Sintesis dan Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 dengan Penambahan FeMo Melalui Metode Mechanical Alloying
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SERBUK BaFe12O19 DENGAN
ADITIF FeMo MELALUI METODE MECHANICAL ALLOYING
SKRIPSI
CUT HANI SAFIRA
120801072
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SERBUK BaFe12O19 DENGAN
ADITIF FeMo MELALUI METODE MECHANICAL ALLOYING
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapain gelar Sarjana Sains
CUT HANI SAFIRA
120801072
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SERBUK BaFe12O19 DENGAN ADITIF
FeMo MELALUI METODE MECHANICAL ALLOYING
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2016
CUT HANI SAFIRA
120801072
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan
karunia-Nya telah dapat diselesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Sintesis
dan Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 dengan Penambahan FeMo Melalui Metode
Mechanical Alloying.
Maka diucapkan terimakasih kepada :
1. Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku dekan FMIPA USU yang telah memberi
bimbingan dan dukungan selama perkuliahan maupun dalam penyusunan
skripsi ini.
2. Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika FMIPA USU,
staff pengajar dan pegawai Departemen Fisika USU yang telah membimbing
dan membantu selama perkuliahan dan penyelesaian skripsi ini.
3. Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU
dan Dosen Pembimbing Akademik yang telah meluangkan waktu membimbing
dan memberi dukungan selama perkuliahan dan penyusunan skripsi ini.
4. Awan Maghfirah, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan
banyak waktu untuk membimbing, mendukung, mendo’akan serta memberi
saran untuk menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
5. Prof.Perdamean Sebayang,M.Sc selaku dosen pembimbing di Pusat Penelitian
Fisika LIPI yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing dalam
penelitian dan penyusunan skripsi.
6. Bapak T.Syahrial Harny dan Ibu Sri Endah Kiswarini selaku orang tua yang
sangat berjasa dalam memberikan ilmu, nasehat, material, do’a dan dukungan
selama perkuliahan dan penyelesaian skripsi ini, serta Cut Siti Asyura selaku
adik yang selalu memberikan semangat.
7. Dosen Pembimbing Lapangan dan Pegawai di Pusat Penelitian Fisika-LIPI (Bu
Ayu, Pak Candra, Pak Arief, Pak Toto, Bang Anggi, Pak amat, Bang Mardi, Bu
Yati) yang telah membimbing dan membantu selama menyelesaikan penelitian.
8. Eni Indriani Sinaga (Fisika 2012) selaku teman kos selama 3 tahun yang telah
menemani dalam suka-duka.
Universitas Sumatera Utara
9. Teman-teman seperjuangan “Cewek-cewek kos L-48” (Marta Nainggolan,
Santa Simanjuntak, Sulistra Simamora, Riris Julita, Fitry Silaban, dan Mia
Aulia) yang telah menemani dalam suka dan duka selama melakukan penelitian
dan penyusunan skripsi ini.
10. Saudara – saudara dan sepupu – sepupu (Bang Pontam, Kak Cut Sartika, Kak
Eva, Bang Andri, Kak Citra, Mak Tin, Bude Lintang, Om Kris, Tante Antin,
Kak Putri, Bang Dedek, Wak Adek, Pakde Agus, Ibu Ati, Kak Raihan, Dek
Tia, Dek Fifi) yang telah memberi dukungan dan do’a.
11. Physics On Fire atau Fisika USU 2012 selaku sahabat dan teman seperjuangan
selama masa perkuliahan dan tugas akhir (Roby, Cyndi, Addin, Ivan,
Fransisco, Roi, Tania, Melpa, Elisabeth, Mutia, Ari, Rudi, Ivo, Zefanya,
Josapat, Jekson, dkk).
12. Darla’s Family KKN kelompok 7 (Andrianus, Yani, Halim, Rizka, Enda, Egar,
Ayu, Anita, Sarah, Karyaman, Putri) yang selalu memberi semangat.
13. Keluarga Prof. Masno Ginting yang turut serta memberikan nasehat, dukungan,
serta do’a untuk menyelesaikan penelitian dan skripsi ini.
14. Asisten Laboratorium Fisika Inti (Dewi, Niko, Lyana, Rahmat) juga selaku
teman seperjuangan dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi.
15. Sahabat dan teman - teman penulis (Bang Nuril Akhyar, Alfira Sari, Dianlopa,
Febrina, Uci, Bena, Andissi, Bang Irfan, Bang Sulthan, Angga, Vivi, Nufus,
dan Bang Junel) yang turut serta memberi dukungan, semangat, dan do’a.
16. Teman – teman seperjuangan yang melakukan PKL maupun T.A di LIPI
(Giass, Devi, Mares, Andi, Indah, Hanifah, Taufik, Firman. Aris, Majid,
Widya, Devin, Ulul, Muda, Raihan, Bang Bahtiar, Bang Ciswandi, Peter,
Cicik, Putri, Arief Halim, Sahat).
17. Staff pengajar di PAUD Shafira (Buk Ida, Buk Dar, Buk Ira) yang turut serta
memberikan do’a, semangat, dan dukungan.
18. Adek- adek Fisika USU st.2013 (Yara, Uci, Riza, dkk), st.2014 (Ifrah, Gabriel,
Wiwid, Fiqhi, dkk), st.2015 (Dwika, Ira, Elo, Zabrina, dkk) yang telah
memberi dukungan dan do’a.
Universitas Sumatera Utara
19. Abang – abang dan kakak – kakak Fisika USU st.2011 (Kak Diana, Kak Putri,
dkk), st.2010 (Bang Anthony, Bang Lamhot, dkk), serta senior dan alumni
lainnya yang turut memberikan dukungan dan do’a.
20. Pihak – pihak lain yang telah berjasa dan selalu memberikan dukungan, dan
do’a.
Disadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan
dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat
membangun sangat diharapkan agar skripsi ini dapat diperbaiki untuk lebih baik.
Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Medan, Juni 2016
Cut Hani Safira
Universitas Sumatera Utara
Sintesis dan Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 dengan Aditif FeMo
Melalui Metode Mechanical Alloying
ABSTRAK
Telah dilakukan sintesis serbuk BaFe12O19 dengan penambahan aditif FeMo (1, 3,
5, 7, dan 9%wt) melalui metode mechanical alloying dan variasi temperatur
kalsinasi 1000, 1100, dan 1200 oC (2 jam). Karakterisasi yang dilakukan pada
serbuk meliputi: true density, Optical Microscope (OM), Vibrating Sample
Magnetometer (VSM), dan X-Ray Diffraction (XRD). Hasil karakterisasi true
density sebelum kalsinasi menghasilkan nilai berkisar 3,22 - 4,61 x 10
-3
kg/ m3
dan hasil karakterisasi Optical Microscope (OM) menghasilkan nilai 106 – 92 nm.
Hasil analisis VSM dengan penambahan 5%berat FeMo adalah σs = 50,49 (4π x
10-7) Wb.m/kg; σr = 23,83 (4π x 10-7) Wb.m/kg; jHc = 1106 (103/4π) A/m; dan
BHmax = 137 (10-1/4π) J/m3 dan merupakan nilai yang optimum. Serbuk
BaFe12O19 dengan penmbahan 5%wt FeMo yang dikalsinasi pada temperatur
1000oC (β jam) menghasilkan σs = γ1,56 (4π x 10-7) Wb.m/kg; σr = 17,17 (4π x
10-7) Wb.m/kg; jHc = 445,36 (103/4π) A/m dan BHmax = 8,66 (10-1/4π) J/m3 dan
merupakan nilai optimum. Dari hasil analisis XRD serbuk tersebut diperoleh
59,2% fasa barium heksaferit (BaFe12O19), 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.
Universitas Sumatera Utara
Synthesis and Characterization of BaFe 12O19 powder with FeMo
Additive by Mechanical Alloying Method
ABSTRACT
BaFe12O19 powder with FeMo (1, 3, 5, 7, dan 9%wt) additive has been synthesis
by mechanical alloying method and variation of calcination at temperature: 1000,
1100, and 1200 oC (2 h). The characterization of powder include: true density,
Optical Microscope (OM), Vibrating Sample Magnetometer (VSM), and X-Ray
Diffraction (XRD). The characterization result of true density before calcination
are 3,22 - 4,61 x 10-3 kg/m3, and the result of Optical Microscope are 106 – 92
nm. VSM analysis results with 5wt% FeMo additive are σs = 50,49 (4π x 10-7)
Wb.m/kg; σr = 23,83 (4π x 10-7) Wb.m/kg; jH c = 1106 (103/4π) A/m ; and BHmax =
137 (10-1/4π) J/m3 is the optimum value. After calcination at 1000 oC (2 h)
temperature, the results are σs = 31.56 (4π x 10-7) Wb.m/kg; σr = 17.17 (4π x 10-7)
Wb.m/kg; jH c = 445.36 (103/4π) A/m; and BHmax = 8.66 (10 -1/4π) J/m3 which is
the optimum value. XRD analysis showed that the powder BaFe 12O19 with 5wt%
FeMo addition has 59.2% barium hexaferrite (BaFe12O19), 24.11% hematite
(Fe2O3), and 16. 67% barium oxide (BaO) phase with hexagonal, trigonal, and
tetragonal crystal structure respectively. This material can be categorized semihard magnetic and possibility use for magnetic sensor material.
Keywords: BaFe12O19, FeMo, Mechanical Alloying, Calcination, Vibrating
Sample Magnetometer.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Kemagnetan Bahan
2.1.1 Diamagnetik
2.1.2 Paramagnetik
2.1.3 Feromagnetik
2.1.4 Anti-feromagnetik
2.2 Magnet Keramik
2.3 Sampel Penelitian
2.3.1 Barium Haksaferit
2.3.2 Besi (Fe)
2.3.3 Molibdenum (Mo)
2.4 Sifat – Sifat Magnet Permanen
2.4.1 Koersivitas
2.4.2 Remanen atau Keterhambatan
2.4.3 Saturasi Magnetisasi
2.4.4 Medan Anisotropi
2.5 Kurva Histerisis
2.6 Metode Metalurgi Serbuk
2.7 Mechanical Alloying
2.8 Kalsinasi
2.9 Karakterisasi Sifat Fisis
2.9.1 True Density
i
ii
iii
vi
vii
ix
x
xi
xii
1
3
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
10
11
11
12
12
13
13
14
15
16
17
17
Universitas Sumatera Utara
2.9.2 DTA/TG
2.10 Karakteristik Mikrostruktur
2.10.1 Optical Microscope (OM)
2.10.2 X-Ray Diffraction
2.11 Karakterisasi Sifat Magnet dengan Vibrating Sample
Magnetometer (VSM)
Bab 3 Metode Penelitian
3.1. Tempat Pemelitian
3.2. Waktu penelitian
3.3. Alat dan Bahan
3.4. Diagram Alir
3.5. Preparasi Sampel
3.5.1 Milling BaFe12O19
3.5.2 Wet Milling FeMo
3.6. Mixing
3.7. Uji Sifat Fisis
3.7.1 True Density
3.7.2 DTA/TG
3.8. Kalsinasi
3.9. Uji Mikrostruktur
3.9.1 Optical Microscope
3.9.2 X-Ray Diffraction
3.10. Uji Sifat Magnet
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1. Pengujian Serbuk
4.1.1. X-Ray Diffraction
4.1.2. True Density
4.1.3. Optical Microscope (OM)
4.1.4. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4.1.5 DTA/TG
4.2. Karakterisasi Sampel
4.2.1 Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4.2.2 X-Ray Diffraction
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
Daftar Pustaka
18
20
20
20
21
22
22
22
24
25
25
25
26
26
27
28
28
30
30
30
31
33
33
34
36
38
40
41
41
44
45
46
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nilai kerapatan dari beberapa jenis Ferrite
Tabel 3.1. Matriks komposisi sampel BaFe12O19: FeMo
Tabel 4.1. Hasil pengukuran true density dengan variasi komposisi aditif
FeMo terhadap serbuk BaFe12O19
Tabel 4.2. Hasil analisis ukuran partikel serbuk BaFe12O19 dan FeMo serta
campuran ke-dua material tersebut
Tabel 4.3. Hasil analisis Vibrating Sample Magnetometer (VSM) pada
serbuk BaFe12O19 dan penambahan 1, 5, dan 9%wt FeMo
Tabel 4.4. Hasil analisis Vibrating Sample Magnetometer (VSM) pada
penambahan 5%wt FeMo terhadap serbuk BaFe12O19 yang
telah dikalsinasi selama 2 jam
12
26
34
36
38
42
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Susunan momen dipol material diamagnetic,
(a). Tanpa medan magnet dan (b). Dengan medan magnet
Gambar 2.2. Susunan momen dipol material paramagnetic,
(a). Tanpa magnet dan (b). Dengan medan magnet
Gambar 2.3. Susunan momen dipol untuk material feromagnetik
tanpa ataupun dengan adanya medan magnet dari luar
Gambar 2.4. Kurva Histerisis
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.2. Planetary Ball Mill (PBM)
Gambar 3.3. High Energy Milling (HEM)
Gambar 3.4. Piknometer
Gambar 3.5. Thermolyne
Gambar 3.6. Proses kalsinasi, (a). T = 1000oC, (b). T = 1100oC, dan
(c). T = 1200oC (2 jam)
Gambar 3.7. Optical Microscope (OM)
Gambar 3.8. X-Ray Diffraction
Gambar 3.9. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
Gambar 4.1. Hasil analisa XRD dari serbuk BaFe12O19
Gambar 4.2. Hasil analisa XRD dari serbuk FeMo
Gambar 4.3. Nilai true density eksperimen dan teori dari campuran
serbuk BaFe12O19 dan FeMo
Gambar 4.4. Foto serbuk 99 %wt BaFe12O19 : 1 %wt FeMo (a). hasil OM,
(b). hasil analisis software ImageJ
Gambar 4.5. Hubungan antara jumlah partikel dan kumulatif distribusi
terhadap diameter partikel dari serbuk 99%wt BaFe12O19 :
1%wt FeMo
Gambar 4.6. Kurva histeresis dari hasil analisis sifat magnet pada
penambahan 1, 5, dan 9 %wt FeMo terhadap BaFe12O19
Gambar 4.7. Kurva demagnetisasi pada kuadran ke-dua dari serbuk
BaFe12O19 dengan penambahan 5%wt FeMo
Gambar 4.8. Kurva DTA/TGA dari serbuk BaFe12O19 dengan
penambahn 1%wt FeMo
Gambar 4.9. 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
5
6
6
14
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
40
40
42
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10.Kurva demagnetisasi pada kuadran ke-dua dari serbuk
BaFe12O19 dengan penambahan 5%wt FeMo yang dikalsinasi
pada temperatur 1000oC selama 2 jam
44
Gambar 4.11.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
44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Peralatan Penelitian
Lampiran 2. Perhitungan True Density
Lampiran 3. Hasil Optical Microscope (OM)
Lampiran 3. Kurva BHmax
49
53
56
60
Universitas Sumatera Utara
ADITIF FeMo MELALUI METODE MECHANICAL ALLOYING
SKRIPSI
CUT HANI SAFIRA
120801072
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SERBUK BaFe12O19 DENGAN
ADITIF FeMo MELALUI METODE MECHANICAL ALLOYING
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapain gelar Sarjana Sains
CUT HANI SAFIRA
120801072
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SERBUK BaFe12O19 DENGAN ADITIF
FeMo MELALUI METODE MECHANICAL ALLOYING
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2016
CUT HANI SAFIRA
120801072
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan
karunia-Nya telah dapat diselesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Sintesis
dan Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 dengan Penambahan FeMo Melalui Metode
Mechanical Alloying.
Maka diucapkan terimakasih kepada :
1. Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku dekan FMIPA USU yang telah memberi
bimbingan dan dukungan selama perkuliahan maupun dalam penyusunan
skripsi ini.
2. Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika FMIPA USU,
staff pengajar dan pegawai Departemen Fisika USU yang telah membimbing
dan membantu selama perkuliahan dan penyelesaian skripsi ini.
3. Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU
dan Dosen Pembimbing Akademik yang telah meluangkan waktu membimbing
dan memberi dukungan selama perkuliahan dan penyusunan skripsi ini.
4. Awan Maghfirah, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan
banyak waktu untuk membimbing, mendukung, mendo’akan serta memberi
saran untuk menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
5. Prof.Perdamean Sebayang,M.Sc selaku dosen pembimbing di Pusat Penelitian
Fisika LIPI yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing dalam
penelitian dan penyusunan skripsi.
6. Bapak T.Syahrial Harny dan Ibu Sri Endah Kiswarini selaku orang tua yang
sangat berjasa dalam memberikan ilmu, nasehat, material, do’a dan dukungan
selama perkuliahan dan penyelesaian skripsi ini, serta Cut Siti Asyura selaku
adik yang selalu memberikan semangat.
7. Dosen Pembimbing Lapangan dan Pegawai di Pusat Penelitian Fisika-LIPI (Bu
Ayu, Pak Candra, Pak Arief, Pak Toto, Bang Anggi, Pak amat, Bang Mardi, Bu
Yati) yang telah membimbing dan membantu selama menyelesaikan penelitian.
8. Eni Indriani Sinaga (Fisika 2012) selaku teman kos selama 3 tahun yang telah
menemani dalam suka-duka.
Universitas Sumatera Utara
9. Teman-teman seperjuangan “Cewek-cewek kos L-48” (Marta Nainggolan,
Santa Simanjuntak, Sulistra Simamora, Riris Julita, Fitry Silaban, dan Mia
Aulia) yang telah menemani dalam suka dan duka selama melakukan penelitian
dan penyusunan skripsi ini.
10. Saudara – saudara dan sepupu – sepupu (Bang Pontam, Kak Cut Sartika, Kak
Eva, Bang Andri, Kak Citra, Mak Tin, Bude Lintang, Om Kris, Tante Antin,
Kak Putri, Bang Dedek, Wak Adek, Pakde Agus, Ibu Ati, Kak Raihan, Dek
Tia, Dek Fifi) yang telah memberi dukungan dan do’a.
11. Physics On Fire atau Fisika USU 2012 selaku sahabat dan teman seperjuangan
selama masa perkuliahan dan tugas akhir (Roby, Cyndi, Addin, Ivan,
Fransisco, Roi, Tania, Melpa, Elisabeth, Mutia, Ari, Rudi, Ivo, Zefanya,
Josapat, Jekson, dkk).
12. Darla’s Family KKN kelompok 7 (Andrianus, Yani, Halim, Rizka, Enda, Egar,
Ayu, Anita, Sarah, Karyaman, Putri) yang selalu memberi semangat.
13. Keluarga Prof. Masno Ginting yang turut serta memberikan nasehat, dukungan,
serta do’a untuk menyelesaikan penelitian dan skripsi ini.
14. Asisten Laboratorium Fisika Inti (Dewi, Niko, Lyana, Rahmat) juga selaku
teman seperjuangan dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi.
15. Sahabat dan teman - teman penulis (Bang Nuril Akhyar, Alfira Sari, Dianlopa,
Febrina, Uci, Bena, Andissi, Bang Irfan, Bang Sulthan, Angga, Vivi, Nufus,
dan Bang Junel) yang turut serta memberi dukungan, semangat, dan do’a.
16. Teman – teman seperjuangan yang melakukan PKL maupun T.A di LIPI
(Giass, Devi, Mares, Andi, Indah, Hanifah, Taufik, Firman. Aris, Majid,
Widya, Devin, Ulul, Muda, Raihan, Bang Bahtiar, Bang Ciswandi, Peter,
Cicik, Putri, Arief Halim, Sahat).
17. Staff pengajar di PAUD Shafira (Buk Ida, Buk Dar, Buk Ira) yang turut serta
memberikan do’a, semangat, dan dukungan.
18. Adek- adek Fisika USU st.2013 (Yara, Uci, Riza, dkk), st.2014 (Ifrah, Gabriel,
Wiwid, Fiqhi, dkk), st.2015 (Dwika, Ira, Elo, Zabrina, dkk) yang telah
memberi dukungan dan do’a.
Universitas Sumatera Utara
19. Abang – abang dan kakak – kakak Fisika USU st.2011 (Kak Diana, Kak Putri,
dkk), st.2010 (Bang Anthony, Bang Lamhot, dkk), serta senior dan alumni
lainnya yang turut memberikan dukungan dan do’a.
20. Pihak – pihak lain yang telah berjasa dan selalu memberikan dukungan, dan
do’a.
Disadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan
dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat
membangun sangat diharapkan agar skripsi ini dapat diperbaiki untuk lebih baik.
Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Medan, Juni 2016
Cut Hani Safira
Universitas Sumatera Utara
Sintesis dan Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 dengan Aditif FeMo
Melalui Metode Mechanical Alloying
ABSTRAK
Telah dilakukan sintesis serbuk BaFe12O19 dengan penambahan aditif FeMo (1, 3,
5, 7, dan 9%wt) melalui metode mechanical alloying dan variasi temperatur
kalsinasi 1000, 1100, dan 1200 oC (2 jam). Karakterisasi yang dilakukan pada
serbuk meliputi: true density, Optical Microscope (OM), Vibrating Sample
Magnetometer (VSM), dan X-Ray Diffraction (XRD). Hasil karakterisasi true
density sebelum kalsinasi menghasilkan nilai berkisar 3,22 - 4,61 x 10
-3
kg/ m3
dan hasil karakterisasi Optical Microscope (OM) menghasilkan nilai 106 – 92 nm.
Hasil analisis VSM dengan penambahan 5%berat FeMo adalah σs = 50,49 (4π x
10-7) Wb.m/kg; σr = 23,83 (4π x 10-7) Wb.m/kg; jHc = 1106 (103/4π) A/m; dan
BHmax = 137 (10-1/4π) J/m3 dan merupakan nilai yang optimum. Serbuk
BaFe12O19 dengan penmbahan 5%wt FeMo yang dikalsinasi pada temperatur
1000oC (β jam) menghasilkan σs = γ1,56 (4π x 10-7) Wb.m/kg; σr = 17,17 (4π x
10-7) Wb.m/kg; jHc = 445,36 (103/4π) A/m dan BHmax = 8,66 (10-1/4π) J/m3 dan
merupakan nilai optimum. Dari hasil analisis XRD serbuk tersebut diperoleh
59,2% fasa barium heksaferit (BaFe12O19), 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.
Universitas Sumatera Utara
Synthesis and Characterization of BaFe 12O19 powder with FeMo
Additive by Mechanical Alloying Method
ABSTRACT
BaFe12O19 powder with FeMo (1, 3, 5, 7, dan 9%wt) additive has been synthesis
by mechanical alloying method and variation of calcination at temperature: 1000,
1100, and 1200 oC (2 h). The characterization of powder include: true density,
Optical Microscope (OM), Vibrating Sample Magnetometer (VSM), and X-Ray
Diffraction (XRD). The characterization result of true density before calcination
are 3,22 - 4,61 x 10-3 kg/m3, and the result of Optical Microscope are 106 – 92
nm. VSM analysis results with 5wt% FeMo additive are σs = 50,49 (4π x 10-7)
Wb.m/kg; σr = 23,83 (4π x 10-7) Wb.m/kg; jH c = 1106 (103/4π) A/m ; and BHmax =
137 (10-1/4π) J/m3 is the optimum value. After calcination at 1000 oC (2 h)
temperature, the results are σs = 31.56 (4π x 10-7) Wb.m/kg; σr = 17.17 (4π x 10-7)
Wb.m/kg; jH c = 445.36 (103/4π) A/m; and BHmax = 8.66 (10 -1/4π) J/m3 which is
the optimum value. XRD analysis showed that the powder BaFe 12O19 with 5wt%
FeMo addition has 59.2% barium hexaferrite (BaFe12O19), 24.11% hematite
(Fe2O3), and 16. 67% barium oxide (BaO) phase with hexagonal, trigonal, and
tetragonal crystal structure respectively. This material can be categorized semihard magnetic and possibility use for magnetic sensor material.
Keywords: BaFe12O19, FeMo, Mechanical Alloying, Calcination, Vibrating
Sample Magnetometer.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Kemagnetan Bahan
2.1.1 Diamagnetik
2.1.2 Paramagnetik
2.1.3 Feromagnetik
2.1.4 Anti-feromagnetik
2.2 Magnet Keramik
2.3 Sampel Penelitian
2.3.1 Barium Haksaferit
2.3.2 Besi (Fe)
2.3.3 Molibdenum (Mo)
2.4 Sifat – Sifat Magnet Permanen
2.4.1 Koersivitas
2.4.2 Remanen atau Keterhambatan
2.4.3 Saturasi Magnetisasi
2.4.4 Medan Anisotropi
2.5 Kurva Histerisis
2.6 Metode Metalurgi Serbuk
2.7 Mechanical Alloying
2.8 Kalsinasi
2.9 Karakterisasi Sifat Fisis
2.9.1 True Density
i
ii
iii
vi
vii
ix
x
xi
xii
1
3
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
10
11
11
12
12
13
13
14
15
16
17
17
Universitas Sumatera Utara
2.9.2 DTA/TG
2.10 Karakteristik Mikrostruktur
2.10.1 Optical Microscope (OM)
2.10.2 X-Ray Diffraction
2.11 Karakterisasi Sifat Magnet dengan Vibrating Sample
Magnetometer (VSM)
Bab 3 Metode Penelitian
3.1. Tempat Pemelitian
3.2. Waktu penelitian
3.3. Alat dan Bahan
3.4. Diagram Alir
3.5. Preparasi Sampel
3.5.1 Milling BaFe12O19
3.5.2 Wet Milling FeMo
3.6. Mixing
3.7. Uji Sifat Fisis
3.7.1 True Density
3.7.2 DTA/TG
3.8. Kalsinasi
3.9. Uji Mikrostruktur
3.9.1 Optical Microscope
3.9.2 X-Ray Diffraction
3.10. Uji Sifat Magnet
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1. Pengujian Serbuk
4.1.1. X-Ray Diffraction
4.1.2. True Density
4.1.3. Optical Microscope (OM)
4.1.4. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4.1.5 DTA/TG
4.2. Karakterisasi Sampel
4.2.1 Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4.2.2 X-Ray Diffraction
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
Daftar Pustaka
18
20
20
20
21
22
22
22
24
25
25
25
26
26
27
28
28
30
30
30
31
33
33
34
36
38
40
41
41
44
45
46
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nilai kerapatan dari beberapa jenis Ferrite
Tabel 3.1. Matriks komposisi sampel BaFe12O19: FeMo
Tabel 4.1. Hasil pengukuran true density dengan variasi komposisi aditif
FeMo terhadap serbuk BaFe12O19
Tabel 4.2. Hasil analisis ukuran partikel serbuk BaFe12O19 dan FeMo serta
campuran ke-dua material tersebut
Tabel 4.3. Hasil analisis Vibrating Sample Magnetometer (VSM) pada
serbuk BaFe12O19 dan penambahan 1, 5, dan 9%wt FeMo
Tabel 4.4. Hasil analisis Vibrating Sample Magnetometer (VSM) pada
penambahan 5%wt FeMo terhadap serbuk BaFe12O19 yang
telah dikalsinasi selama 2 jam
12
26
34
36
38
42
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Susunan momen dipol material diamagnetic,
(a). Tanpa medan magnet dan (b). Dengan medan magnet
Gambar 2.2. Susunan momen dipol material paramagnetic,
(a). Tanpa magnet dan (b). Dengan medan magnet
Gambar 2.3. Susunan momen dipol untuk material feromagnetik
tanpa ataupun dengan adanya medan magnet dari luar
Gambar 2.4. Kurva Histerisis
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.2. Planetary Ball Mill (PBM)
Gambar 3.3. High Energy Milling (HEM)
Gambar 3.4. Piknometer
Gambar 3.5. Thermolyne
Gambar 3.6. Proses kalsinasi, (a). T = 1000oC, (b). T = 1100oC, dan
(c). T = 1200oC (2 jam)
Gambar 3.7. Optical Microscope (OM)
Gambar 3.8. X-Ray Diffraction
Gambar 3.9. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
Gambar 4.1. Hasil analisa XRD dari serbuk BaFe12O19
Gambar 4.2. Hasil analisa XRD dari serbuk FeMo
Gambar 4.3. Nilai true density eksperimen dan teori dari campuran
serbuk BaFe12O19 dan FeMo
Gambar 4.4. Foto serbuk 99 %wt BaFe12O19 : 1 %wt FeMo (a). hasil OM,
(b). hasil analisis software ImageJ
Gambar 4.5. Hubungan antara jumlah partikel dan kumulatif distribusi
terhadap diameter partikel dari serbuk 99%wt BaFe12O19 :
1%wt FeMo
Gambar 4.6. Kurva histeresis dari hasil analisis sifat magnet pada
penambahan 1, 5, dan 9 %wt FeMo terhadap BaFe12O19
Gambar 4.7. Kurva demagnetisasi pada kuadran ke-dua dari serbuk
BaFe12O19 dengan penambahan 5%wt FeMo
Gambar 4.8. Kurva DTA/TGA dari serbuk BaFe12O19 dengan
penambahn 1%wt FeMo
Gambar 4.9. 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
5
6
6
14
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
40
40
42
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10.Kurva demagnetisasi pada kuadran ke-dua dari serbuk
BaFe12O19 dengan penambahan 5%wt FeMo yang dikalsinasi
pada temperatur 1000oC selama 2 jam
44
Gambar 4.11.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
44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Peralatan Penelitian
Lampiran 2. Perhitungan True Density
Lampiran 3. Hasil Optical Microscope (OM)
Lampiran 3. Kurva BHmax
49
53
56
60
Universitas Sumatera Utara