Pembuatan Magnet Berbasis Bafe12o19 – Sio2 Dan Karakterisasinya
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Magnet merupakan suatu fenomena fisikayang sangat menarik untuk dikaji dan
dikembangkan,terlebihpada magnet permanen yang aplikasinya terus meningkat
pesatsampai saat ini.Magnet permanen merupakan suatu material yang
mempunyai sifat magnet tetap atau permanen, aplikasinya cukup luas misalnya
sebagai komponen pada televisi, telepon, komputer, elektromotor dan pada bidang
industri otomotif. Pemenuhan kebutuhan akan komponen magnet permanen
sampai saat ini masih bergantung pada produk impor, seperti dari Jepang dan
China. Hal ini dikarenakan industri magnet permanen lokal hanya mampu
memproduksi jenis magnet permanen berbasis ferit dan baru bisa mensuplai
sebagian kebutuhan magnet permanen dalam negeri (Sardjonoet al. 2012).
Guna menekan angka ketergantungan dengan pihak asing akan kebutuhan
magnet, saat ini penelitian terus dikembangkan untuk mendapatkan material baru
atau mengembangkan material yang sudah ada dengan mengubah komposisi,
struktur atau teknologi pembuatannya. Teknologi material magnet permanen pada
awalnya dibuat dari paduan logam, seperti: magnet Samarium Cobalt (SmCo),
Aluminium Nikel Cobalt (AlNiCo) dan kemudian berkembang ke arah material
oksida atau keramik yang dikenal dengan nama hard ferrite (Moulson, A.J. &
Herbert, J.M., 1985). Pada dasarnya semua bahan yang mengandung besi sebagai
penyusun utamanya dinamakan ferit dan digunakan sebagai komponen dalam
pembuatan magnet (Idayanti dan Dedi, 2002).
Bahan magnet berbasis ferit ini terus dikembangkan guna memenuhi sifatsifat yang diinginkan, inovatif dan memiliki daya saing yang tinggi (Sudirman et
al. 2001). Salah satu usaha yang dilakukan adalah pengembangan pembuatan
magnet komposit dari bahan campuran ferit dengan bahan lainnya,agardiperoleh
sifat-sifat yang diinginkan untuk aplikasi tertentu. Magnet komposit merupakan
bahan magnet yang dicampur atau diikat dengan bahan pengikat bukan
magnet.Material magnet komposit memiliki banyak keuntungan terutama
teknologinya sederhana, biaya produksi lebih murah, mudah dibentuk dalam
berbagai model dan bahan yang terbuang relatif sedikit (Draket al. 2008).
Komposit merupakan pencampuran dua atau lebih material dalam skala
makro yang secara fisik dan secara mekanik dapat dipisahkan antara yang satu
dengan yang lainnya. Material penyusun bahan kompositterdiri dari matrik
sebagai komponen utama dan filler sebagai bahan pengisi, dimana gabungan ke
dua sifat material tersebut akan menentukan sifat akhir dari komposit. Matriks
memiliki fungsi utama untuk mentransfer beban yang diberikan kepada bahan
pengisi komposit dan bahan pengisi memiliki tugas utama untuk beban tersebut.
Jenis matriks yang digunakan sangat berpengaruh terhadap sifat fisik, kimia,
thermal dan radiasi ultraviolet, sedangkan bahan pengisinya akan mempengaruhi
sifat mekanik dari material komposit secara keseluruhan (Sudarsono, 2012).
Barium heksaferit (BaFe12O19)merupakan salah satu jenis magnet
permanen berbasis ferit yang memiliki massa jenis 5,28 x 103kg/m3, anisotropi
kristalin magnet cukup besar, koersivitas intrinsik 6700 Oe, suhu Curie 450 ºC,
magnetisasi saturasi 78 emu/g, kestabilan kimiawi baik dan tahan korosi (Tang et
al. 2005). Barium heksaferit ini dapat disintesis dengan menggunakan beberapa
metode, diantaranya glass crystallization, mekano-kimia, metalurgi serbuk, high
ball milling, mekanik paduan sol-gel, aerosol dan kopresipitasi. Metode metalurgi
serbuk sering digunakan karena relatif ekonomis dan mudah dilakukan (Priyonoet
al. 2004). Meskipun demikian, metode ini memiliki beberapa kelemahan seperti
ketidakseragaman kimia, ukuran partikel kasar dan kontaminasi bahan pengotor
selama proses penggilingan relatif tinggi (Tang et al. 2005).
Sifat-sifat kemagnetan dari ferit sangat dipengaruhi oleh mikrostrukturnya,
seperti ukuran butir (grain size) dan distribusi grain size (Vidyawathi S.S et all.
2002).Upaya untuk memperbaiki mikrostruktur dan sifat fisis dari magnet barium
heksaferit adalah melalui pembuatan magnet dengan mencampurkan serbuk
magnet barium heksaferit dan bahan pengikat bukan magnet, misalnya silika
(Castañedaet al. 2002). Silika merupakan senyawa kimia berbentuk padatan
dengan rumus molekul SiO2, yang tidak larut dalam air dengan massa jenis 2,6 x
103 kg/m3 dan titik leleh 1610 oC (Surdia dan Saito, 2000).
Pembuatan magnet berbasis barium heksaferit – silika, pernah dilakukan
oleh Gonzálezet al. (2013) dengan variasi komposisi, waktu milling dan suhu
sintering. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pada komposisi 60
BaFe12O19 – 40 SiO2 (dalam persen volume), waktu milling 15 jam dan suhu
sintering 900 oC merupakan kondisi terbaik dan memiliki sifat magnetik yang
cocok diaplikasikan untuk media perekaman.
Dari latar belakang di atas, akan dilakukan penelitian dalam pembuatan
dan karakterisasi magnet dari campuran bahan magnet barium heksaferit
(BaFe12O19) dan silika (SiO2) dengan menggunakan bahan pengikat polivinil
alkohol (PVA). Diharapkan dari pembuatan magnet ini diperolehmagnet dengan
keunggulan dalam sifat fisisnya dan memiliki sifat magnet yang sesuai untuk
diaplikasikan pada peralatan yang menggunakan magnet lunak seperti media
perekaman dan penyerap gelombang mikro.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka permasalahan yang akan dibahas
dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana cara pembuatan magnet berbasisBaFe12O19– SiO2dengan bahan
pengikat PVA ?
2. Bagaimana pengaruh komposisi campuran BaFe12O19 – SiO2(dalam %
berat)dan suhu sintering terhadap sifat magnet, fisis dan mikrostrukturdari
magnet yang dihasilkan ?
1.3. Batasan Masalah
Pada penelitian ini perlu dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Bahan magnet yang akan digunakan adalah campuran serbuk barium heksaferit
(BaFe12O19) dan silika (SiO2) dengan bahan pengikat polivinil alkohol (PVA).
Variasi komposisi BaFe12O19 dengan SiO2, yaitu 100 : 0, 80 : 20, 70 : 30, 60 :
40 dan 50 : 50 dalam % berat. Banyaknya bahan PVA yang digunakan adalah
sebesar 2 % berat dari total berat bahan campuran (BaFe12O19 dan SiO2).
2. Suhu sintering yang digunakan 600oC, 650oC, 700oC, 750 oC dan 800 oC
dengan waktu penahanan selama 2 jam pada masing-masing suhu tersebut.
3. Karakterisasi yang dilakukan meliputi analisamikrostuktur (XRD dan SEM),
sifat fisis(true density, bulk densitydan porositas) dan sifat kemagnetan
(magnetic flux density dan B-H curve) dari bahan magnet yang dihasilkan.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat magnet berbasis barium heksaferit - silika dengan bahan pengikat
PVA.
2. Mengetahui karakteristik dari magnet berbasis barium heksaferit - silika
berbahan pengikat PVA.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini antara lain adalah :
1. Memberikan informasi mengenai pembuatan magnet berbasis barium
heksaferit - silika dengan metode metalurgi serbuk dan diharapkan dapat
menjadi acuan dalam merekayasa material magnetik berupa magnet
permanenberbasis BaFe12O19yang dicampur dengan SiO2.
2. Memperoleh material magnet dengan sifat fisis dan sifat magnet yang baik dan
diharapkan cocok untuk beberapa aplikasi.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Magnet merupakan suatu fenomena fisikayang sangat menarik untuk dikaji dan
dikembangkan,terlebihpada magnet permanen yang aplikasinya terus meningkat
pesatsampai saat ini.Magnet permanen merupakan suatu material yang
mempunyai sifat magnet tetap atau permanen, aplikasinya cukup luas misalnya
sebagai komponen pada televisi, telepon, komputer, elektromotor dan pada bidang
industri otomotif. Pemenuhan kebutuhan akan komponen magnet permanen
sampai saat ini masih bergantung pada produk impor, seperti dari Jepang dan
China. Hal ini dikarenakan industri magnet permanen lokal hanya mampu
memproduksi jenis magnet permanen berbasis ferit dan baru bisa mensuplai
sebagian kebutuhan magnet permanen dalam negeri (Sardjonoet al. 2012).
Guna menekan angka ketergantungan dengan pihak asing akan kebutuhan
magnet, saat ini penelitian terus dikembangkan untuk mendapatkan material baru
atau mengembangkan material yang sudah ada dengan mengubah komposisi,
struktur atau teknologi pembuatannya. Teknologi material magnet permanen pada
awalnya dibuat dari paduan logam, seperti: magnet Samarium Cobalt (SmCo),
Aluminium Nikel Cobalt (AlNiCo) dan kemudian berkembang ke arah material
oksida atau keramik yang dikenal dengan nama hard ferrite (Moulson, A.J. &
Herbert, J.M., 1985). Pada dasarnya semua bahan yang mengandung besi sebagai
penyusun utamanya dinamakan ferit dan digunakan sebagai komponen dalam
pembuatan magnet (Idayanti dan Dedi, 2002).
Bahan magnet berbasis ferit ini terus dikembangkan guna memenuhi sifatsifat yang diinginkan, inovatif dan memiliki daya saing yang tinggi (Sudirman et
al. 2001). Salah satu usaha yang dilakukan adalah pengembangan pembuatan
magnet komposit dari bahan campuran ferit dengan bahan lainnya,agardiperoleh
sifat-sifat yang diinginkan untuk aplikasi tertentu. Magnet komposit merupakan
bahan magnet yang dicampur atau diikat dengan bahan pengikat bukan
magnet.Material magnet komposit memiliki banyak keuntungan terutama
teknologinya sederhana, biaya produksi lebih murah, mudah dibentuk dalam
berbagai model dan bahan yang terbuang relatif sedikit (Draket al. 2008).
Komposit merupakan pencampuran dua atau lebih material dalam skala
makro yang secara fisik dan secara mekanik dapat dipisahkan antara yang satu
dengan yang lainnya. Material penyusun bahan kompositterdiri dari matrik
sebagai komponen utama dan filler sebagai bahan pengisi, dimana gabungan ke
dua sifat material tersebut akan menentukan sifat akhir dari komposit. Matriks
memiliki fungsi utama untuk mentransfer beban yang diberikan kepada bahan
pengisi komposit dan bahan pengisi memiliki tugas utama untuk beban tersebut.
Jenis matriks yang digunakan sangat berpengaruh terhadap sifat fisik, kimia,
thermal dan radiasi ultraviolet, sedangkan bahan pengisinya akan mempengaruhi
sifat mekanik dari material komposit secara keseluruhan (Sudarsono, 2012).
Barium heksaferit (BaFe12O19)merupakan salah satu jenis magnet
permanen berbasis ferit yang memiliki massa jenis 5,28 x 103kg/m3, anisotropi
kristalin magnet cukup besar, koersivitas intrinsik 6700 Oe, suhu Curie 450 ºC,
magnetisasi saturasi 78 emu/g, kestabilan kimiawi baik dan tahan korosi (Tang et
al. 2005). Barium heksaferit ini dapat disintesis dengan menggunakan beberapa
metode, diantaranya glass crystallization, mekano-kimia, metalurgi serbuk, high
ball milling, mekanik paduan sol-gel, aerosol dan kopresipitasi. Metode metalurgi
serbuk sering digunakan karena relatif ekonomis dan mudah dilakukan (Priyonoet
al. 2004). Meskipun demikian, metode ini memiliki beberapa kelemahan seperti
ketidakseragaman kimia, ukuran partikel kasar dan kontaminasi bahan pengotor
selama proses penggilingan relatif tinggi (Tang et al. 2005).
Sifat-sifat kemagnetan dari ferit sangat dipengaruhi oleh mikrostrukturnya,
seperti ukuran butir (grain size) dan distribusi grain size (Vidyawathi S.S et all.
2002).Upaya untuk memperbaiki mikrostruktur dan sifat fisis dari magnet barium
heksaferit adalah melalui pembuatan magnet dengan mencampurkan serbuk
magnet barium heksaferit dan bahan pengikat bukan magnet, misalnya silika
(Castañedaet al. 2002). Silika merupakan senyawa kimia berbentuk padatan
dengan rumus molekul SiO2, yang tidak larut dalam air dengan massa jenis 2,6 x
103 kg/m3 dan titik leleh 1610 oC (Surdia dan Saito, 2000).
Pembuatan magnet berbasis barium heksaferit – silika, pernah dilakukan
oleh Gonzálezet al. (2013) dengan variasi komposisi, waktu milling dan suhu
sintering. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pada komposisi 60
BaFe12O19 – 40 SiO2 (dalam persen volume), waktu milling 15 jam dan suhu
sintering 900 oC merupakan kondisi terbaik dan memiliki sifat magnetik yang
cocok diaplikasikan untuk media perekaman.
Dari latar belakang di atas, akan dilakukan penelitian dalam pembuatan
dan karakterisasi magnet dari campuran bahan magnet barium heksaferit
(BaFe12O19) dan silika (SiO2) dengan menggunakan bahan pengikat polivinil
alkohol (PVA). Diharapkan dari pembuatan magnet ini diperolehmagnet dengan
keunggulan dalam sifat fisisnya dan memiliki sifat magnet yang sesuai untuk
diaplikasikan pada peralatan yang menggunakan magnet lunak seperti media
perekaman dan penyerap gelombang mikro.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka permasalahan yang akan dibahas
dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana cara pembuatan magnet berbasisBaFe12O19– SiO2dengan bahan
pengikat PVA ?
2. Bagaimana pengaruh komposisi campuran BaFe12O19 – SiO2(dalam %
berat)dan suhu sintering terhadap sifat magnet, fisis dan mikrostrukturdari
magnet yang dihasilkan ?
1.3. Batasan Masalah
Pada penelitian ini perlu dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Bahan magnet yang akan digunakan adalah campuran serbuk barium heksaferit
(BaFe12O19) dan silika (SiO2) dengan bahan pengikat polivinil alkohol (PVA).
Variasi komposisi BaFe12O19 dengan SiO2, yaitu 100 : 0, 80 : 20, 70 : 30, 60 :
40 dan 50 : 50 dalam % berat. Banyaknya bahan PVA yang digunakan adalah
sebesar 2 % berat dari total berat bahan campuran (BaFe12O19 dan SiO2).
2. Suhu sintering yang digunakan 600oC, 650oC, 700oC, 750 oC dan 800 oC
dengan waktu penahanan selama 2 jam pada masing-masing suhu tersebut.
3. Karakterisasi yang dilakukan meliputi analisamikrostuktur (XRD dan SEM),
sifat fisis(true density, bulk densitydan porositas) dan sifat kemagnetan
(magnetic flux density dan B-H curve) dari bahan magnet yang dihasilkan.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat magnet berbasis barium heksaferit - silika dengan bahan pengikat
PVA.
2. Mengetahui karakteristik dari magnet berbasis barium heksaferit - silika
berbahan pengikat PVA.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini antara lain adalah :
1. Memberikan informasi mengenai pembuatan magnet berbasis barium
heksaferit - silika dengan metode metalurgi serbuk dan diharapkan dapat
menjadi acuan dalam merekayasa material magnetik berupa magnet
permanenberbasis BaFe12O19yang dicampur dengan SiO2.
2. Memperoleh material magnet dengan sifat fisis dan sifat magnet yang baik dan
diharapkan cocok untuk beberapa aplikasi.