Pengaruh Suhu Sintering Pada Magnet NdfeB (Neodymium Iron Boron) Terhadap Sifat Fisis, Sifat Magnetik dan Struktur Kristalin
BAB 1
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 energi
tinggi adalah jenis dari RE-Fe-B (RE( Rearth Eart) = Nd,Pr)
(D.W
scottdkk, 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 industry 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 energi
produk maksimum (BHmax) mencapai 50 MGOe (D.W. Scott, 1996),
1
Universitas Sumatera Utara
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
temperature kurangdari 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 temperature 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 mekanis mepengaruh
suhu sintering magnet NdFeB terhadap sifat fisis, sifat magnetic dan struktur
kristalin. Pada penelitian ini akan ditambahkan toluene pada saat penggilingan
basah (wet milling) untuk mencegah terjadinya proses oksidasi (korosi) NdFeB
pada saat penggilingan dilakukan. Setelah wet milling maka dilakukan
pengeringan lalu diproses pada variasi suhu sintering dalam keadaan vacuum
dengan media gas nitrogen.Disamping itu proses pada suhu sintering akan
divariasikan sesuai dengan bahan NdFeB yang mudah terkorosi sehingga suhu dan
tekanan vakum yang diberikan juga harus benar-benar diperhatikan.
Proses sintering dalam pembuatan magnet permanen berbasis NdFeB
adalah salah satu hal terpenting yang dapat mempengaruhi sifat dan kualitas
magnet permanen yang dihasilkan.Variasi suhu sintering yang digunakan pada
penelitian ini adalah 400 oC, 700 oC, 900 oC dan 1000 oC dengan penahanan
selama 1 jam.Kemudian dilakukan uji karakterisasi dengan: Bulk Density untuk
mengetahui sifat fisis struktur kristalin NdFeB pada pengaruh suhu sintering, alat
uji X-Ray Diffraction (XRD) digunakan untuk mengetahui struktur kristalin dari
fasa – fasa yang terbentuk selama proses sintering dilakukan dengan pengaruh
variasi suhu sintering,Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dan Gaussmeter
digunakan untuk karakterisasi sifat magnet.
1.2. RumusanMasalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka permasalahan umum penelitian ini adalah:
Universitas Sumatera Utara
1.Bagaimanakah pengaruh variasi temperatur sintering terhadap sifat fisis, sifat
magnetik dan struktur kristalinnya ?
2. Bagaimanakah sifat fisis, sifat magnet dan struktur kristalin dari magnet
NdFeB yang dibuatdari serbuk hasil dari wet milling tanpa disintering ?
1.3. BatasanMasalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka
perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :
5. Sampel yang digunakan adalah serpihan NdFeB tipe N35H.
6. Variasi suhu sintering 400oC, 700oC, 900 oC dan 1000oC
7. Karakterisasi bahan NdFeB hasil yang akan dilakukan meliputi :
a. Metode XRD, untuk mengetahui struktur kristalin
b. KaraterisasiBulk Densityuntuk mengetahui sifat fisis
c. Karakterisasi sifat magnet dengan VSM (Vibrating Sample
Magnetometer) dan Gaussmeter.
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 pengaruh variasi temperatur sintering terhadap sifat fisis
(Bulk Density), sifat magnetik (Gaussmeter dan VSM) dan struktur kristalin
(XRD).
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui Proses temperatur sintering dalam keadaan vacuum dengan
media gas nitrogen.
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 pengaruh suhu sintering.
Universitas Sumatera Utara
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 Tangerang Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten,
Indonesia. Dimulai dari tanggal 2 Februari sampai tanggal 27 Mei 2016.
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
PENUTUP
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian
dan memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut.
Universitas Sumatera Utara
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 energi
tinggi adalah jenis dari RE-Fe-B (RE( Rearth Eart) = Nd,Pr)
(D.W
scottdkk, 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 industry 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 energi
produk maksimum (BHmax) mencapai 50 MGOe (D.W. Scott, 1996),
1
Universitas Sumatera Utara
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
temperature kurangdari 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 temperature 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 mekanis mepengaruh
suhu sintering magnet NdFeB terhadap sifat fisis, sifat magnetic dan struktur
kristalin. Pada penelitian ini akan ditambahkan toluene pada saat penggilingan
basah (wet milling) untuk mencegah terjadinya proses oksidasi (korosi) NdFeB
pada saat penggilingan dilakukan. Setelah wet milling maka dilakukan
pengeringan lalu diproses pada variasi suhu sintering dalam keadaan vacuum
dengan media gas nitrogen.Disamping itu proses pada suhu sintering akan
divariasikan sesuai dengan bahan NdFeB yang mudah terkorosi sehingga suhu dan
tekanan vakum yang diberikan juga harus benar-benar diperhatikan.
Proses sintering dalam pembuatan magnet permanen berbasis NdFeB
adalah salah satu hal terpenting yang dapat mempengaruhi sifat dan kualitas
magnet permanen yang dihasilkan.Variasi suhu sintering yang digunakan pada
penelitian ini adalah 400 oC, 700 oC, 900 oC dan 1000 oC dengan penahanan
selama 1 jam.Kemudian dilakukan uji karakterisasi dengan: Bulk Density untuk
mengetahui sifat fisis struktur kristalin NdFeB pada pengaruh suhu sintering, alat
uji X-Ray Diffraction (XRD) digunakan untuk mengetahui struktur kristalin dari
fasa – fasa yang terbentuk selama proses sintering dilakukan dengan pengaruh
variasi suhu sintering,Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dan Gaussmeter
digunakan untuk karakterisasi sifat magnet.
1.2. RumusanMasalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka permasalahan umum penelitian ini adalah:
Universitas Sumatera Utara
1.Bagaimanakah pengaruh variasi temperatur sintering terhadap sifat fisis, sifat
magnetik dan struktur kristalinnya ?
2. Bagaimanakah sifat fisis, sifat magnet dan struktur kristalin dari magnet
NdFeB yang dibuatdari serbuk hasil dari wet milling tanpa disintering ?
1.3. BatasanMasalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka
perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :
5. Sampel yang digunakan adalah serpihan NdFeB tipe N35H.
6. Variasi suhu sintering 400oC, 700oC, 900 oC dan 1000oC
7. Karakterisasi bahan NdFeB hasil yang akan dilakukan meliputi :
a. Metode XRD, untuk mengetahui struktur kristalin
b. KaraterisasiBulk Densityuntuk mengetahui sifat fisis
c. Karakterisasi sifat magnet dengan VSM (Vibrating Sample
Magnetometer) dan Gaussmeter.
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 pengaruh variasi temperatur sintering terhadap sifat fisis
(Bulk Density), sifat magnetik (Gaussmeter dan VSM) dan struktur kristalin
(XRD).
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui Proses temperatur sintering dalam keadaan vacuum dengan
media gas nitrogen.
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 pengaruh suhu sintering.
Universitas Sumatera Utara
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 Tangerang Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten,
Indonesia. Dimulai dari tanggal 2 Februari sampai tanggal 27 Mei 2016.
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
PENUTUP
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian
dan memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut.
Universitas Sumatera Utara