Efek Waktu Milling Terhadap Sifat Fisis Dan Mikrostruktur Bahan Magnetik NdFeB

EFEK WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS DAN
MIKROSTRUKTUR BAHAN MAGNETIK NdFeB

SKRIPSI

ANDINI FADILA NST
130801037

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

EFEK WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS DAN
MIKROSTRUKTUR BAHAN MAGNETIK NdFeB

SKRIPSI


Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains

ANDINI FADILA NST
130801037

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN
EFEK WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS DAN
MIKROSTRUKTUR BAHAN MAGNETIK NdFeB

OLEH :


Andini Fadila Nst
NIM : 130801037

Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing

Pembimbing 1

Pembimbing 2

Candra Kurniawan, M.Si.
NIP. 198810032010121003

Drs. Herli Ginting, MS
NIP. 195505191986011001

Diketahui Oleh :

Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,


Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Kepala,

Dr. Perdinan Sinuaji, MS.
NIP. 195903101987031002

Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
NIP. 196204301988031001

i
Universitas Sumatera Utara

PERSETUJUAN

: Efek Waktu Milling Terhadap Sifat Fisis Dan Mikrostruktur
Bahan Magnetik NdFeB.
Kategori
: Skripsi
Nama

: Andini Fadila Nst
Nomor Induk Siswa : 130801037
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA)
Universitas SumateraUtara
Judul

Disetujui di
Medan, Mei 2017

Diketahui/ disetujui oleh :
Pembimbing 1,

Pembimbing 2,

(Candra Kurniawan, M.Si.)

NIP: 198810032010121003

( Drs. Herli Ginting, MS)
NIP: 195505191986011001

Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,

( Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
NIP: 195903101987031002

i
Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

EFEK WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS DAN
MIKROSTRUKTUR BAHAN MAGNETIK NdFeB

SKRIPSI


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

Medan, Mei 2017

Andini Fadila Nst
130801037

ii
Universitas Sumatera Utara

EFEK WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS DAN
MIKROSTRUKTUR BAHAN MAGNETIK NdFeB

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan magnet NdFeB dengan variasi waktu milling (0, 15, 30, 60 dan
180 menit). Bahan yang digunakan yaitu NdFeB Flakes, MQP-B+ dan MQA dengan variasi
waktu milling (0, 15, 30, 60 dan 180 menit). Tiga bahan yang digunakan di preparasi secara

terpisah. Preparasi sampel dimulai dari penggerusan bahan secara terpisah dengan ayakan
325 mesh lalu di wet milling dengan variasi waktu (0, 15, 30, 60 dan 180 menit)
menggunakan toluen dan jenis milling yang digunakan adalah HEM. Serbuk yang telah di
wet milling dikeringkan dan dikarakterisasi. Karakterisasi sampel meliputi true density, PSA,
XRD, SEM-EDS dan VSM. Dari hasil true density dan PSA semakin lama waktu milling
yang dilakukan pada bahan cenderung menurunkan nilai true density dan ukuran partikel.
Hasil analisis XRD menunjukkan terbentuk 2 fasa yaitu fasa mayor Nd 2Fe14B dan fasa minor
Fe. Fasa yang terbentuk semakin berkurang dengan waktu milling yang semakin lama. Dan
hasil uji VSM bahwa sifat magnetik dari serbuk menurun seiring bertambahnya waktu
milling. Hal yang menarik dihasilkan pada serbuk MQP-B+ yang di milling selama 60 menit
dengan sifat magnetik yang meningkat pada waktu milling 60 menit dengan nilai Hc 5,969
kOe.

Kata Kunci : MQA, MQP-B+ , NdFeB Flakes dan Wet milling.

v
Universitas Sumatera Utara

EFFECT MILLING TIME OF PHYSICAL PROPERTIES AND
MICROSTRUCTURE MAGNETIC MATERIAL NdFeB


ABSTRACT

Study of NdFeB magnet has been made with variation of milling time (0, 15, 30, 60
and 180 minutes). The materials used are NdFeB Flakes, MQP-B + and MQA with
variation of milling time (0, 15, 30, 60 and 180 min). Three materials used in the
preparation separately. Sample preparation was started from scouring material
separately with 325 mesh sieve and then in wet milling with time variation (0, 15, 30,
60 and 180 min) using toluene and the type of milling used was HEM. Powder that
has been in wet milling is dried and characterized. The sample characterization
includes true density, PSA, XRD, SEM-EDS and VSM. From true density and PSA
results, the longer milling time performed on the material tends to decrease the true
density and particle size. The result of XRD analysis shows 2 phase is major phase
Nd2Fe14B and Fe minor phase. The phase formed decreases with the longer milling
time. And the VSM test results that the magnetic properties of the powder decreases
with increasing milling time. Interestingly, the MQP-B + powder was milled for 60
minutes with magnetic properties increased at 60 minutes with a Hc 5,969 kOe.

Keywords : MQA, MQP-B+ , NdFeB Flakes dan Wet milling.


vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
PERSETUJUAN

i

PERNYATAAN

ii

PENGHARGAAN

iii

ABSTRAK


v

ABSTRACT

vi

DAFTAR ISI

vii

DAFTAR TABEL

x

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR LAMPIRAN


xiii

1

BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang

1

1.2 Rumusan Masalah

2

1.3 Batasan Masalah

3

1.4 Tujuan Penelitian

3

1.5 Manfaat Penelitian

4

1.6 Tempat dan Waktu Penelitian

4

1.7 Sistematika Penulisan

4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

6

2.1 Pengertian Magnet

6

2.2 Bahan Magnetik

7

2.2.1 Bahan Diamagnetik

7

2.2.2 Bahan Paramagnetik

7

2.2.3 Bahan Ferromagnetik

8

2.3 Klasifikasi Magnet Material

10

2.3.1 Magnet Lunak (Soft Magnetic Material)

10

2.3.2 Magnet Keras (Hard Magnetic Material)

10

vii
Universitas Sumatera Utara

2.4 Kurva Histerisis

11

2.5 Magnet Permanen

12

2.5.1 Magnet Permanen NdFeB

13

2.5.2 Struktur Kristal Magnet NdFeB

14

2.5.3 Sifat Fisis Magnet NdFeB

15

2.6 Magnet Remanen

16

2.7 Mechanical Milling

16

2.7.1 Tipe Milling

16

2.7.2 Bahan Baku

17

2.7.3 Bola Giling

17

2.8 Pencetakan (Kompaksi)

19

2.9 Karakterisasi Material Magnet

20

2.9.1 Sifat Fisis

20

2.9.2 Mikrostruktur

22

2.9.3 Sifat Magnet

28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

30

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

30

3.1.1 Tempat Penelitian

30

3.1.2 Waktu Penelitian

30

3.2 Alat dan Bahan

30

3.2.1 Alat

30

3.2.2 Bahan

32

3.3 Diagram Alir Penelitian

33

3.4 Variabel Eksperimen

34

3.4.1 Variabel Penelitian

34

3.4.2 Variabel Percobaan yang diuji

34

3.5 Prosedur Penelitian

34

3.5.1 Hand Mortar

35

3.5.2 Proses Milling

35

3.5.3 Pembuatan Sampel Uji Berbentuk Bonded

35

viii
Universitas Sumatera Utara

3.6 Pengujian

36

3.6.1 Analisa Ukuran Partikel Serbuk Magnet

36

3.6.2 Analisa Struktur Kristal dan Mikrostruktur Serbuk
Magnet

37

3.6.3 Sifat Fisis

38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

41

4.1 Karakterisasi Serbuk Magnet

41

4.1.1 True Density

41

4.1.2 Analisa Struktur Kristal dan Fasa Serbuk Magnet

42

4.1.3 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk Magnet

46

4.1.4 Analisa Mikrostruktur Serbuk Magnet

50

4.1.5 Analisa Komposisi Unsur dari Serbuk Magnet

53

4.2 Pengujian Sifat Magnet

54

4.2.1 Pengujian Serbuk Magnet dengan VSM (Vibrating
Sample Magnetometer)

54

4.2.2 Pengujian Bonded Magnet dengan VSM

58

4.4.3 Pengujian Kuat Medan Magnet dengan Gaussmeter

60

4.3 Karakterisasi Bonded Magnet

61

4.3.1 Bulk Density

61

4.3.2 Pengujian Kuat Medan Magnet dengan Gaussmeter

62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

67

5.1 Kesimpulan

67

5.2 Saran

68

DAFTAR PUSTAKA

69

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

Halaman

Tabel
1. Parameter Kemagnetan Beberapa Bahan Ferromagnetik

13

2. Karakteristik Magnet NdFeB

15

3. Hasil Pengujian Densitas Serbuk Tanpa milling dan Hasil proses
milling

41

4. Hasil Pengukuran PSA Serbuk NdFeB Flakes tanpa milling dan
hasil proses milling

46

5. Hasil Pengukuran PSA Serbuk MQP-B+ tanpa milling dan hasil
proses milling

47

6. Hasil Pengukuran PSA Serbuk MQA tanpa milling dan hasil
proses milling

49

7. Komposisi (at%) setiap element dari serbuk NdFeB Flakes,
MQP-B+ dan MQA

53

8. Hasil Pengujian VSM serbuk NdFeB Flakes, MQP-B+ dan MQA
tanpa milling dan hasil proses milling

54

9. Hasil Pengujian VSM Bonded Magnet NdFeB Flakes, MQP-B+
dan MQA tanpa milling dan hasil proses milling

58

10. Hasil Pengujian Bulk Density bonded magnet tanpa milling dan
bonded magnet hasil proses milling

61

11. Hasil pengukuran kuat medan magnet bonded magnet NdFeB
Flakes, MQP-B+ dan MQA tanpa milling dan hasil proses milling
selama 30 menit

63

12. Hasil pengukuran kuat medan magnet bonded magnet NdFeB
Flakes, MQP-B+ dan MQA tanpa milling dan hasil proses milling
selama 60 menit

64

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Halaman

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

8

2. Arah domain dalam bahan paramagnetik setelah diberi medan
magnet luar

8

3. Arah domain dalam bahan ferromagnetik

9

4. Arah domain dalam bahan anti ferromagnetik

9

5. Arah domain dalam bahan Ferrimagnetik

10

6. Histeris material magnet

11

7. Kurva Histerisis

11

8. Sel Satuan Tetragonal Nd2Fe14B dan Prisma Trigonal

14

9. Gambar Hasil Karakterisasi PSA

21

10. Grafik nilai pada D10, D50, dan D90

21

11. Skema Geometri Difraktometer

24

12. Scanning Electron Microscope (SEM)

26

13. Skema EDX (Energy Dispersive X-Ray)

27

14. Diagram Alir Penelitian

33

15. Efek waktu milling terhadap Nilai Densitas Serbuk tanpa milling
dan hasil proses milling

42

16. Hasil pengujian XRD serbuk magnet NdFeB Flakes tanpa
milling dan hasil proses milling

43

17. Hasil pengujian XRD serbuk magnet MQP-B+ tanpa milling
dan hasil proses milling

44

18. Hasil pengujian XRD serbuk magnet MQA tanpa milling dan hasil
proses milling

45

19. Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk dengan efek
waktu milling serbuk NdFeB Flakes tanpa milling dan hasil
proses milling

47
xi
Universitas Sumatera Utara

20. Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk dengan efek
waktu milling serbuk MQP-B+ tanpa milling dan hasil milling

48

21. Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk dengan pengaruh
waktu milling serbuk MQA tanpa milling dan hasil milling

50

22. Foto SEM Serbuk hasil proses milling 30 menit dengan perbesaran
2000 x. (a) NdFeB Flakes (b) MQP-B+ dan (c) MQA

52

23. Kurva histeresis NdFeB Flakes tanpa Milling dan hasil proses
Milling

55

24. Kurva histeresis MQP-B+ tanpa Milling dan hasil proses
Milling

56

25. Kurva histeresis MQA tanpa Milling dan hasil proses Milling

56

26. Kurva histeresis Bonded magnet NdFeB Flakes tanpa Milling
dan hasil proses Milling

59
+

27. Kurva histeresis Bonded magnet MQP-B tanpa Milling
dan hasil proses Milling

59

28. Kurva histeresis Bonded magnet MQA tanpa Milling da
hasil proses Milling

60

29. Efek waktu milling terhadap Nilai Bulk Density Sampel bonded
magnet tanpa milling dan bonded magnet hasil proses milling

62

30. Grafik Kuat Medan Magnet bonded magnet NdFeB Flakes,
MQP-B+ dan MQA tanpa milling dan hasil proses milling
selama 30 menit

64

31. Grafik Kuat Medan Magnet bonded magnet NdFeB Flakes,
MQP-B+ dan MQA tanpa milling dan hasil proses milling
selama 60 menit

65

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Judul

Halaman

Lamp
1. Peralatan dan Bahan Penelitian

74

2. Data – Data Hasil Pengukuran Densitas

77

3. Data Hasil SEM -EDX

80

4. Data Hasil Vibrating Sample Magneometer (VSM)

82

xiii
Universitas Sumatera Utara