Pengaruh Komposisi Cuo Terhadap Penyerap Gelombang Mikro Pada Pembuatan Magnet Barium Heksaferit (BaFe12-xCuxO19)

  PENGARUH KOMPOSISI CuO TERHADAP PENYERAP GELOMBANG MIKRO PADA PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT (BaFe Cu O ) 12-x x

  19 SKRIPSI SERI DERMAYU SIREGAR 090801023 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

  PENGARUH KOMPOSISI CuO TERHADAP PENYERAP GELOMBANG MIKRO PADA PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT (BaFe 12-x

Cu

x O

  19 ) SKRIPSI

  Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

SERI DERMAYU SIREGAR 090801023 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

LEMBAR PERSETUJUAN

  Judul : PENGARUH KOMPOSISI CuO TERHADAP PENYERAP

GELOMBANG MIKRO PADA PEMBUATAN MAGNET

  

BARIUM HEKSAFERIT (BaFe Cu O

) 12-x x

  19 Kategori : SKRIPSI

  Nama : SERI DERMAYU SIREGAR Nomor Induk Mahasiswa : 0980801023 Program Studi :SARJANA (S-1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

  Diluluskan di Medan, Juli 2013

  Komisis Pembimbing Pembimbing II, Pembimbing I, Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc NIP. 196607291992032002 NIP. 196506171993031003 Deketahui Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

  

PERNYATAAN

  PENGARUH KOMPOSISI CuO TERHADAP PENYERAP GELOMBANG MIKRO PADA PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT (BaFe 12-x Cu x O

  19 )

  SKRIPSI Saya mengetahui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disenutkan sumbernya.

  Medan, Juli 2013 SERI DERMAYU SIREGAR 090801023

  

PENGHARGAAN

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Penyayang atas Rahmat, kekuatan dan kemurahan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi penelitian yang berjudul “PENGARUH KOMPOSISI CuO TERHADAP PENYERAP

  GELOMBANG MIKRO PADA PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT (BaFe 12-x Cu x O

  19 ) ”.

  Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, yaitu :

  1. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku dosen pembimbing dua yang telah bersedia membantu membimbing penulis.

  3. Bapak Prof. Perdamean Sebayang, M.Si selaku dosen pembimbing lapangan yang telah bersedia membantu membimbing penulis.

  4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang dan Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku ketua dan seketaris departeman Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengatahuan Alam Universitas Sumatra Utara.

  5. Seluruh staf dosen departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

  6. Ibunda Rawiyah Sitompul dan Ayahanda Kamaruddin Siregar yang telah mendukung penulis baik doa, semangat maupun materil.

  7. Saudara kandungku, terima Kasih atas doa dan semangat yang telah diberikan.

  8. Kak Yuspa, Kak Tini, dan Bang Jo yang selalu mempermudah segala urusan di departemen Fisika

  9. Sahabat-sahabatku (Cindi , Desi, Fitri, Hilda, Isma, Salli dan Wini) yang selalu membantu memberikan semangat dan motivasi buat penulis.

  10. Buat teman-teman asisten LIDA( kak Masthura, kak Mora, bang Ikhsan, bang Hilman, kak Pepi, adik-adik dan staff serta kepala laboratorium LIDA) terima Kasih banyak karena memberi motovasi dan penghibur hati ketika waktu-waktu kritis dalam penulisan skripsi.

  11. Buat Pegawai LIPI (pak Lukman, pak Boiran, Pak Ahmad, Pak Faqih, pak Deni, pak Candra, bu Ayu dll), terima kasih karena telah banyak membantu saya dalam pembuatan sampel.

  12. Buat teman-teman peneliti di LIPI (Asri, Aay, Teddy dan bang Nana ), terima kasih karena sudah memberikan masukan-masukan yang bermanfaat.

  13. Buat Ibunda Neneng dan kak Lina, terima kasih banyak karena telah menjadi keluarga yang baik ketika peniliti melakukan penelitian di LIPI.

  14. Buat saudara-saudara UKMI AL-FALAK, terima kasih atas doa dan semangat yang diberikan.

  15. Buat saudara Al-Amili ( Fika Khairani dan Kharismayanti), terima kasih karena telah menemani hari-hari peneliti.

  16. Buat Kak Nana, terima kasih atas doa dan dukungannya.

  

PENGARUH KOMPOSISI CuO TERHADAP PENYERAP GELOMBANG MIKRO

PADA PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT

(BaFe Cu O )

  

12-x x

  19 ABSTRAK

  Telah dilakukan pembuatan magnet permanen Barium M-Heksaferit yang didoping ion Cu dengan formula BaFe Cu O , dimana (x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1, 2, 3 dan 4 % mol).

  12-x x

19 Proses preparasi bahan baku mulai dari pencampuran dan penggilingan Barium Karbonat

  (BaCO

  3 ), Hematit (Fe

  2 O 3 ) dan Tembaga Oksida (CuO) dengan cara wet milling dalam media

  aquades selama 20 jam. Bahan kemudian dikeringkan pada temperatur 100 C selama 24 jam, dikalsinasi pada temperatur 1000 C dengan menggunakan tungku listrik selama 2 jam. Selanjutnya serbuk tersebut digerus hingga 400 mesh (38 µm). Sintering menggunakan tungku listrik Thermolyn temperatur 1100

  C. Karakterisasi yang diuji meliputi SEM/EDX, Sifat fisis (densitas dan porositas dengan metode Archimedes), sifat magnet dengan menggunakan

permagraph , struktur kristal dengan XRD dan sifat penyerap gelombang mikro dengan VNA.

  Analisis unsur pada pengujian SEM/EDX menunjukkan bahwa unsur Fe memiliki %wt terbesar (52,61%). Dan pada sampel tersebut terdeteksi adanya unsur Al sebagai pengotor. Dari kurva histerisis dapat diketahui nilai magnet BaFe 12-x Cu x O

  19 yang telah dibuat menghasilkan bulk

  3

  density sekitar 3,8 , porositas 1,6

• – 5,2 g/cm – 10,7 %, kuat magnet 43,36 – 100,42 G, induksi remanen magnetic (Br) 20
• – 320 G, koercivitas (HcJ) 1, 07 – 9,22 kOe dan enenrgi produksi (BH)maks
• – 0,92 kGOe. Pengaruh doping ion Cu cenderung meningkatkan nilai densitas, menurunkan porositas, dan meningkatkan sifat magnetnya. Nilai reflection loss optimum adalah -18 dB pada frekuensi 8 GHz. Kata Kunci : Magnet Permanen, BaFe Cu O , Kalsinasi, Sintering, Densitas, Porositas, BH

  12-x x

  

19

Curve

  

EFFECT THE COMPOTITION OF THE CuO ABSORBER OF MICROWAVES ON

MANUFACTURING BARIUM HEXAFERRITE

(BaFe Cu O )

  

12-x x

  19 ABSTRACT

  Permanent magnet of Barium M-Heksaferit doped by Cu ions were synthetized with formula BaFe 12-x Cu x O

  19 , where (x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1, 2, 3 and 4% mol). Preparation process

  of raw materials ranging from mixing and milling Barium Carbonate (BaCO

  3 ), Hematite (Fe

  2 O 3 ) and copper oxide (CuO) by wet milling in distilled water medium have done during 20 hours.

  Material was then dried at a temperature of 100 C for 24 h, calcined at a temperature of 1000 C by using electric furnace for 2 hours. The crystallinite size was determined to be 400 mesh (38 µm). Sintering process was carried out by electric furnace Thermolyn at temperature 1100 C. Characterization include SEM / EDX, physical properties (density and porosity by Archimedes method), using permagraph magnetic properties, crystal structure by XRD and microwave absorbing properties of the VNA. Elemental analysis on testing SEM / EDX showed that Fe element has the greatest wt% (52.61%). And on the sample detected the element Al as an impurity. The hysteresis curve can be seen the value of magnetic BaFe 12-x Cu x O

  19 who have

  made bulk density produces approximately 3.8 to 5.2 g/cm3, porosity of 1.6 to 10.7%, a strong magnet from 43.36 to 100.42 G , remanent magnetic induction (Br) 20-320 G, koercivitas (HcJ) 1, 07 to 9.22 kOe and enenrgi production (BH) max from 0.05 to 0.92 kGOe. Effect of Cu doping tends to increase the value of density, lower porosity, and improve the magnetic properties. The optimum value of reflection loss is -18 dB at a frequency of 8 GHz. Keywords: Permanent Magnet, BaFe Cu O , calcination, sintering, density, porosity, BH

  12-x x

  

19

Curve

  

DAFTAR ISI

  Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii

  Penghargaan iv

  Abstrak vi

  Abstract vii

  Daftar Isi viii

  Daftar Gambar ix

  Daftar Tabel x

  Bab 1 Pendahuluan

  1.1 Teori Dislokasi .............................................................................. 1

  1.2 Perumusan Masalah......................................................................... 2

  1.3 Batasan Masalah.............................................................................. 3

  1.4 Tujuan Penelitian............................................................................. 3

  1.5 Manfaat Penelitian........................................................................... 4 1.6 Metodologi Penelitian ...................................................................

  4

  1.7 Sistematika Penulisan .................................................................... 5

  Bab 2 Tinjauan Pustaka

  2.1 Magnet ........................................................................................... 7

  2.1.1 Magnet Keramik ................................................................... 7

  2.1.2 Magnet Logam ...................................................................... 8

  2.1.3 Magnet Lunak (Soft Magnetic) ............................................ 9

  2.1.4 Magnet Keras (Hard Magnetic) ............................................ 10

  2.2 Sifat Kamagnetan Bahan ............................................................... 11

  2.2.1 Diamagnetik ......................................................................... 11

  2.2.2 Paramagnetik ........................................................................ 12

  2.2.3 Ferromagnetik ...................................................................... 13

  2.3 Metode Metalurgi Serbuk ............................................................... 14

  2.4. Karakterisasi Material Magnet Permanen Barium Heksaferit

  …… 14

  2.4.1 Sifat Fisis

  ……………………………………………………….. 14

  2.4.2 Sifat Mikrostruktur

  ……………………………………………… 16

  2.4.3 Sifat Absorbsi terhadap Gelombang Mikro

  ……………………. 18

  Bab 3 Metode Penelitian

  3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................... 20

  3.2 Bahan dan Peralatan Penelitian ....................................................... 20

  3.2.1 Bahan ................................................................................... 20

  3.2.2 Peralatan Penelitian.............................................................. 21

  3.2.3 Tahapan Penelitian .............................................................. 22

  Bab 4 Hasil dan Pembahasan

  41 Daftar Pustaka ......................................................................................................

  41 5.2 Saran .............................................................................................

  Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan ...................................................................................

  4.5 Karakterisasi penyerapan gelombang ............................................ 40

  4.4 Karakterisasi Sifat Magnet ............................................................ 38

  4.3 Karakterisasi Sifat Fisis ................................................................. 34

  4.2.2 SEM ...................................................................................... 33

  4.2.1 XRD ...................................................................................... 32

  4.2 Karakterisasi Struktur ................................................................... 32

  4.1 Uji DTA ........................................................................................ 31

  3.4.5 Sifat Penyerap Gelombang Mikro ........................................ 30

  3.2.4 Pencampuran Bahan Baku .................................................. 24

  3.4.4 Struktur Kristal .................................................................... 29

  3.4.3 Sifat Magnet ........................................................................ 29

  3.4.2 Porositas ............................................................................... 28

  3.4.1 Densitas ................................................................................ 27

  3.4 Karakterisasi ................................................................................... 27

  3.3.2 Variabel Percobaan yang Diuji ............................................. 26

  3.3.1 Variabel Penelitian ............................................................... 26

  3.3 Variabel Eksperimen ..................................................................... 26

  3.2.7 Proses Sintering ................................................................. 25

  3.2.6 Pembuatan Sampel Uji ........................................................ 25

  3.2.5 Proses Kalsinasi.................................................................... 24

  42 LAMPIRAN 1 LAMPIRAN 2 LAMPIRAN 3

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1 Kurva histerisis magnet lunak (soft magnetic)

  …………………………………10

Gambar 2.2 Kurva histerisis magnet keras (hard magnetic)

  …………………………………11

Gambar 2.3 Penampang tabung rongen sinar-X

  ……………………………………………...17

Gambar 2.4 Spektrum dari atom target anoda Cu tabung sinar-X

  ……………………………17

Gambar 2.5 Skema geometri difraktometer

  …………………………………………………..18

Gambar 2.6 Transmisi (T) dan refleksi (

  ᴦ)……………………………………………………19

Gambar 4.1 Kurva DTA dari BaFe (12-x) Cu (x) O

  19

  ………………………………………………31

Gambar 4.2 Hasil XRD magnet barium heksaferit yang disubstitusi dengan bahan tembaga oksida(CuO)

  ………………………………………………………………………32

Gambar 4.3 Morfologi BaFe (12-x) Cu (x) O

  19

  ……………………………………………………..33

Gambar 4.4 Komposisi unsur pada BaFe Cu O dengan SEM/EDX

  (12-x) (x)

  19

  ……………………34

Gambar 4.5 Hubungan antara densitas sebelum dan setelah disinter terhadap komposisi

  Cu(dalam %mol) ………………………………………………………………...36

Gambar 4.6 Hubungan antara porositas terhadap komposisi Cu, x=0,1

• – 0,6 (dalam %mol)…38

Gambar 4.7 Hubungan antara porositas terhadap komposisi Cu, x=1

• – 4 (dalam %mol)……..38

Gambar 4.8 Hasil permagraph dari magnet BaFe (12-x) Cu (x) O

  19 (a) x=0,2 (b) x=0,3

  …………...39

Gambar 4.9 Hubungan antar kuat medan magnet dan remanensi Br terhadap komposisi Cu

  (dalam %mol) …………………………………………………………………….40

Gambar 4.10 Hubungan antar energy produk maksimum (BHmax) dan koersivitas terhadap komposisi Cu (dalam %mol)

  …………………………………………………....41

Gambar 4.11 Hubungan antara reflection loss (RL) dan frekuensi terhadap komposisi Cu

  (dalam%mol) ………………… ………………………………………………...42

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Gambar 4.1 Persen massa komposisi unsur…………………………………………………34Gambar 4.2 Nilai densitas dari magnet BaFe (12-x) Cu (x) O

  19 sebelum dan sesudah

  disinter……………………………………………………………………….…35

Gambar 4.3 Nilai densitas dari magnet BaFe Cu O sesudah disinter

  

(12-x) (x)

  19

  ……..………...37

Gambar 4.4 Nilai reflection loss dari magnet BaFe (12-x) Cu (x) O

  19

  ……………..……………42