Sintesis dan Karakterisasi Serbuk BaFe12

Sintesis dan Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 dengan Aditif FeMo Melalui Metode Mechanical
Alloying
Cut Hani Safira1), Awan Maghfirah1), Perdamean Sebayang2)
1)
2)

Departemen Fisika - FMIPA, Universitas Sumatera Utara
Pusat Penelitian Fisika LIPI, Tangerang Selatan – Serpong
Email : cuthani@yahoo.com
ABSTRAK

Telah dilakukan sintesis serbuk BaFe12O19 dengan penambahan aditif FeMo (1, 5, dan 9%berat) melalui metode
mechanical alloying dan variasi temperatur kalsinasi 1000, 1100, dan 1200 oC (2 jam). Karakterisasi yang
dilakukan meliputi: Vibrating Sample Magnetometer (VSM), dan X-Ray Diffraction (XRD). Hasil analisis VSM
dengan penambahan 5%wt FeMo adalah σs = 50,49 emu/g; σr = 23,83 emu/g; jHc = 1106 Oe; dan BHmax = 137
kGOe merupakan nilai yang optimum. Setelah kalsinasi pada temperatur 1000 oC (2 jam) diperoleh σs = 31,56
emu/g; σr = 17,17; jHc = 445,36 Oe; dan BHmax = 8,66 kGOe merupakan nilai yang optimum. Dari hasil analisis
XRD serbuk tersebut diperoleh 59,2% fasa barium heksaferit (BaFe 12O19), 24,11% fasa hematit (Fe2O3), dan 16,67%
fasa barium oxide (BaO) dengan struktur kristal heksagonal,trigonal, dan tertagonal. Bahan serbuk ini termasuk
semihard magnetic dan memungkinkan untuk digunakan sebagai bahan sensor magnetik.
Kata Kunci: BaFe12O19, FeMo, Mechanical Alloying, Kalsinasi, Vibrating Sample Magnetometer.

Pendahuluan
Barium heksaferit (BaFe12O19) merupakan magnet
permanen yang sudah menarik perhatian luas karena
memiliki teknik yang baik dalam pembuatannya.
Barium heksaferit memiliki nilai magnetik anisotropi
dan suhu Curie yang tinggi dengan kestabilan kimia
yang cukup baik [Doni, 2013]. Material tersebut
memliki koersivitas instrinsik 6700 Oe, saturasi
magnetik 72 emu/g, dan temperatur Curie 450 oC.
Barium heksaferit telah digunakan secara meluas
pada pembuatan magnet permanen komersial, data
penyimpanan komputer, perekam optic magnet, dan
penyerap gelombang mikro [Radwan, M, 2007].
Teknik sintesis pada Barium Heksaferit dapat dibagi
ke dalam teknik fisika dan kimia. Teknik fisika yang
biasa dilakukan adalah metode reaksi padatan
(mechanical alloying), metode ini mudah dilakukan
dan memerlukan suhu yang cukup tinggi, minimal
1000oC melalui proses kalsinasi [Winataputra, 2013].
Pada proses mechanical alloying distribusi

serbuk yang homogen merupakan faktor penting
yang mempengaruhi proses ferrization dan sifat
magnetik ferit. Proses wet milling pada serbuk lebih
dianjurkan karena dapat menghasilkan distribusi
partikel yang lebih merata dari pada proses dry
milling [Stefan,2012]. Pada serbuk BaFe12O19

diberikan penambahan aditif ferromolybdenum
(FeMo) yang secara luas digunakan dalam produksi
baja stainless tahan panas dan paduan baja lainnya.
Molybdenum meningkatkan kekerasan ferit, dan
bahkan lebih besar daripada austenit. Penambahan
molibdenum memberikan struktur butir halus yang
homogen pada baja dan membantu mengurangi
kerapuhan. Penambahan aditif FeMo pada serbuk
BaFe12O19 diharapkan dapat menghasilkan sifat fisis
yang baik [Marinov, et.al, 2014].Barium MHeksaferit terbentuk paling tidak pada temperatur
1000oC agar menjadi produk utama [Rosyidah,K,
2013]. Sehingga temperatur yang dipilih untuk proses
kalsinasi serbuk yaitu 1000,1100, dan 1200oC.

Metodologi Penelitian
Pembentukan serbuk dilakukan dengan milling bahan
baku Barium Heksaferit menggunakan Planetary Ball
Mill (PBM) selama 24 jam dan aditif FeMo dengan
proses wet milling menggunakan High Energy
Milling (HEM) dengan tambahan toluen selama 1
jam. Setelah proses wet milling, FeMo dikeringkan
menggunakan oven pada suhu 100oC selama 24 jam
untuk menghilangkan kandungan toluen. Kemudian
serbuk BaFe12O19 dan aditif FeMo dimixing
menggunakan HEM dengan variasi penambahan

aditif FeMo 1, 5, dan 9 (wt%) selama 15 menit. Sifat
magnet dari tiga bahan tersebut dianalisis
menggunakan Vibrating Sample Magnetometer
(VSM).
Hasil
VSM
menunjukkan
bahwa

penambahan 5%wt FeMo menghasilkan nilai magnet
yang baik. Kemudian serbuk dengan penambahan
5%wt FeMo dikalsinasi pada variasi temperatur
1000, 1100, dan 1200oC dengan kenaikan temperatur
10oC/menit. Proses kalsinasi dilakukan menggunakan
alat Thermolyne Furnace High Temperature selama 2
jam. Setelah proses kalsinasi, karakterisasi serbuk
meliputi VSM untuk mengetahui sifat magnet dan
XRD untuk mengetahui fasa dan struktur kristal yang
dihasilkan oleh serbuk magnet.
Hasil dan Pembahasan
Analisa sifat magnet menggunakan VSM dilakukan
pada serbuk dengan komposisi penambahan 1, 5 dan
9 % wt FeMo. Sebagai pembanding, pengujian sifat
magnet untuk sampel serbuk Barium heksaferit
komersil juga dilakukan, sebagai variabel bebas.
1%wt FeMo
5%wt FeMo
9%wt FeMo
BaFe12O19

60

momen magnet dengan munculnya ion substisional
sehingga domain magnet menjadi random [Doyan, A.
2015].
Tabel 1. Hasil analisis Vibrating Sample
Magnetometer (VSM) pada penambahan
1, 5, dan 9%wt FeMo terhadap BaFe12O19.
Sampel

σs
(emu/g)

σr
(emu/g)

jHc (Oe)

BaFe12O19

59,18

45,15

1340

39,41

16,29

1149

50,94

23,83

1106

43,25

18,95

1115

99%BaFe12O19 :
1%wt. FeMo
95%BaFe12O19 :
5%.wt. FeMo
91%BaFe12O19 :
9%.wt. FeMo

Sampel yang telah dikalsinasi pada variasi
temperatur 1000, 1100, dan 1200 oC selama 2 jam
dikarakterisasi menggunakan VSM dan hasil yang
diperoleh dari karakterisasi tersebut dapat dilihat
pada Gambar 2 dan Tabel 2.

40

Tcal = 1000oC
Tcal = 1100oC
Tcal = 1200oC

-10000

30
20

0
-20000

0

10000

20000

-20

-40

 (emu/g)

(emu/g)

20

10
0
-20000

-10000

0

10000

20000

-10

-60

-20

Hext (Oe)
-30

Gambar 1. Kurva histeresis dari hasil analisis sifat
magnet pada penambahan 1, 5, dan 9
%wt FeMo terhadap BaFe12O19.
Dari Gambar 1 terlihat bahwa serbuk dengan
penambahan aditif 5%wt memiliki sifat magnet yang
paling baik bila dibandingkan dengan penambahan
persentase FeMo yang lain pada serbuk. Namun jika
dibandingkan dengan sifat magnet untuk serbuk
barium heksaferit (komersil) tanpa penambahan
aditif, nilai tersebut lebih rendah. Hal ini dikarenakan
pengaruh substitusi ion logam (mis: Zn, Fe) terhadap

BaFe12O19. Hasil penelitian tersebut menunjukkan
bahwa penambahan ion logam dapat mereduksi sifat
magnet sampel sebagai akibat dari terganggunya arah

-40

Hext (Oe)

Gambar 2. Kurva histeresis hasil analisis sifat
magnet pada penambahan 5%wt FeMo
terhadap serbuk BaFe12O19
yang
dikalsinasi pada temperatur 1000,
1100, dan 1200oC selama 2 jam.

Tabel

2. Hasil analisis Vibrating Sample
Magnetometer (VSM) pada penambahan
5%wt FeMo terhadap serbuk BaFe12O19
yang telah dikalsinasi selama 2 jam.

Sampel

σs (emu/g)

σr
(emu/g)

jHc (Oe)

31.56

17.17

455.36

31.21

16.23

3232

31.2

16.47

1185

95%BaFe12O19 :
5%wt. FeMo
(1000oC)
95%BaFe12O19 :
5%wt. FeMo
(1100oC)
95%BaFe12O19 :
5%wt. FeMo
(1200oC)

Hasil karakterisasi tersebut menunjukkan bahwa
serbuk dengan temperatur kalsinasi 1000oC memiliki
sifat magnet yang paling baik. Sedangkan pada suhu
1200oC menghasilkan kandungan hematite (Fe2O3)
yang semakin banyak dan menyebabkan penurunan
pada nilai remanensi dan saturasi serbuk [Pauzan,
2013].
Penurunan nilai remanensi dan koersivitas pada
serbuk sesuai dengan hasil analisis XRD yang
ditunjukkan pada Gambar 3.
(c)

 


Intensity (a.u)




 

(b)







(a)


30

 BaFe12O19
Fe2O3
BaO
 











 







 






 

40



50











60

2 (deg)

Gambar

3.

Hasil analisis XRD (a). serbuk
BaFe12O19, (b) serbuk BaFe12O19
dengan penambahan 5%wt FeMo yang
dikalsinasi pada temperatur 1000, (b)
serbuk BaFe12O19 dengan penambahan
5%wt FeMo yang dikalsinasi pada
temperatur 1200oC selama 2 jam.

Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa serbuk
(a) menghasilkan 81,9% fasa mayor barium
heksaferit (BaFe12O19) dengan struktur kristal
Heksagonal pada 2θ (32,5; 34,4; 57) sebagai tiga

puncak tertinggi dengan parameter kisi a = b = 5,865
; c = 23,099
dan 18,1 % fasa minor hematit
(Fe2O3) dengan struktur kristal trigonal pada 2θ
(35,6) dengan parameter kisia = b = c = 5,43 .
Serbuk (b) menghasilkan 59,2% fasa barium
heksaferit (BaFe12O19) dengan struktur kristal
heksagonal pada 2θ (32,04; 33,95; 37,11) dan
parameter kisi a = b = 5,929 , c = 23,413 . 24,11%
fasa hematit (Fe2O3) dengan struktur kristal trigonal
pada 2θ (33,23; 35,6; 54,11) dan parameter kisi a = b
= c = 5,43 . 16,67% fasa barium oxide (BaO)
dengan struktur kristal tetragonal pada 2θ (26,76;
43,3; 46,72) dan parameter kisi a = b = 3,8016 , c =
6,778 . Serbuk (b) menghasilkan 60% fasa barium
heksaferit (BaFe12O19) dengan struktur kristal
heksagonal pada 2θ (32,04; 33,95; 37,11) dan
parameter kisi a = b = 5,892 , c = 23,183 . 30,3%
fasa hematit (Fe2O3) dengan struktur kristal trigonal
pada 2θ (33,23; 35,6; 54,11) dan parameter kisi a = b
= c = 5,43 . 9,7% fasa barium oxide (BaO) dengan
struktur kristal tetragonal pada 2θ (26,76; 43,3;
46,72) dan parameter kisi a = b = 3,8016 , c =
6,778 .
Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa
bahan termasuk material semihard magnet karena
memiliki nilai koersivitas diantara 1 – 100 kA/m
(12.5 – 1250 Oe) [Sulsarek, 2012] yang dapat
diaplikasikan sebagai sensor magnetik pada sistem
keamanan [Arden, et.al, 1985].
Kesimpulan
Sintesis serbuk BaFe12O19 dengan penambahan aditif
FeMo telah berhasil dilakukan melalui metode
Mechanical Alloying. Penambahan 5%wt FeMo
merupakan penambahan aditif optimum dengan nilai
true density 3,71 g/cm3 dan memiliki sifat magnet
paling baik dengan nilai σr = 23,83 emu/g, σs = 50,94,
Hc = 1106 Oe, dan BHmax = 137 kGOe. Serbuk
BaFe12O19 dengan penambahan 5%wt FeMo yang
dikalsinasi pada temperatur 1000oC menghasilkan
sifat magnet yang paling baik dengan nilai σr = 17,17
emu/g, σs = 31,56 emu/g, Hc = 455,36 Oe, dan BHmax
8,66 kGOe. Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa
Serbuk BaFe12O19 dengan penambahan aditif 5%wt
FeMo yang sudah dikalsinasi pada temperatur
1000oC memiliki fasa dominan 59,2% barium

heksaferit (BaFe12O19), fasa minor 24,11% hematite
(Fe2O3) dan 16,67% barium oxide (BaO2). Hasil
sintesis
dan
karakterisasi
serbuk
magnet
menunjukkan bahwa serbuk termasuk material
semihard magnet yang dapat diaplikasikan sebagai
sensor magnetik dan sistem on/off pada alat
telekomunikasi.
Daftar Pustaka
Doni, R. Manaf, A. Sardjono, P, Physical
Characteristics and Magnetic Properties of
Barium Hexaferrites (BaFe12O19) Derived
from Mechanical Alloying, International
Journal of Basic & Applied Sciences IJBASIJENS Vol:13 No : 04, 2013.
Radwan, M. Rashad, M. Hessein, M, Synthesis and
characterization of barium hexaferrite
nanoparticles,
Journal
of
Materials
Processing Technology 181 (2007) 106–
109.
Winataputra, D. Karakterisasi BaFe12O19 Koersivitas
Tinggi Hasil Sintesis dengan Metode
Kopresipitas Kimia, Jurnal Sains dan
Teknologi Nuklir Indonesia Vol.14 No.2
(2013), ISSN : 1411 – 3481.
Stefan, I. Olei, A. Nicolicescu, C. Research on
Mechanical Alloying Effects on Magnetic
Propertiesof Barium Ferrite Type M, The
4th International Conference, Advanced
Composite Materials Engineering, COMAT
2012.
Marinov, M, Production Efficiency of a FerroMolibdenum Alloy, Journal of Chemical
Technology and Metallurgy, 49, 1 (2014)
45-48.

Rosyidah, K. Zainuri,M, Sintesis Dan Karakterisasi
Struktur Dan Sifat Magnet Komposit
Barium M-Heksaferit/ Polianilin Berstruktur
Core-Shell Berbasis Pasir Besi Alam,
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1,
(2013).
Slusarek, B. Zakrzewski, K. Magnetic properties of
permanent magnets for magnetic sensors
working in wide range of temperature,
PRZEGLĄD
ELEKTROTECHNICZNY
(Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 88
NR 7b/2012.
Pauzan, M. Kato, T. Iwata, S. Suharyadi, E. Pengaruh
Ukuran Butir dan Struktur Kristal terhadap
Sifat Kemagnetan pada Nanopartikel
Magnetit (Fe3O4), Prosiding Pertemuan
Ilmiah XXVII HFI Jateng & DIY (2011)
ISSN : 0853-0823.
Doyan, A. Halik, I. Susilawati, PENGARUH
VARIASI TEMPERATUR KALSINASI
TERHADAP BARIUM M-HEKSAFERIT
DIDOPING
Zn
MENGGUNAKAN
FOURIER TRANSFORM INFRA RED, J.
Pijar MIPA, Vol. X No.1, Maret 2015: 7-15,
ISSN 1907-1744.
Arden, et.al. 1985. Material Magnetic. NATIONAL
MATERIALS ADVISORY BOARD;
Washington D.C.