 30

4.1.1 Sifat Fisis 30

4.1.1.1 Densitas 30

4.1.2 Sifat Magnet 33

4.1.2.1 Hasil Pengukuran Kerapatan 33 Fluks Magnet ( Fluks Density )

4.1.3 Hasil Analisa Mikrostruktur Magnet 36 Bonded PrFeB dengan Menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope)

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 39

5.2 Saran 40

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

Halaman

Tabel 2.1 Sifat Fisis Magnet PrFeB 13

Tabel 4.1 Perbandingan nilai Bulk density Curing 30 Vakum dan Udara terhadap variasi temperatur

Tabel 4.2 Perbandingan nilai Bulk density Curing 32 Vakum dengan Curing Udara terhadap variasi

waktu penahanan

Tabel 4.3 Kerapatan Fluks Magnet PrFeB Curing 33 Vakum dan Udara terhadap variasi temperature curing

Tabel 4.4 Kerapatan Fluks Magnet PrFeB Curing Vakum 35 dan Udara terhadap variasi waktu penahanan

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Arah domain-domain dalam bahan paramagnetik 7

sebelum diberi medan magnet luar Gambar 2.2 Arah domain dalam bahan paramagnetic setelah 7

diberi medan magnet luar Gambar 2.3 Arah domain dalam bahan ferromagnetic 8

Gambar 2.4 Arah domain dalam bahan anti ferromagnetic 9

Gambar 2.5 Arah domain dalam bahan ferrimagnetik 9

Gambar 2.6 Arah partikel pada magnet isotropi dan anisotropi 10

(a) Arah partikel acak (Isotrop) (b) Arah partikel searah (Anisotrop) Gambar 2.7 Hysteresis loop (atas) untuk bahan magnet terorientasi 11

(kiri) dan bahan magnet isotropik (kanan) Gambar 2.8 Komponen vibrating sampel magnetometer (VSM) 21

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Pembuatan 25

Magnet Bonded PrFeB Gambar 4.1 Grafik Hubungan Variasi Temperatur Curing 31

Terhadap Nilai Bulk Densitas Pada Curing Vakum dan Udara , t konstan = 1 jam Gambar 4.2 Grafik Hubungan Variasi waktu penahanan 32

Curing Terhadap Nilai Bulk Densitas Pada Curing Vakum dan Udara , T konstan = 1000 C Gambar 4.3 Grafik Hubungan Variasi Temperatur Curing 34

Terhadap Nilai Densitas Fluks Magnet Pada Curing Vakum dan Udara dengan tkonstan = 1 Jam

Terhadap Nilai Densitas Fluks Magnet Pada Curing Vakum dan Udara dengan T = 100 0 C

Gambar 4.5 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan 36 perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Udara 30 menit, (b) Udara 30 menit yang dianalisis dengan software image J

Gambar 4.6 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan 37 perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Udara 4 jam, (b) Udara 4 jam yang dianalisis dengan software image J

Gambar 4.7 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan 37 perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Vakum 30 menit, (b) Vakum 30 menit yang dianalisis dengan software image J Gambar 4.8 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan 38

perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Vakum 4 jam, (b) Vakum 4 jam yang dianalisis dengan software image J

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar Alat-Alat dan Bahan Penelitian

Lampiran 2 Hasil Pengujian Vibrating Sample Magnetometer Serbuk PrFeB

MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET PADA PEMBUATAN

BONDED MAGNET PrFeB

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan magnet bonded PrFeB dengan variasi temperatur curing vakum dan udara sebesar 100,150, 180, 200 0 C , t konstan = 1 jam dan selanjutnya dilakukan variasi waktu penahanan sebesar 30 menit,1jam, 2jam, dan 4jam, T konstan = 1000 C. Serbuk hasil heat treatment dicetak berbentuk pellet (d=0,9 cm) dengan cara dry press menggunakan hand press bertekanan 30.000 kPa. Karakterisasi : Sifat fisis yaitu densitas (Prinsip Archimedes) dan Sifat magnet( diukur dengan gaussmeter) untuk mendapatkan suhu curing optimum. Berdasarkan data ,didapat suhu optimum yaitu pada suhu 1000 C. Kemudian dilakukan pengeringan (curing) dalam keadaan vakum dan udara dengan variasi waktu penahanan curing yaitu 30 menit,1 jam, 2 jam, dan 4 jam dengan suhu konstan 1000 C. Dari hasil penelitian bahwa bonded magnet PrFeB yang memiliki kerapatan fluks magnetik tertinggi adalah bonded magnet yang dicuring udara pada suhu 1000 C dan waktu penahanan 30 menit, yaitu 2527.0 gauss dengan nilai Densitas = 5.9 g/cm3

Kata Kunci : Magnet bonded PrFeB, resin epoxy, curing, sifat fisis, sifat magnet.

THE EFFECT OFHOLDING TIME HEAT TREATMENT TO THE PHYSICAL PROPERTIES, AND PROPERTIES OF MAGNET IN THE

MAKING OF BONDED MAGNETS PrFeB ABSTRACT

This study made the manufacture of bonded magnets PrFeB with curing of vacuum temperature variation and air at 100, 150, 180, 2000 C, a constant t = 1 hour and then performed a variation detention time of 30 minutes, 1 hour, 2 hours, and 4 hours, constant T = 1000 C. Result of heat treatment powders printed form pellets (d = 0.9 cm) by means of dry press using a hand press 30.000kPa pressure. Characterization: Physical properties namely density (Archimedes Principle) and magnetic properties (measured by Gaussmeter) to obtain the temperature of the optimum curing. Based on the data, the optimum temperature is obtained at a temperature of 1000 C. Then do the drying (curing) in a vacuum and air with variations detention of curing such as : 30 minutes, 1 hour, 2 hours, and 4 hours with a constant temperature of 1000 C. From the research that bonded magnets PrFeB which has the highest magnetic field strength is bonded magnet that was air curing at a temperature of 1000 C and holding time 30 minutes, such as : the value of 2527.0 gauss Density = 5.9 g/cm3.

Keywords: PrFeB bonded magnets, epoxy resins, curing, physical properties, magnetic properties.

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pada beberapa tahun terakhir ini, penelitian di bidang material magnetik, khususnya magnet permanen sangat intensif dilakukan. Hal ini disebabkan penerapan magnet permanen mampu melingkupi berbagai aspek yang terkait dengan teknologi maju dewasa ini. Penerapan magnet permanen dapat ditemukan pada komponen televisi, telepon, komputer, pada bidang otomotif (misalnya untuk starter, door lock, dan wiper), generator, loudspeaker dan mikropon (Hilda Ayu, 2013). Kualitas bahan magnet permanen dicirikan oleh antara lain besarnya produk energi maksimum (BH)max yaitu energi yang menunjukkan besarnya densitas energi magnet yang terkandung pada magnet. Tingginya nilai (BH)max, juga berarti efisiensi penggunaan volume material magnet yang tidak memerlukan ukuran yang besar sehingga sepadan dengan kecenderungan teknologi modern dimana miniaturisasi menjadi prioritas. (Efran handoko dan Azwar manaf, 2005).

Sejauh ini ada tiga bahan magnet permanen komersil antara lain ferrite, AlNiCo, dan paduan berbasis Samarium-Cobalt (paduan antar logam SmCo5, Sm2Co17). Magnet ferrite memiliki energi produk 5 MGOe, AlNiCo dapat menghasilkan energy produk sebesar 13 MGOe, dan magnet Sm-Co dapat menghasilkan energi produk sebesar 20 MGOe. Meskipun magnet Sm-Co dapat menghasilkan energi produk sebesar 20 MGOe, harganya relatif mahal, sehingga magnet tersebut jarang digunakan dalam skala besar. (Hilda Ayu, 2013)

Seiring berkembangnya penemuan magnet permanen, telah ditemukan magnet Re-Fe-B yang berbasis logam tanah jarang (Re) seperti Nd-Fe-B dan Pr-fe-B yang memiliki struktur kristal tetragonal ( J.Fraden, 2010), harganya lebih murah dan merupakan material magnet yang sangat baik dari bahan magnet berbasis logam tanah jarang yang dikarenakan kedua bahan ini memiliki karakteristik magnet, seperti remanence (Br), coercivity (Hc) dan

2

maximum energy density (BHmax) yang lebih baik dibandingkan dengan bahan

magnet yang lainnya seperti: ferrite, alnico dan samarium cobalt. (Toto Sudiro, 2013).

Namun, kedua jenis logam tanah jarang ini juga memiliki perbedaan sifat magnet, antara lain temperatur curie dan energi produk (BH)max yang dihasilkan. Magnet PrFeB memiliki temperatur curie yang lebih rendah dibandingkan magnet NdFeB, yaitu senilai 291 dan rentan teroksidasi sehingga mudah terkorosi. PrFeB memiliki nilai energi produk (BH)max yang lebih tinggi daripada NdFeB, yaitu senilai 14,3-16,3 MGOe . Oleh sebab itu, magnet PrFeB dapat diaplikasikan pada ukuran yang lebih kecil. (Hilda Ayu,2013).

Pembuatan magnet permanen berbasis Re-Fe-B dapat dilakukan untuk mendapat magnet berjenis bonded magnet maupun sintered magnet. Proses pembuatan bonded magnet dilakukan dengan mencampurkan serbuk magnet dengan binder. Kelebihan proses bonded ini adalah mudah dibentuk, dan menggunakan suhu rendah dalam prosesnya.(Candra Kurniawan, 2013).

Pada penelitian ini, dilakukan pembuatan magnet bonded berbasis Pr-Fe-B yang telah memiliki binder atau perekat, yaitu resin epoxy. Resin epoxy merupakan jenis polimer termoset. Beberapa sifat dan kelebihan yaitu tahan terhadap kelembaban dan lebih mudah menyusut (temperature maksimum sekitar 175o C ). Memiliki sifat mekanik yang lebih baik , biasanya dibentuk dengan proses pematangan ( curing ) serta sifat adhesifnya yang baik terhadap berbagai bahan. (Valdi Rizki Yandri,2009).

Pemberian waktu penahanan atau holding time menyebabkan partikel-partikel antar atom saling berikatan sehingga ikatan antar serbuk akan semakin kuat. Meningkatnya ikatan setelah proses curing ini disebabkan timbulnya liquid bridge (necking) sehingga porositas berkurang dan bahan menjadi lebih kompak. Berkurangnya porositas ini akan mengakibatkan naiknya densitas dan sifat magnetik juga akan naik. Hal ini lah yang melatar belakangi penelitian ini, sehingga dalam penelitian ini menggunakan variasi holding time atau waktu penahanan proses curing .

1.2Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh variasi temperatur Curing pada magnet bonded isotropi Pr-Fe-B terhadap sifat fisis , magnetik dan mikrostrukturnya.

2. Bagaimana pengaruh variasi pemberian waktu penahanan atau holding time curing pada magnet bonded isotropi Pr-Fe-B terhadap sifat fisik dan magnetik.

1.3Batasan Masalah

1. Bahan baku serbuk PrFeB yang digunakan adalah serbuk PrFeB tipe MQP 16 – 7A

2. Serbuk PrFeB yang digunakan telah memiliki binder resin epoxy.

3. Variasi suhu curing mulai dari 100, 150, 180, 200 o C dengan waktu penahanan

( holding time) selama 1 jam di Oven dalam curing vakum dan udara . 4. Variasi waktu penahanan (holding time) mulai dari ½ , 1, 2, dan 4 jam

dengan suhu optimum di Oven dalam curing vakum dan udara.

5. Tekanan alat Curing vakum = ± 11 mB dan tekanan alat curing udara = ± 1000mB.

6. Melakukan pengujian sifat fisik pada magnet bonded permanen berbasis Pr-Fe-B yaitu densitas(Bulk density).

7. Melakukan analisis morfologi permukaan dari magnet bonded permanen dengan menggunakan SEM ( Scanning Electron Mikroskop )

8. Melakukan pengukuran densitas fluks magnetik menggunakan Gaussmeter.

1.4Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui pengaruh temperatur curing terhadap sifat fisis dan sifat magnet pada pembuatan magnet Pr-Fe-B dalam kondisi curing vakum dan udara

2. Untuk mengetahui pengaruh variasi waktu penahanan atau holding time terhadap sifat fisis dan sifat magnet pada pembuatan magnet Pr-Fe-B dalam kondisi curing vakum dan udara

4

1.5Manfaat Penelitian

1. Dari penelitian yang diharapkan dapat menambah pengetahuan dan wawasan tentang proses pembuatan magnet bonded permanen berbasis Pr-Fe-B dengan variasi waktu penahanan ( holding time )

2. Dari penelitian ini diharapkan dikuasainya teknik/ proses pembuatan magnet bonded permanen Pr-Fe-B

3. Dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi sumber informasi khususnya tentang magnet bonded permanen Pr-Fe-B.

1.6Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Rekayasa Material, Pusat Penelitian Fisika (P2F)

Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) kawasan Puspitek, Serpong.

1.7Sistematika Penelitian

Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan diteliti tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian, prosedur penelitian, pengujian sampel.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Magnet

Magnet merupakan suatu material yang mempunyai suatu medan magnet B. Magnet dapat dibuat dari bahan besi, baja, dan campuran logam serta telah banyak dimanfaatkan untuk perangkat elektronika seperti bel listrik, telepon, dan mikrofon. Suatu bahan bersifat magnet jika momen magnet memiliki arah yang sama ( tersusun teratur). Pada logam yang bukan magnet, momen magnetnya mempunyai arah sembarangan (tidak teratur) sehingga efeknya saling meniadakan yang mengakibatkan tidak adanya kutub-kutub magnet pada ujung logam. Setiap magnet memiliki dua kutub magnet, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub magnet adalah daerah yang berada pada ujung-ujung magnet. Kekuatan magnet yang paling besar berada pada kutub-kutub magnet.

Benda dapat dibedakan menjadi dua macam berdasarkan sifat kemagnetannya yaitu benda magnetik dan benda non-magnetik. Benda magnetik adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet, sedangkan benda non-magnetik adalah benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet . Contoh benda magnetik adalah logam seperti besi dan baja, namun tidak semua logam dapat ditarik oleh magnet, sedangkan contoh benda non-magnetik adalah oksigen cair. Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber (1 weber/m2 = 1 tesla) yang mempengaruhi luasan satu meter persegi (Afza, 2011).

2.2 Medan Magnet

Medan magnet adalah daerah disekitar magnet yang masih merasakan adanya gaya magnet. Jika sebatang magnet diletakkan dalam suatu ruang, maka terjadi perubahan dalam ruang ini yaitu dalam setiap titik dalam ruang akan terdapat medan magnetik. Arah medan magnetik di suatu titik didefenisikan sebagai arah yang ditunjukkan oleh kutub utara jarum kompas ketika ditempatkan pada titik tersebut.

6

2.3 Material magnet

Bahan magnet dapat digolongkan menjadi dua yaitu yang lunak dan yang keras. Bahan magnet yang lunak dibuat agar mempunyai permeability yang maksimum dan kerugian histerisis yang lebih rendah dan juga kerugian arus eddy yang rendah. Besi silicon adalah salah satu bahan magnet yang paling terkenal, dan sifat-sifatnya telah diperbaiki untuk menumbuhkan Kristal pada arah kemagnetan yang mudah. Bahan magnet yang keras dapat diwakili oleh paduan alnico dengan hasil inersi tinggi, yang dapat ditingkatkan lebih lanjut oleh perlakuan panas dalam medan magnet. (Prof.Ir.Tata surdia, 2005)

2.4 Bahan Magnetik

Bahan magnetik adalah suatu bahan yang memiliki sifat kemagnetan dalam komponen pembentuknya. Menurut sifatnya terhadap adanya pengaruh kemagnetan, bahan dapat digolongkan menjadi 5 yaitu:

2.4.1 Bahan Diamagnetik

Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/ molekulya adalah nol, tetapi medan magnet akibat orbit dan spin elektronnya tidak nol (Halliday & Resnick, 1989). Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan mengubah gerakannya sedemikian rupa sehingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan dengan medan magnet luar tersebut.

Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron. Karena atom mempunyai elektron orbital, maka semua bahan bersifat diamagnetik. Suatu bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. Permeabilitas bahan ini: µ< dengan suseptibilitas magnetik bahan: Nilai bahan diamagnetik mempunyai orde -10-5m3/kg. Contoh bahan diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng.

2.4.2 Bahan Paramagnetik

Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/ molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/ molekul dalam bahan nol, hal ini disebabkan karena gerakan atom/ molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan. (Halliday & Resnick, 1989). Di bawah pengaruh medan eksternal, mereka mensejajarkan diri karena torsi yang dihasilkan. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar.

Gambar 2.1 Arah domain-domain dalam bahan paramagnetik sebelum diberi medan magnet luar

Bahan ini jika diberi medan magnet luar, elektron-elektronnya akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar.

Gambar 2.2 Arah domain dalam bahan paramagnetik setelah diberi medan magnet luar

8

Dalam bahan ini hanya sedikit spin elektron yang tidak berpasangan, sehingga bahan ini sedikit menarik garis-garis gaya. Dalam bahan paramagnetik, medanB yang dihasilkan akan lebih besar dibanding dengan nilainya dalam hampa udara. Suseptibilitas magnet dari bahan paramagnetik adalah positif dan berada dalam rentang 10-5 sampai 10-3 m3/Kg, sedangkan permeabilitasnya adalah µ > . Contoh bahan paramagnetik : alumunium, magnesium dan wolfram.

2.4.3. Bahan Ferromagnetik

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar. Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar.

Gambar 2.3 Arah domain dalam bahan ferromagnetik.

2.4.4 Bahan Antiferromagnetik

Jenis ini memiliki arah domain yang berlawanan arah dan sama pada kedua arah. Arah domain magnet tersebut berasal dari jenis atom sama pada suatu kristal. Pada unsur dapat ditemui pada unsur cromium, tipe ini memiliki arah domain yang menuju dua arah dan saling berkebalikan. Jenis ini memiliki temperature curie yang rendah sekitar 37ºC untuk menjadi paramagnetik.

Gambar 2.4. Arah domain dalam bahan anti ferromagnetik

2.4.5 Bahan Ferrimagnetik

Jenis tipe ini hanya dapat ditemukan pada campuran dua unsur antara paramagnetic dan ferromagnetik seperti magnet barium ferit dimana barium (Ba) adalah jenis paramagnetik dan ferit (Fe) adalah jenis unsur yang termasuk dalam kategori ferromagnetik .

Gambar 2.5 Arah domain dalam bahan ferrimagnetik.

2.5 Domain Magnet

Domain adalah derah-daerah mikroskopik magnetik tempat atom-atom tersusun atau terkelompokkan. Dalam magnetik kristal, sebuah kristal dapat disusun oleh beberapa domain yang dipisahkan oleh dinding domain. Domain-domain tersebut terorientasi dalam arah random hingga mengalami magnetisasi dalam medan eksternal. Jika bahan ferromagnetik diberi medan magnet luar, maka domain-domain tersebut akan terorientasi dan menghasilkan medan magnetik. Jika magnetisasi domain ini tetap (tidak berubah) sekalipun medan eksternalnya dihilangkan, maka bahan tersebut dikatakan “permanently magnetized”. Sebuah

10

bahan magnet dapat berubah menjadi bahan non-magnetik, jika bahan tersebut dipanaskan sampai pada temperatur tertentu hingga terjadi perusakan daerah-daerah domain. Temperatur dimana sifat magnetik mengalami perubahan disebut dengan titik Curie.

2.6 Jenis Magnet Permanen

Produk magnet permanen ada dua macam berdasarkan teknik pembuatannya yaitu magnet permanen isotropi dan magnet permanen anisotropi.

Gambar 2.6 Arah partikel pada magnet isotropi dan anisotropi (a) Arah partikel acak (Isotrop)

(b) Arah partikel searah (Anisotrop) (Masno G, dkk, 2006).

Magnet permanen isotropi magnet dimana pada proses pembentukkan arah domain magnet partikel-partikelnya masih acak, sedangkan yang anisotropi pada pembentukkan dilakukan di dalam medan magnet sehingga arah domain magnet partikel-partikelnya mengarah pada satu arah tertentu seperti ditunjukkan pada gambar 2.6 untuk membedakan isotropi dan anisotropi. Magnet permanen isotropi memiliki sifat magnet atau remanensi magnet yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan magnet permanen anisotropi.

2.7 Kurva Histerisis

Kurva ini adalah karaterisasi kebergantungan magnetisasi (M) terhadap H. Hasil pengukurannya diperoleh informasi tentang medan saturasi, remanensi dan coercivitas yang ketiganya berkaitan dengan sifat bahan dalam aplikasi medan

magnetik dan ataupun medan listrik. Dalam tulisan ini akan disarikan kaitannya dengan magnetik. Dalam bahasa sederhana ketiga istilah saturasi, remanensi dan coercivitas dapat dituliskan sebagai berikut:

Saturasi adalah magnetisasi bahan yang tidak mengalami perubahan sekalipun medan aplikasi diperbesar (pada kondisi medan aplikasi tertentu magnetisasi bahan tidak berubah).

Termagnetisasi penuh atau terisi penuh (dalam kasus muatan: sudah stagnan dan tidak mengalami perubahan lagi karena sudah penuh). Remanensi (sisa) adalah magnetisasi sisa ketika medan aplikasi magnetik ditiadakan (H=0). Dalam bahasa teknik diartikan sebagai informasi (energi) yang masih tersisa dalam media penyimpan data setelah terhapus. Dalam rangkaian magnetik, remanensi dapat diartikan sebagai induksi magnetik sisa dalam rangkaian magnetik walaupun aplikasi gaya magnetik dihilangkan. Kehadiran kolom udara (air gap) dalam rangkaian akan menyebabkan Medan remanensi lebih kecil daripada medan induksi sisa (Br).

Gambar 2.7 Hysteresis loop (atas) untuk bahan magnet terorientasi (kiri) dan bahan

magnet isotropik (kanan)

Coercivitas adalah ketahanan bahan magnetik untuk mengubah magnetisasinya, atau besarnya kuat medan magnetik yang diaplikasikan untuk mendemagnetisasi (mengurangi magnetisasi bahan menjadi nol) bahan dari keadaan termagnetisasi saturasi, atau daya yang diperlukan untuk memagnetisasi atau mendemagnetisasi magnet permanen yang diukur dalam MegaGauss Oersted (MGO). Dalam aplikasi teknik dapat diartikan untuk menunjukkan seberapa kuat medan yang digunakan untuk mempengaruhi data magnetic yang dikodifikasikan

12

dalam strip magnetik atau seberapa kuat medan magnet aplikasi untuk mengkodifikasikan informasi dalam magnetik strip. Besaran ini biasanya diukur dalam Oersted (Oe). Istilah lain yang sering digunakan untuk menyatakan koercifitas rendah atau tinggi adalah LoCo dan HiCo. Kurva histeresis loop antara B dan H biasanya disebut histeresis loop normal, sedangkan kurva histeresis loop antara M dan H atau antara J (=µ M) dan H disebut dengan hysteresis loop intrinsik, sedemikian sehingga dalam intrinsik terdapat BrJ, HcJ, J atau M.

2.8 Praseodymium

Pada tahun 1885 Carl Welsbach, yang telah menemukan 'didymium' 14 tahun sebelumnya, menyadari itu sebenarnya merupakan campuran dari dua elemen yang sama sekali baru yaitu praseodymium dan neodymium. Logam murni praseodymium pertama kali diproduksi pada tahun 1931.( John Emsley, 2003). Praseodymium (Pr) adalah unsur kimia yang pada tabel susunan berkala termasuk kedalam kelompok unsure lantanida dan dikenal sebagai unsure tanah jarang yang memiliki nomor atom 59 serta konfigurasi electron terluarnya adalah [Xe] 4f3 6s2.

2.9 Besi

Besi adalah unsur kimia dengan simbol Fe (dari bahasa Latin: zat besi). Dan nomor atom 26 Ini merupakan logam dalam transisi deret pertama. Ini adalah massa elemen paling umum di Bumi, membentuk banyak inti luar dan dalam bumi. Dari mineral- mineral bijih besi magnetite adalah mineral dengan kandungan Fe paling tinggi, terdapat dalam jumlah kecil. Sementara hematite merupakan mineral bijih utama yang dibutuhkan dalam industri besi.

2.10 Boron

Boron merupakan unsur yang sangat keras dan menunjukkan sifat semikonduktor, dan sangat tahan terhadap panas. Boron dalam bentuk kristal yang sangat reaktif.

2.11 Sifat Magnet PrFeB 2.11.1 Sifat Fisis Magnet

Sifat fisis magnet PrFeB bedasarkan MQP Product Specification tipe MQP 16-7 Part No 20068-070, adalah seperti pada tabel dibawah ini :

Tabel 2.1 Sifat Fisis Magnet PrFeB

Residual Induction, Br ( mT ) 940- 980

Energy product, (BH)max ( kJ/m3 ) 114- 130

Intrinsic Coercitivity, Hci ( kA/m) 525- 606

Temperature Coefficient of Br ( % / 0 C ) -12

Temperature Coefficient of Hci ( % / 0 C ) -0,52

Curie Temperature , Tc ( 0 C ) 291

Maximum Operating Temperature ( 0C) 80- 120 Maximum Process Temperature ( 0C) 250

Density (theoretical) ( g/cm3 ) 7,61

(Sumber = http://www.mqitechnology.com/downloads/powder_datasheet _PDF/MQP-16-7-20068-070-pds.pdf )

Sifat-sifat kemagnetan permanen magnet (hard ferrite) dipengaruhi oleh kemurnian bahan, ukur bulir(grain size), kepadatan(density )dan orientasi kristal.

2.12 Teknik Pembuatan Magnet

Magnet Permanen biasanya dibuat dengan cara teknologi logam serbuk ( powder metallurgy). Namun, pada penelitian ini dilakukan dengan teknik bonded magnet . Sebenarnya magnet ini dapat dibuat dengan 3 cara, yaitu : 1. Teknik Sintering

Adalah teknik dengan cara teknologi logam serbuk yaitu dengan cara milling, dicetak, sintering, surface treatment, magnetisasi dan dihasilkan produk akhir. Magnet yang dihasilkan dengan teknik ini menghasilkan energy produk ( BH max) yang paling tinggi.

2. Teknik Compression Bonded

Lebih dikenal dengan istilah bonded magnet , yaitu teknik dengan cara mencampurkan serbuk ( PrFeB ) dengan suatu binder, dikompaksi dan

14

kemudian dipanaskan. Energi produk yang dihasilkan dengan teknik ini lebih rendah bila dibandingkan dengan cara teknik sintering. Akan tetapi, kelebihan teknik ini yaitu mudah dibentuk dan menggunakan suhu rendah pada prosesnya. ( Candra Kurniawan, 2013).

3. Teknik Injection Molding

Yaitu dengan cara mencampurkan serbuk dengan suatu binder dan kemudian diinjeksi. Energi produk yang dihasilkan dengan cara teknik ini lebih rendah dibandingkan dengan teknik sintering dan teknik Compression bonded .

( Novrita Idayanti, 2006).

2.13 Magnet Komposit

Pengertian magnet komposit terdiri dari dua bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis. Pada umumnya magnet komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serbuk bahan magnet dan bahan pengikat serbuk yang disebut matrik. Magnet komposit ini dibuat dengan pencampuran serbuk bahan magnet dengan pengikat bahan bukan magnet, seperti semen portland, polimer, dengan komposisi yang diinginkan didalam alat pencampur . (Karokaro, 2002).

Pada serbuk magnet inilah yang akan menentukan karakterisasi dari magnet komposit, seperti sifat mekanik, sifat fisis yang lainnya. Sedangkan jumlah elemen serbuk magnet didalam komposit akan sangat menentukan kekuatan medan magnet dari magnet komposit, karena banyak sedikitnya bahan pengikatnya akan mempengaruhi sifat magnet. (LihJiun Yu, 2012).

Pada magnet komposit, sifat-sifat struktur yang dibentuknya masih terlihat jelas. Pada magnet komposit dapat dibuat menjadi rigid atau elastis, tergantung pada bahan campuran yang digunakan. Sifat-sifat yang dapat diatur oleh perbandingan campuran adalah kekuatan dan kedap air. Apabila bahan campuran pada magnet komposit yang bersifat elastis seperti karet alam, maka akan didapatkan magnet komposit yang bersifat elastis. (Sudirman, 2002).

Pada dasarnya magnet komposit yang memiliki sifat rigit mempunyai kelebihan dalam sifat mekaniknya yang tidak mudah pecah, sedangkan magnet komposit yang memiliki sifat elastis mempunyai kelebihan dalam sikap mekaniknya adalah memiliki kekuatan tarik yang tinggi. Dimana keunggulan

yang dimiliki oleh magnet komposit adalah pengabunggan dari sifat-sifat unggul masing-masing pembentuknya. (Hadi, 2000).

2.14 Jenis Bahan

Jenis bahan ini dibagi menjadi dua kelompok utama diantaranya :

2.14.1 Bahan Logam

Logam dalam bahasa yunani adalah metallon yang merupakan unsur kimia yang membentuk ion (kation) dan memiliki ikatan logam, atau mirip dengan kation pada awan elektron. Logam juga di kenal karena konduktivitas termalnya dan listrik yang tinggi tidak tembus cahaya dan relatif berat. Disebabkan karena beberapa elektron terdislokalisir dan dapat meninggalkan atom induknya, yang menyebabkan mudah dapat memindahkan muatan listrik dan energi termal. Ikatan logam terjadi karena adanya saling meminjamkan elektron, namun proses ini tidak hanya terjadi antara dua atau beberapa atom tetapi dalam jumlah yang tidak terbatas. Setiap atom memberikan elektron valensinya untuk digunakan bersama, sehingga terjadi ikatan atau tarik menarik antara atom-atom yang saling berdekatan.

( Imam Muklisin, 2013).

2.14.2 Bahan Polimer

Polimer atau polimerisasi berasal dari dua kata yaitu poli dan meros. Poli berarti banyak sedangkan meros berarti bagian, polimer berarti banyak bagian, terdiri dari banyak monomer yang membentuk polimer atau blok yang dihubungkan dengan ikatan-ikatan kovalen. ( Billmeyer, Fred W, 1994)

Polimer tersusun atas monomer, monomer tersebut lah yang dihubungkan melalui suatu reaksi dimana dua molekul berikatan secara kovalen satu sama lain melalui pelepasan satu molekul air. Memiliki ciri berat jenis yang rendah dan dapat digunakan sebagai isolator panas dan listrik. Disebabkan karena mempunyai afinitas untuk menarik atau mebagi elektron tambahan, berbeda dengan logam yang memiliki elektron yang dapat berpindah-pindah. Berdasarkan efek suhu terhadap sifatnya, polimer dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu termoplastik dan termoset . (Syarief dan Isyana, 1989).

16

Termoplastik, sifatnya mirip logam, meleleh jika dipanaskan dan mengeras jika didinginkan. Proses pengerasan dan pelelehan ini bias berlangsung berulang-ulang sesuai keinginan kita. Beberapa contoh dari polimer termoplastik diantaranya nylon, polypropylene dan ABS. (Syarief dan Isyana, 1989)

Termoset terbentuk melalui reaksi kimia secara in- situ, dimana setelah resin dan hardener dicampur maka akan terjadi proses pengerasan (polimerisasi). Sekali terjadi pengerasan, termoset tidak dapat lagi dicairkan ataupu dibentuk kembali. Selama proses curingnya, termoset akan membentuk rantai molekul tiga dimensi yang disebut dengan cross-linking.Semakin tinggi jumlah cross-linkingnya mka material tersebut akan semakin rigid dan stabil dan stabil secara termal. Beberapa contoh dari material resin yang digunakan dalam komposit termoset diantaranya adalah epoxy, polyester, vinylester, phenolic, cynate esters, bismaleimides, dan polyimides. (Mazumdar dan Sanjay, 2002).

2.15 Resin Epoksi

Resin epoksi adalah suatu molekul polimer perantara yang mengandung paling sedikit dua gugus epoksi, yaitu sebagai "resin" dan "pengeras". Resin ini terdiri dari monomer atau polimer rantai pendek dengan kelompok epoksida di kedua ujung. Epoxy resin Paling umum yang dihasilkan dari reaksi antara epiklorohidrin dan bisphenol-A, meskipun yang terakhir mungkin akan digantikan dengan bahan kimia yang serupa.

Proses polimerisasi disebut "curing", dan dapat dikontrol melalui suhu, pilihan senyawa resin dan pengeras, dan rasio kata senyawanya; proses dapat mengambil menit untuk jam Gugus epoksi yaitu suatu cincin tiga atom yang terdiri dari sebuah atom oksigen yang ikatan silang (cross link) dengan harderner melalui pembukaan cincin epoksi.

Karakteristiknya yang menonjol adalah kemampuan untuk merekat pada semua jenis permukaan.Keuntungan menggunakan epoxy sebagai perekat, yaitu :

1. Bahan-bahan tersebut tahan terhadap suhu ruangan 2. Memiliki viskositas yang rendah

3. Memiliki resistansi terhadap kimia 4. Tingkat absorbsi air yang rendah

Aplikasi epoxy bermacam-macam seperti untuk perekat yang sangat keras. Bahan ini juga digunakan sebagai aplikasi lapisan permukaan lantai dan lapisan untuk aplikasi service yang keras. Sifat pelekatannya membuat bahan ini menjadi pilihan material isolasi yang baik, ( keduanya untuk panas dan isolasi akuistik) yang aplikasinya pada sayap dan badan pesawat terbang. Bahan ini juga digunakan untuk shock resistansi untuk helm pada pilot, pembalap mobil, dan balap motor. ( Rudy Setiabudi, 2007 ).

2.16 Pengaruh Temperatur Terhadap Magnet Permanen

Magnet PrFeB mudah didemagnetisasi pada temperatur tinggi, ini artinya mudah hilang sifat kemagnetannya pada temperatur tinggi. Sifat kemagnetannya akan turun pada temperatur tinggi, tetapi akan meningkat pada temperatur rendah. Pada tabel 2.1 dapat dilihat bahwa temperatur operasi adalah antara 80-1200 C . Beberapa cara yang dapat mempengaruhi agar magnet ini dapat digunakan pada temperatur tinggi yaitu bentuk geometri. Magnet dengan bentuk yang lebih tipis akan mudah didemagnetisasi dibandingkan dengan magnet dengan bentuk yang lebih tebal. Bentuk magnet piring datar dan yokes lebih direkomedasikan untuk digunakan pada temperatur tinggi. ( Novrita idayanti, Dedi, 2006).

2.17 Karakterisasi 2.17.1 Sifat Fisis 2.17.1.1Densitas

Salah satu sifat yang penting dari suatu bahan adalah densitas. Densitas didefenisikan sebagai massa persatuan volum. Jika suatu bahan yang materialnya homogeny bermassa m memiliki volume v , densitasnya ρ adalah

ρ ≡ (2.1)

dengan :

ρ = Densitas ( g/cm3 ) m = Massa sampel ( g) v = Volume sampel ( cm3 )

18

Secara umum, densitas suatu bahan tergantung pada factor lingkungan seperti suhu dan tekanan. ( Young D.Hugh, 2002)

Dalam pelaksanaannya, terkadang sampel yang diukur mempunyai ukuran bentuk yang tidak teratur sehingga untuk menentukan volumneya menjadi sulit, mengakibatkan nilai kerapatan yang diperoleh tidak akurat. Untuk menentukan rapat massa ( bulk density) dari suatu bahan mengacu pada standar ( ASTM C 373) . Oleh karena itu untuk menghitung nilai densitas suatu material yang memiliki bentuk yang tidak teratur digunakan metode Archimedes yang persamannya sebagai berikut :

(2.2) Dengan :

ρ = Densitas Sampel (g/cm3 ) ρair = Densitas Air (g/cm3 )

Mk = Massa sampel kering (g)

Mb = Massa sampel basah (g)

2.17.2 Analisis Mikrostruktur

2.17.2.1SEM ( Scanning Electron Microscope)

Scanning Electron Microscope atau SEM merupakan mikroskop electron yang banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan material. SEM banyak digunakan karena memiliki kombinasi yang unik, mulai dari persiapan specimen yang simple dan mudah, kapabilitas tampilan yang bagus serta flesibel. SEM digunakan pada sampel yang tebal dan memungkinkan untuk dianalisis permukaan. Pancaran berkas yang jatuh pada sampel akan dipantulkan dan didifraksikan. Adanya elektron yang terdifraksi dapat diamati dalam bentuk pola-pola difraksi. Elektron memiliki resolusi yang lebih tinggi daripada cahaya. Cahaya hanya mampu mencapai 200 nm sedangkan elektron bias mencapai resolusi sampai 0,1- 0,2 nm. Dibawah ini diberikan perbandingan hasil gambar mikroskop cahaya dengan elektron.

Disamping itu, dengan menggunakan elektron juga bisa mendapatkan beberapa jenis pantulan yang berguna untuk keperluan karakterisasi. Jika elektron mengenai suatu benda maka akan timbul dua jenis pantulan yaitu pantulan elastis dan pantulan non elastis.

Pada sebuah mikroskop electron (SEM) terdapat beberapa peralatan utama antara lain :

1. Piston elektron, biasanya berupa filament yang terbuat dari unsur yang mudah melepas elektron missal tungsten.

2. Lensa untuk elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet.

3. Sistem vakum, karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting.

Prinsip kerja dari SEM sebagai berikut :

1. Sebuah piston electron memproduksi sinar electron dan dipercepat dengan anoda.

2. Lensa magnetik memfokuskan elektron menuju ke sampel

3. Sinar electron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai

4. Ketika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor ( CRT)

Ada beberapa sinyal yang penting yang dihasilkan oleh SEM. Dari pantulan inelastis didapatkan sinyal elektron sekunder dan karakteristik sinar X, sedangkan dari pantulan elastis didapatkan sinyal backscattered electron . Elektron sekunder menghasilkan topografi dari benda yang dianalisa, permukaan yang tinggi berwarna lebih cerah dari permukaan rendah. Sedangkan backscattered electron memberikan perbedaan berat molekul dari atom-atom yang menyusun permukaan, atom dengan berat molekul tinggi akan berwarna lebih cerah daripada atom dengan berat molekul rendah. Berdasarkan jenis pantulan, SEM terbagi 2 jenis, yaitu :

20

1. Elektron Sekunder

Pada SEM digunakan berkas elektron yang dibangkitkan dari filamen, lalu diarahkan pada sampel. Untuk elektron yang energinya dibawah 50 keV berinteraksi langsung dengan elektron pada atom sampel di permukaan. Akibatnya elektron-elektron yang ada dikulit terluar atom pada permukaan sampel terlempar ke luar dan oleh detektor dikumpulkan dan dihasilkan gambar topografi permukaan sampel. Oleh karena elektron sekunder memiliki kerapatan yang tinggi sebelum mereka memperoleh kesempatan untuk menyebar, maka elektron sekunder ini memiliki resolusi ruang ( spatial) yang tinggi dibandingkan dengan signal yang lain yang mungkin timbul akibat interaksi berkas elektron ini dengan sampel. Elektron sekunder membawa hanya sedikit informasi tentang komposisi unsure dari sampel, namun bagaimanapun sensitivitas topografi dan resolusi ruang yang tinggi mereka menyebabkan elektron sekunder ini dipakai untuk memperoleh bayangan mikroskopik. Karena alasan sensitivitas topografi inilah maka bayangan yang dihasilkan dari elektron sekunder sangat mudah diinterprestasikan secara visual karena gambar yang dihasilkan sama dengan lokasinya, itulah sebabnya lekuk-lekuk permukaan sampel dapat dilihat dengan SEM.

2. Elektron Terhambur ( Backscattered electron-BSE)

Jika elektron primer ( elektron dari berkas yang datang ) berinteraksi dengan inti atom atau satu elektron dari atom sampel, elektron primer ini dapat dipantulkan ke suatu arah dengan mengalami sedikit kehilangan energi. Sebagian dari beberapa elektron terhambur ini dapat saja mengarah keluar sampel sehingga setelah beberapa kali hamburan dapat dideteksi. Elektron terhambur ini lebih energik dibandingkan dengan elektron sekunder meskipun sudah terpendam didalam sampel masih dapat dipantulkan. Oleh karena itu, bila dibandingkan dengan elektron sekunder, signal elektron terhambur tidak dapat memberikan informasi tentang topografi sampel dan juga resolusi ruang pada sampel. Namun, terdapat keuntungan sebagai konpensasi antara satu sama yang lain. Jika nomor atom dalam sampel semakin besar maka besar gaya pantulan inti positifnya lebih besar sehingga elektron terhambur ini dapat memberikan juga informasi tentang komposisi sampel.

2.17.3 Sifat Magnet

2.17.3.1VSM ( Vibrating Sample Magnetometer)

Vibrating sampel magnetometer mempunyai komponen yang dapat dibedakan berdasarkan fungsi dan sifat fisisnya. Komponen-komponen tersebut tersusun membentuk satu set perangkat VSM yang menjalankan fungsinya masing-masing. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.8

Gambar 2.8. Komponen vibrating sampel magnetometer (VSM).

Berdasarkan gambar 2.8 dapat diuraikan beberapa komponen dari vibrating sampel

magnetometer (VSM), yaitu: 1. Kepala generator

Sebagai tempat melekatnya osilasi sampel yang dipindahkan oleh transduser piezoelectric.

2. Elektromagnet atau kumparan hemholtz

Berfungsi untuk menghasilkan medan magnet untuk memagnetisasi sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Resonansi sampel oleh transduser piezoelectric juga dilairkan kebagian ini dengan capaian frekuensi sama dengan 75 Hz.

3. Pick-up coil Berfungsi untuk mengirim sinyal listrik ke amplifier. Sinyal yang telah diinduksi akan ditransfer oleh pickup coil ke input diferensial dari lock-in amplifier. Sinyal dari pick-up koil terdeteksi oleh lock-in amplifier diukur sebagai

22

fungsi dari medan magnet dan memungkinkan kita untuk mendapatkan loop histeresis dari sampel diperiksa. Untuk osilasi harmonik dari sampel, sinyal (e) induksi di pick-up coil sebanding dengan amplitudo osilasi (K), frekuensi osilasi sampel (ω) dan momen magnet (m) dari sampel yang akan diukur pada vibrating sampel magnetometer (VSM).

4. Sensor hall Digunakan untuk mengubah dan mentransdusi energi dalam medan magnet menjadi tegangan (voltase) yang akan menghasilkan arus listrik. Sensor hall juga digunakan untuk mengukur arus tanpa mengganggu alur arus yang ada pada konduktor. Pengukuran arus ini akan menghubungkan sensor hall dengan teslameter.

5. Sensor kapasitas Berfungsi memberikan sinyal sebanding dengan amplitudo osilasi sampel dan persediaan tegangan untuk sistem elektronik yang menghasilkan sinyal referensi. Selanjutnya sinyal akan diberikan kepada masukan referensi dari lock-in amplifier. Output konverter digital akan dikirim ke analog (DAC1out) dan output digital (D1out) dari lock-in akan mengontrol penguat arus yang mengalir melalui elektromagnet dan menunjukkan arahnya masing-masing.

Selain itu, VSM juga memiliki beberapa komponen pendukung misalnya teslameter yang berfungsi untuk mengukur medan magnet berdasarkan sinyal yang di transdusi oleh sensor hall. Alat pendukung lainnya yaitu voltmeter yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik yang dikirim oleh pick up koil ke amlpifier VSM.

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan terhitung Maret 2014 hingga Juni 2014 di tempat (laboratorium), yaitu : Laboratorium Rekayasa Material, Pusat Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) kawasan Puspitek, Serpong.

3.2. Bahan dan Peralatan Penelitian

3.2.1 Bahan

1. Serbuk Pr-Fe-B tipe MQP 16-7 A

Berfungsi sebagai bahan baku dalam pembuatan magnet permanen 2. Aquades

Berfungsi sebagai larutan dalam pengukuran densitas

3.2.2 Peralatan Penelitian

1. SEM ( Scanning Electron Microscope)

Berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk mengkarakterisasi atau mengetahui mikrostruktur bahan

2. VSM ( Vibrating Sample Magnetometer)

Berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk mengkarakterisasi sifat magnet suatu sampel

3. Hand Press

Berfungsi untuk mencetak serbuk magnet dengan cara cold compaction dengan tekanan maksimal sampai 10.000 psi .

4. Magnetizer

Berfungsi untuk memberikan medan magnetik luar pada sampel agar memiliki magnet dengan tegangan yang telah ditentukan.

24

5. X-Ray difractometer (XRD)

Berfungsi sebagai alat karakterisasi struktur Kristal (fasa) dari sampel.

6. Oven Vacuum Marmmert

Sebagai alat untuk mngeringkan atau curing dengan temperatur maksimum sebesar 205 0 C

7. Molding

Berfungsi sebagai alat cetak untuk sampel uji berbentuk pellet (silinder) dengan diameter 0,9 cm.

8. Spatula

Berfungsi sebagai alat bantu untuk memgambil sampel yang berbentuk serbuk.

9. Gelas ukur (pyrex, 50 ml)

Berfungsi sebagai tempat untuk menimbang serbuk sebelum dimasukkan ke dalam molding

10. Neraca Digital

Berfungsi untuk menimbang bahan-bahan yang akan digunakan dalam pembuatan magnet.

11. Jangka Sorong

Berfungsi untuk mengukur dimensi ( diameter dan tebal) sampel 12. Gaussmeter

Berfungsi sebagai alat untuk mengukur besarnya medan magnet ( fluks density) sampel

13. Pinset

Berfungsi sebagai alat bantu untuk mengambil sampel yang berbentuk pellet

14. Neraca dan timbangan Mearesumment( ASTM c 373)

Berfungsi sebagai alat karakterisasi sifat fisis yaitu densitas dengan prinsip Archimedes.

15. Pikonometer 50 ml

3.3 Diagram Alir Penelitian

Berikut ini adalah diagram alir penelitian yang akan dilakukan:

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Pembuatan Magnet Bonded PrFeB

Serbuk Pr-Fe-B

(telah memiliki resin epoxy)

MT = 3 gram

Proses Kompaksi menggunakan Handpress dengan

Tekanan sampel 30.000 kPa selama 3 menit

Curing ( Vakum dan Udara )

T= 100, 150, 180, 200o C, t = 1 jam

Curing Vakum

thold = ½, 1, 2, dan 4 jam, T = 100o C

Karakterisasi Sifat Fisis : BulkDensitas Magnetisasi menggunakan Magnet-Physic Dr.Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series (dengan V=

1500 volt dan I

sekitar (5,15– 5,21

kA)

Karakterisasi Sifat Magnet :

Kuat magnet

menggunakan Gaussmeter

Uji :

 DENSITAS SERBUK  SEM ( Scanning Electron

Microscop)

 VSM (Vibrating Sample Magnetometer)

Karakterisasi

SEM Curing Udara

26

3.4. Pembuatan Sampel Uji

Pembuatan sampel uji dilakukan dengan cara dry pressing ( cetak kering ). Sebelum sampel dimasukkan kedalam cetakan, sampel terlebih dahulu dilakukan pengujian ( Densitas serbuk, SEM, VSM ).

Serbuk magnet sebanyak 3 gram dimasukkan kedalam cetakan dan dilakukan penekanan (kompaksi) dengan Hand Press dengan penekanan 30.000 kPa ditahan selama 3 menit. Proses kompaksi ini dilakukan untuk memadatkan sampel agar sampel tidak hancur pada saat pengeringan. Hasil cetakan berupa pellet dengan ukuran rata-rata diameter luar 1 cm dan tebal 0,6 cm .

3.5. Proses Heat Treatment

Heat treatment adalah pengikatan massa partikel pada sampel oleh interaksi antar molekul atau atom melalui perlakuan panas sehingga terjadi proses pemadatan . Proses Heat treatment atau curing pada sampel ini dilakukan dengan cara pengeringan sampel yang telah dicetak dalam Oven Vakum. Dilakukan dengan 2 tahap,yaitu :

1. Curing (Vakum dan Udara ) dengan variasi temperatur = 100,150, 180, 2000 C selama 1 jam.

2. Curing ( Vakum dan Udara) dengan variasi waktu penahanan = ½ ,1, 2 dan 4 jam dengan temperatur konstan 1000 C.

Sampel yang telah dicuring kemudian dimagnetisasi dengan Magnetizer pada tegangan 1500 volt.

3.6 Karakterisasi 3.6.1 Densitas

Nilai densitas suatu sampel adalah ukuran kepadatan dari suatu sampel. Pengukuran densitas yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan prinsip Archimedes, dimana air sebagai medianya. Densitas diukur melalui perbandingan massa sampel kering dengan massa sampel ketika ditimbang di dalam air. Langkah kerja untuk menentukan besarnya densitas ( g/cm3) suatu sampel yaitu :

1. Disiapkan sampel, aquades, gelas beaker, neraca digital, wadah penutup sampel ketika menghitung massa kering, kawat penimbang sampel didalam air.

2. Di timbang seluruh sampel untuk mengetahui massa kering sampel (Mk).

3. Dituangkan aquades sebanyak 500 ml ke dalam gelas beaker. 4. Diletakkan gelas beaker yang berisi aquades pada neraca digital . 5. Dicelupkan kawat penyangga, termometer ke dalam gelas beaker,

kemudian kalibrasi neraca tersebut.

6. Dilihat suhu pada thermometer untuk mendapatkan massa jenis air (ρair).

7. Dicelupkan sampel ke dalam gelas beaker yang berisi aquades selama ± 2 menit , sebagai massa sampel dalam air ( Mb), kemudian di timbang sebagai massa sampel dengan menggunakan persamaan (2.2).

3.6.2 Analisis Mikrostruktur

Bentuk dan ukuran partikel bonded magnet Pr-Fe-B dapat diidentifikasi berdasarkan data yang diperoleh dari alat ukur SEM

(Scanning Electron Microscope). Mekanisme alat ukur SEM dapat dijabarkan sebagai berikut :

1. Sampel diletakkan dalam cawan yang dilapisi emas

2. Sampel disinari dengan pancaran elektron bertegangan kurang lebih 20 kV sehingga sampel memancarkan electron turunan (secondary electron) dan elektron terpantul (back scattered electron) yang dapat dideteksi dengan detektor scintilator yang diperkuat sehingga timbul gambar pada layar CRT.

3. Pemotretan dilakukan setelah dilakukan pengesetan pada bagian tertentu, dari objek dan perbesaran yang diinginkan sehingga diperoleh foto sesuai yang diinginkan.

4. Gambar yang didapat selanjutnya diidentifikasi. (Chan, 1993)

28

3.6.3 Sifat Magnet

Untuk mengukur sifat-sifat magnet tersebut biasanya alat yang digunakan yaitu Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Alat VSM merupakan salah satu jenis peralatan yang digunakan untuk mempelajari sifat magnetik bahan. Dengan alat ini akan diperoleh informasi mengenai besaran-besaran sifat magnetik sebagai akibat perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalam kurva histerisis. Semua bahan mempunyai momen magnetik jika ditempatkan dalam medan magnetik. Momen magnetik per satuan volume dikenal sebagai magnetisasi. Secara prinsip ada dua metode mengukur besar magnetisasi tersebut, yaitu metode induksi (induction method) dan metode gaya (force method). Pada metode induksi, magnetisasi diukur dari sinyal yang ditimbulkan/diinduksikan oleh cuplikan yang bergetar dalam lingkungan medan magnet pada sepasang kumparan.

Sedangkan pada metode gaya pengukuran dilakukan pada besarnya gaya yang ditimbulkan pada cuplikan yang berada dalam gradient medan magnet. VSM adalah salah satu alat ulur magnetisasi yang bekerja berdasarkan metode induksi (Mujamilah et al., 2000). Pada metode ini, cuplikan yang akan diukur magnetisasinya dipasang pada ujung bawah batang kaku yang bergetar secara vertikal dalam lingkungan medan magnet luar H. Jika cuplikan termagnetisasi secara permanen ataupun sebagai respon dari adanya medan magnet luar, getaran ini akan mengakibatkan perubahan garis gaya magnetik. Perubahan ini akan menginduksi/menimbulkan suatu sinyal tegangan AC pada kumparan pengambil (pick-up atau sense coil) yang ditempatkan secara tepat dalam sistem medan magnet ini. Dengan memakai hukum Biot-Savart untuk sistem medan dipole, tegangan induksi diberikan sebagai :

Selanjutnya sinyal AC ini akan dibaca oleh rangkaian pre-amp dan Lock-in amplifier. Frekuensi dari Lock-in amplifier diset sama dengan frekuensi getaran sinyal referensi dari pengontrol getaran cuplikan. Lock-in amplifier ini akan membaca sinyal tegangandari kumparan yang sefasa

dengan sinyal referensi. Kumparan pengambil biasanya dirangkai berpasangan dengan kondisi lilitan yang berlawanan.

Hal ini untuk menghindari terbacanya sinyal yang berasal dari selain cuplikan,misalnya dari akibatadanya perubahan medan magnet luar itu sendiri. selanjutnya dalam prosespengukuran, medan magnet luar yang diberikan, suhu cuplikan, sudut dan interval waktu pengukuran dapat divariasikan melalui kendali computer. Komputer akan merekam data tegangan kumparan sebagai fungsi medan magnet luar, suhu, sudut ataupun waktu.

30

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakterisasi Hasil Penelitian 4.1.1 Sifat Fisis

Sifat fisis yang dianalisis dalam penelitian Efek Holding Time Heat Treatment Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur dan Sifat Magnet Pada Pembuatan Bonded Magnet Pr-Fe-B sebagai magnet permanen meliputi pengujiaan densitas.

4.1.1.1 Densitas

Pengujian densitas dilakukan dengan menggunakan prinsip Archimedes yang sesuai dengan ketetapan ASTM C. 2006. Menurut ASTM C. 373-88-2006 bahwa sampel yang digunakan sebaiknya tidak mengalami magnetisasi. Setelah melakukan pengukuran massa sampel basah perlu dilakukan pemanasan di dalam Oven selama 15 menit pada temperature 1000 C. Dari pengujian ini didapat nilai densitas seperti yang ditunjukan pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Perbandingan nilai Bulk density Curing Vakum dan Udara terhadap variasi temperatur

No SUHU (O C )

BULK DENSITY ( g/cm3 ) Vakum Udara

1 100 5. 522 5. 854

2 150 5. 504 5. 719

3 180 5. 497 5. 570

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Variasi Temperatur Curing Terhadap Nilai Bulk Densitas Pada Curing Vakum dan Udara , t konstan = 1 jam

Dari gambar 4.1 dapat dilihat bahwa temperatur sangat mempengaruhi nilai densitas suatu sampel baik dalam keadaan curing vakum dan curing udara. Semakin tinggi temperatur yang diberikan maka nilai densitas suatu sampel akan menurun. Hal ini disebabkan oleh adanya pengaruh proses pelepasan suatu binder yang terdapat pada sampel tersebut yang meninggalkan ruang kosong atau pori pada sampel. Banyaknya pori yang terbentuk mengakibatkan semakin banyak air yang diserap, yang secara langsung membuat sampel semakin poros.

Kemudian dapat kita lihat pada Curing vakum dengan temperatur 150-200

0

C terlihat terjadi penurunan yang tidak terlalu signifikan dibandingkan penurunan yang terjadi pada curing udara. Kemungkinan penyebab penurunan tersebut dikarenakan sampel pada curing udara telah teroksidasi. Kondisi alat curing (furnace) yang tidak vakum membuat oksigen dengan mudah keluar masuk ruang pembakaran yang mengakibatkan oksidasi.

Dari grafik terlihat bahwa temperatur optimum yaitu 1000 C , pada curing vakum sebesar 5,522 g/cm3 dan pada curing udara sebesar 5,854 g/cm3 .

Setelah mengetahui temperatur optimum pada sampel , maka diberikan variasi waktu penahanan kepada kedua keadaan curing dengan lama waktu penahanan yaitu : 30 menit, 1 jam, 2 jam, dan 4 jam dengan temperatur konstan 1000 C. Dari pengujian ini didapat nilai densitas seperti yang ditunjukan pada tabel 4.2.

100 120 140 160 180 200

5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 5.499 5.570 5.719 5.854 5.488 5.497 5.504 5.522 B U LK D E N S IT Y ( G r/ cm

3 )

TEMPERATUR CURING (0C)

CURING VAKUM CURING UDARA

32

Tabel 4.2 Perbandingan nilai Bulk density Curing Vakum dengan Curing Udara terhadap variasi waktu penahanan

Gambar 4.2. Grafik Hubungan Variasi waktu penahanan Curing Terhadap Nilai Bulk Densitas Pada Curing Vakum dan Udara , T konstan = 1000 C

Waktu penahanan juga berpengaruh terhadap nilai densitas suatu sampel magnet bonded Pr-Fe-B. Terlihat pada gambar 4.2, bahwa pada curing vakum bahwa nilai densitas naik dengan bertambahnya waktu penahanan curing. Peningkatan densitas ini menunjukkan terjadinya proses pemadatan akibat pengaruh waktu

No Waktu Penahanan (jam)

BULK DENSITAS (g/cm3) Vakum Udara

1 ½ 5.498 5.910

2 1 5.523 5.854

3 2 5.692 5.711

4 4 5. 846 5. 692

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 5.692 5.711 5.854 5.910 5.846 5.692 5.523 5.498

B

U

LK

D

E

N

S

IT

Y

(

gr

/c

m

3 )

WAKTU PENAHANAN ( Jam )

Curing Vakum Curing Udara

sebesar 5,846 g/cm3 . Pada kondisi yang vakum, udara yang terdapat pada sampel dikeluarkan sehingga menyebabkan pori semakin sedikit . Pemadatan tersebut akan mengecilkan pori yang terdapat dalam sampel. Sehingga densitas sampel akan meningkat.

Namun, hal ini berbanding terbalik pada curing udara. Dengan semakin lama waktu penahanan yang diberikan maka terjadi penurunan pada nilai densitas sampel. Pada kondisi curing udara, udara yang diberikan tersebut akan masuk dalam sampel yang membuat semakin terbentuknya pori pada sampel. Pori yang terbentuk mengakibatkan penurunan densitas. Dari hasil penelitian, didapat waktu penahanan optimum pada waktu 30 menit sebesar 5,910 g/cm3.

4.1.2 Sifat Magnet

4.1.2.1 Hasil Pengukuran Kerapatan Fluks Magnet ( Fluks Density )

Salah satu pengujian sifat magnet pada penelitian ini adalah pengujian kerapatan fluks magnet dengan menggunakan gaussmeter. Kerapatan fluks magnetic menunjukkan tingkat kerapatan momen- momen magnet yang terdapat dalam suatu material magnet. Semakin banyak momen-momen magnet yang terdapat dalam suatu material mengakibatkan nilai kerapatan fluks magnetnya meningkat setelah terjadi proses magnetisasi. Nilai kerapatan fluks magnet juga sangat dipengaruhi oleh densitas serta porositas suatu material magnet.

Hasil pengujian kerapatan fluks magnet PrFeB dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3 Kerapatan Fluks Magnet PrFeB Curing Vakum dan Udara terhadap variasi temperature curing

No SUHU (O C )

Densitas Fluks Magnet(gauss) Vakum Udara

1 100 2448.1 2433.2

2 150 2370.4 2363.7

3 180 2230.2 2186.5

34

Dari tabel 4.3 di atas menunjukkan bahwa temperatur curing berpengaruh terhadap nilai kerapatan fluks magnetik yaitu seiring meningkatnya temperature curing, membuat nilai fluks magnetik dari magnet bonded PrFeB semakin menurun. Berikut gambar 4.3 menunjukkan grafik kerapatan fluks magnet dari PrFeB .

100 120 140 160 180 200

2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2082 2186.5 2363.7 2433.2 2156.0 2230.2 2370.4 2448.1 D E N S IT A S F L U K S M A G N E T ( G au ss )

TEMPERATUR CURING ( 0C)

Curing vakum Curing Udara

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Variasi Temperatur Curing Terhadap Nilai Densitas Fluks Magnet Pada Curing Vakum dan Udara dengan tkonstan = 1 Jam

Dari gambar 4.3 di peroleh temperatur optimum yaitu 1000 C pada curing vakum sebesar 2448.1 gauss dan pada curing udara sebesar 2433.2 gauss. Kemungkinan hal ini terjadi karena domain-domain magnet semakin acak ketika diberi perlakuan panas, semakin besar temperatur yang diberikan mengakibatkan penurunan pada nilai kerapatan fluks magnetik. Namun, penurunan yang terjadi pada temperatur 100-150 0 C baik curing vakum dan curing udara tidak terlalu signifikan. Dapat dilihat penurunan yang menonjol terjadi pada curing udara dengan temperature 150-200 0 C. Kerapatan fluks magnet berhubungan erat dengan nilai densitas sampel. Hal ini dapat dilihat dari gambar 4.1 yang merupakan hubungan densitas terhadap temperatur curing.

Didapat Suhu optimum dari variasi temperatur, kemudian dilakukan variasi waktu penahanan. Perlakuan ini sama halnya dengan uji densitas yang ada pada tabel 4.2.

Tabel 4.4 Kerapatan Fluks Magnet PrFeB Curing Vakum dan Udara terhadap variasi waktu penahanan ( holding time) curing

Dari tabel dapat dilihat bahwa waktu hasil pengukuran kerapatan fluks magnet memiliki perbedaan antara curing udara dan curing vakum. Pada curing vakum memiliki waktu penahanan optimum, yaitu 4 jam sebesar 2510.3 gauss, sedangkan pada curing udara yaitu 30 menit sebesar 2527.0 gauss.

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2386.3 2418 2433.2 2527 2510.3 2477.5 2448.1 2367.3 D E N S IT A S F L U K S M A G N E T ( G au ss )

WAKTU PENAHANAN ( jam)

CURING VAKUM CURING UDARA

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Variasi Waktu Penahanan Curing Terhadap Nilai Densitas Fluks Magnet Pada Curing Vakum dan Udara dengan T = 100 0 C

No Waktu Penahanan (jam)

Kuat Medan Magnet (Gauss) Vakum Udara

1 ½ 2367.3 2527.0

2 1 2448.1 2433.2

3 2 2477.5 2418.0

36

Dari gambar 4.4, dapat dilihat dengan jelas perbedaan hasil pengukuran. Karena semakin lama maka energi panas semakin besar yang mengakibatkan domain-domain magnet akan mulai acak dan tidak searah lagi. Hal ini lah yang menyebabkan penurunan sifat magnetic pada bahan tersebut. Fenomena ini ditunjukkan dengan menurunnya sifat magnetik dengan semakin lamanya waktu penahanan curing. (Asyer paulus, 2007).

4.1.3 Hasil Analisis Mikrostruktur Magnet Bonded PrFeB dengan Menggunakan SEM ( Scanning Electron Microscope)

Analisa mikrostruktur dilakukan dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM). Hasil pengambilan gambar SEM ditunjukkan pada Gambar 4.5(a-e). Pengambilan gambar dilakukan pada Curing Vakum dan Curing Udara pada temperatur konstan yaitu 1000 C dengan waktu penahanan yang berbeda-beda pada kedua kondisi curing. Dilakukan dengan Elektron sekunder ( SE – Secondary electron) dan disebelah kanannya Elektron Sekunder yang di analisa dengan software image j agar lebih jelas untuk melihat tampilan pori yang berupa berwarna gelap

(a) (b)

Gambar 4.5 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Udara 30 menit (b) Udara 30 menit yang

(a) (b)

Gambar 4.6 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Udara 4 jam, (b) Udara 4 jam yang dianalisis

dengan software image J

Berdasarkan hasil gambar SEM dengan perbesaran 100x, distribusi partikel pada magnet bonded PrFeB pada Curing Udara dengan waktu penahanan curing 30 menit (Gambar 4.5) terlihat lebih rapat dibandingkan dengan hasil curing 4 jam(Gambar 4.6). Semakin lama waktu penahanan mengakibatkan sampel semakin poros, dibandingkan dengan waktu curing 30 menit.Hal ini mempengaruhi kepada sifat fisis magnet ( densitas), yaitu densitas menurun karena lamanya waktu penahanan curing.

(a) (b)

Gambar 4.7 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Vakum 30 menit, (b) Vakum 30 menit yang

38

(a) (b)

Gambar 4.8 Foto morfologi sampel magnet bonded PrFeB dengan perbesaran 100 x dimana waktu penahanan (a) Vakum 4 jam, (b) Vakum 4 jam yang

dianalisis dengan software image J

Berbeda halnya dengan curing udara , Pada kondisi Curing vakum dengan waktu penahanan 30 menit(Gambar 4.7) terlihat lebih banyak pori dibandingkan hasil curing 4 jam( Gambar 4.8).Berdasarkan hasil tersebut menunjukkan bahwa pengaruh ukuran pori dapat mempengaruhi sifat fisis magnet ( densitas). Sehingga pada waktu penahanan 4 jam, sampel terlihat lebih rapat atau ukuran pori lebih kecil, yang mangakibatkan nilai densitas dan kerapatan fluks magnet juga meningkat.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:

1. Berdasarkan nilai densitas dan kerapatan fluks magnetik dari magnet bonded PrFeB dinyatakan bahwa temperatur curing optimum pada waktu penahanan selama 1 jam yaitu pada temperatur 1000 C. Meningkatnya temperatur curing berpengaruh terhadap penurunan nilai densitas dan kerapatan fluks magnetik.

2. Temperatur curing dalam penelitian ini berfungsi untuk melepaskan binder yang telah mengikat serbuk magnet pada sampel yang telah dicetak.

3. Penurunan densitas dan kerapatan fluks magnetik terhadap kenaikan temperatur ini diasumsikan disebabkan oleh adanya proses penguapan / pelepasan binder yang memberi pori pada sampel.

4. Berdasarkan sifat fisis dan magnet dari magnet bonded PrFeB, waktu penahanan ( holding time ) sangat mempengaruhi kondisi sampel pada sampel yang dicuring vakum dan udara.

5. Pada Curing vakum semakin lama waktu penahanan mengakibatkan kenaikan nilai densitas dan kerapatan fluks magnetik. Sedangkan pada curing udara semakin lama waktu penahanan akan mengakibatkan penurunan nilai densitas dan kerapatan fluks magnetik.

6. Nilai densitas dan kerapatan fluks magnet tertinggi pada curing vakum dengan waktu penahanan optimum yaitu 4 jam sebesar 5. 846 gr/cm3 dan 2510.3 Gauss, sedangkan pada curing udara dengan waktu penahanan optimum yaitu 30 menit sebesar 5.910 gr/cm3 dan 2527.0 Gauss.

7. Berdasarkan hasil SEM, dapat dilihat dari gambar bahwa pada curing udara dengan waktu penahanan 30 menit lebih rapat dibandingkan dengan waktu penahanan 4 jam, sedangkan pada curing vakum dengan waktu penahanan 30 menit lebih banyak pori yang terbentuk dibandingkan dengan waktu penahanan 4 jam. Munculnya pori tersebut dapat dilihat

40

oleh adanya daerah- daerah hitam pada topografi sampel yang di uji dengan Scanning Electron Mikroscope.

5.2 Saran

Untuk penelitian selanjutnya dalam pembuatan magnet bonded PrFeB dengan variasi waktu penahanan curing disarankan :

1. Dalam proses pencetakan sebaiknya dalam keadaan ruang vakum, agar sampel tidak mudah teroksidasi.

2. Dalam pembuatan magnet bonded PrFeB dengan variasi waktu penahanan dapat dilakukan dengan metode lainnya untuk mendapatkan hasil yang optimal .

DAFTAR PUSTAKA

Afza, Erini. 2011. Pembuatan Magnet Permanent Ba-Hexa Ferrite (Bao.6fe2o3) Dengan Metode Koopresipitasi Dan Karakterisasinya. [ Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara, Program Sarjana.

A.Karokaro, Suharpiyu, M. Febri, Mujamilah, E. Yulianti, S. Purwanto, Ridwan, Sudirman. 2002. Aplikasi Resin Poliester dan Epoksi dalam Pengembangan Regid Banded Magnet. Jurnal Materi Indonesia vol.3 No.2. Tanggerang: puslitbang iptek bahan (P3IB) BATAN

Azwar, Manaf. 2002. Magnet Permanen Berbasis Nd-Fe-B. Pusat Penelitian dan Pengembangan IPTEK Bahan. Batan, Serpong, Tangerang.

Billmeyer, Fred W.1994. Text book of Polymer Science .New York: John Wiley and Sons.pp. 3.

B.K.Hadi. 2000. Mekanika Struktur Komposit. Departemen Pendidikan Nasional Cahn. R, et al. 1993. Material Science and Technology. A Comprehensive

Treatment. Vol 2A. Characterisation of Material part 1. Eric Lifshin.V.H. New York.

Dedi, N. Idayanti, S. Djaja. 2002. Pembuatan Magnet Barium Stronsium Ferit Untuk Motor DC Mini. Jurnal Fisika HFI vol 5A No.0526. Tangerang: Himpunan Fisika Indonesia

Dedi, N. Idayanti. 2006. Karakterisasi Komposisi Magnet NdFeB dengan Energi Disfersive Spectroscopy (EDS). Jurnal Elektronika No 2 Vol.6. Bandung. Dura magnetic, Inc. “ Neodymium Iron Boron (NdFeB)”. 2006.

http://www.duramag.com.

Efran handoko, Azwar manaf. Studi Sifat magnetic material magnet Sinter

Nd-Fe-B. Jurnal SainsMateri Indonesia Indonesian Journal of Materials Science. Vol. 7, No. 1, Oktober 2005, hal : 65 – 71.

Fraden, J. 2010. Handbook of Modern Sensors: Physics, Design, and Applications, 4th Ed. USA : Springer. pp. 73. ISBN 1441964657.

42

Halliday & Resnick. 1989. Fisika. Jakarta: Erlangga.

Hilda Ayu, Syahrul Humaidi, Muljadi. 2013. Pengaruh Komposisi Poliester Terhadap Sifat Magnet Dan Mekanik Pada Pembuatan Bonded Magnet Pr-Fe-B. Magnet dan Aplikasinya 2013. ISBN : 978-979-8580-27-7.

Isyana , R, S Syarief. 1989. Teknologi Pengemasan Pangan dan Gizi, IPB Bogor.

John Emsley, Nature’s building blocks: an A-Z guide to the elements., Oxford University Press, 2003, p341

Kurniawan Candra, Ayu Puspita, Muljadi. 2013. Pembuatan Rigid Bonded

Magnet Berbasis Pr-Fe-B Untuk Komponen Generator Listrik Mini. Seminar Nasional Kimia Terapan Indonesia 2013. Vol 6 hal-80.

Lih-Jiun Yu, Sahrim Hj. Ahmad, Ing Kong, Sivanesan Appadu & Moayad Husein Flaifel. 2012. Sifat Magnet, Mikrostruktur dan Morfologi Komposit Getah AsliTermoplastik Berpengisi Ferit NiZn/MwNT(Magnetic Properties, Microstructure and Morphology of Thermoplastic NaturalRubber Composite Reinforced with NiZn Ferrite/MwNT). Sains Malaysiana 41(4): 453-458

Magnets Company, “ Permanent Magnet Product”. 2000. USA. http://www.stanfordmagnets.com/magnet.html

Masno G, Muljadi, P. Sebayang. 2006. Pembuatan Magnet Permanen Isotropik Berbasis Nd-Fe-B Dan Karakterisasinya. Teknologi Indonesia29.

Mazumdar, K. Sanjay, PhD. 2002. Composite Manufacturing. New York: CRC Press. Subbab 2.3.1

MQP-16.7-20068-070 Powder Datasheet,

(http://www.mqitechnology.com/downloads/powder_datasheet_PDF/MQP -16-7-20068-070-pds.pdf),diakses tanggal 5 April 2014.

Temperatur Sintering Terhadap Sifat Magnetik dan Kekerasan pada pembuatan Iron Soft Magnetic dari Serbuk Besi.[Skripsi]. Surabaya: Jurusan Teknik Material dan Metalurgi . Fakultas Teknologi Industri ITS. Ristic,M. M. 1997. Sintering New Development. Material Science Monograph

vol 4 . Procceding of 4th Internasional Round Table Conference on Sintering, Dubravnik, Yugoslavia. September 5-10, 1979, Elsevier Scientif Publishing Company , Amsterdam-Oxford. New York

Setiabudy, Rudi. 2007. Material Teknik Listrik. UI Press. Jakarta. Halaman: 189,193.

Surdia,Tata. 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. PT.Pradnya Paramita. Jakarta. Halaman: 160, 258.

Sudirman, Ridwan, Mujamillah, S.Budiman, F.E.Putri. 2002. Studi Elastoferit Berbasis Etil Vinil Asetat (EVA) dan Elastomer Termoplastik (ETP) dan Pengujian Sifat Mekanik, Struktur Mikrodan Magnetiknya. Jurnal Sains Materi Indonesia Vol.3 No.2. Tangerang: Puslitbang Iptek Bahan (P31B) BATAN.

Toto Sudiro, Prijo Sardjono,kemas ahmad zaini thosin, muljadi. Pembuatan Magnet Sinter Pr-Fe-B dengan Teknik Spark Plasma Sintering (SPS). Akreditasi LIPI Nomor: 377/E/2013.

Yandri, R.V . 2009. Perbandingan Kinerja Keramik Dan Resin Epoksi Sebagai Isolator Tegangan Menengah 20 Kv Di Daerah Beriklim Tropis.

44

LAMPIRAN 1

Bahan dan Peralatan Penelitian

1. Bahan

PrFeB (Powder) 2. Alat

Cawan Spatula

SEM Magnet-Physic Dr. _{Steingroever GmbH Impulse}

magnetizer K-Series

Jangka Sorong Digital Gaussmeter

HAND PRESS

46

VSM ( Vibrating Sampel Magnetometer ) Neraca dan timbangan Mearesumment

LAMPIRAN 2

HASIL PENGUJIAN VIBRATING SAMPLE MAGNETOMETER SERBUK PrFeB

LAMPIRAN 3

VSM ( Vibrating Sampel Magnetometer ) Neraca dan timbangan Mearesumment

47

LAMPIRAN 2

HASIL PENGUJIAN VIBRATING SAMPLE MAGNETOMETER SERBUK PrFeB

49

LAMPIRAN 3