Efek Waktu Wet Milling dan Suhu Annealing Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur dan Magnet dari Flakes NdFeB
EFEK WAKTU WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP
SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET
DARI FLAKES NdFeB
SKRIPSI
WAHYU SOLAFIDE SIPAHUTAR
110801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
EFEK WAKTU WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP
SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET
DARI FLAKES NdFeB
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
WAHYU SOLAFIDE SIPAHUTAR
110801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERSETUJUAN
Judul
: Efek Waktu Wet Milling dan Suhu Annealing
Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur dan Magnet
dari Flakes NdFeB
Kategori
: Skripsi
Nama
: Wahyu Solafide Sipahutar
Nomor Induk Mahasiswa
: 110801087
Program studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juli 2015
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Pembimbing,
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
Awan Maghfirah, S.Si, M.Si
NIP : 195510301980031003
NIP: 197909022010121004
PERNYATAAN
EFEK WAKTU WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP
SIFAT FISIS,MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET
DARI FLAKES NdFeB
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2015
WAHYU SOLAFIDE SIPAHUTAR
110801087
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, karena BerkatNya
yang luar biasa, sehingga penulis dapat menyelesaikan studi selama perkuliahan
dan dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul: “EFEK WAKTU
WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET DARI FLAKES NdFeB”. Skripsi ini
disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program sarjana (S1)
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara, Medan.
Penulis menyadari bahwa selama proses sampai terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc. sebagai Dekan, dan Pembantu Dekan Fisika
FMIPA USU.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang sebagai Ketua Jurusan, Bapak Drs.Syahrul
Humaidi, M.Si sebagai Sekretaris Jurusan FMIPA USU dan seluruh bapak/Ibu
Staff Pengajar Fisika USU serta para pengawai administrasi.
3. Bapak Awan Maghfirah, S.Si, M.Si. dan Bapak Ing.Prijo Sardjono dan
Ir.Muljadi,M.si. sebagai dosen pembimbing penulis, serta kepada Bapak
Suprapedi, Ibu Nenen Djauhari, Bapak Prof. Pardamean Sebayang, Bapak Prof.
Masno ginting, dan Mas Eko Arif, M.Si yang telah memberikan banyak masukan
dan saran.
4. Bapak Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng selaku Kepala Pusat Penelitian
Fisika –LIPI yang telah memberikan izin untuk melakukan penelitian hingga
terselesaikannya penulisan skripsi ini.
5. Yang terkhusus Ayahanda Pandapotan Sipahutar dan Ibunda Hobbyana
Hutabarat, Abang Firman Anri Gemael Sipahutar, Kakak Marisdani Hermina
Gremita Sipahutar, dan Adik Grace Arba’atun Sipahutar yang dengan tulus
menyayangi, mendidik, mendoakan, dan memberi motivasi baik materi maupun
moril yang tak henti-hentinya. Semoga Tuhan selalu memberkati keluarga kita.
7. Keluarga Besar P2F LIPI: Ibu Ani, Bapak Lukman Faris, Bapak Boiran, Bapak
satpam dan seluruh staff LIPI yang telah memberikan pelayanan dan bantuan
yang luar biasa kepada penulis selama melakukan penelitian di P2F LIPI.
8. Untuk Sahabat Tercinta WWRHP (William,Russell,Henni,Putri), dan Teman teman seperjuangan selama penelitian di P2F LIPI Trisno,Widya, Lilis,Tabhita,
Intan,Trimala,Elma,Inten,Nensi serta sahabat terkasih EUGEALION (Kak
Bora,Pesta,Rahel,Juli,Jepri) dan tak lupa teman-teman Physic Prolix 2011 yang
telah banyak membantu penulis dalam melakukan penelitian dan menyelesaikan
penyusunan skripsi ini.
9. Untuk seluruh adik-adik di Fisika USU angkatan 2012(Kartika ,Lyana),2013
(Andi,Eka,Nurdina,Roza,Niko,Samuel,Kristin,Widya,Lawmen,KD,Ria),
2014 (Juli,Yan,Yudha, Peter,Zacky,Julfriwin,Indra) dan teman-teman di FMIPA
USU.
11. Dan kepada mereka yang tidak disebutkan namanya yang telah mendukung
penulis, saya ucapkan terima kasih.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan
dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya
membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini . Akhir kata
semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang lain yang
membacanya.
Medan, Juli 2015
Penulis
EFEK WAKTU WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP
SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR DAN MAGNET DARI FLAKES NdFeB
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan magnet dari flakes NdFeB dari proses wet
milling menggunakan ball mill terhadap sifat fisis, mikrostruktur,dan sifat
magnetnya dengan variasi waktu milling yaitu 16 jam,24 jam, 48 jam,72 jam.
Serbuk hasil mechanical milling menggunakan ball mill kemudian dianalisa
ukuran partikel yang dihasilkan dengan menggunakan PSA dan XRD. Kemudian
dilakukan pembuatan sampel uji berupa pelet dengan proses kompaksi melalui
cetak isotropi. Setelah didapatkan sampel pelet, diberikan suhu annealing dengan
variasi 150,170 ˚C, kemudian dilakukan karakterisasi mikrostruktur dengan SEM EDX dan sifat magnet dengan Gaussmeter, Permaegraph dan VSM. Dari hasil
penelitian diperoleh ukuran partikel optimum dengan waktu milling 48 jam yaitu
1,49 µm. Hasil XRD menunjukkan bahwa fasa yang muncul hanya fasa Nd2Fe14B,
fasa ini dapat dipertahankan hingga variasi waktu milling 72 jam. Densitas yang
dihasilkan semakin meningkat dengan meningkatnya variasi waktu millling.
Mikrostruktur dan komposisi yang dihasilkan dari analisa SEM-EDX adalah Nd,
Fe, dan Pr, serta kuat medan magnet yang dihasilkan dengan suhu annealing 170˚C
pada sampel 72 jam yaitu 430 Gauss.
Kata Kunci : Flakes NdFeB, Mechanical Milling, Wet Milling, Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
EFFECTS OF TIME WET MILLING AND ANNEALING TEMPERATURE
ON PHYSIC PROPERTIES, MICROSTRUCTURE AND MAGNETIC
FLAKES OF NdFeB
ABSTRACT
Had made research manufacture NdFeB magnets of flakes of wet milling process
using a ball mill to the physic properties, microstructure, and magnetic properties
with variations milling time is 16 hours, 24 hours, 48 hours, 72 hours. Powder
result of mechanical milling using a ball mill and then analyzed the resulting
particle size by using PSA and XRD. Then do the manufacture of test samples in
the form of pellets by compaction process through print isotropy. Having obtained
a sample of pellets, given annealing temperature with a variation of 150.170 ° C,
then the microstructural characterization by SEM-EDX and magnetic properties
with a Gaussmeter, Permaegraph and VSM. The results were obtained with the
optimum particle size milling time of 48 hours is 1.49 lm. XRD results showed that
the phase appeared only Nd2Fe14B phase, this phase can be maintained until the
variation of milling time of 72 hours. The resulting density increases with
increasing variation millling time. Microstructure and composition resulting from
the analysis of SEM-EDX is Nd, Fe, and Pr, as well as the magnetic field strength
generated by annealing temperature 170C on a sample of 72 hours is 430 Gauss.
Keywords: Flakes NdFeB, Mechanical Milling, Wet Milling, Physic properties,
microstructure, Properties Magnet
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Lembar Pengesahan
ii
Pernyataan
iii
Penghargaan
iv
Abstrak
vi
Abstract
vii
Daftar Isi
viii
Daftar Tabel
xi
Daftar Gambar
xii
Daftar Lampiran
xiv
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Tujuan Penelitian
3
1.5 Manfaat Penelitian
3
1.6 Tempat Penelitian
4
1.7 Sistematika Penelitian
4
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Magnet Secara Umum
5
2.2 Medan Magnet
5
2.3 Bahan Magnetik
6
2.31. Bahan Diamagnetik
6
2.3.2. Bahan Paramagnetik
6
2.3.3. Bahan Ferromagnetik
8
2.3.4. Bahan Antiferromagnetik
9
2.3.5. Bahn Ferrimagnetik
9
2.4. Klasifikasi Magnet Material
10
2.4.1. Magnet Permanen
11
2.4.1.1. Magnet Permanen NdFeB
12
2.4.1.1.1. Unsur Pemadu Pada Magnet NdFeB
12
2.4.1.1.2Karakteristik Magnet NdFeB Terhadap
15
Temperatur
2.4.1.1.3 Sifat Fisis Magnet NdFeB
2.4.2. Magnet Remanen
2.5 Mecahnical Milling
16
16
17
2.5.1 Tipe Milling
17
2.5.2 Bahan Baku
18
2.5.3 Bola Gilling
18
2.5.4 Wadah Penggilingan
19
2.5.5 Kecepatan Milling
19
2.5.6 Waktu Milling
20
2.6. Proses Kompaksi
20
2.7 Karakterisasi
21
2.7.1
BAB 3
Particle Size Analyzer (PSA)
21
2.7.2. Densitas
23
2. 7.3 X R D (X – Ray Difractomer)
23
2.7.3.1 Komponen Dasar XRD
23
2.7.3.2 Prinsip Kerja X R D
24
2.7.4 S E M (Scanning Electron Microscope)
25
2.7.5 VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
26
2.7.6 Permeagraph
27
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
28
3.1.1 Alat
28
3.1.2. Bahan
29
3.2. Diagram Alir Penelitian
30
3.3. Variabel Eksperimen
31
3.3.1 Variabel Penelitian
31
3.3.2 Variabel Percobaan yang diuji
31
3.4 Prosedur Penelitian
31
3.4.1 Proses Milling
31
3.4.2 Pembuatan Sampel Uji
32
3.4.3 Proses Magnetisasi
32
3.5 Pengujian
32
3.5.1 Analisa Struktur Sampel
32
3.5.1.1 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk Magnet
32
NdFeB (P S A)
3.5.1.2 Analisa Bulk Density Sampel Pelet
33
3.5.1.3 Analisa Struktur Serbuk Magnet NdFeB ( X R D ) 33
3.5.2 Analisa Mikrostruktur Sampel
3.5.2.1. Pengamatan Mikrostruktur Sampel Pelet
33
33
Magnet NdFeB (SEM)
3.5.3 Analisa Sifat Magnet
3.5.3.1 Pengukuran Fluks Magnetik pelet
34
34
NdFeB Dengan Gaussmeter
3.5.3.2 Analisa Sifat magnetik bahan pelet NdFeB
34
dengan VSM / Permeagraph
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Hasil Penelitian
36
4.1.1 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk NdFeB
36
4.1.2 Hasil Analisa Densitas Bulk NdFeB
37
4.1.3 Analisa Struktur Kristal Serbuk Magnet NdFeB (XRD)
39
4.2 Pengamatan Mikrostruktur Sampel Magnet NdFeB (S E M - EDX)
43
4.3 Hasil Pengujian Sifat Magnet
46
4.3.1 Pengujian Kuat Medan Magnet Dengan Gaussmeter
46
4.3.2 Karakterisasi Sifat Magnet Dengan Permagraph
48
4.3.3 Karakterisasi Sifat Magnet Dengan VSM
49
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
52
5.2 Saran
53
DAFTAR PUSTAKA
54
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Perbandingan Karakteristik Magnet Permanen
11
Tabel 2.2 Informasi Dasar Unsur Neodymium
13
Tabel 2.3 Informasi Dasar Unsur Besi / Iron
15
Tabel 2.4 Informasi Dasar Unsur Boron
15
Tabel 2.5 Sifat Fisis Magnet NdFeB
16
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran PSA untuk serbuk NdFeB hasil Milling
36
dengan Varisi Waktu
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Densitas dari Bulk Magnet NdFeB
38
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan % Kristalisasi
43
Tabel 4.4 Persentase Unsur pelet NdFeB milling 72 Jam
45
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Sampel Pelet NdFeB
46
Tabel 4.6. Besaran Magnetisasi dan medan magnet dengan Waktu Milling 50
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Arah domain-domain dalam bahan paramagnetik
7
sebelum diberi medan magnet luar
Gambar 2.2 Arah domain dalam bahan paramagnetik setelah diberi
7
medan magnet luar
Gambar 2.3 Arah domain dalam bahan ferromagnetik
8
Gambar 2.4. Arah domain dalam bahan anti ferromagnetik
9
Gambar 2.5 Tabel Periodik Menunjukkan Tipe Magnet Tiap elemen
10
Gambar 2.6 Histeris material magnet (a) Material magnet lunak,
11
(b) Material Magnet keras
Gambar 2.7 Magnet Permanen NdFeB
12
Gambar 2.8. Struktur Atom Unsur Neodymium
13
Gambar 2.9.Struktur Atom Unsur Besi
14
Gambar 2.10. Strukur Atom Unsur Boron
15
Gambar 2.11 Skema Prinsip Dasar SEM
25
Gambar 3.1 Skema Diagram Alir magnet NdFeB metode wet
30
milling Variasi Waktu Milling
Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk NdFeB
37
hasil milling dengan Efek Variasi Waktu.
Gambar 4.2. Grafik Densitas dari setiap waktu milling
38
Gambar 4.3. Pola XRD untuk milling Selama 16 Jam
39
Gambar 4.4. Pola XRD untuk milling Selama 24 Jam
40
Gambar 4.5. Pola XRD untuk milling Selama 48 Jam
41
Gambar 4.6 Pola XRD untuk milling Selama 72 Jam
42
Gambar 4.7. Hasil Pengukuran Mikrostruktur NdFeB milling 72 Jam
43
dengan SE
Gambar 4.8 Hasil Pengukuran Mikrostruktur NdFeB Milling 72 Jam
44
Dengan BSE
Gambar 4.9 Hasil Mapping Mix Unsur
45
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Kuat Medan Magnetik Sampel
46
Pelet Magnet NdFeB dengan Variasi Suhu Annaeling
Gambar 4.11 Hasil Pengukuran Sifat Magnetik NdFeB dengan
47
Permagraph
Gambar 4.12 Kurva Histerisis NdFeB tanpa Milling dengan Milling
24,48,72 Jam
49
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Gambar Dan Alat Penelitian
Lampiran 2
Densitas Dari Dimensi Sampel Berbentuk Pelet
Lampiran 3
Kurva Histerisis Magnet Permanen Ndfeb Dengan
Permaegrpah
Lampiran 4
XRD
Lampiran 5
PSA
SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET
DARI FLAKES NdFeB
SKRIPSI
WAHYU SOLAFIDE SIPAHUTAR
110801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
EFEK WAKTU WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP
SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET
DARI FLAKES NdFeB
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
WAHYU SOLAFIDE SIPAHUTAR
110801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERSETUJUAN
Judul
: Efek Waktu Wet Milling dan Suhu Annealing
Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur dan Magnet
dari Flakes NdFeB
Kategori
: Skripsi
Nama
: Wahyu Solafide Sipahutar
Nomor Induk Mahasiswa
: 110801087
Program studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juli 2015
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Pembimbing,
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
Awan Maghfirah, S.Si, M.Si
NIP : 195510301980031003
NIP: 197909022010121004
PERNYATAAN
EFEK WAKTU WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP
SIFAT FISIS,MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET
DARI FLAKES NdFeB
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2015
WAHYU SOLAFIDE SIPAHUTAR
110801087
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, karena BerkatNya
yang luar biasa, sehingga penulis dapat menyelesaikan studi selama perkuliahan
dan dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul: “EFEK WAKTU
WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, DAN MAGNET DARI FLAKES NdFeB”. Skripsi ini
disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program sarjana (S1)
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara, Medan.
Penulis menyadari bahwa selama proses sampai terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc. sebagai Dekan, dan Pembantu Dekan Fisika
FMIPA USU.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang sebagai Ketua Jurusan, Bapak Drs.Syahrul
Humaidi, M.Si sebagai Sekretaris Jurusan FMIPA USU dan seluruh bapak/Ibu
Staff Pengajar Fisika USU serta para pengawai administrasi.
3. Bapak Awan Maghfirah, S.Si, M.Si. dan Bapak Ing.Prijo Sardjono dan
Ir.Muljadi,M.si. sebagai dosen pembimbing penulis, serta kepada Bapak
Suprapedi, Ibu Nenen Djauhari, Bapak Prof. Pardamean Sebayang, Bapak Prof.
Masno ginting, dan Mas Eko Arif, M.Si yang telah memberikan banyak masukan
dan saran.
4. Bapak Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng selaku Kepala Pusat Penelitian
Fisika –LIPI yang telah memberikan izin untuk melakukan penelitian hingga
terselesaikannya penulisan skripsi ini.
5. Yang terkhusus Ayahanda Pandapotan Sipahutar dan Ibunda Hobbyana
Hutabarat, Abang Firman Anri Gemael Sipahutar, Kakak Marisdani Hermina
Gremita Sipahutar, dan Adik Grace Arba’atun Sipahutar yang dengan tulus
menyayangi, mendidik, mendoakan, dan memberi motivasi baik materi maupun
moril yang tak henti-hentinya. Semoga Tuhan selalu memberkati keluarga kita.
7. Keluarga Besar P2F LIPI: Ibu Ani, Bapak Lukman Faris, Bapak Boiran, Bapak
satpam dan seluruh staff LIPI yang telah memberikan pelayanan dan bantuan
yang luar biasa kepada penulis selama melakukan penelitian di P2F LIPI.
8. Untuk Sahabat Tercinta WWRHP (William,Russell,Henni,Putri), dan Teman teman seperjuangan selama penelitian di P2F LIPI Trisno,Widya, Lilis,Tabhita,
Intan,Trimala,Elma,Inten,Nensi serta sahabat terkasih EUGEALION (Kak
Bora,Pesta,Rahel,Juli,Jepri) dan tak lupa teman-teman Physic Prolix 2011 yang
telah banyak membantu penulis dalam melakukan penelitian dan menyelesaikan
penyusunan skripsi ini.
9. Untuk seluruh adik-adik di Fisika USU angkatan 2012(Kartika ,Lyana),2013
(Andi,Eka,Nurdina,Roza,Niko,Samuel,Kristin,Widya,Lawmen,KD,Ria),
2014 (Juli,Yan,Yudha, Peter,Zacky,Julfriwin,Indra) dan teman-teman di FMIPA
USU.
11. Dan kepada mereka yang tidak disebutkan namanya yang telah mendukung
penulis, saya ucapkan terima kasih.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan
dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya
membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini . Akhir kata
semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang lain yang
membacanya.
Medan, Juli 2015
Penulis
EFEK WAKTU WET MILLING DAN SUHU ANNEALING TERHADAP
SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR DAN MAGNET DARI FLAKES NdFeB
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan magnet dari flakes NdFeB dari proses wet
milling menggunakan ball mill terhadap sifat fisis, mikrostruktur,dan sifat
magnetnya dengan variasi waktu milling yaitu 16 jam,24 jam, 48 jam,72 jam.
Serbuk hasil mechanical milling menggunakan ball mill kemudian dianalisa
ukuran partikel yang dihasilkan dengan menggunakan PSA dan XRD. Kemudian
dilakukan pembuatan sampel uji berupa pelet dengan proses kompaksi melalui
cetak isotropi. Setelah didapatkan sampel pelet, diberikan suhu annealing dengan
variasi 150,170 ˚C, kemudian dilakukan karakterisasi mikrostruktur dengan SEM EDX dan sifat magnet dengan Gaussmeter, Permaegraph dan VSM. Dari hasil
penelitian diperoleh ukuran partikel optimum dengan waktu milling 48 jam yaitu
1,49 µm. Hasil XRD menunjukkan bahwa fasa yang muncul hanya fasa Nd2Fe14B,
fasa ini dapat dipertahankan hingga variasi waktu milling 72 jam. Densitas yang
dihasilkan semakin meningkat dengan meningkatnya variasi waktu millling.
Mikrostruktur dan komposisi yang dihasilkan dari analisa SEM-EDX adalah Nd,
Fe, dan Pr, serta kuat medan magnet yang dihasilkan dengan suhu annealing 170˚C
pada sampel 72 jam yaitu 430 Gauss.
Kata Kunci : Flakes NdFeB, Mechanical Milling, Wet Milling, Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
EFFECTS OF TIME WET MILLING AND ANNEALING TEMPERATURE
ON PHYSIC PROPERTIES, MICROSTRUCTURE AND MAGNETIC
FLAKES OF NdFeB
ABSTRACT
Had made research manufacture NdFeB magnets of flakes of wet milling process
using a ball mill to the physic properties, microstructure, and magnetic properties
with variations milling time is 16 hours, 24 hours, 48 hours, 72 hours. Powder
result of mechanical milling using a ball mill and then analyzed the resulting
particle size by using PSA and XRD. Then do the manufacture of test samples in
the form of pellets by compaction process through print isotropy. Having obtained
a sample of pellets, given annealing temperature with a variation of 150.170 ° C,
then the microstructural characterization by SEM-EDX and magnetic properties
with a Gaussmeter, Permaegraph and VSM. The results were obtained with the
optimum particle size milling time of 48 hours is 1.49 lm. XRD results showed that
the phase appeared only Nd2Fe14B phase, this phase can be maintained until the
variation of milling time of 72 hours. The resulting density increases with
increasing variation millling time. Microstructure and composition resulting from
the analysis of SEM-EDX is Nd, Fe, and Pr, as well as the magnetic field strength
generated by annealing temperature 170C on a sample of 72 hours is 430 Gauss.
Keywords: Flakes NdFeB, Mechanical Milling, Wet Milling, Physic properties,
microstructure, Properties Magnet
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Lembar Pengesahan
ii
Pernyataan
iii
Penghargaan
iv
Abstrak
vi
Abstract
vii
Daftar Isi
viii
Daftar Tabel
xi
Daftar Gambar
xii
Daftar Lampiran
xiv
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Tujuan Penelitian
3
1.5 Manfaat Penelitian
3
1.6 Tempat Penelitian
4
1.7 Sistematika Penelitian
4
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Magnet Secara Umum
5
2.2 Medan Magnet
5
2.3 Bahan Magnetik
6
2.31. Bahan Diamagnetik
6
2.3.2. Bahan Paramagnetik
6
2.3.3. Bahan Ferromagnetik
8
2.3.4. Bahan Antiferromagnetik
9
2.3.5. Bahn Ferrimagnetik
9
2.4. Klasifikasi Magnet Material
10
2.4.1. Magnet Permanen
11
2.4.1.1. Magnet Permanen NdFeB
12
2.4.1.1.1. Unsur Pemadu Pada Magnet NdFeB
12
2.4.1.1.2Karakteristik Magnet NdFeB Terhadap
15
Temperatur
2.4.1.1.3 Sifat Fisis Magnet NdFeB
2.4.2. Magnet Remanen
2.5 Mecahnical Milling
16
16
17
2.5.1 Tipe Milling
17
2.5.2 Bahan Baku
18
2.5.3 Bola Gilling
18
2.5.4 Wadah Penggilingan
19
2.5.5 Kecepatan Milling
19
2.5.6 Waktu Milling
20
2.6. Proses Kompaksi
20
2.7 Karakterisasi
21
2.7.1
BAB 3
Particle Size Analyzer (PSA)
21
2.7.2. Densitas
23
2. 7.3 X R D (X – Ray Difractomer)
23
2.7.3.1 Komponen Dasar XRD
23
2.7.3.2 Prinsip Kerja X R D
24
2.7.4 S E M (Scanning Electron Microscope)
25
2.7.5 VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
26
2.7.6 Permeagraph
27
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
28
3.1.1 Alat
28
3.1.2. Bahan
29
3.2. Diagram Alir Penelitian
30
3.3. Variabel Eksperimen
31
3.3.1 Variabel Penelitian
31
3.3.2 Variabel Percobaan yang diuji
31
3.4 Prosedur Penelitian
31
3.4.1 Proses Milling
31
3.4.2 Pembuatan Sampel Uji
32
3.4.3 Proses Magnetisasi
32
3.5 Pengujian
32
3.5.1 Analisa Struktur Sampel
32
3.5.1.1 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk Magnet
32
NdFeB (P S A)
3.5.1.2 Analisa Bulk Density Sampel Pelet
33
3.5.1.3 Analisa Struktur Serbuk Magnet NdFeB ( X R D ) 33
3.5.2 Analisa Mikrostruktur Sampel
3.5.2.1. Pengamatan Mikrostruktur Sampel Pelet
33
33
Magnet NdFeB (SEM)
3.5.3 Analisa Sifat Magnet
3.5.3.1 Pengukuran Fluks Magnetik pelet
34
34
NdFeB Dengan Gaussmeter
3.5.3.2 Analisa Sifat magnetik bahan pelet NdFeB
34
dengan VSM / Permeagraph
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Hasil Penelitian
36
4.1.1 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk NdFeB
36
4.1.2 Hasil Analisa Densitas Bulk NdFeB
37
4.1.3 Analisa Struktur Kristal Serbuk Magnet NdFeB (XRD)
39
4.2 Pengamatan Mikrostruktur Sampel Magnet NdFeB (S E M - EDX)
43
4.3 Hasil Pengujian Sifat Magnet
46
4.3.1 Pengujian Kuat Medan Magnet Dengan Gaussmeter
46
4.3.2 Karakterisasi Sifat Magnet Dengan Permagraph
48
4.3.3 Karakterisasi Sifat Magnet Dengan VSM
49
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
52
5.2 Saran
53
DAFTAR PUSTAKA
54
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Perbandingan Karakteristik Magnet Permanen
11
Tabel 2.2 Informasi Dasar Unsur Neodymium
13
Tabel 2.3 Informasi Dasar Unsur Besi / Iron
15
Tabel 2.4 Informasi Dasar Unsur Boron
15
Tabel 2.5 Sifat Fisis Magnet NdFeB
16
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran PSA untuk serbuk NdFeB hasil Milling
36
dengan Varisi Waktu
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Densitas dari Bulk Magnet NdFeB
38
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan % Kristalisasi
43
Tabel 4.4 Persentase Unsur pelet NdFeB milling 72 Jam
45
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Sampel Pelet NdFeB
46
Tabel 4.6. Besaran Magnetisasi dan medan magnet dengan Waktu Milling 50
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Arah domain-domain dalam bahan paramagnetik
7
sebelum diberi medan magnet luar
Gambar 2.2 Arah domain dalam bahan paramagnetik setelah diberi
7
medan magnet luar
Gambar 2.3 Arah domain dalam bahan ferromagnetik
8
Gambar 2.4. Arah domain dalam bahan anti ferromagnetik
9
Gambar 2.5 Tabel Periodik Menunjukkan Tipe Magnet Tiap elemen
10
Gambar 2.6 Histeris material magnet (a) Material magnet lunak,
11
(b) Material Magnet keras
Gambar 2.7 Magnet Permanen NdFeB
12
Gambar 2.8. Struktur Atom Unsur Neodymium
13
Gambar 2.9.Struktur Atom Unsur Besi
14
Gambar 2.10. Strukur Atom Unsur Boron
15
Gambar 2.11 Skema Prinsip Dasar SEM
25
Gambar 3.1 Skema Diagram Alir magnet NdFeB metode wet
30
milling Variasi Waktu Milling
Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk NdFeB
37
hasil milling dengan Efek Variasi Waktu.
Gambar 4.2. Grafik Densitas dari setiap waktu milling
38
Gambar 4.3. Pola XRD untuk milling Selama 16 Jam
39
Gambar 4.4. Pola XRD untuk milling Selama 24 Jam
40
Gambar 4.5. Pola XRD untuk milling Selama 48 Jam
41
Gambar 4.6 Pola XRD untuk milling Selama 72 Jam
42
Gambar 4.7. Hasil Pengukuran Mikrostruktur NdFeB milling 72 Jam
43
dengan SE
Gambar 4.8 Hasil Pengukuran Mikrostruktur NdFeB Milling 72 Jam
44
Dengan BSE
Gambar 4.9 Hasil Mapping Mix Unsur
45
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Kuat Medan Magnetik Sampel
46
Pelet Magnet NdFeB dengan Variasi Suhu Annaeling
Gambar 4.11 Hasil Pengukuran Sifat Magnetik NdFeB dengan
47
Permagraph
Gambar 4.12 Kurva Histerisis NdFeB tanpa Milling dengan Milling
24,48,72 Jam
49
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Gambar Dan Alat Penelitian
Lampiran 2
Densitas Dari Dimensi Sampel Berbentuk Pelet
Lampiran 3
Kurva Histerisis Magnet Permanen Ndfeb Dengan
Permaegrpah
Lampiran 4
XRD
Lampiran 5
PSA