PELAPISAN Ni PADA MAGNET BONDED PrFeB DENGAN METODE ELEKTROPLATING SKRIPSI EKA SARI 100801001
PELAPISAN Ni PADA MAGNET BONDED PrFeB DENGAN METODE ELEKTROPLATING SKRIPSI EKA SARI 100801001
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS MIPA DEPARTEMEN FISIKA MEDAN 2014
PELAPISAN Ni PADA MAGNET BONDED PrFeB DENGAN METODE ELEKTROPLATING SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains EKA SARI 100801001
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS MIPA DEPARTEMEN FISIKA MEDAN 2014
PERSETUJUAN
Judul : Pelapisan Ni Pada Magnet Bonded PrFeB Dengan
Metode Elektroplating Kategori : Skripsi Nama : Eka Sari Nomor Induk Mahasiswa : 100801001 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara Diluluskan di Medan, Juli 2014 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang (Dr. Kurnia Sembiring, MS.) NIP. 1955103019800331003 NIP : 195801311986011001
PERNYATAAN
PELAPISAN Ni PADA MAGNET BONDED PrFeB
DENGAN METODE ELEKTROPLATING
SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2014 EKA SARI 100801001
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah
memberikan rahmat dan karunia sehingga penulis dapat menyelasikan tugas akhir.
Salawat beriring salam teruntuk Nabi besar Muhammad SAW yang menjadi teladan
dalam menjalani kehidupan.Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera
Utara. Untuk memenuhi persyaratan tersebut diatas penulis mengerjakan tugas akhir
dengan judul : “ Pelapisan Ni pada Magnet Bonded PrFeB Dengan Metode
Elektroplating”. Yang dilaksanakan di laboratorium High Temperature Coating dan
laboratorium material Pusat Penelitian Fisika (P2F) LIPI Serpong, Tangerang Selatan
sesuai dengan waktu yang telah di tetapkan.Penulis menyadari bahwa keberhasilan penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari
bantuan dan dukungan berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung.
Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimahkasih yang
sebesar-besarnya kepada :1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, Selaku Dekan Fakulta Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Sumatera Utara, Medan
2. Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, Drs. Syahrul Humaidi, MSc. selaku Sekertaris Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, dan seluruh staf pengajar beserta pegawai administrasi di Departemen Fisika yang telah memberikan fasilitas kepada penulis selama perkuliahan.
3. Bapak Dr. Kemas Ahmad Zaini Thosin dan Bapak Dr. Toto Sudiro, M.Eng selaku pembimbing di LIPI yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam melakukan penelitian dan penyelesaian skripsi ini.
4. Bapak Dr.Kurnia Sembiring, M.S selaku pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.
5. Bapak Prof. Pardamean Sebayang, M.S, pak candra kurniawan, S.Si, pak Didik Prasetya, S.Si, Bu Ayu Yuswita, S.Si, Pak Lukman Faris, Amd yang telah banyak memberikan bimbingan, dorongan dan masukan kepada penulis.
6. Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng selaku kepala Pusat Penelitian Fisika- LIPI Serpong
7. Ibu Sudiati , Selaku dosen wali penulis selama mengikuti perkuliahan 8.
Teristimewa untuk Ayahanda Ngatimin dan Ibunda tercinta parmi yang telah memberikan kasih sayang, mendoakan, memberi motivasi dan nasehat serta memberi materi maupun moril yang tak henti-hentinya 9. Adik-adikku tersayang Eki Suferi, Erfansyah dan Enda Alfia dan seluruh keluarga besar tercinta atas kasih sayang, perhatian dan doa untuk penulis
10. Sahabat-Sahabatku tercinta Layla Dalimunte, Usi Damayanti, Citra Wara Br Sinuraya, Maysarah Yuniar Rangkuti, Dahniar Hasibuan, Benny Prancis, Maizal Isnen, Riki Efendi yang telah memberi motivasi selama perkuliahan dan penyelesaian skripsi ini.
11. Rekan seperjuangan “fisika 2010” yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah banyak memberi banyak pembelajaran, motivasi dan masukan selama perkuliahan.
12. Teman-teman sewaktu di LIPI ( Mas ghofur, Mas Edy, Mas Hadi Imron, mbak Tia , Mas Efri) yang telah banyak memberikan bantuan selama melakukan penelitian.
Penulis berharap tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pengembangan
ilmu pengetahuan dan material yang dihasilkan dapat menjadi alternatif dalam
mengendalikan korosi. Penulis mengharapkan kritik dan masukan yang membangun
atas hasil penelitian ini sebagai proses perkembangan ilmu pengetahuan.Penulis
PELAPISAN Ni PADA MAGNET BONDED PrFeB DENGAN METODE ELEKTROPLATING ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang pelapisan Ni pada sampel magnet bonded Pr-Fe-B dengan menggunakan metode electroplating. Bahan baku yang digunakan adalah serbuk magnet PrFeB dengan tiype MQP 16-7. Uji Oksidasi dalam udara dengan o temperatur 120 C dengan variasi wakktu 1 jam, 4 jam, 9 jam, 16 jam, dan 25 jam dan o dipercepat dengan menaikkan temperature menjadi 200 C dengan variasi waktu 20 menit, 30 menit, 40 menit,50 menit,60 menit, 4 jam, 9 jam, 16 jam, dan 25 jam. Dari hasil Penelitian perubahan massa sampel yang telah dilapisi dengan Ni berkisar -
2
2 0.0006 gr/cm , sedangkan sampel tanpa pelapisan Ni mencapai -0.06477 gr/cm , serta
degradasi medan magnet sampel dengan pelapisan yang berlangsung lambat yaitu
- 189.2 gaus, sedangkan tanpa pelapisan mencapai -537.1 gauss. Secara fisik sampel yang dilapisi dengan Ni juga terlindungi dengan baik dari reaksi lingkungan udara pada
o o temperature 120 C dan 200
C. Sedangkan sampel magnet tanpa pelapisan mengalami oksidasi yang ditandai dengan pertambahan massa per satuan luas, pelepasan serbuk- serbuk dan perubahan warna emas kecokelatan. Kata kunci : Magnet PrFeB, Pelapisan Ni, sifat fisis, sifat magnet
COATING Ni OF BONDED MAGNETS PrFeB
WITH ELECTROPLATING METHOD
ABSTRACT
A research on the Ni plating samples of bonded magnets Pr-Fe-B by using the
electroplating method. The raw materials used are magnetic powders MQP PrFeB with
tiype 16-7. The oxidation test in air with a temperature of 120oC with the variation
time of 1 hour, 4 hours, 9 hours, 16 hours, and 25 hours and accelerated by raising the
temperature to 200 ° C with a variation of 20 minutes, 30 minutes, 40 minutes, 50
minutes, 60 minutes , 4 hours, 9 hours, 16 hours, and 25 hours. From the research
results of the sample mass changes that have been coated with Ni ranging from -0.0006
g / cm 2, while the sample without Ni coating reaches -0.06477 g / cm 2, as well as the
degradation of the magnetic field samples with coating that is slow is -189.2 Gaus,
whereas without coating reaches - 537.1 gauss. Physically samples were coated with
Ni is also well protected from the reaction of the air environment at temperatures of
120oC and 200 oC. While the magnetic sample without coating undergoes oxidation
characterized by accretion of mass per unit area, release powders and golden brown
discoloration.Keywords: Magnet PrFeB, Ni plating, physical properties, magnetic properties
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak v
Abstract vii
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Lampiran xi
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan MasalaH
3
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Tujuan Penelitian
4
1.5 Manfaat Penelitian
4
1.6 Tempat Penelitian
4
1.7 Sistematika Penulisan
5 Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Pengertian Magnet
6
2.2 Medan Magnet
6
2.3 Bahan Magnet
7
2.3.1 Ferromagneti
7
2.3.2 Paragmagnetik
7
2.3.3 Diamagnetik
8
2.4 Magnet Permanen
8
2.5 Metode-metode pelapisan dengan Logam
10
2.5.1 Electroplating
10
2.1.5.1 Unsur-Unsur Pokok Elektroplating
12
2.1.5.2 Faktor-Faktor yang mempengaruhi elektropleting
12
2.5.2 Pencelupan Panas
14
2.5.3 Pelapisan dengan penyemprotan
14
2.5.4 Pelapisan dengan Pack-Cementation
15
2.6 Nikel
15
2.6.1 Sifat-sifat Nikel
15
2.6.2 Keuntungan dan Kelemahan Pelapisan Nikel
16
2.6.3 Nikel dan Paduannya
17 2.7 karakteristik pengujian Material
18
2.7.1 Ketebalan
18
2.7.2 Analisis Mikrostruktul
19
2.7.3 Korosi
20 Bab 3 Metodologi Penelitian
3.1 Peralatan dan Bahan-Bahan 23
3.1.1 Peralatan
23
3.1.2 Bahan-Bahan
24
3.2 Diagram Alir Penelitian 25
3.3 Variabel Eksperimen 26
3.3.1 Variabel Penelitian
26
3.3.2 Variabel Percobaan yang Diuji
26
3.4 Prosedur Penelitian 26
3.4.1 Membuat Magnet PrFeB
26
3.4.2 Persiapan Electroplating
26
3.4.2.1 Preparasi Sampel
26
3.4.2.2 Metode electroplating
27
3.4.3 Proses Magnetisasi
28
3.4.4 Metode Preparasi Sampel SEM dan EDS
28
3.5 Pengujian 28
3.5.1 Sifat Fisis
28
3.5.1.1 Estimasi Ketebalan
28
3.5.1.2 Ketahana Oksidasi
28
3.5.2 Sifat Magnet
30
3.5.3 Analisis Mikrostruktur
30
3.5.3.1 Analisis SEM dan EDS
30 Bab 4 Hasil dan Pembahasan 31
4.1 Hasil Penelitian 31
4.1.1 Data Hasil Magnetisasi
31
4.1.2 Sifat Fisis
31
4.1.2.1 Hasil Pengujian Ketebalan
31
4.1.2.2 Hasil Pengujian Oksidasi
32
4.1.3 Analisa Mikrostruktur
37
4.1.3.1 SEM dan EDS
37
4.2 Pembahasan
43
4.2.1 Sifat Fisis
43
4.2.1.1 Ketebalan (Thickness)
43
4.2.1.2 Ketahanan Oksidasi
43 Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
48
5.2 Saran
48 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
C
41 Tabel 4.11 Jenis Unsur magnet PrFeB dengan pelapisan setelah dioksidasi
40 Tabel 4.10 Jenis Unsur magnet PrFeB dengan pelapisan sebelum dioksidasi
39 Tabel 4.9 Jenis Unsur magnet PrFeB tanpa pelapisan setelah dioksidasi
36 Tabel 4.8 Jenis Unsur magnet PrFeB tanpa pelapisan sebelum dioksidasi
35 Tabel 4.7 Pertambahan Massa akibat Oksidasi
C
o
34 Tabel 4.6 Degradasi Medan Magnet terhadap waktu Oksidasi pada T=200
o
Halaman
33 Tabel 4.5 Perubahan Massa terhadap waktu Oksidasi pada T=200
C
o
32 Tabel 4.4 Degradasi Medan Magnet terhadap waktu Oksidasi pada T=120
C
o
32 Tabel 4.3 Perubahan Massa terhadap waktu Oksidasi pada T=120
31 Tabel 4.2 Tebal lapisan Ni
Tabel 4.1 Data Hasil Magnetisasi42
DAFTAR GAMBAR
C 46
48 Gambar 4.12. Grafik Oksidasi terhadap Waktu
C
o
47 Gambar 4.11. Grafik degradasi kuat Medan magnet terhadap waktu Oksidasi Pada T =200
C
o
47 Gambar 4.10. Grafik perubahan massa terhadap waktu oksidasi pada T=200
C
o
T =120
Gambar 4.9. Grafik degradasi kuat Medan magnet terhadap waktu Oksidasi Padao
Halaman
43 Gambar 4.8. Grafik perubahan massa terhadap waktu oksidasi pada T=120
42 Gambar 4.7. Diagram batang Tebal lapisan Ni
41 Gambar 4.6. Analisis sampel dengan pelapisan sebelum dan setelah oksidasi
40 Gambar 4.5. Maping unsur kimia Sampel dengan coating setelah oksidasi
39 Gambar 4.4. Maping unsur kimia Sampel dengan coating sebelum oksidasi
38 Gambar 4.3. Analisis sampel sebelum dan setelah uji Oksidasi
37 Gambar 4.2. Maping unsur kimia Sampel tanpa coating setelah oksidasi
27 Gambar 4.1. Maping unsur kimia Sampel tanpa coating sebelum oksidasi
17 Gambar 3.4. Electroplating Ni strike
11 Gambar 2.2. Paduan Elemen yang digunakan dalan Nikel-Paduan
Gambar 2.1. Proses Electroplating49