Efek Temperatur Sintering Terhadap Sifat Fisis dan Magnet dari Mill Scale dengan Aditif FeMo
EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
SKRIPSI
MELPA SIMAMORA
120801022
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar sarjana sains
MELPA SIMAMORA
120801022
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
( Melpa Simamora)
Nim: 120801022
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus dan Bunda Maria yang
selalu mencintai, dan menolong saya selama perkuliahan dan memberi
kemudahan sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi
program sarjana (S1) Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Untuk memenuhi persyaratan tersebut
diatas saya mengerjakan tugas akhir dengan judul: “ Efek Temperatur Sintering
Terhadap Sifat Fisis dan Magnet dari Mill Scale dengan Aditif FeMo”, yang
dilaksanakan di laboratorium Magnet P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai
dengan waktu yang ditetapkan.
Saya 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. Kerista Sebayang, M.Sc sebagai Dekan, 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 Pegawai Administrasi.
2. Bapak Drs. Herli Ginting, M.S, selaku Dosen Pembimbing di USU dan Bapak,
Prof. Dr. Masno Ginting M.Sc dan Bapak Prof. Drs. Pardamean Sebayang
M.Sc, selaku Dosen Pembimbing di LIPI yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing,
mengarahkan
dalam
melaksanakan
penelitian
hingga
penyelesaian penulisan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, Drs. Aditia Warman, M.Si, dan Drs. Fauzi,
M.Si selaku Dosen Penguji yang telah meluangkan waktu untuk membimbing,
mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan
skripsi ini.
4. Keluarga Besar P2F LIPI: Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng, selaku
Kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Ibu Ayu,
Universitas Sumatera Utara
Bapak Candra, Bapak Eko Arif, Bapak Mulyadi,Bapak Lukman, Bapak
Ahmad, Abang Anggi dan seluruh staff LIPI yang telah membantu selama
melakukan penelitian di P2F LIPI.
5. Kedua orangtua saya, Alm. Petrus Simamora dan Masnur Manalu yang selalu
tulus mencintai, membimbing, dan mendoakan saya sehingga bisa kuliah dan
menyelesaikan skripsi ini.
6. Kakak saya Lidia Kando Simamora dan Roma Ito Renata Simamora, Abang
saya Sabar Simamora, dan Adek tercinta Paulus Dedi Supri Simamora yang
telah banyak memberi dukungan, doa dan semangat kepada saya selama kuliah
dan menyelesaikan skripsi ini, dan saudara lainnya yang banyak membantu dan
memberikan motivasi kepada saya
7. Untuk teman-teman sekaligus keluarga saya Fisika Stambuk 2012 sebagai
teman bertukar pikiran selama perkuliahan dan teman berdiskusi dalam
penyelesaian skripsi ini (Tania Christiyanti, Sulistra Simamora,Riris Julita,
Elisabeth Sinaga, Santa Simanjuntak, Marta Nainggolan, Betaria Siahaan,
Riris Julita, Rina Apulina, Kristiarawati, Ivan Anggia Sitohang, Zefanya
Pardosi, Marianus Mendrofa, Roi Sianipar, Jekson Siahaan, Frisanto Simbolon,
Franki Sitinjak, Mitfah Habibi, Rudi, Ukris Saragih, Youngky Gultom dan
semua teman yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu).
8. Teman – teman satu kos (Monika Oktavia Simamora, Yusuf Silaban, Joko
Sinaga, Roi Silalahi dan jekli Sinurat).
Saya 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 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
ABSTRAK
Telah dilkukan pembuatan magnet dari serbuk mill scale yang ditambahkan aditif
Ferro Molybdenum (FeMo) dengan variasi komposisi 3; 5; dan 7(%wt).
Dilakukan milling menggunakan Planetary Ball Mill (PBM) dan High Energi
Milling (HEM) dan kecepatan dari PBM 15 rad/menit selama 24 jam. Serbuk
tersebut kemudian ditambahkan bahan perekat seluna dan dicetak dengan tekanan
70 kg/cm2. Hasil cetakan berupa pellet disintering dengan menggunakan
termolyne pada temperatur 1100oC; 1150oC; dan 1200oC yang ditahan selama 2
jam. Sampel yang telah disintering kemudian dikarakterisasi sifat fisis (true
density, bulk density, porosity,), dianalisis struktur kristalnya dengan XRD dan
Optical Microscope (OM), dan diukur kurva histeresisnya. Sedangkan untuk
analisis sifat magnet dengan menggunakan Gaussmeter dan VSM. Dari hasil
pengukuran densitas dan porositas magnet mill scale dengan aditif Ferro
Molybdenum (FeMo) menunjukkan nilai densitas meningkat, dan porositas
menurun hingga mencapai suhu optimum dari bahan. Dari hasil karakterisasi
diperoleh hasil yang terbaik pada suhu optimum sintering 1150 oC dengan nilai
4,59 gr/cm3 dan porositas 4.63 %, nilai kuat medan magnet tertinggi yaitu di
kutub positif 67.8 Gauss , dikutub negative 50.4 Gauss. Dan kurva hysteresis
menunjukkan nilai saturasi (s) 0.76 emu/g, koersitivitas (jHc)739.33Oe, dan
remanensi (r) 0.21 emu/g. Dan hasil XRD membentuk 2 fasa Fe2O3 dengan
parameter kisi a = b = 5.0380 dan c= 13.7720 Å dan fasa Ferro Molybdenum
(FeMo) dengan parameter kisi a = b = 9.1280 Å dan c = 4.8130 Å.
Kata Kunci: mill scale, metalurgi serbuk, Sintering, bulk densitas, porositas, flux
densitas magnetik,VSM
Universitas Sumatera Utara
EFFECT ON SINTERING TEMPERATURE PHYSICAL
PROPERTIES AND MAGNET OF MILL SCALE WITH
ADDITIVES FeMo
ABSTRACT
Has waged manufacture permanent magnets mill scale with Ferro Molybdenum
(FeMo) additive is added to the composition variation 3; 5; and 7 (wt%). Do
milling using Planetary Ball Mill (PBM) with a milling time of 24 hours and High
Energy Milling of 1 hours, with a speed of 15 rpm of PBM rad / min. The powder
is then added to the adhesive Celuna WE-518 and dry printed with a pressure of
70 kg / cm2.The samples that have been pressed, then sintered using aThermolyne
electric furnace with a heating rate of 3°C/minutes and the variation of
temperature sintering are 1100°C; 1150°C; and 1200°C hold for 2 hours The
characterizations was conducted on the physical properties, such as density and
porosity by using Archimedes method, microstructure analysis using OM and
XRD and magnetic properties with Gaussmeter and VSM. Based on the density
and porosity measurement, it can be concluded that mill scale and Ferro
Molybdenum (FeMo) have a density values that tend to decrease and the porosity
values increase as the increasing. The optimum condition is achieved at 1150°C
where the density value = 4,59 gr/cm3and the porosity = 4.63 %.The hysteresis
curves show that values of the remanent induction (r) 0.21 emu/g, koercivitas
(jHc) 739.33 Oe and saturation (s) 0.76 emu/g. While the results formed a two
phase, Fe2O3 (hematite) with lattice parameters a = b =5.0380 Å dan c= 13.7720
Å dan Ferro Molybdenum (FeMo) with lattice parameters a = b = 9.1280 Å dan
c = 4.8130 Å.
Keywords: mill scale , powder metallurgy, sintering, bulk density, porosity, flux
density magnetic,VSM
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
v
Abstract
vi
Daftar Isi
x
Daftar Tabel
xi
Daftar Gambar
xii
Daftar Lampiran
xii
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
2
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Tujuan Penelitian
3
1.5 Manfaat penelitian
3
1.6 Sistematika Penulisan
3
Bab 2. Landasan Teori
2.1 Pengertian Magnet Secara Umum
4
2.2. Medan Magnet
5
2.3. Macam-Macam Magnet
5
2.3.1. Magnet Permanen
5
2.3.2. Magnet Remanen
5
2.4. Sifat-Sifat Magnet
6
Universitas Sumatera Utara
2.4.1. Koersitivitas
6
2.4.2. Remanensi
6
2.4.3. Medan Anisotropi (HA)
6
2.4.4. Sifat Intrinsik Kemagnetan Fasa Magnetik.
7
2.4.5. Kurva Histeresis.
7
2.5 Bahan Magnetik
9
2.5.1. Bahan Diamagnetik
10
2.5.2. Bahan Paramagnetik
11
2.5.3. Bahan Ferromagnetik
12
2.5.4. Bahan Anti Ferromagnetik
13
2.5.5 Ferrimagnetik
13
2.5.6 Limbah Mill Scale
13
2.6 Metode Metalurgi Serbuk
14
2.6.1. Planetary ball mill (PBM)
15
2.6.2. High Energi Milling (HEM)
16
2.6.3. Pencampuran (mixing)
16
2.6.4. Kalsinasi
16
2.6.5 Proses Kompaksi
17
2.6.6 Sintering
17
2.8 Karakterisasi
19
2.8.1 True Density
19
2.8.2 Bulk Density
20
2.8.3 Porosity
20
2.8.4 XRD (X-Ray Diffractio
21
2.9 Magnetisasi
22
2.10 VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
23
Universitas Sumatera Utara
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
25
3.1.1. Tempat Penelitian
25
3.1.2. Waktu Penelitian
25
3.2. Alat dan Bahan
25
3.1.1. Alat
25
3.1.2. Bahan
27
3.3. Diagram Alir Penelitian
28
3.4. Variabel Eksperimen
29
3.4.1. Variabel penelitian
29
3.4.2. Pengujian Sampel Percobaan
29
3.5 Prosedur Penelitian
29
3.5.1. Proses Pemecahan Bongkahan dan penggerusan sample
29
3.5.2. Proses Milling Serbuk Mill Scale
30
3.5.3. Penggilingan Serbuk FeMo
30
3.5.4. Pengeringan Sample
30
3.5.5. Proses Mixing
31
3.5.6. Kalsinasi
31
3.5.7. Kompaksi (pencetakan)
32
3.5.8. Sintering
33
3.6 Pengujian
3.6.1 Uji Densitas
33
33
3.6.1.1 True density
33
3.6.1. 2 Bulk density
34
3.6.2. Porosity
34
3.6.3. Analisa mikrostruktur ( Optical Mikroscope )
35
3.6.4. Difraksi sinar X ( X-Ray Diffraction)
35
3.6.5. Uji Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
36
Universitas Sumatera Utara
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Karakterisasi Sifat Fisis
38
4.1.1.Pengukuran True Density
38
4.1.2.Bulk Density
39
4.1.3.Porosity
41
4.1.4. Analisis Optical Microscope
42
4.1.5.Uji XRD (X-Ray Diffraction)
43
4.2.Karakterisasi Sifat Magnet
47
4.2.1 Pengukuran flux magnetic density
47
4.2.2 Karakterisasi Sifat Magnet Dengan VSM
49
4.2.2.1 Sampel berbentuk serbuk
49
4.2.2.1 Sampel berbentuk pellet
51
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
53
5.2. Saran
53
Daftar Pustaka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengujian True Density
39
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian bulk Density
40
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Porosity
42
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran flux Magnetic density Sampel
mill scale dengan aditif FeMo
43
Tabel 4.5 Besaran Magnetisasi nilai remanensi, saturasi dan
koersitivitas dari mill scale dengan aditif 5,7 FeMo(%wt)
50
Tabel 4.6 Besaran Magnetisasi dan medan magnet dengan
temperatur Sintering 1100°C,1150°C dan 1200 °C
51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Kurva Histerisis untuk Ferromagnetik dan Ferrimagnetik
8
Gambar 2.2 Kurva Histerisis Material Magnetik
8
Gambar 2.3 Paramagnetik
12
Gambar 2.4 Difraksi Bidang Atom
23
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
29
Gambar 3.2 Skema kalsinasi sampel pada suhu 1000oC
33
Gambar 3.3 Skema Alat uji XRD
37
Gambar 4.1 Hubungan antara penambahan komposisi
aditif FeMo Terhadap true density
40
Gambar 4.2 Hubungan antara temperatur sintering
Terhadap nilai bulk density
41
Gambar 4.3 Hubungan antara temperatur sintering
terhadap nilai porosity
43
Gambar 4.4 Hasil Optical Mikroscope Magnet Mill Scale dengan Aditif
pada Temperatur (a) 1100 0C, (b)1150 0C dan (c) 1200 0C
44
Gambar 4.5 Hasil Pengujian XRD Mill Scale
45
Gambar 4.6 Hasil Pengujian XRD FeMo
45
Gambar 4.7 Hasil Pengujian XRD 93 %wt Mill Scale : 7 %wt FeMo
pada kalsinasi 1000 °C
46
Gambar 4.8 Hasil Pengujian XRD 93 %wt Mill Scale : 7 %wt FeMo
pada sintering 1100 °C
47
Gambar 4.9 Hasil Pengujian XRD 93 %wt Mill Scale : 7 %wt FeMo
pada kalsinasi 1150 0C
48
Gambar 4.10 Grafik Hubungan antara temperature sintering
Universitas Sumatera Utara
terhadap nilai flux magnetic density
49
Gambar 4.11 Hasil dari Kurva Histeresis dari mill scale
dengan aditif 5,7 FeMo (%wt)
51
Gambar 4.12 Kurva Histeresis 93mill scale (%wt): 7 FeMo (%wt)
Pada Temperatur sintering 11000C, 11500C dan 1200 0C
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gambar Alat Dan Bahan
Lampiran 2 Pengukuran True Density
Lampiran 3 Pengukuran Bulk Density
Lampiran 4 Pengukuran Porosity
Lampiran 5 Hasil Parameter Kisi
Lampiran 6 Hasil X-Ray Difraction (XRD)
Universitas Sumatera Utara
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
SKRIPSI
MELPA SIMAMORA
120801022
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar sarjana sains
MELPA SIMAMORA
120801022
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
( Melpa Simamora)
Nim: 120801022
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus dan Bunda Maria yang
selalu mencintai, dan menolong saya selama perkuliahan dan memberi
kemudahan sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi
program sarjana (S1) Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Untuk memenuhi persyaratan tersebut
diatas saya mengerjakan tugas akhir dengan judul: “ Efek Temperatur Sintering
Terhadap Sifat Fisis dan Magnet dari Mill Scale dengan Aditif FeMo”, yang
dilaksanakan di laboratorium Magnet P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai
dengan waktu yang ditetapkan.
Saya 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. Kerista Sebayang, M.Sc sebagai Dekan, 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 Pegawai Administrasi.
2. Bapak Drs. Herli Ginting, M.S, selaku Dosen Pembimbing di USU dan Bapak,
Prof. Dr. Masno Ginting M.Sc dan Bapak Prof. Drs. Pardamean Sebayang
M.Sc, selaku Dosen Pembimbing di LIPI yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing,
mengarahkan
dalam
melaksanakan
penelitian
hingga
penyelesaian penulisan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, Drs. Aditia Warman, M.Si, dan Drs. Fauzi,
M.Si selaku Dosen Penguji yang telah meluangkan waktu untuk membimbing,
mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan
skripsi ini.
4. Keluarga Besar P2F LIPI: Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng, selaku
Kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Ibu Ayu,
Universitas Sumatera Utara
Bapak Candra, Bapak Eko Arif, Bapak Mulyadi,Bapak Lukman, Bapak
Ahmad, Abang Anggi dan seluruh staff LIPI yang telah membantu selama
melakukan penelitian di P2F LIPI.
5. Kedua orangtua saya, Alm. Petrus Simamora dan Masnur Manalu yang selalu
tulus mencintai, membimbing, dan mendoakan saya sehingga bisa kuliah dan
menyelesaikan skripsi ini.
6. Kakak saya Lidia Kando Simamora dan Roma Ito Renata Simamora, Abang
saya Sabar Simamora, dan Adek tercinta Paulus Dedi Supri Simamora yang
telah banyak memberi dukungan, doa dan semangat kepada saya selama kuliah
dan menyelesaikan skripsi ini, dan saudara lainnya yang banyak membantu dan
memberikan motivasi kepada saya
7. Untuk teman-teman sekaligus keluarga saya Fisika Stambuk 2012 sebagai
teman bertukar pikiran selama perkuliahan dan teman berdiskusi dalam
penyelesaian skripsi ini (Tania Christiyanti, Sulistra Simamora,Riris Julita,
Elisabeth Sinaga, Santa Simanjuntak, Marta Nainggolan, Betaria Siahaan,
Riris Julita, Rina Apulina, Kristiarawati, Ivan Anggia Sitohang, Zefanya
Pardosi, Marianus Mendrofa, Roi Sianipar, Jekson Siahaan, Frisanto Simbolon,
Franki Sitinjak, Mitfah Habibi, Rudi, Ukris Saragih, Youngky Gultom dan
semua teman yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu).
8. Teman – teman satu kos (Monika Oktavia Simamora, Yusuf Silaban, Joko
Sinaga, Roi Silalahi dan jekli Sinurat).
Saya 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 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS
DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo
ABSTRAK
Telah dilkukan pembuatan magnet dari serbuk mill scale yang ditambahkan aditif
Ferro Molybdenum (FeMo) dengan variasi komposisi 3; 5; dan 7(%wt).
Dilakukan milling menggunakan Planetary Ball Mill (PBM) dan High Energi
Milling (HEM) dan kecepatan dari PBM 15 rad/menit selama 24 jam. Serbuk
tersebut kemudian ditambahkan bahan perekat seluna dan dicetak dengan tekanan
70 kg/cm2. Hasil cetakan berupa pellet disintering dengan menggunakan
termolyne pada temperatur 1100oC; 1150oC; dan 1200oC yang ditahan selama 2
jam. Sampel yang telah disintering kemudian dikarakterisasi sifat fisis (true
density, bulk density, porosity,), dianalisis struktur kristalnya dengan XRD dan
Optical Microscope (OM), dan diukur kurva histeresisnya. Sedangkan untuk
analisis sifat magnet dengan menggunakan Gaussmeter dan VSM. Dari hasil
pengukuran densitas dan porositas magnet mill scale dengan aditif Ferro
Molybdenum (FeMo) menunjukkan nilai densitas meningkat, dan porositas
menurun hingga mencapai suhu optimum dari bahan. Dari hasil karakterisasi
diperoleh hasil yang terbaik pada suhu optimum sintering 1150 oC dengan nilai
4,59 gr/cm3 dan porositas 4.63 %, nilai kuat medan magnet tertinggi yaitu di
kutub positif 67.8 Gauss , dikutub negative 50.4 Gauss. Dan kurva hysteresis
menunjukkan nilai saturasi (s) 0.76 emu/g, koersitivitas (jHc)739.33Oe, dan
remanensi (r) 0.21 emu/g. Dan hasil XRD membentuk 2 fasa Fe2O3 dengan
parameter kisi a = b = 5.0380 dan c= 13.7720 Å dan fasa Ferro Molybdenum
(FeMo) dengan parameter kisi a = b = 9.1280 Å dan c = 4.8130 Å.
Kata Kunci: mill scale, metalurgi serbuk, Sintering, bulk densitas, porositas, flux
densitas magnetik,VSM
Universitas Sumatera Utara
EFFECT ON SINTERING TEMPERATURE PHYSICAL
PROPERTIES AND MAGNET OF MILL SCALE WITH
ADDITIVES FeMo
ABSTRACT
Has waged manufacture permanent magnets mill scale with Ferro Molybdenum
(FeMo) additive is added to the composition variation 3; 5; and 7 (wt%). Do
milling using Planetary Ball Mill (PBM) with a milling time of 24 hours and High
Energy Milling of 1 hours, with a speed of 15 rpm of PBM rad / min. The powder
is then added to the adhesive Celuna WE-518 and dry printed with a pressure of
70 kg / cm2.The samples that have been pressed, then sintered using aThermolyne
electric furnace with a heating rate of 3°C/minutes and the variation of
temperature sintering are 1100°C; 1150°C; and 1200°C hold for 2 hours The
characterizations was conducted on the physical properties, such as density and
porosity by using Archimedes method, microstructure analysis using OM and
XRD and magnetic properties with Gaussmeter and VSM. Based on the density
and porosity measurement, it can be concluded that mill scale and Ferro
Molybdenum (FeMo) have a density values that tend to decrease and the porosity
values increase as the increasing. The optimum condition is achieved at 1150°C
where the density value = 4,59 gr/cm3and the porosity = 4.63 %.The hysteresis
curves show that values of the remanent induction (r) 0.21 emu/g, koercivitas
(jHc) 739.33 Oe and saturation (s) 0.76 emu/g. While the results formed a two
phase, Fe2O3 (hematite) with lattice parameters a = b =5.0380 Å dan c= 13.7720
Å dan Ferro Molybdenum (FeMo) with lattice parameters a = b = 9.1280 Å dan
c = 4.8130 Å.
Keywords: mill scale , powder metallurgy, sintering, bulk density, porosity, flux
density magnetic,VSM
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
v
Abstract
vi
Daftar Isi
x
Daftar Tabel
xi
Daftar Gambar
xii
Daftar Lampiran
xii
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
2
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Tujuan Penelitian
3
1.5 Manfaat penelitian
3
1.6 Sistematika Penulisan
3
Bab 2. Landasan Teori
2.1 Pengertian Magnet Secara Umum
4
2.2. Medan Magnet
5
2.3. Macam-Macam Magnet
5
2.3.1. Magnet Permanen
5
2.3.2. Magnet Remanen
5
2.4. Sifat-Sifat Magnet
6
Universitas Sumatera Utara
2.4.1. Koersitivitas
6
2.4.2. Remanensi
6
2.4.3. Medan Anisotropi (HA)
6
2.4.4. Sifat Intrinsik Kemagnetan Fasa Magnetik.
7
2.4.5. Kurva Histeresis.
7
2.5 Bahan Magnetik
9
2.5.1. Bahan Diamagnetik
10
2.5.2. Bahan Paramagnetik
11
2.5.3. Bahan Ferromagnetik
12
2.5.4. Bahan Anti Ferromagnetik
13
2.5.5 Ferrimagnetik
13
2.5.6 Limbah Mill Scale
13
2.6 Metode Metalurgi Serbuk
14
2.6.1. Planetary ball mill (PBM)
15
2.6.2. High Energi Milling (HEM)
16
2.6.3. Pencampuran (mixing)
16
2.6.4. Kalsinasi
16
2.6.5 Proses Kompaksi
17
2.6.6 Sintering
17
2.8 Karakterisasi
19
2.8.1 True Density
19
2.8.2 Bulk Density
20
2.8.3 Porosity
20
2.8.4 XRD (X-Ray Diffractio
21
2.9 Magnetisasi
22
2.10 VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
23
Universitas Sumatera Utara
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
25
3.1.1. Tempat Penelitian
25
3.1.2. Waktu Penelitian
25
3.2. Alat dan Bahan
25
3.1.1. Alat
25
3.1.2. Bahan
27
3.3. Diagram Alir Penelitian
28
3.4. Variabel Eksperimen
29
3.4.1. Variabel penelitian
29
3.4.2. Pengujian Sampel Percobaan
29
3.5 Prosedur Penelitian
29
3.5.1. Proses Pemecahan Bongkahan dan penggerusan sample
29
3.5.2. Proses Milling Serbuk Mill Scale
30
3.5.3. Penggilingan Serbuk FeMo
30
3.5.4. Pengeringan Sample
30
3.5.5. Proses Mixing
31
3.5.6. Kalsinasi
31
3.5.7. Kompaksi (pencetakan)
32
3.5.8. Sintering
33
3.6 Pengujian
3.6.1 Uji Densitas
33
33
3.6.1.1 True density
33
3.6.1. 2 Bulk density
34
3.6.2. Porosity
34
3.6.3. Analisa mikrostruktur ( Optical Mikroscope )
35
3.6.4. Difraksi sinar X ( X-Ray Diffraction)
35
3.6.5. Uji Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
36
Universitas Sumatera Utara
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Karakterisasi Sifat Fisis
38
4.1.1.Pengukuran True Density
38
4.1.2.Bulk Density
39
4.1.3.Porosity
41
4.1.4. Analisis Optical Microscope
42
4.1.5.Uji XRD (X-Ray Diffraction)
43
4.2.Karakterisasi Sifat Magnet
47
4.2.1 Pengukuran flux magnetic density
47
4.2.2 Karakterisasi Sifat Magnet Dengan VSM
49
4.2.2.1 Sampel berbentuk serbuk
49
4.2.2.1 Sampel berbentuk pellet
51
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
53
5.2. Saran
53
Daftar Pustaka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengujian True Density
39
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian bulk Density
40
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Porosity
42
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran flux Magnetic density Sampel
mill scale dengan aditif FeMo
43
Tabel 4.5 Besaran Magnetisasi nilai remanensi, saturasi dan
koersitivitas dari mill scale dengan aditif 5,7 FeMo(%wt)
50
Tabel 4.6 Besaran Magnetisasi dan medan magnet dengan
temperatur Sintering 1100°C,1150°C dan 1200 °C
51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Kurva Histerisis untuk Ferromagnetik dan Ferrimagnetik
8
Gambar 2.2 Kurva Histerisis Material Magnetik
8
Gambar 2.3 Paramagnetik
12
Gambar 2.4 Difraksi Bidang Atom
23
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
29
Gambar 3.2 Skema kalsinasi sampel pada suhu 1000oC
33
Gambar 3.3 Skema Alat uji XRD
37
Gambar 4.1 Hubungan antara penambahan komposisi
aditif FeMo Terhadap true density
40
Gambar 4.2 Hubungan antara temperatur sintering
Terhadap nilai bulk density
41
Gambar 4.3 Hubungan antara temperatur sintering
terhadap nilai porosity
43
Gambar 4.4 Hasil Optical Mikroscope Magnet Mill Scale dengan Aditif
pada Temperatur (a) 1100 0C, (b)1150 0C dan (c) 1200 0C
44
Gambar 4.5 Hasil Pengujian XRD Mill Scale
45
Gambar 4.6 Hasil Pengujian XRD FeMo
45
Gambar 4.7 Hasil Pengujian XRD 93 %wt Mill Scale : 7 %wt FeMo
pada kalsinasi 1000 °C
46
Gambar 4.8 Hasil Pengujian XRD 93 %wt Mill Scale : 7 %wt FeMo
pada sintering 1100 °C
47
Gambar 4.9 Hasil Pengujian XRD 93 %wt Mill Scale : 7 %wt FeMo
pada kalsinasi 1150 0C
48
Gambar 4.10 Grafik Hubungan antara temperature sintering
Universitas Sumatera Utara
terhadap nilai flux magnetic density
49
Gambar 4.11 Hasil dari Kurva Histeresis dari mill scale
dengan aditif 5,7 FeMo (%wt)
51
Gambar 4.12 Kurva Histeresis 93mill scale (%wt): 7 FeMo (%wt)
Pada Temperatur sintering 11000C, 11500C dan 1200 0C
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gambar Alat Dan Bahan
Lampiran 2 Pengukuran True Density
Lampiran 3 Pengukuran Bulk Density
Lampiran 4 Pengukuran Porosity
Lampiran 5 Hasil Parameter Kisi
Lampiran 6 Hasil X-Ray Difraction (XRD)
Universitas Sumatera Utara