Optimasi Milling Time Terhadap Sifat Fisis Dan Mikrostruktur Bafe12o19 Dengan Sio2 Sebagai Aditif
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Magnet permanen merupakan komponen yang sangat penting untuk
beragam aplikasi teknologi canggih, seperti: otomotif, elektronik dan energi.
Aplikasi sistem otomatisasi elektronik, otomatisasi industri dan sejenisnya
memerlukan magnet permanen yang spesifik. Saat ini di Indonesia masih
mengimpor produk magnet permanen, terutama dari Jepang dan China.
Sedangkan kebutuhan magnet permanen di Indonesia sangat tinggi dan
menempatkan Indonesia menjadi pasar nomor 2 dunia. Oleh karena itu, perlu
dibangun industri magnet lokal untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Melalui
pembentukan Konsorsium magnet yang anggotanya terdiri dari para akademisi,
bisnis, dan pemerintah.( Priyo Sardjono , 2011)
Material nanokristal feromagnetik merupakan material yang menarik
perhatian para peneliti beberapa tahun terakhir ini. Salah satunya adalah oksida
heksagonal ferit. Berdasarkan rumus kimia dan struktur kristalnya, heksaferit
dikelompokkan menjadi 5 tipe, yaitu : tipe-M , tipe-W , tipe-X , tipe-Y dan tipe-Z.
Tipe-M yang lebih dikenal dengan sebutan barium heksagonal ferit (BaM)
merupakan oksida keramik yang paling banyak dimanfaatkan secara komersial
dan hingga kini telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengembangkan
material tersebut baik dari segi fabrikasinya maupun penggunaannya. Barium
heksaferit dan seluruh turunannya memiliki sifat magnet yang spesifik sehingga
dapat dimanfaatkan sebagai magnet permanen, media peredam magnetik dan
peralatan aplikasi gelombang mikro lainnya. (Candra Kurniawan,2011)
Pengembangan material BaFe12O19 (M-type feritte hexagonal) sebagai
bahan magnetik sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang aplikasi, karena
memiliki karakteristik : temperatur Curie yang relative tinggi, nilai koersifitas,
saturasi magnetik dan anisotropi magnetik tinggi pula (Condens Matter,2011)
Barium ferit mendapat prioritas besar dalam penelitian bahan magnet karna bahan
ini dapat dibuat menjadi magnet permanen (hard magnet) yang memiliki sifat
kemagnetan bahan yang baik dan banyak di aplikasikan dalam berbagai
kebutuhan, selain itu bahan magnet barium ferit dinilai lebih ekonomis dan mudah
dibuat. (Didin et al,2010)
Magnet permanen barium heksaferit banyak digunakan pada berbagai
komponen listrik dan elektronik seperti pengeras suara (loud speaker), KWHmeter, meteran air, motor – motor DC, alat – alat rumah tangga mainan anakanak dan lainnya.
Salah satu kendala yang dihadapi dari bahan ini adalah sifat mekaniknya
yang keras dan Britle dan koersivitas relatif kecil sehingga menghasilkan medan
yang relatif kecil. Untuk mengatasi permasalahan tersebut telah banyak dilakukan
penelitian untuk meningkatkan sifat gunanya yaitu dengan penambahan bahan
aditif seperti TiO2, SiO2, Al2O3 sehingga diharapkan mampu mengontrol
pertumbuhan butir dan meningkatkan sifat magnet seperti koersifitas dan
remanensinya serta kekuatan bahan. ( Priyono, 2004)
Dengan penambahan SiO2 diharapkan dapat mengontrol pertumbuhan
butir dan meningkatkan ketahanan bahan karena Silika memiliki titik lebur yang
cukup tinngi sehingga tidak merubah struktur Kristal.
Teknik karakterisasi untuk menentukan ukuran atau distribusi partikel
dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya adalah menggunakan
mikroskop elektron seperti SEM dan TEM, atau menggunakan Particle Size
Analyzer (PSA). Hasil dari karakterisasi SEM / TEM berbentuk gambar digital
partikel sedangkan hasil karakterisasi PSA dalam bentuk distribusi ukuran
partikel. Data digital hasil karakterisasi menggunakan SEM / TEM dapat diolah
lebih lanjut sehingga didapat distribusi ukuran partikelnya melalui sarana media
pengolah data digital..(Candra Kurniawan,2011)
Untuk pembuatan nanomaterial (penghancuran struktur material agar
menghasilkan ukuran yang lebih kecil; powder/koloid) secara mekanik, tekniknya
terbagi menjadi mechanical alloying dan mechanical milling. Teknik mechanical
milling biasanya menggunakan instrumen seperti ball-mill
Berbagai metode mixing dan milling. digunakan dalam pembuatan magnet
barium ferit. Mixing merupakan penggabungan dua bahan menjadi suatu bahan
yang baru yang homogen dengan bantuan alat. Pencampuran serbuk dapat
dilakukan dengan mencampurkan logam yang berbeda dan material-material lain
untuk memberikan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik.
Pencampuran dapat dilakukan dengan proses kering (dry mixing) dan
proses basah (wet mixing). Pelumas (lubricant) mungkin ditambahkan untuk
meningkatkan sifat powders flow. Binders ditambahkan untuk meningkatkan
green strenghtnya seperti wax atau polimer termoplastik
Oleh sebab itu , pada penelitian ini akan meneliti pengaruh penambahan
aditif SiO2 dalam prosedur awal bahan BaFe12O19 yang diperoleh dengan metode
mechanical milling/alloying, untuk melihat pengaruh aditif pada fasa akhir barium
heksaferit.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka yang akan di teliti dalam penelitian
ini adalah :
1. Bagaimana efek dari proses mixing dan milling dengan dry milling
terhadap ukuran partikel serbuk BaFe12O19 aditif SiO2.
2. Bagaimana efek dari waktu milling terhadap ukuran partikel, dan
mikrostrukturnya.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui efek waktu milling dan proses dry milling terhadap
ukuran partikel; serbuk BaFe12O19 dan aditif SiO2.
2. Untuk mengetahui efek waktu milling terhadap mikrostruktur BaFe12O19
dan aditif SiO2.
3. Untuk mengetahui efek waktu milling terhadap kuat medan magnet
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini :
1. Bahan yang di gunakan adalah serbuk BaFe12O19 dan aditif SiO2
2. Waktu milling yang di tetapkan adalah 0 , 12 , 24 , 36 dan 48 jam.
3. Pada saat menggiling perbandingan bola dengan serbuk BaFe12O19 dan
aditif SiO2 adalah1 : 5.
4. Perbandingan komposisi BaFe12O19 dan aditif SiO2 milling yang di
tetapkan adalah 100:0 , 99:1 , 97:3 , 95:5 dan 93:7 %Wt
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan menjadi referensi bagi peneliti selanjutnya, dan
dapat meningkatkan teknik pembuatan magnet BaFe12O19 +SiO2 , mengetahui
efek milling terhadap ukuran partikel, mikrostruktur dan kuat medan magnet.
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri 5 BAB, dengan sistematika
sebagai berikut :
1. BAB I Pendahuluan, merupakan pendahuluan yang menjelaskan latar
belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan
masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
2. BAB II Landasan teori, merupakan landasan teori yang menjadi acuan
untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.
3. BAB III
Metodologi penelitian, merupakan pembahasan tentang
prosedur penelitian yaitu peralatan, bahan dan cara kerja.
4. BAB IV
Analisa dan Pembahasan , merupakan pengolahan hasil
pengamatan dan analisa data penelitian.
5. BAB V Penutup, merupakan kesimpulan hasil penelitian dan saran –
saran.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Magnet permanen merupakan komponen yang sangat penting untuk
beragam aplikasi teknologi canggih, seperti: otomotif, elektronik dan energi.
Aplikasi sistem otomatisasi elektronik, otomatisasi industri dan sejenisnya
memerlukan magnet permanen yang spesifik. Saat ini di Indonesia masih
mengimpor produk magnet permanen, terutama dari Jepang dan China.
Sedangkan kebutuhan magnet permanen di Indonesia sangat tinggi dan
menempatkan Indonesia menjadi pasar nomor 2 dunia. Oleh karena itu, perlu
dibangun industri magnet lokal untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Melalui
pembentukan Konsorsium magnet yang anggotanya terdiri dari para akademisi,
bisnis, dan pemerintah.( Priyo Sardjono , 2011)
Material nanokristal feromagnetik merupakan material yang menarik
perhatian para peneliti beberapa tahun terakhir ini. Salah satunya adalah oksida
heksagonal ferit. Berdasarkan rumus kimia dan struktur kristalnya, heksaferit
dikelompokkan menjadi 5 tipe, yaitu : tipe-M , tipe-W , tipe-X , tipe-Y dan tipe-Z.
Tipe-M yang lebih dikenal dengan sebutan barium heksagonal ferit (BaM)
merupakan oksida keramik yang paling banyak dimanfaatkan secara komersial
dan hingga kini telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengembangkan
material tersebut baik dari segi fabrikasinya maupun penggunaannya. Barium
heksaferit dan seluruh turunannya memiliki sifat magnet yang spesifik sehingga
dapat dimanfaatkan sebagai magnet permanen, media peredam magnetik dan
peralatan aplikasi gelombang mikro lainnya. (Candra Kurniawan,2011)
Pengembangan material BaFe12O19 (M-type feritte hexagonal) sebagai
bahan magnetik sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang aplikasi, karena
memiliki karakteristik : temperatur Curie yang relative tinggi, nilai koersifitas,
saturasi magnetik dan anisotropi magnetik tinggi pula (Condens Matter,2011)
Barium ferit mendapat prioritas besar dalam penelitian bahan magnet karna bahan
ini dapat dibuat menjadi magnet permanen (hard magnet) yang memiliki sifat
kemagnetan bahan yang baik dan banyak di aplikasikan dalam berbagai
kebutuhan, selain itu bahan magnet barium ferit dinilai lebih ekonomis dan mudah
dibuat. (Didin et al,2010)
Magnet permanen barium heksaferit banyak digunakan pada berbagai
komponen listrik dan elektronik seperti pengeras suara (loud speaker), KWHmeter, meteran air, motor – motor DC, alat – alat rumah tangga mainan anakanak dan lainnya.
Salah satu kendala yang dihadapi dari bahan ini adalah sifat mekaniknya
yang keras dan Britle dan koersivitas relatif kecil sehingga menghasilkan medan
yang relatif kecil. Untuk mengatasi permasalahan tersebut telah banyak dilakukan
penelitian untuk meningkatkan sifat gunanya yaitu dengan penambahan bahan
aditif seperti TiO2, SiO2, Al2O3 sehingga diharapkan mampu mengontrol
pertumbuhan butir dan meningkatkan sifat magnet seperti koersifitas dan
remanensinya serta kekuatan bahan. ( Priyono, 2004)
Dengan penambahan SiO2 diharapkan dapat mengontrol pertumbuhan
butir dan meningkatkan ketahanan bahan karena Silika memiliki titik lebur yang
cukup tinngi sehingga tidak merubah struktur Kristal.
Teknik karakterisasi untuk menentukan ukuran atau distribusi partikel
dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya adalah menggunakan
mikroskop elektron seperti SEM dan TEM, atau menggunakan Particle Size
Analyzer (PSA). Hasil dari karakterisasi SEM / TEM berbentuk gambar digital
partikel sedangkan hasil karakterisasi PSA dalam bentuk distribusi ukuran
partikel. Data digital hasil karakterisasi menggunakan SEM / TEM dapat diolah
lebih lanjut sehingga didapat distribusi ukuran partikelnya melalui sarana media
pengolah data digital..(Candra Kurniawan,2011)
Untuk pembuatan nanomaterial (penghancuran struktur material agar
menghasilkan ukuran yang lebih kecil; powder/koloid) secara mekanik, tekniknya
terbagi menjadi mechanical alloying dan mechanical milling. Teknik mechanical
milling biasanya menggunakan instrumen seperti ball-mill
Berbagai metode mixing dan milling. digunakan dalam pembuatan magnet
barium ferit. Mixing merupakan penggabungan dua bahan menjadi suatu bahan
yang baru yang homogen dengan bantuan alat. Pencampuran serbuk dapat
dilakukan dengan mencampurkan logam yang berbeda dan material-material lain
untuk memberikan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik.
Pencampuran dapat dilakukan dengan proses kering (dry mixing) dan
proses basah (wet mixing). Pelumas (lubricant) mungkin ditambahkan untuk
meningkatkan sifat powders flow. Binders ditambahkan untuk meningkatkan
green strenghtnya seperti wax atau polimer termoplastik
Oleh sebab itu , pada penelitian ini akan meneliti pengaruh penambahan
aditif SiO2 dalam prosedur awal bahan BaFe12O19 yang diperoleh dengan metode
mechanical milling/alloying, untuk melihat pengaruh aditif pada fasa akhir barium
heksaferit.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka yang akan di teliti dalam penelitian
ini adalah :
1. Bagaimana efek dari proses mixing dan milling dengan dry milling
terhadap ukuran partikel serbuk BaFe12O19 aditif SiO2.
2. Bagaimana efek dari waktu milling terhadap ukuran partikel, dan
mikrostrukturnya.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui efek waktu milling dan proses dry milling terhadap
ukuran partikel; serbuk BaFe12O19 dan aditif SiO2.
2. Untuk mengetahui efek waktu milling terhadap mikrostruktur BaFe12O19
dan aditif SiO2.
3. Untuk mengetahui efek waktu milling terhadap kuat medan magnet
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini :
1. Bahan yang di gunakan adalah serbuk BaFe12O19 dan aditif SiO2
2. Waktu milling yang di tetapkan adalah 0 , 12 , 24 , 36 dan 48 jam.
3. Pada saat menggiling perbandingan bola dengan serbuk BaFe12O19 dan
aditif SiO2 adalah1 : 5.
4. Perbandingan komposisi BaFe12O19 dan aditif SiO2 milling yang di
tetapkan adalah 100:0 , 99:1 , 97:3 , 95:5 dan 93:7 %Wt
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan menjadi referensi bagi peneliti selanjutnya, dan
dapat meningkatkan teknik pembuatan magnet BaFe12O19 +SiO2 , mengetahui
efek milling terhadap ukuran partikel, mikrostruktur dan kuat medan magnet.
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri 5 BAB, dengan sistematika
sebagai berikut :
1. BAB I Pendahuluan, merupakan pendahuluan yang menjelaskan latar
belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan
masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
2. BAB II Landasan teori, merupakan landasan teori yang menjadi acuan
untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.
3. BAB III
Metodologi penelitian, merupakan pembahasan tentang
prosedur penelitian yaitu peralatan, bahan dan cara kerja.
4. BAB IV
Analisa dan Pembahasan , merupakan pengolahan hasil
pengamatan dan analisa data penelitian.
5. BAB V Penutup, merupakan kesimpulan hasil penelitian dan saran –
saran.