Preparasi Serbuk dan Sintering Magnet Permanen Barium Heksaferit dengan Aditif FeMn
PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN
BARIUM HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
SKRIPSI
ANISAH RIZKI HANDAYANI
130801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
i
Universitas Sumatera Utara
PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
ANISAH RIZKI HANDAYANI
130801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
ii
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
OLEH:
ANISAH RIZKI HANDAYANI
NIM : 130801004
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
Pembimbing 1,
Candra Kurniawan, M.Si.
NIP :198810032010121003
Pembimbing 2,
Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP : 196505171993031009
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-Lipi
Kepala,
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
NIP : 195903101987031002
Dr. Bambang Widiyatmoko, M. Eng
NIP : 196204301988031001
iii
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Preparasi Serbuk dan Sintering Magnet Permanen
Barium Heksaferit dengan Aditif FeMn
Kategori
: Skripsi
Nama
:Ansiah Rizki Handayani
Nomor Induk Mahasiswa
: 130801004
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juni 2017
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc
Candra Kurniawan, M.Si
NIP.196505171993031009
NIP. 198810032010121003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
NIP. 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PREPARASI SERBUK DAN SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN ADITIF FeMn
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2017
ANISAH RIZKI HANDAYANI
130801004
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas
segala anugerah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan
skripsi ini dengan judul “Preparasi Serbuk dan Sintering Magnet Permanen
Barium Heksaferit dengan Aditif FeMn” yang dilaksanakan di Laboratorium P2F
LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Skripsi ini
disusun untuk memenuhi kewajiban penulis sebagai salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar Sarjana Sains program studi Fisika di Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta dan
tersayang AyahandaSutrisno dan Ibunda Sriatun yang telah memberikan dukungan
moril dan material kepada penulis sehinggan penulis dapat menyelesaikan
pendidikan. Penulis juga menyampaikan terimakasih kepada seluruh keluarga yang
telah memberikan motivasi kepada penulis.
Terimaksih kepada Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara, Dr. Perdinan
Sinuhaji, MSdanAwan Maghfirah, S.Si., M.Si selaku KetuadanSekretarisDepartemen
FisikaUniversitas Sumatera Utarabeserta seluruh Staf Pengajar dan Pegawai
Departemen FisikaUniversitas Sumatera Utara.Penulis juga mengucapkan terimaksih
kepada Candra Kurniawan M.Si dan Dr. Syahrul Humaidi, M.Scselaku dosen
pembimbing yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing
penulis selama penyusunan skripsi. Terimakasih kepada seluruh dosen dan pegawai
di P2F LIPI yang telah membimbing dan membantu penulis dalam penyusunan
skripsi ini.
Terimakasih penulis ucapkan kepada Dr. Kurnia Sembring, MS dan Dra.
Sudiati, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah memberikan panduan dan masukan
dalam penyelesaian skripsi ini. Kepada sahabat – sahabat Parnab tersayang dan
tercinta (Adinda Suci, Andini Fadila, Laili Fitri, Santa Yolanda, Suci Wulan, Yara
Arta) yang telah memberikan penulis semangat, nasihat, bantuan dan juga menghibur
penulis dalam menjalani lika – liku penelitian dan penulisan skripsi ini. Kepada
iii
Universitas Sumatera Utara
Rezza Azhari Fahrezi Siregar yang telah membantu dan mendukung penulis dalam
menyelesaikan skripsi. Untuk kawan – kawan perjuangan di LIPI Dina, Roza, Niko,
Zul, Dwiki, Herianto, Emmy, dkk yang telah banyak membantu penulis dalam
penelitian. Terimaksih kepada seluruh rekan – rekan di Laboratorium Ilmu Dasar
Fisika, teman – teman Fisika 2013 ( Hardi, Reza, Riza, Zega, dkk), kakak abang
FISIKA USU 2010, 2011, 2012 , dan Adik – Adik FISIKA USU 2014, 2015, 2016.
Akhir kata seperti pepata lama “tak ada gading yang tak retak”, begitu juga
dalam penulisan skripsi ini, penulis menyadari akan adanya kekurangan dalam
tulisan ini, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun
guna kesempurnaan skripsi ini. Semogaskripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Terima kasih
Medan, Juni 2017
Anisah Rizki Handayani
iv
Universitas Sumatera Utara
PREPARASI SERBUK DAN SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN ADITIF FeMn
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan magnet permanen Barium Heksaferit yang ditambahkan
dengan FeMndengan variasi komposisi (0,5, 1, 3, 5, dan 10 %wt). Proses preparasi
sampel dimulai dari penggilingan serbuk BaFe 12O19 dengan penambahan FeMn
dilakukan dengan cara wet milling menggunakan HEM dengan media toluen selama
30 menit. Sampel kemudian dikeringkan. Sampel di campur dengan seluna 3 wt%
dan dicetak dengan gaya 10 ton selama 3 menit sehingga membentuk pelet dengan
diameter 2 cm. Sampel yang telah dicetak kemudian di sintering dengan
menggunakan vacuum furnace pada suhu 1100°C selama 2 jam dan dikarakterisasi
meliputi sifat fisis ( true density), struktur kristal dengan XRD ( X-Ray Diffraction ),
mikrostruktur dengan menggunakan PSA ( Paricle Size Analyzer ) dan SEM-EDS (
Scanning Electron Microscope – Energy Dispersif Spectroscope ) dan sifat magnetik
menggunakan VSM ( Vibrating Sample Magnetometer ). Dari hasil pengukuran true
density dan PSA menunjukkan bahwa nilai true density dan ukuran partikel
cenderung menurun dengan penambahan FeMn yang semakin meningkat. Hasil
analisis XRD menunjukkan terdapat fase BaFe 12O19 dan fasa Fe2O3 pada sampel
yang ditambahkan FeMn dan yang tidak ditambahakn. Terbentuknya fase Fe 2O3
berkontribusi pada pengurangan sifat magnetik BaFe 12O19 yang di doping dengan
FeMn. Dari kurva histerisis dengan penambahan 1, 5, dan 10 wt% FeMn dapat
menurunkan nilai remanensi dan saturasi dari BaFe 12O19 dan meningkatkan nilai
koersivitas BaFe12O19. Kondisi optimum terdapat pada penambahan 5 wt% FeMn
dapat diketahui nilai densitas 5,034 g/cm3, nilai energi produksi (BHmax) 0,4858
MGOe, saturasi magnetik (Ms ) 44,72 emu/g, remanensi (Mr) 25,43 emu/g,
koersivitas (Hc) 1,76 KOe. Pengaruh dari sintering pada sifat magnet membuat nilai
koersivitas dari sampel berkurang sehingga sifat magnetnya menjadi lebih soft
magnetik diduga adanya perubahan fasa pada sampel yang telah disinter.
Penambahan FeMn cenderung menurunkan nilai densitas,dan sifat magnet dari
BaFe12O19.
Kata Kunci : BaFe12O19, FeMn, Densitas, Sifat Magnet.
v
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION POWDER AND SINTERING OF MAGNETPERMANENT
BARIUM HEXAFERRITE WITH ADDITIVE FeMn
ABSTRACT
The preparation of permanent barium hexaferrite magnet has been done by adding
FeMn with varied compositions of 0,5, 1, 3, 5, and 10 % wt. The sample of
preparation process was begin with milling BaFe12O19powder and adding FeMn
which was done the wet milling way by using HEM with toluene media for 30
minutes. Then the sample was dried. After drying, the sample was mixed with seluna
3 wt% and pressed with hydraulic press with 10 ton of force for 3 minutes to produce
pellet with diameter of 2 cm. The pellet then sintered by using vacuum furnace at a
temperature of 1100°C for 2 hours and was characterized including physical property
(true density), crystal structure with XRD ( X – Ray Diffraction ), microstructure
using PSA ( Particle Size Analyzer ) and SEM-EDS ( Energy Dispersif Spectroscopy
), and magnetic property using VSM ( Vibrating Sample Magnetometer ). From the
result of true density and PSA measurement, it was shown that the value of true
density and the size of particle tent to decrease by the addition of FeMn which keep
increas. The result of XRD analysis showed there were BaFe12O19 phase and Fe2O3
phase on the sample added by FeMn. The formation of Fe2O3 contributes to the
reduction of magnetic properties of BaFe12O19which is doped with FeMn. From the
hysteresis curve with 1, 5, and 10 wt% addition of FeMndecreased the value of
remanence and saturation of BaFe12O19also increased the value of coercivity of
BaFe12O19 . The optimum condition was found in the addition of 5 wt% FeMn with
true density value 5.034 g/cm3, the value of production of energy (BHmax) 0.4858
MGOe, magnetic of saturation (Ms) 44.72 emu/g, remanensi (Mr.) 25.43 emu/g,
coercivity (Hc) 1.76 KOe. The effect of sintering on the properties of magnets
makes the value of coercivity from the sample is reduced so that the magnetic
properties of soft magnetic becomes even suspected the existence of phase change in
the sample which have been sintered. The addition of FeMn tendt to lower the value
of the density andmagnetic properties of BaFe12O19.
Keywords :BaFe12O19, FeMn, Density, Magnet Properties.
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GRAFIK
DAFTAR LAMPIRAN
i
ii
iii
v
vi
vii
x
xi
xii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet
2.2 Sifat-Sifat Magnet
2.2.1 Koersivitas
2.2.2 Remanensi atau Ketertambatan
2.2.3 Saturasi Magnetisasi
2.2.4 Medan Anisotropi (HA)
2.2.5 Temperatur Curie (Tc)
2.3 Bahan Magnetik
2.3.1 Diamagnetik
2.3.2 Paramagnetik
2.3.3 Ferromagnetik
2.3.4 Anti Ferromagnetik
2.3.5 Ferrimagnetik
2.4Jenis Magnet Permanen
2.5Kurva Histerisis
2.6 Barium Heksaferit 15
2.7Ferromangan (FeMn)
2.8Mechanical Milling
2.8.1 Tipe Milling
2.8.2 Bahan Baku
2.8.3 Bola Giling
2.8.4 Wadah Penggilingan
2.8.5 Kecepatan Milling
2.8.6 Waktu Milling
5
6
6
6
6
7
8
7
7
8
9
10
11
11
12
15
16
17
17
18
18
18
19
vii
Universitas Sumatera Utara
2.9 Karakterisasi Material Magnet
2.9.1 Sifat Fisis
2.9.1.1 Densitas
2.9.2 Mikrostruktur
2.9.2.1 PSA (Paticle Size Analyzer)
2.9.2.2 XRD (X-Ray Diffraction)
2.9.2.3 SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope–
Energy Dispersive Spectroscopy )
2.9.3 Uji Sifat Magnet
2.9.4 UjiKekerasan( Hardness Vickers )
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
3.2.2 Bahan – bahan
3.3 Diagram Alir Penelitian
3.4Prosedur Penelitian
3.4.1 Preparasi Sampel
3.4.2 Proses Mixing
3.4.3 Magnetisasi
3.4.4 Kompaksi
3.4.5 Sintering
3.5Karakterisasi Uji Sampel
3.5.1 Uji Densitas
3.5.1.1 True Density
3.5.1.2 Bulk Density
3.5.2 Analisis Mikrostruktur
3.5.2.1 PSA (Particle Size Analyzer)
3.5.2.2 SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope –
Energy Dispersive Spectroscopy )
3.5.2.3 XRD (X-Ray Difraction)
3.5.3Sifat Magnet
3.5.4 Uji Kekerasan
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Sampel Serbuk BaFe12O19 Dengan Aditif FeMn
4.1.1 Pengujian True Density
4.1.2 Pengujian PSA (Particle Size Analyzer)
4.1.3 Pengujian SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope –
Energy Dispersive Spectroscopy )
4.1.3.1 Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope )
4.1.3.2 Mapping EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy )
4.1.4. Analisis XRD ( X – Ray Diffraction )
4.2 Pengujian Sampel Pelet BaFe12O19 dengan Aditif FeMn
4.2.1 PengujianBulk Density
19
19
19
21
21
22
23
25
26
27
27
27
27
27
29
30
31
31
31
32
32
33
33
33
33
34
35
35
35
36
36
36
38
38
40
41
41
42
43
45
45
viii
Universitas Sumatera Utara
4.2.2 Kekerasan ( Hardness Vickers)
4.3Pengujian Sifat Magnet dengan VSM ( Vibrating Sample
Magnetometer )
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
46
49
53
53
54
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1Nilai Kerapatan Dari Beberapa Jenir Ferit
Tabel 2 Perbandingan Komposisi Massa BaFe12O19 dengan FeMn
Tabel 3Hasil Pengukuran True Density
Tabel 4Hasil Analisa PSA ( Particle Size Analyzer )
Tabel 5 Hasil Pengukuran Bulk Density
Tabel 6 Hasil Pengujian Kekerasan Sampel PeletMilling 15 Menit
Tabel 7Hasil Pengujian Kekerasan Sampel Pelet Milling 30 Menit
Tabel 8 Hasil Analisis VSM Sampel Serbuk BaFe12O19 + FeMn
Tabel 9 Hasil Analisis VSM Sampel Pelet BaFe12O19 + FeMn
7
31
38
40
45
47
48
51
52
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Sebelum
diberi Medan Luar
9
Gambar2 Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Setelah
diberi Medan Luar
9
Gambar3 Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
10
Gambar 4 Arah Domain Bahan Anti Ferromagnetik
11
Gambar 5 Momen Magnet dari Sifat Ferrimagnetik
11
Gambar 6 Arah Partikel Pada Magnet Isotropi dan Anisotropi
12
Gambar 7 Kurva Induksi Normal
12
Gambar 8 Kurva Histerisis
13
Gambar 9 Kurva Histerisis
14
Gambar 10 Struktur Kristal BaFe12O19
15
Gambar 11 Gambar Hasil Karakterisasi PSA
21
Gambar 12 Grafik Nilai pada D10, D50 dan D90
22
Gambar 13 Grafik Bidang Atom
23
Gambar 14 Diagram Alir Penelitian
30
Gambar 15High Energy Milling ( HEM )
32
Gambar 16 Sampel Serbuk yang telah Dimagnetisasi
32
Gambar 17Skedul Sintering 1100°C ( 2 jam )
33
Gambar 18 Pengukuran True Density
34
Gambar 19 Rangkaian Peralatan Archimedes
35
Gambar 20Karakterisasi Hardess Vickers
37
Gambar 21 Grafik Pengukuran True Density terhadap Komposisi FeMn
39
Gambar 22 Grafik Pengukuran Mean Diameter terhadap Komposisi FeMn
Menggunakan PSA ( Particle Size Analyzer )
41
Gambar 23 Hasil Analisis SEM ( Scanning Electron Microscope )
42
Gambar 24 Hasil Analisis Mapping EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy )
Sampel BaFe12O19Milling 30 menit
42
Gambar 25 Hasil Analisis Mapping EDS ( Energy Dispersif Spectroscopy )
Sampel BaFe12O19 + FeMn 5 wt% Milling 30 menit
43
Gambar 26 Pola XRD dari Sampel Serbuk
44
Gambar 27 Grafik Hubungan Bulk Density terhadap komposisi FeMn
46
Gambar 28 Grafik Pengaruh Penambahan Komposisi Terhadap Kekerasan
49
Gambar 29 Kurva Histerisis Sampel Serbuk Milling 15 Menit
50
Gambar 30 Kurva Histerisis Sampel Serbuk Milling 30 Menit
50
Gambar 31 Kurva Histerisis Sampel Pelet Yang Disinter 1100°C
51
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Alat dan Bahan Penelitian
56
Lampiran 2 Data Hasil Pengukuran Densitas
61
Lampiran 3 Data Pengukuran Diameter Partikel Serbuk Dengan
Menggunakan Software Image-J
64
Lampiran 4 Data Hasil Analisis XRD ( X – Ray Diffraction)
65
Lampiran 5Data Hasil Pengujian Hardness Vickers
70
Lampiran 6 Data Hasil Analisis VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
75
Lampiran 7 Data Hasil Pengukuran BH Max
80
Lampiran 8 Data Hasil Analisis PSA ( Particle Size Analyzer )
86
xii
Universitas Sumatera Utara
BARIUM HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
SKRIPSI
ANISAH RIZKI HANDAYANI
130801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
i
Universitas Sumatera Utara
PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
ANISAH RIZKI HANDAYANI
130801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
ii
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
OLEH:
ANISAH RIZKI HANDAYANI
NIM : 130801004
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
Pembimbing 1,
Candra Kurniawan, M.Si.
NIP :198810032010121003
Pembimbing 2,
Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP : 196505171993031009
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-Lipi
Kepala,
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
NIP : 195903101987031002
Dr. Bambang Widiyatmoko, M. Eng
NIP : 196204301988031001
iii
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Preparasi Serbuk dan Sintering Magnet Permanen
Barium Heksaferit dengan Aditif FeMn
Kategori
: Skripsi
Nama
:Ansiah Rizki Handayani
Nomor Induk Mahasiswa
: 130801004
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juni 2017
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc
Candra Kurniawan, M.Si
NIP.196505171993031009
NIP. 198810032010121003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
NIP. 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PREPARASI SERBUK DAN SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN ADITIF FeMn
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2017
ANISAH RIZKI HANDAYANI
130801004
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas
segala anugerah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan
skripsi ini dengan judul “Preparasi Serbuk dan Sintering Magnet Permanen
Barium Heksaferit dengan Aditif FeMn” yang dilaksanakan di Laboratorium P2F
LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Skripsi ini
disusun untuk memenuhi kewajiban penulis sebagai salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar Sarjana Sains program studi Fisika di Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta dan
tersayang AyahandaSutrisno dan Ibunda Sriatun yang telah memberikan dukungan
moril dan material kepada penulis sehinggan penulis dapat menyelesaikan
pendidikan. Penulis juga menyampaikan terimakasih kepada seluruh keluarga yang
telah memberikan motivasi kepada penulis.
Terimaksih kepada Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara, Dr. Perdinan
Sinuhaji, MSdanAwan Maghfirah, S.Si., M.Si selaku KetuadanSekretarisDepartemen
FisikaUniversitas Sumatera Utarabeserta seluruh Staf Pengajar dan Pegawai
Departemen FisikaUniversitas Sumatera Utara.Penulis juga mengucapkan terimaksih
kepada Candra Kurniawan M.Si dan Dr. Syahrul Humaidi, M.Scselaku dosen
pembimbing yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing
penulis selama penyusunan skripsi. Terimakasih kepada seluruh dosen dan pegawai
di P2F LIPI yang telah membimbing dan membantu penulis dalam penyusunan
skripsi ini.
Terimakasih penulis ucapkan kepada Dr. Kurnia Sembring, MS dan Dra.
Sudiati, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah memberikan panduan dan masukan
dalam penyelesaian skripsi ini. Kepada sahabat – sahabat Parnab tersayang dan
tercinta (Adinda Suci, Andini Fadila, Laili Fitri, Santa Yolanda, Suci Wulan, Yara
Arta) yang telah memberikan penulis semangat, nasihat, bantuan dan juga menghibur
penulis dalam menjalani lika – liku penelitian dan penulisan skripsi ini. Kepada
iii
Universitas Sumatera Utara
Rezza Azhari Fahrezi Siregar yang telah membantu dan mendukung penulis dalam
menyelesaikan skripsi. Untuk kawan – kawan perjuangan di LIPI Dina, Roza, Niko,
Zul, Dwiki, Herianto, Emmy, dkk yang telah banyak membantu penulis dalam
penelitian. Terimaksih kepada seluruh rekan – rekan di Laboratorium Ilmu Dasar
Fisika, teman – teman Fisika 2013 ( Hardi, Reza, Riza, Zega, dkk), kakak abang
FISIKA USU 2010, 2011, 2012 , dan Adik – Adik FISIKA USU 2014, 2015, 2016.
Akhir kata seperti pepata lama “tak ada gading yang tak retak”, begitu juga
dalam penulisan skripsi ini, penulis menyadari akan adanya kekurangan dalam
tulisan ini, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun
guna kesempurnaan skripsi ini. Semogaskripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Terima kasih
Medan, Juni 2017
Anisah Rizki Handayani
iv
Universitas Sumatera Utara
PREPARASI SERBUK DAN SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN ADITIF FeMn
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan magnet permanen Barium Heksaferit yang ditambahkan
dengan FeMndengan variasi komposisi (0,5, 1, 3, 5, dan 10 %wt). Proses preparasi
sampel dimulai dari penggilingan serbuk BaFe 12O19 dengan penambahan FeMn
dilakukan dengan cara wet milling menggunakan HEM dengan media toluen selama
30 menit. Sampel kemudian dikeringkan. Sampel di campur dengan seluna 3 wt%
dan dicetak dengan gaya 10 ton selama 3 menit sehingga membentuk pelet dengan
diameter 2 cm. Sampel yang telah dicetak kemudian di sintering dengan
menggunakan vacuum furnace pada suhu 1100°C selama 2 jam dan dikarakterisasi
meliputi sifat fisis ( true density), struktur kristal dengan XRD ( X-Ray Diffraction ),
mikrostruktur dengan menggunakan PSA ( Paricle Size Analyzer ) dan SEM-EDS (
Scanning Electron Microscope – Energy Dispersif Spectroscope ) dan sifat magnetik
menggunakan VSM ( Vibrating Sample Magnetometer ). Dari hasil pengukuran true
density dan PSA menunjukkan bahwa nilai true density dan ukuran partikel
cenderung menurun dengan penambahan FeMn yang semakin meningkat. Hasil
analisis XRD menunjukkan terdapat fase BaFe 12O19 dan fasa Fe2O3 pada sampel
yang ditambahkan FeMn dan yang tidak ditambahakn. Terbentuknya fase Fe 2O3
berkontribusi pada pengurangan sifat magnetik BaFe 12O19 yang di doping dengan
FeMn. Dari kurva histerisis dengan penambahan 1, 5, dan 10 wt% FeMn dapat
menurunkan nilai remanensi dan saturasi dari BaFe 12O19 dan meningkatkan nilai
koersivitas BaFe12O19. Kondisi optimum terdapat pada penambahan 5 wt% FeMn
dapat diketahui nilai densitas 5,034 g/cm3, nilai energi produksi (BHmax) 0,4858
MGOe, saturasi magnetik (Ms ) 44,72 emu/g, remanensi (Mr) 25,43 emu/g,
koersivitas (Hc) 1,76 KOe. Pengaruh dari sintering pada sifat magnet membuat nilai
koersivitas dari sampel berkurang sehingga sifat magnetnya menjadi lebih soft
magnetik diduga adanya perubahan fasa pada sampel yang telah disinter.
Penambahan FeMn cenderung menurunkan nilai densitas,dan sifat magnet dari
BaFe12O19.
Kata Kunci : BaFe12O19, FeMn, Densitas, Sifat Magnet.
v
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION POWDER AND SINTERING OF MAGNETPERMANENT
BARIUM HEXAFERRITE WITH ADDITIVE FeMn
ABSTRACT
The preparation of permanent barium hexaferrite magnet has been done by adding
FeMn with varied compositions of 0,5, 1, 3, 5, and 10 % wt. The sample of
preparation process was begin with milling BaFe12O19powder and adding FeMn
which was done the wet milling way by using HEM with toluene media for 30
minutes. Then the sample was dried. After drying, the sample was mixed with seluna
3 wt% and pressed with hydraulic press with 10 ton of force for 3 minutes to produce
pellet with diameter of 2 cm. The pellet then sintered by using vacuum furnace at a
temperature of 1100°C for 2 hours and was characterized including physical property
(true density), crystal structure with XRD ( X – Ray Diffraction ), microstructure
using PSA ( Particle Size Analyzer ) and SEM-EDS ( Energy Dispersif Spectroscopy
), and magnetic property using VSM ( Vibrating Sample Magnetometer ). From the
result of true density and PSA measurement, it was shown that the value of true
density and the size of particle tent to decrease by the addition of FeMn which keep
increas. The result of XRD analysis showed there were BaFe12O19 phase and Fe2O3
phase on the sample added by FeMn. The formation of Fe2O3 contributes to the
reduction of magnetic properties of BaFe12O19which is doped with FeMn. From the
hysteresis curve with 1, 5, and 10 wt% addition of FeMndecreased the value of
remanence and saturation of BaFe12O19also increased the value of coercivity of
BaFe12O19 . The optimum condition was found in the addition of 5 wt% FeMn with
true density value 5.034 g/cm3, the value of production of energy (BHmax) 0.4858
MGOe, magnetic of saturation (Ms) 44.72 emu/g, remanensi (Mr.) 25.43 emu/g,
coercivity (Hc) 1.76 KOe. The effect of sintering on the properties of magnets
makes the value of coercivity from the sample is reduced so that the magnetic
properties of soft magnetic becomes even suspected the existence of phase change in
the sample which have been sintered. The addition of FeMn tendt to lower the value
of the density andmagnetic properties of BaFe12O19.
Keywords :BaFe12O19, FeMn, Density, Magnet Properties.
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GRAFIK
DAFTAR LAMPIRAN
i
ii
iii
v
vi
vii
x
xi
xii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet
2.2 Sifat-Sifat Magnet
2.2.1 Koersivitas
2.2.2 Remanensi atau Ketertambatan
2.2.3 Saturasi Magnetisasi
2.2.4 Medan Anisotropi (HA)
2.2.5 Temperatur Curie (Tc)
2.3 Bahan Magnetik
2.3.1 Diamagnetik
2.3.2 Paramagnetik
2.3.3 Ferromagnetik
2.3.4 Anti Ferromagnetik
2.3.5 Ferrimagnetik
2.4Jenis Magnet Permanen
2.5Kurva Histerisis
2.6 Barium Heksaferit 15
2.7Ferromangan (FeMn)
2.8Mechanical Milling
2.8.1 Tipe Milling
2.8.2 Bahan Baku
2.8.3 Bola Giling
2.8.4 Wadah Penggilingan
2.8.5 Kecepatan Milling
2.8.6 Waktu Milling
5
6
6
6
6
7
8
7
7
8
9
10
11
11
12
15
16
17
17
18
18
18
19
vii
Universitas Sumatera Utara
2.9 Karakterisasi Material Magnet
2.9.1 Sifat Fisis
2.9.1.1 Densitas
2.9.2 Mikrostruktur
2.9.2.1 PSA (Paticle Size Analyzer)
2.9.2.2 XRD (X-Ray Diffraction)
2.9.2.3 SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope–
Energy Dispersive Spectroscopy )
2.9.3 Uji Sifat Magnet
2.9.4 UjiKekerasan( Hardness Vickers )
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
3.2.2 Bahan – bahan
3.3 Diagram Alir Penelitian
3.4Prosedur Penelitian
3.4.1 Preparasi Sampel
3.4.2 Proses Mixing
3.4.3 Magnetisasi
3.4.4 Kompaksi
3.4.5 Sintering
3.5Karakterisasi Uji Sampel
3.5.1 Uji Densitas
3.5.1.1 True Density
3.5.1.2 Bulk Density
3.5.2 Analisis Mikrostruktur
3.5.2.1 PSA (Particle Size Analyzer)
3.5.2.2 SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope –
Energy Dispersive Spectroscopy )
3.5.2.3 XRD (X-Ray Difraction)
3.5.3Sifat Magnet
3.5.4 Uji Kekerasan
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Sampel Serbuk BaFe12O19 Dengan Aditif FeMn
4.1.1 Pengujian True Density
4.1.2 Pengujian PSA (Particle Size Analyzer)
4.1.3 Pengujian SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope –
Energy Dispersive Spectroscopy )
4.1.3.1 Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope )
4.1.3.2 Mapping EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy )
4.1.4. Analisis XRD ( X – Ray Diffraction )
4.2 Pengujian Sampel Pelet BaFe12O19 dengan Aditif FeMn
4.2.1 PengujianBulk Density
19
19
19
21
21
22
23
25
26
27
27
27
27
27
29
30
31
31
31
32
32
33
33
33
33
34
35
35
35
36
36
36
38
38
40
41
41
42
43
45
45
viii
Universitas Sumatera Utara
4.2.2 Kekerasan ( Hardness Vickers)
4.3Pengujian Sifat Magnet dengan VSM ( Vibrating Sample
Magnetometer )
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
46
49
53
53
54
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1Nilai Kerapatan Dari Beberapa Jenir Ferit
Tabel 2 Perbandingan Komposisi Massa BaFe12O19 dengan FeMn
Tabel 3Hasil Pengukuran True Density
Tabel 4Hasil Analisa PSA ( Particle Size Analyzer )
Tabel 5 Hasil Pengukuran Bulk Density
Tabel 6 Hasil Pengujian Kekerasan Sampel PeletMilling 15 Menit
Tabel 7Hasil Pengujian Kekerasan Sampel Pelet Milling 30 Menit
Tabel 8 Hasil Analisis VSM Sampel Serbuk BaFe12O19 + FeMn
Tabel 9 Hasil Analisis VSM Sampel Pelet BaFe12O19 + FeMn
7
31
38
40
45
47
48
51
52
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Sebelum
diberi Medan Luar
9
Gambar2 Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Setelah
diberi Medan Luar
9
Gambar3 Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
10
Gambar 4 Arah Domain Bahan Anti Ferromagnetik
11
Gambar 5 Momen Magnet dari Sifat Ferrimagnetik
11
Gambar 6 Arah Partikel Pada Magnet Isotropi dan Anisotropi
12
Gambar 7 Kurva Induksi Normal
12
Gambar 8 Kurva Histerisis
13
Gambar 9 Kurva Histerisis
14
Gambar 10 Struktur Kristal BaFe12O19
15
Gambar 11 Gambar Hasil Karakterisasi PSA
21
Gambar 12 Grafik Nilai pada D10, D50 dan D90
22
Gambar 13 Grafik Bidang Atom
23
Gambar 14 Diagram Alir Penelitian
30
Gambar 15High Energy Milling ( HEM )
32
Gambar 16 Sampel Serbuk yang telah Dimagnetisasi
32
Gambar 17Skedul Sintering 1100°C ( 2 jam )
33
Gambar 18 Pengukuran True Density
34
Gambar 19 Rangkaian Peralatan Archimedes
35
Gambar 20Karakterisasi Hardess Vickers
37
Gambar 21 Grafik Pengukuran True Density terhadap Komposisi FeMn
39
Gambar 22 Grafik Pengukuran Mean Diameter terhadap Komposisi FeMn
Menggunakan PSA ( Particle Size Analyzer )
41
Gambar 23 Hasil Analisis SEM ( Scanning Electron Microscope )
42
Gambar 24 Hasil Analisis Mapping EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy )
Sampel BaFe12O19Milling 30 menit
42
Gambar 25 Hasil Analisis Mapping EDS ( Energy Dispersif Spectroscopy )
Sampel BaFe12O19 + FeMn 5 wt% Milling 30 menit
43
Gambar 26 Pola XRD dari Sampel Serbuk
44
Gambar 27 Grafik Hubungan Bulk Density terhadap komposisi FeMn
46
Gambar 28 Grafik Pengaruh Penambahan Komposisi Terhadap Kekerasan
49
Gambar 29 Kurva Histerisis Sampel Serbuk Milling 15 Menit
50
Gambar 30 Kurva Histerisis Sampel Serbuk Milling 30 Menit
50
Gambar 31 Kurva Histerisis Sampel Pelet Yang Disinter 1100°C
51
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Alat dan Bahan Penelitian
56
Lampiran 2 Data Hasil Pengukuran Densitas
61
Lampiran 3 Data Pengukuran Diameter Partikel Serbuk Dengan
Menggunakan Software Image-J
64
Lampiran 4 Data Hasil Analisis XRD ( X – Ray Diffraction)
65
Lampiran 5Data Hasil Pengujian Hardness Vickers
70
Lampiran 6 Data Hasil Analisis VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
75
Lampiran 7 Data Hasil Pengukuran BH Max
80
Lampiran 8 Data Hasil Analisis PSA ( Particle Size Analyzer )
86
xii
Universitas Sumatera Utara