Efek Waktu Wet Milling dan Suhu Annealing Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur dan Magnet dari Flakes NdFeB
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan magnet permanen pada saat ini sangat difokuskan untuk magnet
permanen energi tinggi. Salah satu bahan magnet yang dapat menghasilkan energy
tinggi adalah jenis dari RE-Fe-B ( RE( Rearth Eart) = Nd,Pr) ( D.W scott dkk,
1996). Magnet permanen berjenis RE-Fe-B ini terbuat dari paduan logam tanah
jarang berjenis Neodymium atau Praseodymium, logam Besi, dan Boron dengan
fasa magnet Nd2Fe14B atau Pr2Fe14B yang memiliki struktur kristal tetragonal
(J Fraden, 2010).
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).
Aplikasi magnet permanen pada saat ini makin berkembang dengan
diperolehnya serbuk bahan tersebut dalam ukuran yang sangat kecil atau dalam
skala nanometer. Magnet permanen merupakan suatu material yang sangat
strategis untuk dikembangkan dimasa depan. Penguasaan teknologi produksi
magnet permanen diharapkan dapat memberikan nilai tambah yang signifikan,
dengan mempertimbangkan belum adanya produsen magnet lokal untuk
memenuhi kebutuhan magnet permanen dalam negri. Pertumbuhan kebutuhan
komponen magnet permanen sampai saat ini masih sangat bergantung dari produk
impor seperti dari Jepang dan China. Oleh karena itu, diperlukan suatu kegiatan
riset yang intensif untuk mengembangkan sistem produksi magnet permanen dan
mendorong pertumbuhan industri lokal yang memproduksi magnet permanen
untuk keperluan dalam negeri (Sardjono dkk, 2012,2013).
Magnet permanen berbasis fasa Nd2Fe14B merupakan jenis magnet
permanen menarik yang memiliki kualitas magnet terbaik saat ini, dengan energy
produk maksimum (BHmax) mencapai 50 MGOe (D.W. Scott,1996), dan
memiliki karakteristik magnet yang tinggi, dalam aplikasinya magnet NdFeB
dapat berukuran nanometer. Magnet ini juga dapat menggantikan penggunaan
magnet samarium cobalt pada beberapa aplikasi khususnya penggunaan pada
temperatur kurang dari 80˚C. (Novrita,2006).
Suatu Magnet permanen harus mampu menghasilkan densitas fluks, B
magnet yang tinggi dari suatu volume magnet tertentu, stabilitas magnetik yang
baik terhadap efek temperatur dan waktu, serta memiliki ketahanan yang tinggi
terhadap pengaruh dimagnetisasi. Pada prinsipnya, suatu magnet permanen
haruslah memiliki karakteristik minimal dengan sifat kemagnetan remanen Br dan
koersitivitas instrinsik HC serta temperatur currie TC yang tinggi.(Azwar
Manaf,2013).
Untuk mengembangkan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan
canggih tersebut, maka pada penelitian ini akan dipelajari mekanisme Pengaruh
Variasi Waktu Milling Ball Mill Terhadap Mikrostruktur dan Sifat Fisis Magnet
Nd2Fe14B Hasil Proses Wet Milling. Pada penelitian ini akan ditambahkan toluene
pada saat penggilingan basa (Wet Milling) untuk mencegah terjadinya proses
oksidasi (Korosi) NdFeB pada saat penggilingan dilakukan. Disamping itu waktu
penggilingan akan divariasikan sesuai dengan bahan NdFeB yang mudah terkorosi
sehingga waktu milling juga harus benar-benar diperhatikan.
Proses milling dalam pembuatan magnet permanen berbasis NdFeB adalah
salah satu hal terpenting yang dapat memengaruhi sifat dan kualitas magnet
permanen yang dihasilkan.Variasi waktu milling yang digunakan pada penelitian
ini adalah 16,24,48,72 jam.Kemudian dilakukan uji karakterisasi dengan: Particle
Size Analyzer (PSA) untuk mengetahui ukuran partikel setiap efek variasi waktu,
alat uji X-Ray Diffraction (XRD) digunakan untuk mengetahui struktur dari fasa –
fasa yang terbentuk selama proses milling dilakukan dengan efek variasi waktu
milling, Scanning Electron Microscope (SEM) digunakan untuk mengetahui
mikrostruktur dari permukaan NdFeB setelah proses milling dengan efek variasi
waktu, Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Gaussmeter dan Permeagraph
digunakan untuk karakterisasi sifat magnet.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas,maka permasalahan umum penelitian ini adalah:
1.Bagaimanakah pengaruh variasi waktu milling menggunakan ball mill
terhadap ukuran partikel, mikrostruktur, dan sifat magnetnya?
2. Bagaimanakah Sifat fisis dan sifat magnet dari magnet NdFeB yang dibuat
dari serbuk hasil dari wet milling.?
1.3. Batasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka
perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :
1. Sampel yang digunakan adalah serpihan NdFeB tipe N35H.
2. Variasi waktu milling selama 16 jam ,24 jam, 48 jam, 72 jam dengan Ball
Mill proses wet milling
3. Karakterisasi bahan NdFeB hasil yang akan dilakukan meliputi :
a. Metode XRD, untuk mengetahui struktur kristal
b.Metode SEM, untuk mengetahui mikrostruktur dari serbuk NdFeB sebelum
dan sesudah dimilling dengan Ball Mill
c. Karakterisasi ukuran partikel yang telah dimilling dengan Ball Mill
menggunakan Particle Size Analyzer (PSA)
d.
Karakterisasi
sifat
magnet
dengan
VSM
(Vibrating
Sample
Magnetometer), Gaussmeter dan permeagraph.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah :
1. Untuk menguasai teknik preparasi serbuk serpihan (flakes) NdFeB
melalui metoda wet milling process dengan menggunakan media toluen.
2. Untuk mengetahui perbandingan mikrostruktur, densitas dan sifat
magnet permanen NdFeB dengan efek variasi waktu milling dengan
Ball Mill.
3. Untuk mengetahui Waktu Optimum Ball Mill yang dapat menghasilkan
diameter partikel kecil.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui Proses Wet Milling dengan menggunakan Ball Mill.
2. Meningkatkan kemampuan teknik pembuatan magnet permanen NdFeB
3. Dari data penelitian yang ada, diharapkan dapat menambah pengetahuan dan
wawasan tentang magnet permanen NdFeB dan menjadi referensi untuk
mengetahui efek milling pada keadaan basah (Wet Milling).
1.6. Tempat Dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Magnet , Bidang Fisika Bahan Baru, Pusat
Penelitian Fisika LIPI Gd. 440 Kawasan Puspiptek Serpong, Desa Setu,
Kecamatan Setu, Kota Tangernag Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten,
Indonesia. Dimulai dari tanggal 5 Februari sampai tanggal 8 Mei.
1.7 Sistematika Penulisan
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
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan magnet permanen pada saat ini sangat difokuskan untuk magnet
permanen energi tinggi. Salah satu bahan magnet yang dapat menghasilkan energy
tinggi adalah jenis dari RE-Fe-B ( RE( Rearth Eart) = Nd,Pr) ( D.W scott dkk,
1996). Magnet permanen berjenis RE-Fe-B ini terbuat dari paduan logam tanah
jarang berjenis Neodymium atau Praseodymium, logam Besi, dan Boron dengan
fasa magnet Nd2Fe14B atau Pr2Fe14B yang memiliki struktur kristal tetragonal
(J Fraden, 2010).
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).
Aplikasi magnet permanen pada saat ini makin berkembang dengan
diperolehnya serbuk bahan tersebut dalam ukuran yang sangat kecil atau dalam
skala nanometer. Magnet permanen merupakan suatu material yang sangat
strategis untuk dikembangkan dimasa depan. Penguasaan teknologi produksi
magnet permanen diharapkan dapat memberikan nilai tambah yang signifikan,
dengan mempertimbangkan belum adanya produsen magnet lokal untuk
memenuhi kebutuhan magnet permanen dalam negri. Pertumbuhan kebutuhan
komponen magnet permanen sampai saat ini masih sangat bergantung dari produk
impor seperti dari Jepang dan China. Oleh karena itu, diperlukan suatu kegiatan
riset yang intensif untuk mengembangkan sistem produksi magnet permanen dan
mendorong pertumbuhan industri lokal yang memproduksi magnet permanen
untuk keperluan dalam negeri (Sardjono dkk, 2012,2013).
Magnet permanen berbasis fasa Nd2Fe14B merupakan jenis magnet
permanen menarik yang memiliki kualitas magnet terbaik saat ini, dengan energy
produk maksimum (BHmax) mencapai 50 MGOe (D.W. Scott,1996), dan
memiliki karakteristik magnet yang tinggi, dalam aplikasinya magnet NdFeB
dapat berukuran nanometer. Magnet ini juga dapat menggantikan penggunaan
magnet samarium cobalt pada beberapa aplikasi khususnya penggunaan pada
temperatur kurang dari 80˚C. (Novrita,2006).
Suatu Magnet permanen harus mampu menghasilkan densitas fluks, B
magnet yang tinggi dari suatu volume magnet tertentu, stabilitas magnetik yang
baik terhadap efek temperatur dan waktu, serta memiliki ketahanan yang tinggi
terhadap pengaruh dimagnetisasi. Pada prinsipnya, suatu magnet permanen
haruslah memiliki karakteristik minimal dengan sifat kemagnetan remanen Br dan
koersitivitas instrinsik HC serta temperatur currie TC yang tinggi.(Azwar
Manaf,2013).
Untuk mengembangkan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan
canggih tersebut, maka pada penelitian ini akan dipelajari mekanisme Pengaruh
Variasi Waktu Milling Ball Mill Terhadap Mikrostruktur dan Sifat Fisis Magnet
Nd2Fe14B Hasil Proses Wet Milling. Pada penelitian ini akan ditambahkan toluene
pada saat penggilingan basa (Wet Milling) untuk mencegah terjadinya proses
oksidasi (Korosi) NdFeB pada saat penggilingan dilakukan. Disamping itu waktu
penggilingan akan divariasikan sesuai dengan bahan NdFeB yang mudah terkorosi
sehingga waktu milling juga harus benar-benar diperhatikan.
Proses milling dalam pembuatan magnet permanen berbasis NdFeB adalah
salah satu hal terpenting yang dapat memengaruhi sifat dan kualitas magnet
permanen yang dihasilkan.Variasi waktu milling yang digunakan pada penelitian
ini adalah 16,24,48,72 jam.Kemudian dilakukan uji karakterisasi dengan: Particle
Size Analyzer (PSA) untuk mengetahui ukuran partikel setiap efek variasi waktu,
alat uji X-Ray Diffraction (XRD) digunakan untuk mengetahui struktur dari fasa –
fasa yang terbentuk selama proses milling dilakukan dengan efek variasi waktu
milling, Scanning Electron Microscope (SEM) digunakan untuk mengetahui
mikrostruktur dari permukaan NdFeB setelah proses milling dengan efek variasi
waktu, Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Gaussmeter dan Permeagraph
digunakan untuk karakterisasi sifat magnet.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas,maka permasalahan umum penelitian ini adalah:
1.Bagaimanakah pengaruh variasi waktu milling menggunakan ball mill
terhadap ukuran partikel, mikrostruktur, dan sifat magnetnya?
2. Bagaimanakah Sifat fisis dan sifat magnet dari magnet NdFeB yang dibuat
dari serbuk hasil dari wet milling.?
1.3. Batasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka
perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :
1. Sampel yang digunakan adalah serpihan NdFeB tipe N35H.
2. Variasi waktu milling selama 16 jam ,24 jam, 48 jam, 72 jam dengan Ball
Mill proses wet milling
3. Karakterisasi bahan NdFeB hasil yang akan dilakukan meliputi :
a. Metode XRD, untuk mengetahui struktur kristal
b.Metode SEM, untuk mengetahui mikrostruktur dari serbuk NdFeB sebelum
dan sesudah dimilling dengan Ball Mill
c. Karakterisasi ukuran partikel yang telah dimilling dengan Ball Mill
menggunakan Particle Size Analyzer (PSA)
d.
Karakterisasi
sifat
magnet
dengan
VSM
(Vibrating
Sample
Magnetometer), Gaussmeter dan permeagraph.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah :
1. Untuk menguasai teknik preparasi serbuk serpihan (flakes) NdFeB
melalui metoda wet milling process dengan menggunakan media toluen.
2. Untuk mengetahui perbandingan mikrostruktur, densitas dan sifat
magnet permanen NdFeB dengan efek variasi waktu milling dengan
Ball Mill.
3. Untuk mengetahui Waktu Optimum Ball Mill yang dapat menghasilkan
diameter partikel kecil.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui Proses Wet Milling dengan menggunakan Ball Mill.
2. Meningkatkan kemampuan teknik pembuatan magnet permanen NdFeB
3. Dari data penelitian yang ada, diharapkan dapat menambah pengetahuan dan
wawasan tentang magnet permanen NdFeB dan menjadi referensi untuk
mengetahui efek milling pada keadaan basah (Wet Milling).
1.6. Tempat Dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Magnet , Bidang Fisika Bahan Baru, Pusat
Penelitian Fisika LIPI Gd. 440 Kawasan Puspiptek Serpong, Desa Setu,
Kecamatan Setu, Kota Tangernag Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten,
Indonesia. Dimulai dari tanggal 5 Februari sampai tanggal 8 Mei.
1.7 Sistematika Penulisan
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