Pengaruh Komposisi BaFe12O19 dan Fe pada Pembuatan Hybrid Bonded Magnet Berbasis NdFeB terhadap Sifat Fisis, Magnet dan Mikrostruktur
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN
HYBRID BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT
FISIS, MAGNET dan MIKROSTRUKTUR
SKRIPSI
ANDI PRATAMA
130801033
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET
dan MIKROSTRUKTUR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai
gelar Sarjana Sains
ANDI PRATAMA
130801033
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET
dan MIKROSTRUKTUR
OLEH :
Andi Pratama
NIM : 130801033
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Dr. Ing Prijo Sardjono, M.Sc.
NIP : 195312301979031003
Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP. 196505171993031009
Diketahui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Kepala,
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S.
NIP : 195903101987031002
Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
NIP. 196204301988031001
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Komposisi BaFe12O19 dan Fe pada
Pembuatan Hybrid Bonded Magnet Berbasis
NdFeB terhadap Sifat Fisis, Magnet dan
Mikrostruktur
: Skripsi
: Andi Pratama
: 130801033
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) –
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Mei 2017
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Syahrul Humaidi,M.Sc
NIP : 196506171993031009
Dr. Ing Prijo Sardjono, M.Sc
NIP : 195312301979031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
NIP : 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET
dan MIKROSTRUKTUR
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
ANDI PRATAMA
130801033
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir.
Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir dengan judul :
“PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET dan
MIKROSTRUKTUR”. Yang dilaksanakan di Laboratorium Magnet P2F Lembaga
Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Tangerang Selatan, Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya
penyusunan skripsi ini bayak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Dr. Ing Prijo Sardjono M.Sc selaku
pembimbing I, Drs. Syahrul Humaidi M.Sc selaku pembimbing II, Ir. Muljadi M.Si
selaku
pembimbing lapangan yang telah bersedia meluangkan waktu untuk
membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih kepada Dr.
Perdinan Perdinan Sinuhaji, MS dan Awan Maghfirah S.Si, M.Si selaku Ketua
Departemen dan Sekretaris Departemen Fisika FMIPA-USU Medan, Dekan dan
Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh Staf dan Dosen Fisika FMIPA USU, pegawai
FMIPA USU dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya tidak terlupakan Bapak, Ibu dan
keluarga
yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Medan, Juli 2017
ANDI PRATAMA
iii
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN
HYBRID BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT
FISIS, MAGNET dan MIKROSTRUKTUR
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan hybrid bonded magnet permanen berbasis NdFeB
yang ditambahkan dengan 2 %wt serbuk besi dan BaFe12O19 dengan variasi komposisi
(x = 5, 10, 15, dan 20 % wt). Proses preparasi bahan baku mulai dari pencampuran
serbuk NdFeB tipe MQP-B+ dengan BaFe12O19 dan serbuk Fe, digerus dan dicampur
bahan perekat Exopy Resin sebanyak 6 %wt dan dicetak dengan gaya 8 tonf sehingga
membentuk pellet dengan diameter 18,5 mm dan tebal 4,3 mm. Sampel yang telah
dicetak kemudian dikeringkan menggunakan Under Vacuum Dryer dengan temperatur
80°C dengan tekanan 15 mbar ditahan selama 1 jam. Karakterisasi yang diuji meliputi
sifat fisis (densitas, kekerasan dan laju korosi), mikrostruktur menggunakan Optical
Microscope dan sifat magnet dengan menggunakan Vibrating Sample Magnetometer.
Dari hasil pengukuran densitas dan kekerasan hybrid bonded magnet menunjukkan
bahwa nilai densitas cenderung menurun dan kekerasan cenderung meningkat
sebanding dengan jumlah penambahan BaFe12O19. Kondisi optimum dicapai pada
penambahan (x = 5 %) BaFe12O19 menghasilkan densitas = 4,469 × 103 kg/m3 dan laju
korosi 8,268 × 10-3 m/tahun. Nilai kekerasan optimum dihasilkan oleh sampel dengan
penambahan (x = 10%) BaFe12O19 dan penambahan 2% Fe dengan nilai 8,27 × 108
N/m2. Sifat magnet dengan penambahan (x = 5 %) Ba.Fe12O19 disertai penambahan Fe
maupun tanpa Fe dapat diketahui nilai induksi remanen magnetik (Br) = 362,9 mT dan
382,7 mT, koersivitas (HcJ) = 684,6 kA/m dan 710,2 kA/m dan energi produk (BH)max
= 24,096 kJ/m3 dan 22,655 kJ/m3 dengan nilai fluks magnetik = 97,32 mT dan 102,985
mT. Pengaruh panambahan komposisi BaFe12O19 cenderung menurunkan nilai densitas
dan sifat magnetnya namun meningkatkan nilai kekerasannya.
Kata Kunci : BaFe12O19, Hybrid Bonded Magnet, NdFeB, Serbuk Fe, Sifat Magnet.
iv
Universitas Sumatera Utara
EFFECT OF BaFe12O19 and Fe ADDITION in MANUFACTURE of
HYBRID BONDED MAGNET BASED of NdFeB on PHYSICAL,
MAGNETIC PROPERTIES and MICROSTRUCTURE
ABSTRACT
Hybrid Bonded permanent magnet with addition of BaFe12O19 and 2 %wt Fe
Powder has been done with the variation composition (x = 5, 10, 15 and 20% wt).
The preparation process started by mixing NdFeB MQP-B+ powder with BaFe12O19
and Fe Powder then mixed with 6 % wt adhesive Epoxy Resin and compacted with a
pressure of 8 tonf to form a pellet with diameter of 18,5 mm and thickness of 4,3 mm.
Samples which have been pressed, then dryed using Under Vacuum Dryer with a
heating temperature 80°C and pressure 15 mbar held for 1 hours. The
characterizations was conducted on the physical properties, such as density by using
dimension method and hardness by using Vickers, microstructure analysis using OM,
and magnetic properties with vibrating sample magnetometer. Based on the density
and hardness measurement, it can be concluded that hybrid bonded magnet has
density that tend to decrease and hardness tend to increase as the increasing of
composition BaFe12O19. The optimum condition is achieved at a value of x = 5%,
where the density value = 4,469 × 103 kg/m3 and corrosion rate = 8,268 × 10-3 m/year.
Optimum hardness value is at addition of (x = 10%) BaFe12O19 with 2% Fe addition
reach 8,27 × 108 N/m2. The hysteresis curves for Fe and non Fe addition show that
values of the remanent induction (Br) = 362,9 mT and 382,7 mT, coercivity (HcJ) =
684,6 kA/m and 710,2 kA/m and the maximum energy product (BH)max = 24,096 kJ/m3
and 22,655 kJ/m3 with magnetic flux value = 97,32 mT dan 102,985 mT. Effect of
increasing composition of Ba.Fe12O19 is tend to decrease density values, and magnetic
properties but increase its hardness value.
Keywords : BaFe12O19, NdFeB, Fe Powder, Hybrid Bonded Magnet, Magnetic
Properties.
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
1.7 Sistematika Penulisan
1
1
2
3
3
3
3
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet
2.2 Macam-Macam Magnet
2.3 Sifat-Sifat Magnet Permanen
2.3.1 Koersivitas
2.3.2 Remanensi
2.3.3 Temperatur Curie
2.3.4 Medan Anisotropi (HA)
2.4 Sifat Kemagnetan Bahan
2.4.1 Ferromagnetik
2.4.2 Ferrimagnetik
2.4.3 Paramagnetik
2.4.4 Diamagnetik
2.5 Kurva Histerisis
2.6 Material Magnet Lunak dan Magnet Keras
2.6.1 Magnet Lunak (Soft Magnetic)
2.6.2 Magnet Keras (Hard Magnetic)
2.7 Unsur Pemadu pada Magnet NdFeB
2.7.1 Neodymium (Nd)
2.7.2 Besi (Fe)
2.7.3 Boron (B)
2.8 Fabrikasi Magnet NdFeB
2.9 Barium Heksaferit
2.10 Hybrid Bonded Magnet
5
5
5
6
6
6
6
6
7
7
8
8
8
9
11
11
12
12
12
14
15
15
16
16
vi
Universitas Sumatera Utara
2.11 Karakterisasi Material Magnet
2.11.1 Sifat Fisis
2.11.2 Mikrostruktur
2.11.3 Sifat Magnetik
2.11.4 Laju Korosi
18
18
19
21
22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1 Alat
3.2.2 Bahan
3.3 Diagram Alir Penelitian
3.4 Variabel Eksperimen
3.4.1 Variabel Penelitian
3.4.2 Variabel Percobaan yang diuji
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Pencampuran Bahan Baku
3.5.2 Pembuatan Sampel Uji
3.5.3 Pengeringan Sampel Uji
3.5.4 Magnetisasi
3.6 Karakterisasi
3.6.1 Densitas
3.6.2 Kekerasan
3.6.3 Laju Korosi
3.6.4 Struktur Mikro
3.6.5 Sifat Magnet
23
23
23
24
24
25
26
26
26
26
26
27
27
27
27
28
28
28
29
30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Sifat Fisis
4.2.1 Densitas
4.2.2 Kekerasan
4.2.3 Laju Korosi
4.2 Karakterisasi Mikrostruktur
4.2.1 Mikroskop Optik (Optical Microscope)
4.3 Karakterisasi Sifat Magnet
4.3.1 Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4.3.2 Gaussmeter
31
31
31
32
34
35
35
38
38
40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
43
43
43
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
44
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Informasi Dasar Unsur Neodymium
Halaman
13
Tabel 2.2 Informasi Dasar Unsur Besi
14
Tabel 2.3 Informasi Dasar Unsur Boron
15
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Densitas
31
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan
33
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Laju Korosi I
34
Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Laju Korosi II
35
Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Sifat Magnet
39
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Medan Magnet
40
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
7
Gambar 2.1
Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
Gambar 2.2
Momen Magnet Dari Sifat Ferimagnetik
8
Gambar 2.3
Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik
8
Gambar 2.4
Momen Magnetik Dari Sifat Diamagnetik
9
Gambar 2.5
Kurva histerisis
10
Gambar 2.6
Kurva histerisis magnet lunak (soft magnetic)
11
Gambar 2.7
Kurva histerisis magnet keras (hard magnetic)
12
Gambar 2.8
Struktur Atom Unsur Neodymium
13
Gambar 2.9
Struktur Atom Unsur Besi
14
Gambar 2.10 Struktur Atom Unsur Boron
15
Gambar 2.11 Skema Pengujian Vickers Hardness
19
Gambar 2.12 Tipe-tipe Lekukan Piramida Intan
19
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian
25
Gambar 4.1
Grafik Densitas
32
Gambar 4.2
Grafik Kekerasan
33
Gambar 4.3
Foto Morfologi Permukaan Sampel I
36
Gambar 4.4
Foto Morfologi Permukaan Sampel II
37
Gambar 4.5
Kurva Histerisis Sampel Hybrid Bonded Magnet
38
Gambar 4.6
Kurva B-H Sampel Hybrid Bonded Magnet
39
Gambar 4.7
Grafik Hubungan Kuat Medan Magnet
41
Gambar 4.8
Grafik Hubungan Kuat Medan Magnet dengan Densitas
42
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Alat dan Bahan Penelitian
Halaman
47
Lampiran B Perhitungan Data Pengujian
54
Lampiran C
63
Data Percobaan
Lampiran D
Hasil Pengujian VSM
67
Lampiran E
Hasil Pengujian Kekerasan
69
x
Universitas Sumatera Utara
HYBRID BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT
FISIS, MAGNET dan MIKROSTRUKTUR
SKRIPSI
ANDI PRATAMA
130801033
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET
dan MIKROSTRUKTUR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai
gelar Sarjana Sains
ANDI PRATAMA
130801033
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET
dan MIKROSTRUKTUR
OLEH :
Andi Pratama
NIM : 130801033
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Dr. Ing Prijo Sardjono, M.Sc.
NIP : 195312301979031003
Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP. 196505171993031009
Diketahui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Kepala,
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S.
NIP : 195903101987031002
Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
NIP. 196204301988031001
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Komposisi BaFe12O19 dan Fe pada
Pembuatan Hybrid Bonded Magnet Berbasis
NdFeB terhadap Sifat Fisis, Magnet dan
Mikrostruktur
: Skripsi
: Andi Pratama
: 130801033
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) –
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Mei 2017
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Syahrul Humaidi,M.Sc
NIP : 196506171993031009
Dr. Ing Prijo Sardjono, M.Sc
NIP : 195312301979031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S
NIP : 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET
dan MIKROSTRUKTUR
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
ANDI PRATAMA
130801033
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir.
Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir dengan judul :
“PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN HYBRID
BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT FISIS, MAGNET dan
MIKROSTRUKTUR”. Yang dilaksanakan di Laboratorium Magnet P2F Lembaga
Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Tangerang Selatan, Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya
penyusunan skripsi ini bayak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Dr. Ing Prijo Sardjono M.Sc selaku
pembimbing I, Drs. Syahrul Humaidi M.Sc selaku pembimbing II, Ir. Muljadi M.Si
selaku
pembimbing lapangan yang telah bersedia meluangkan waktu untuk
membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih kepada Dr.
Perdinan Perdinan Sinuhaji, MS dan Awan Maghfirah S.Si, M.Si selaku Ketua
Departemen dan Sekretaris Departemen Fisika FMIPA-USU Medan, Dekan dan
Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh Staf dan Dosen Fisika FMIPA USU, pegawai
FMIPA USU dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya tidak terlupakan Bapak, Ibu dan
keluarga
yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Medan, Juli 2017
ANDI PRATAMA
iii
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI BaFe12O19 dan Fe pada PEMBUATAN
HYBRID BONDED MAGNET BERBASIS NdFeB terhadap SIFAT
FISIS, MAGNET dan MIKROSTRUKTUR
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan hybrid bonded magnet permanen berbasis NdFeB
yang ditambahkan dengan 2 %wt serbuk besi dan BaFe12O19 dengan variasi komposisi
(x = 5, 10, 15, dan 20 % wt). Proses preparasi bahan baku mulai dari pencampuran
serbuk NdFeB tipe MQP-B+ dengan BaFe12O19 dan serbuk Fe, digerus dan dicampur
bahan perekat Exopy Resin sebanyak 6 %wt dan dicetak dengan gaya 8 tonf sehingga
membentuk pellet dengan diameter 18,5 mm dan tebal 4,3 mm. Sampel yang telah
dicetak kemudian dikeringkan menggunakan Under Vacuum Dryer dengan temperatur
80°C dengan tekanan 15 mbar ditahan selama 1 jam. Karakterisasi yang diuji meliputi
sifat fisis (densitas, kekerasan dan laju korosi), mikrostruktur menggunakan Optical
Microscope dan sifat magnet dengan menggunakan Vibrating Sample Magnetometer.
Dari hasil pengukuran densitas dan kekerasan hybrid bonded magnet menunjukkan
bahwa nilai densitas cenderung menurun dan kekerasan cenderung meningkat
sebanding dengan jumlah penambahan BaFe12O19. Kondisi optimum dicapai pada
penambahan (x = 5 %) BaFe12O19 menghasilkan densitas = 4,469 × 103 kg/m3 dan laju
korosi 8,268 × 10-3 m/tahun. Nilai kekerasan optimum dihasilkan oleh sampel dengan
penambahan (x = 10%) BaFe12O19 dan penambahan 2% Fe dengan nilai 8,27 × 108
N/m2. Sifat magnet dengan penambahan (x = 5 %) Ba.Fe12O19 disertai penambahan Fe
maupun tanpa Fe dapat diketahui nilai induksi remanen magnetik (Br) = 362,9 mT dan
382,7 mT, koersivitas (HcJ) = 684,6 kA/m dan 710,2 kA/m dan energi produk (BH)max
= 24,096 kJ/m3 dan 22,655 kJ/m3 dengan nilai fluks magnetik = 97,32 mT dan 102,985
mT. Pengaruh panambahan komposisi BaFe12O19 cenderung menurunkan nilai densitas
dan sifat magnetnya namun meningkatkan nilai kekerasannya.
Kata Kunci : BaFe12O19, Hybrid Bonded Magnet, NdFeB, Serbuk Fe, Sifat Magnet.
iv
Universitas Sumatera Utara
EFFECT OF BaFe12O19 and Fe ADDITION in MANUFACTURE of
HYBRID BONDED MAGNET BASED of NdFeB on PHYSICAL,
MAGNETIC PROPERTIES and MICROSTRUCTURE
ABSTRACT
Hybrid Bonded permanent magnet with addition of BaFe12O19 and 2 %wt Fe
Powder has been done with the variation composition (x = 5, 10, 15 and 20% wt).
The preparation process started by mixing NdFeB MQP-B+ powder with BaFe12O19
and Fe Powder then mixed with 6 % wt adhesive Epoxy Resin and compacted with a
pressure of 8 tonf to form a pellet with diameter of 18,5 mm and thickness of 4,3 mm.
Samples which have been pressed, then dryed using Under Vacuum Dryer with a
heating temperature 80°C and pressure 15 mbar held for 1 hours. The
characterizations was conducted on the physical properties, such as density by using
dimension method and hardness by using Vickers, microstructure analysis using OM,
and magnetic properties with vibrating sample magnetometer. Based on the density
and hardness measurement, it can be concluded that hybrid bonded magnet has
density that tend to decrease and hardness tend to increase as the increasing of
composition BaFe12O19. The optimum condition is achieved at a value of x = 5%,
where the density value = 4,469 × 103 kg/m3 and corrosion rate = 8,268 × 10-3 m/year.
Optimum hardness value is at addition of (x = 10%) BaFe12O19 with 2% Fe addition
reach 8,27 × 108 N/m2. The hysteresis curves for Fe and non Fe addition show that
values of the remanent induction (Br) = 362,9 mT and 382,7 mT, coercivity (HcJ) =
684,6 kA/m and 710,2 kA/m and the maximum energy product (BH)max = 24,096 kJ/m3
and 22,655 kJ/m3 with magnetic flux value = 97,32 mT dan 102,985 mT. Effect of
increasing composition of Ba.Fe12O19 is tend to decrease density values, and magnetic
properties but increase its hardness value.
Keywords : BaFe12O19, NdFeB, Fe Powder, Hybrid Bonded Magnet, Magnetic
Properties.
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
1.7 Sistematika Penulisan
1
1
2
3
3
3
3
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet
2.2 Macam-Macam Magnet
2.3 Sifat-Sifat Magnet Permanen
2.3.1 Koersivitas
2.3.2 Remanensi
2.3.3 Temperatur Curie
2.3.4 Medan Anisotropi (HA)
2.4 Sifat Kemagnetan Bahan
2.4.1 Ferromagnetik
2.4.2 Ferrimagnetik
2.4.3 Paramagnetik
2.4.4 Diamagnetik
2.5 Kurva Histerisis
2.6 Material Magnet Lunak dan Magnet Keras
2.6.1 Magnet Lunak (Soft Magnetic)
2.6.2 Magnet Keras (Hard Magnetic)
2.7 Unsur Pemadu pada Magnet NdFeB
2.7.1 Neodymium (Nd)
2.7.2 Besi (Fe)
2.7.3 Boron (B)
2.8 Fabrikasi Magnet NdFeB
2.9 Barium Heksaferit
2.10 Hybrid Bonded Magnet
5
5
5
6
6
6
6
6
7
7
8
8
8
9
11
11
12
12
12
14
15
15
16
16
vi
Universitas Sumatera Utara
2.11 Karakterisasi Material Magnet
2.11.1 Sifat Fisis
2.11.2 Mikrostruktur
2.11.3 Sifat Magnetik
2.11.4 Laju Korosi
18
18
19
21
22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1 Alat
3.2.2 Bahan
3.3 Diagram Alir Penelitian
3.4 Variabel Eksperimen
3.4.1 Variabel Penelitian
3.4.2 Variabel Percobaan yang diuji
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Pencampuran Bahan Baku
3.5.2 Pembuatan Sampel Uji
3.5.3 Pengeringan Sampel Uji
3.5.4 Magnetisasi
3.6 Karakterisasi
3.6.1 Densitas
3.6.2 Kekerasan
3.6.3 Laju Korosi
3.6.4 Struktur Mikro
3.6.5 Sifat Magnet
23
23
23
24
24
25
26
26
26
26
26
27
27
27
27
28
28
28
29
30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Sifat Fisis
4.2.1 Densitas
4.2.2 Kekerasan
4.2.3 Laju Korosi
4.2 Karakterisasi Mikrostruktur
4.2.1 Mikroskop Optik (Optical Microscope)
4.3 Karakterisasi Sifat Magnet
4.3.1 Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4.3.2 Gaussmeter
31
31
31
32
34
35
35
38
38
40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
43
43
43
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
44
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Informasi Dasar Unsur Neodymium
Halaman
13
Tabel 2.2 Informasi Dasar Unsur Besi
14
Tabel 2.3 Informasi Dasar Unsur Boron
15
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Densitas
31
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan
33
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Laju Korosi I
34
Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Laju Korosi II
35
Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Sifat Magnet
39
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Medan Magnet
40
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
7
Gambar 2.1
Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
Gambar 2.2
Momen Magnet Dari Sifat Ferimagnetik
8
Gambar 2.3
Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik
8
Gambar 2.4
Momen Magnetik Dari Sifat Diamagnetik
9
Gambar 2.5
Kurva histerisis
10
Gambar 2.6
Kurva histerisis magnet lunak (soft magnetic)
11
Gambar 2.7
Kurva histerisis magnet keras (hard magnetic)
12
Gambar 2.8
Struktur Atom Unsur Neodymium
13
Gambar 2.9
Struktur Atom Unsur Besi
14
Gambar 2.10 Struktur Atom Unsur Boron
15
Gambar 2.11 Skema Pengujian Vickers Hardness
19
Gambar 2.12 Tipe-tipe Lekukan Piramida Intan
19
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian
25
Gambar 4.1
Grafik Densitas
32
Gambar 4.2
Grafik Kekerasan
33
Gambar 4.3
Foto Morfologi Permukaan Sampel I
36
Gambar 4.4
Foto Morfologi Permukaan Sampel II
37
Gambar 4.5
Kurva Histerisis Sampel Hybrid Bonded Magnet
38
Gambar 4.6
Kurva B-H Sampel Hybrid Bonded Magnet
39
Gambar 4.7
Grafik Hubungan Kuat Medan Magnet
41
Gambar 4.8
Grafik Hubungan Kuat Medan Magnet dengan Densitas
42
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Alat dan Bahan Penelitian
Halaman
47
Lampiran B Perhitungan Data Pengujian
54
Lampiran C
63
Data Percobaan
Lampiran D
Hasil Pengujian VSM
67
Lampiran E
Hasil Pengujian Kekerasan
69
x
Universitas Sumatera Utara