Optimasi Milling Time Terhadap Sifat Fisis Dan Mikrostruktur Bafe12o19 Dengan Sio2 Sebagai Aditif

OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF

SKRIPSI

LILIS SAGITA
110801039

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF

SKRIPSI


Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains

LILIS SAGITA
110801039

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

PERNYATAAN

OPTIMASI MILLING TIME TERHADAP SIFAT FISIS DAN
MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2 SEBAGAI
ADITIF

SKRIPSI


Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan,

LILIS SAGITA
110801039

PENGHARGAAN

Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
berkat, kasih karunia dan penyertaan-Nya selama penulis melaksanakan studi
hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Selama kuliah sampai penyelesain tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak
bantuan dalam bentuk moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari berbagai
pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Drs. Pardamean Sebayang, M.Sc dan Bapak Dr. Anwar Dharma S, MS
selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing,
mengarahkan


dan

memberikan

kepercayaan

kepada

penulis

dalam

melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.
2. Terima kasih yang sebesar - besarnya kepada kedua orang tuaku yang tercinta
, kepada Bapakku Asal Simangunsong dan Ibuku Shinta Marpaung yang telah
mendidik dan membesarkan saya. Yang telah berjuang bersusah payah, peras
keringat hingga saya bias melanjutkan study dan menyelesaikan penulisan
skripsi ini serta memberikan inspirasi , dorongan spritual, dana, perhatian dan
doa yang tak henti-hentinya kepada penulis.

3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika,
seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang telah
membantu dan membimbing

dalam menyelesaikan skripsi ini. Dan juga

kepada semua staf, pegawai dan dosen – dosen Universitas Sumatera Utara
mulai dari staf tertinggi hingga terendah dimana penulis menimba ilmu selama
ini.
4. Pihak Pusat Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonnesia
(LIPI) Serpong – Banten, yang banyak membantu diantaranya Bapak Dr.
Bambang Widyatmoko selaku kepala P2F LIPI, Bapak Pardamean Sebayang,
Bapak Dr. Masno Ginting, Ibu Ani, Pak Prabowo, Ibu Dr. Maria Suliyanti,

Pak Dr. Isnaini, Pak Iyon, Pak Nursidik, Pak Willdan, Ibu Kirana Putri, Pak
Andi, semua peneliti grup Laser dan seluruh staf dan karyawan P2F LIPI
yang banyak membantu, saya mengucapkan terimakasih.
5. Terimakasih buat Eben Ezer Situmorang dan adik-adikku tersayang Irfan

Pascal Simangunsong, Yhopi Surya Simangunsong, Harry Adhyaksa
Simangunsong, yang telah memberikan dukungan, doa dan memberikan
semangat kepada penulis.
6. Kepada teman-teman stambuk FISIKA 2011, juga seluruh anggota PHYSICS
PROLIX, David H, Jansius,Russel, William, Henni, Wahyu, Hendri, Rinto,
Jefri, Jerri, Hendra Gabe, Ingot, Ilham, Misael, Ancela, Rusti, Nova, Desi,
Intan, Ivo, Tabita, Nenshe, Trimala, Putri, Diana, Heni, yang telah
memberikan partisipasi , semangat dan dukungan untuk menyelesaikan
penulisan skripsi ini. Semoga kita semua sukses. Amin.
7. Sahabat- sahabatku seperjuangan satu kost selama melaksanakan penelitian di
LP2F LIPI Serpong Widya Susanti, Nova Pratiwi Barus, Hendra Damos,
Trisno, Parasian Simbolon, yang sama-sama berjuang suka duka dan
memberikan semangat, motivasi dan doa kepada penulis.
8. Kepada Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring M, Sc selaku kepala
Laboratorium Zat Padat yang telah memberi motivasi, arahan dan dukungan
kepada penulis. Dan juga Teman-teman Asisten Laboratorium Zat Padat yang
saling mendukung di dalam laboratorium.
9. Adik-adikku dari Stambuk 2012, 2013 dan 2014 atas semua dukungan dan doa
dalam penulisan skripsi ini.


Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi
dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang
membutuhkannya.

Medan,

Penulis

OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF

ABSTRAK

Pembuatan magnet permanen BaFe12O19 dilakukan dengan mencampurkan serbuk
SiO2 yang bersifat amorf, memiliki titik leleh 1610 0C dan kekerasan 650 kg/mm2
sebagai doping, dengan komposisi 93:3 % Wt untuk mendapatkan magnet yang
kuat. Dilakukan mixing dan milling menggunakan Planetary Ball Mill (PBM)),
pencampuran dilakukan menggunakan metode dry mixing dan milling, campuran

dimixing dan dimilling dengan variabel waktu 12 jam, 24 jam, 36 jam dan 48 jam
dengan kecepatan Rpm dari PBM sebesar 15 rad/menit. Dari data PSA beberapa
variasi waktu diperoleh ukuran partikel yang paling kecil 8,76 mikron dengan
waktu milling 48 jam. Sifat fisis yang di uji adalah true density, dengan nilai true
density tertinggi didapat sebesar 4,30 (gr/cm3) pada waktu milling 48 jam, dan
peningkatan true Density diperoleh pada waktu milling 24-36 jam sebesar 2,1 %
Mikrostruktur dilihat menggunakan XRD, BaFe12O19 ditemukan beberapa puncak
tertinggi. SiO2 bersifat amorf tidak ada puncak yang muncul . Hasil XRD milling
24 jam dan 48 terdapat beberapa puncak BaFe12O19 yang muncul.

Kata Kunci : BaFe12O19 , SiO2, Planetary Ball Mill (PBM),
Mikrostruktur

Sifat Fisis,

OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF

ABSTRACT


Manufacture of permanent magnet made by mixing powder BaFe12O19 amorphous
SiO2, has a melting point of 1610 0C and hardness of 650 kg/mm2 as doping, with
a composition of 93: 3% Wt to get a strong magnet. Do mixing and milling using
Planetary Ball Mill (PBM), the mixing is done using the dry method of mixing
and milling, the mixture dimixing and dimilling with variable time of 12 hours, 24
hours, 36 hours and 48 hours with a speed of 15 rpm of PBM rad / min , From the
data obtained a PSA some variation of the smallest particle size of 8.76 microns
with a milling time of 48 hours. The physical properties are true density test, with
the highest value obtained true density of 4.30 (g / cm3) at 48 hours milling time,
and a true increase in density obtained in 24-36 hours milling time by
2.1% Microstructure viewed using XRD, BaFe12O19 found some highest pick.
Amorphous SiO2 no pick that up. XRD results milling 24 hours and 48 there are
some emerging pick BaFe12O19

Keywords : BaFe12O19 , SiO2, Planetary Ball Mill (PBM), Physic Properties,
Microstructure

DAFTAR TABEL


Halaman
Tabel 2.1. Sifat Berbagai Magnet Keras
7
Tabel 2.2 Sifat Berbagai Magnet Lunak
8
Tabel 2.3 Karakteristik Fisika, mekanika, dan Sifat Elektrik Silika
11
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran PSA untuk serbuk BaFe12O19 dan SiO2
27
dengan Metode Dry Milling
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Densitas dari serbuk BaFe12O19 dan SiO2
29

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1 Histeris material magnet (a) Material magnet lunak,
6
(b) Material Magnet keras
Gambar 2.2 Struktur Kristal BaO.6Fe2O3

8
Gambar 2.3 Struktur primer tehtrahedron SiO4
9
Gambar 2.4 Bentuk unit kristal
10
Gambar 2.5 Material dan bola penghancur didalam vial (dinding vial
17
= lingkaran dengan garis putus-putus, bola penghancur =
bulat hitam besar, material = bulat hitam kecil)
Gambar 2.6 Proses tumbukan bola-bola di media milling
18
Gambar 2.7 Mekanisme terjadinya tumbukan
19
Gambar 2.8. Difraksi Bidang Atom
20
Gambar 3.4 Skema Diagram Alir
23
Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk BaO.6Fe2O3 26
tanpa milling.
Gambar 4.2. Grafik Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk SiO2 27

Gambar 4.3 Grafik Hubungan antara Waktu Milling Terhadap Mean
28
Diameter Campuran BaFe12O19 dan SiO2
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Waktu Milling TerhadapTrue Density
30
Campuran BaFe12O19 dan SiO2
Gambar 4.5 Pola XRD serbuk SiO2
31
Gambar 4.6 Pola XRD serbuk BaFe12O19
32
Gambar 4.7 Pola XRD untuk milling Selama 24 Jam
32
Gambar 4.8. Pola XRD untuk milling Selama 48 Jam
33

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1

Gambar Dan Alat Penelitian

Lampiran 2

Densitas Dari Dimensi Sampel Berbentuk Serbuk

Lampiran 3

XRD

Lampiran 4

PSA

DAFTAR ISI

Persetujuan
Lembar Pengesahan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
BAB 1

BAB 2

Halaman
i
ii
iii
iv
vi
vii
viii
xi
xii
xiv

PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penelitian

1
3
3
3
4
4

TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Magnet Secara Umum
2.2 Medan Magnet
2.2.1. Material Magnetik
2.3 Barium Hexa Ferrite (BaO.6Fe2O3)
2.4 Silika (SiO2)
2.4.1 Sumber Silika
2.4.2 Karakteristik Silika
2.5 Mixing dan Milling

5
6
6
8
9
10
11
12

2.6 Parameter Milling
2.6.1 Bahan Baku
2.6.2 Bola Gilling
2.6.3 Wadah Penggilingan
2.6.4 Kecepatan Milling
2.6.5 Rasio Berat Bola Serbuk
2.6.6 Ruang Kosong Pada Vial
2.6.7 Atmosfer Milling
2.6.8 Temperatur Milling

12
12
13
13
13
14
14
15
15

2.7 Planetari Ball Mill (PBM)
2.7.1 Mekanisme Milling Menggunakan Ball Mill
2.7.2 Mekanisme Terjadinya Tumbukan
2.8 Karakterisasi

16
16
18
19

2.8.1 Sifat Fisis
2.8.1.1 Densitas
2.8.2. Analisa Struktur
2. 8.2.1 X R D (X – Ray Difractomer)
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian
3.2 Bahan dan Alat
3.2.1 Bahan
3.2.2. Alat
3.3. Variabel Eksperimen
3.3.1 Variabel Penelitian
3.3.2 Variabel Percobaan yang diuji
3.4 Diagram Alir Penelitian
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Proses Milling Menggunakan PBM
3.5.2 Pengukuran Diameter Serbuk
3.5.3 Pengukuran Densitas Serbuk
3.5.4 X-Ray Diffraction (XRD)

19
19
20
20

21
21
21
21
21
21
22
22
22
23
24
24
24
24
24

BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Hasil Penelitian
26
4.1.1 Sifat Fisis
26
4.1.2 Analisa Struktur Kristal Serbuk BaFe12O19 dan SiO2 (XRD) 26
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

35
35
36