Efek Penambahan Na2O Terhadap Proses Sintering, Sifat Fisis, dan Sifat Magnet BaFe12O19
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Magnet permanen merupakan material rekayasa dengan aplikasi luas yang banyak
digunakan pada industri di Indonesia, namun pemenuhan komponen magnet
permanen sampai saat ini masih bergantung pada produk impor seperti dari
Jepang dan China. Hal ini dikarenakan belum adanya produsen magnet permanen
lokal dalam negeri (Sardjono, 2012).
Di Indonesia, banyak ditemui pemakaian magnet untuk berbagai macam
keperluan baik untuk industri dalam skala besar maupun industri rumah tangga.
Namun sayangnya, bahan magnet tidak bisa ditemukan begitu saja, melainkan
harus dilakukan proses pengolahan terlebih dahulu agar bisa digunakan. Hal inilah
yang menyebabkan negara kita mengimpor magnet dari luar negeri, sementara
bahan baku yang merupakan sumber daya alam (SDA) lokal untuk membuat
magnet begitu banyak tersedia di Indonesia (Priyono, 2004).
Material nanokristal feromagnetik merupakan material yang menarik
perhatian para peneliti beberapa tahun terakhir ini. Salah satunya adalah oksida
heksagonal ferit. Berdasarkan rumus kimia dan struktur kristalnya, heksaferit
dikelompokkan menjadi 5 tipe, yaitu : tipe-M , tipe-W , tipe-X , tipe-Y dan tipe-Z.
Tipe-M yang lebih dikenal dengan sebutan barium heksagonal ferit (BaM)
merupakan oksida keramik yang paling banyak dimanfaatkan secara komersial
dan hingga kini telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengembangkan
material tersebut baik dari segi fabrikasinya maupun penggunaannya. Barium
heksaferit dan seluruh turunannya memiliki sifat magnet yang spesifik sehingga
dapat dimanfaatkan sebagai magnet permanen, media peredam magnetik dan
peralatan aplikasi gelombang mikro lainnya. (Candra Kurniawan,2011).
Bahan magnet permanen Barium heksaferit telah sangat dikenal dan banyak
digunakan baik di industri maupun pada peralatan rumah tangga. Pemanfaatan
bahan barium heksaferit ini secara luas, didukung oleh harganya yang murah, nilai
koersivitas, saturasi magnet dan suhu transisi magnet (suhu Curie,Tc) yang tinggi,
Universitas Sumatera Utara
2
sifat kimia yang stabil, dan tahan korosi, sehingga membuat bahan magnet ferit
paling banyak digunakan dan diproduksi di industri terutama untuk komponen
elektronik dan penyerap gelombang mikro. Beberapa tahun terakhir ini senyawa
Barium heksaferit telah diaplikasikan dalam bidang industri material elektronik
dan magnetik karena senyawa ini mempunyai magnetisasi total dan medan
anisotropi yang relatif tinggi, stabil terhadap suhu tinggi dan relatif tahan terhadap
bahan kimia. Sifat semacam ini sangat diperlukan sebagai material strategis di
dunia industri yang merupakan material magnetik,apalagi dengan adanya subsitusi
ion lain yang dapat mempengaruhi karakteristiknya (Ridwan, 2012). Sifat-sifat
kemagnetan dari Barium heksaferit sangat tergantung pada mikrostrukturnya,
seperti misalnya ukuran butir (grain size) dan distribusi grain size. Dalam
pembuatan Barium heksaferit ditambahkan bahan aditif yang berfungsi
memperbaiki mikrostruktur yaitu mencegah pertumbuhan butir dan sebagai filler.
Beberapa jenis aditif yang digunakan dalam pembuatan magnet ferit antar lain:
B2O3, SiO2, Na2O (Vidyawati, 2002).
Seperti telah diketahui, sifat-sifat makroskopik seperti sifat magnet, listrik
maupun mekanik bahan akan sangat bergantung pada struktur mikroskopiknya.
Oleh sebab itu, proses sintesis maupun komponen unsur-unsur yang terkandung di
dalam bahan akan berpengaruh terhadap produk akhir yang dihasilkan. Pengaruh
suhu dan lama sintering merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi
pertumbuhan kristalit bahan. Pertumbuhan kristalit ini dapat dipercepat ataupun
dibatasi dengan menambahkan unsur-unsur tertentu ke dalam prekursor (Ridwan,
2012).
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka permasalahan yang akan dibahas dalam
penelitian ini adalah bagaimana pengaruh Na 2O terhadap proses sintering, sifat
fisis dan sifat magnet Barium heksaferit dengan variasi 0, 1, 2, dan 3% berat
(%wt).
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah untuk proses pembuatan magnet keramik permanen terbatas pada
:
1. Karakterisasi Barium heksaferit dengan penambahan aditif Na2O sebanyak
0, 1, 2, dan 3 % wt (dalam persen berat).
o
o
2. Sintering dilakukan pada suhu 1100 C - 1300 C
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah:
1. Mengetahui pengaruh Na2O terhadap sifat fisis ( densitas dan porositas)
dan sifat magnet ( fluks magnetic dan kurva histerisis)
2. Mengetahui pengaruh Aditif Na2O terhadap suhu sintering
1.5 Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam merekayasa material
keramik magnetik berupa magnet permanen berbasis Barium heksaferit dengan
penambahan aditif Na2O menggunakan metode metalurgi serbuk.
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium, yaitu:
1. Pusat Penelitian Pengembangan Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan
Indonesia (LIPI) PUSPIPTEK, Serpong.
2. Penelitian di mulai pada 01 Februari 2016 sampai dengan 03 Mei 2016.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada masing –masing bab adalah sebagai berikut :
Bab 1 Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan
diteliti, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat
penelitian, dan sistematika penelitian
Universitas Sumatera Utara
4
Bab 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses
pengambilan data, analisa data serta pembahasannya.
Bab 3 Metodelogi Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir
penelitian, dan pengujian sampel.
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa yang diperoleh
dari penelitian
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan
memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Magnet permanen merupakan material rekayasa dengan aplikasi luas yang banyak
digunakan pada industri di Indonesia, namun pemenuhan komponen magnet
permanen sampai saat ini masih bergantung pada produk impor seperti dari
Jepang dan China. Hal ini dikarenakan belum adanya produsen magnet permanen
lokal dalam negeri (Sardjono, 2012).
Di Indonesia, banyak ditemui pemakaian magnet untuk berbagai macam
keperluan baik untuk industri dalam skala besar maupun industri rumah tangga.
Namun sayangnya, bahan magnet tidak bisa ditemukan begitu saja, melainkan
harus dilakukan proses pengolahan terlebih dahulu agar bisa digunakan. Hal inilah
yang menyebabkan negara kita mengimpor magnet dari luar negeri, sementara
bahan baku yang merupakan sumber daya alam (SDA) lokal untuk membuat
magnet begitu banyak tersedia di Indonesia (Priyono, 2004).
Material nanokristal feromagnetik merupakan material yang menarik
perhatian para peneliti beberapa tahun terakhir ini. Salah satunya adalah oksida
heksagonal ferit. Berdasarkan rumus kimia dan struktur kristalnya, heksaferit
dikelompokkan menjadi 5 tipe, yaitu : tipe-M , tipe-W , tipe-X , tipe-Y dan tipe-Z.
Tipe-M yang lebih dikenal dengan sebutan barium heksagonal ferit (BaM)
merupakan oksida keramik yang paling banyak dimanfaatkan secara komersial
dan hingga kini telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengembangkan
material tersebut baik dari segi fabrikasinya maupun penggunaannya. Barium
heksaferit dan seluruh turunannya memiliki sifat magnet yang spesifik sehingga
dapat dimanfaatkan sebagai magnet permanen, media peredam magnetik dan
peralatan aplikasi gelombang mikro lainnya. (Candra Kurniawan,2011).
Bahan magnet permanen Barium heksaferit telah sangat dikenal dan banyak
digunakan baik di industri maupun pada peralatan rumah tangga. Pemanfaatan
bahan barium heksaferit ini secara luas, didukung oleh harganya yang murah, nilai
koersivitas, saturasi magnet dan suhu transisi magnet (suhu Curie,Tc) yang tinggi,
Universitas Sumatera Utara
2
sifat kimia yang stabil, dan tahan korosi, sehingga membuat bahan magnet ferit
paling banyak digunakan dan diproduksi di industri terutama untuk komponen
elektronik dan penyerap gelombang mikro. Beberapa tahun terakhir ini senyawa
Barium heksaferit telah diaplikasikan dalam bidang industri material elektronik
dan magnetik karena senyawa ini mempunyai magnetisasi total dan medan
anisotropi yang relatif tinggi, stabil terhadap suhu tinggi dan relatif tahan terhadap
bahan kimia. Sifat semacam ini sangat diperlukan sebagai material strategis di
dunia industri yang merupakan material magnetik,apalagi dengan adanya subsitusi
ion lain yang dapat mempengaruhi karakteristiknya (Ridwan, 2012). Sifat-sifat
kemagnetan dari Barium heksaferit sangat tergantung pada mikrostrukturnya,
seperti misalnya ukuran butir (grain size) dan distribusi grain size. Dalam
pembuatan Barium heksaferit ditambahkan bahan aditif yang berfungsi
memperbaiki mikrostruktur yaitu mencegah pertumbuhan butir dan sebagai filler.
Beberapa jenis aditif yang digunakan dalam pembuatan magnet ferit antar lain:
B2O3, SiO2, Na2O (Vidyawati, 2002).
Seperti telah diketahui, sifat-sifat makroskopik seperti sifat magnet, listrik
maupun mekanik bahan akan sangat bergantung pada struktur mikroskopiknya.
Oleh sebab itu, proses sintesis maupun komponen unsur-unsur yang terkandung di
dalam bahan akan berpengaruh terhadap produk akhir yang dihasilkan. Pengaruh
suhu dan lama sintering merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi
pertumbuhan kristalit bahan. Pertumbuhan kristalit ini dapat dipercepat ataupun
dibatasi dengan menambahkan unsur-unsur tertentu ke dalam prekursor (Ridwan,
2012).
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka permasalahan yang akan dibahas dalam
penelitian ini adalah bagaimana pengaruh Na 2O terhadap proses sintering, sifat
fisis dan sifat magnet Barium heksaferit dengan variasi 0, 1, 2, dan 3% berat
(%wt).
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah untuk proses pembuatan magnet keramik permanen terbatas pada
:
1. Karakterisasi Barium heksaferit dengan penambahan aditif Na2O sebanyak
0, 1, 2, dan 3 % wt (dalam persen berat).
o
o
2. Sintering dilakukan pada suhu 1100 C - 1300 C
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah:
1. Mengetahui pengaruh Na2O terhadap sifat fisis ( densitas dan porositas)
dan sifat magnet ( fluks magnetic dan kurva histerisis)
2. Mengetahui pengaruh Aditif Na2O terhadap suhu sintering
1.5 Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam merekayasa material
keramik magnetik berupa magnet permanen berbasis Barium heksaferit dengan
penambahan aditif Na2O menggunakan metode metalurgi serbuk.
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium, yaitu:
1. Pusat Penelitian Pengembangan Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan
Indonesia (LIPI) PUSPIPTEK, Serpong.
2. Penelitian di mulai pada 01 Februari 2016 sampai dengan 03 Mei 2016.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada masing –masing bab adalah sebagai berikut :
Bab 1 Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan
diteliti, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat
penelitian, dan sistematika penelitian
Universitas Sumatera Utara
4
Bab 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses
pengambilan data, analisa data serta pembahasannya.
Bab 3 Metodelogi Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir
penelitian, dan pengujian sampel.
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa yang diperoleh
dari penelitian
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan
memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut
Universitas Sumatera Utara