Sintesis dan Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 dengan Penambahan FeMo Melalui Metode Mechanical Alloying
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Material magnet oksida BaO(6Fe2O3) merupakan jenis keramik yang
banyak dijumpai disamping material magnet lain, seperti SrO.6(Fe2O3) dan
PbO.6(Fe2O3). Pengembangan material BaFe12O19 (M-type feritte hexagonal)
sebagai bahan magnetik sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang aplikasi, karena
memiliki karakteristik : temperatur Curie yang relatif tinggi, nilai koersifitas,
saturasi magnetik dan anisotropi magnetik tinggi pula serta stabilitas kimia yang
sangat baik.Salah satu aplikasi material magnet permanen barium heksaferit yang
menjadi perhatian saat ini adalah sebagai alat penyerap gelombang mikro (RAM).
Hal ini karena sifat istrik dan magnetik dari material ferrimagnetik ini sangat
mendukung dalam aplikasi tersebut, yaitu memiliki permeabilitas dan resistivitas
yang tinggi.
Material oksida magnet tersebut memiliki sifat mekanik yang sangat kuat
dan tidak mudah terkorosi. Namun material tersebut sangat rentan terhadap proses
perlakuan panas sehingga mempunyai pengaruh yang cukup signifikan dan
memiliki dampak negatif terhadap sifat kemagnetan, tetapi proses ini tidak dapat
dihindarkan dalam proses metalurgi serbuk untuk membuat magnet menjadi kuat
dan dapat dimanfaatkan dalam teknologi [Simbolon, dkk, 2013].
Kebutuhan Indonesia akan magnet permanen masih disuplai dari luar
negeri (import), pada hal bahan baku untuk pembuatan magnet cukup berlimpah
di Indonesia dalam bentuk pasir besi sebagai sumber Fe2O3. Umumnya magnet ini
diproduksi secara massal, sehingga terkadang terdapat kegagalan produksi
disebabkan ketidakmurnian fasa. Ketidakmurnian fasa ini bertumpu pada
teknologi proses dan erat kaitannya dengan tingkat homogenitas campuran dan
proses heat treatment. Oleh karena itu kualitas bahan magnet sangat ditentukan
dari ketidakmurnian fasa yang terbentuk dan berdampak langsung terhadap sifat
instrinsiknya. Pada bahan magnet permanen, sifat instrinsik yang diharapkan
Universitas Sumatera Utara
memiliki medan koersivitas, magnetisasi total, dan magnetisasi remanen yang
tinggi [Sebayang, 2011].
Sifat kemagnetan dari Barium Heksaferit
mudah untuk dilakukan
rekayasa dalam hal sifat kemagnetannya melalui mekanisme subtitusi ion-ion
metal, sehingga mampu menjangkau range kemagnetan dari sifat kemagnetan
paling lemah ke sifat kemagnetan yang paling kuat. Dengan sifat yang demikian,
bahan
tersebut
dapat
diaplikasikan
ke
media
perekaman,
interferensi
elektromagnetik, magnetik cairan, perangkat microwave, dan sebagainya.
Heksaferit memiliki kristal anisotropi yang besar dan lokasi resonansi yang dapat
dimodifikasi pada rentang frekuensi yang luas melalui substitusi ion dalam
heksaferit. Selain itu, heksaferit adalah bahan magnetik lunak dengan
permeabilitas yang relatif besar. Oleh karena itu, heksaferit adalah kandidat yang
menjanjikan untuk pengembangan material anti radar [Rahmawatus, 2012].
Molibdenum merupakan suatu elemen logam yang sering digunakan
sebagai tambahan dalam paduan dan stainless steel. Paduan yang fleksibilitas ini
tidak tertandingi karena meningkatkan kekuatan, kemampuan pengerasan, mampu
las, ketangguhan, kekuatan suhu tinggi dan ketahanan korosi. Meskipun
molibdenum biasanya digunakan dalam paduan baja, sifatnya yang unik dan
kompleks telah terbukti sangat baik dalam perkembangan yang konstan pada
sistem paduan dan kimia. Salah satu sifat unik dari molibdenum yang berbeda dari
logam berat lainnya ialah dari tes laboratorium yang menunjukkan bahwa
senyawa ini memiliki toksisitas yang rendah. Salah satu paduan ferrit ialah
senyawa ferro molybdenum, dan senyawa tersebut merupakan bahan aditif yang
akan digunakan pada penelitian ini [Wimbledon, 1998].
Dalam penelitian ini akan dilakukan pembuatan magnet permanen dengan
sintesis bahan magnetik berbasis Barium heksaferit dengan penambahan bahan
aditif FeMo. Variasi komposisi yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah
1:99, 3:97, 5:95, 7:93, 9:91 (wt%). Metode sintesis yang akan digunakan dalam
penelitian ini ialah proses kalsinasi dengan suhu 1000oC, 1100oC, dan 1200oC
pada serbuk Barium heksaferit yang telah dicampur dengan aditif FeMo. Hasil
sintesis bahan magnet ini akan diuji pengaruh penambahan aditif terhadap sifat
Universitas Sumatera Utara
kemagnetan menggunakan VSM dan XRD, dan juga akan dianalisis jenis magnet
yang bterbentuk dari sintesis magnet tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Pengaruh penambahan aditif FeMo terhadap sifat fisis dan magnetik
serbuk BaFe12O19.
2. Pengaruh variasi suhu kalsinasi terhadap sifat fisis dan magnetic serbuk
BaFe12O19 dengan aditif FeMo.
3. Jenis magnet yang dihasilkan dari sintesis serbuk BaFe12O19 dengan
penambahan aditif FeMo.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Variasi komposisi dari Barium heksaferit (BaFe12O19) dengan aditif FeMo
ialah 1:99, 3:97, 5:95, 7:93, 9:91 (%berat)
2. Suhu kalsinasi yang digunakan dalam penelitian ini ialah 1000, 1100, dan
1200oC.
3. Karakterisasi sifat magnet yang dilakukan pada Barium heksaferit
(BaFe12O19) dengan penambahan aditif FeMo meliputi VSM dan XRD.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mensintesis serbuk BaFe12O19 dengan penambahan aditif FeMo
dengan metode mechanical alloying.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan aditif FeMo terhadap sifat fisis
serbuk BaFe12O19.
3. Untuk mengetahui pengaruh penambahan aditif FeMo terhadap sifat
magnet serbuk BaFe12O19.
4. Untuk mengetahui temperatur kalsinasi optimum pada serbuk BaFe12O19
dengan penambahan aditif FeMo.
5. Untuk mengetahui struktur kristal dan fasa yang terbentuk pada sampel.
Universitas Sumatera Utara
6. Untuk mengetahui sejauh mana kemungkinan aplikasi dari karakteristik
sampel yang telah dibuat.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai referensi bagi peneliti selanjutnya.
2. Sebagai acuan untuk fabrikasi magnet permanen yang akan dilakukan
selanjutnya.
1.6 Sistematika Penulisan
BAB 1 Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, rumusan masalah yang akan
diteliti, batasan masalah dari penelitian yang akan dilakukan, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan dalam
proses pengambilan data, analisa serta pembahasan.
BAB 3 Metode Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan yang digunakan dalam
penelitian, diagaram alir penelitian, dan prosedur penelitian.
BAB 4 Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang hasil data penelitian dan analisa data yang
diperoleh dari penelitian.
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan
memberikan saran untuk peneliti selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Material magnet oksida BaO(6Fe2O3) merupakan jenis keramik yang
banyak dijumpai disamping material magnet lain, seperti SrO.6(Fe2O3) dan
PbO.6(Fe2O3). Pengembangan material BaFe12O19 (M-type feritte hexagonal)
sebagai bahan magnetik sangat dibutuhkan dalam berbagai bidang aplikasi, karena
memiliki karakteristik : temperatur Curie yang relatif tinggi, nilai koersifitas,
saturasi magnetik dan anisotropi magnetik tinggi pula serta stabilitas kimia yang
sangat baik.Salah satu aplikasi material magnet permanen barium heksaferit yang
menjadi perhatian saat ini adalah sebagai alat penyerap gelombang mikro (RAM).
Hal ini karena sifat istrik dan magnetik dari material ferrimagnetik ini sangat
mendukung dalam aplikasi tersebut, yaitu memiliki permeabilitas dan resistivitas
yang tinggi.
Material oksida magnet tersebut memiliki sifat mekanik yang sangat kuat
dan tidak mudah terkorosi. Namun material tersebut sangat rentan terhadap proses
perlakuan panas sehingga mempunyai pengaruh yang cukup signifikan dan
memiliki dampak negatif terhadap sifat kemagnetan, tetapi proses ini tidak dapat
dihindarkan dalam proses metalurgi serbuk untuk membuat magnet menjadi kuat
dan dapat dimanfaatkan dalam teknologi [Simbolon, dkk, 2013].
Kebutuhan Indonesia akan magnet permanen masih disuplai dari luar
negeri (import), pada hal bahan baku untuk pembuatan magnet cukup berlimpah
di Indonesia dalam bentuk pasir besi sebagai sumber Fe2O3. Umumnya magnet ini
diproduksi secara massal, sehingga terkadang terdapat kegagalan produksi
disebabkan ketidakmurnian fasa. Ketidakmurnian fasa ini bertumpu pada
teknologi proses dan erat kaitannya dengan tingkat homogenitas campuran dan
proses heat treatment. Oleh karena itu kualitas bahan magnet sangat ditentukan
dari ketidakmurnian fasa yang terbentuk dan berdampak langsung terhadap sifat
instrinsiknya. Pada bahan magnet permanen, sifat instrinsik yang diharapkan
Universitas Sumatera Utara
memiliki medan koersivitas, magnetisasi total, dan magnetisasi remanen yang
tinggi [Sebayang, 2011].
Sifat kemagnetan dari Barium Heksaferit
mudah untuk dilakukan
rekayasa dalam hal sifat kemagnetannya melalui mekanisme subtitusi ion-ion
metal, sehingga mampu menjangkau range kemagnetan dari sifat kemagnetan
paling lemah ke sifat kemagnetan yang paling kuat. Dengan sifat yang demikian,
bahan
tersebut
dapat
diaplikasikan
ke
media
perekaman,
interferensi
elektromagnetik, magnetik cairan, perangkat microwave, dan sebagainya.
Heksaferit memiliki kristal anisotropi yang besar dan lokasi resonansi yang dapat
dimodifikasi pada rentang frekuensi yang luas melalui substitusi ion dalam
heksaferit. Selain itu, heksaferit adalah bahan magnetik lunak dengan
permeabilitas yang relatif besar. Oleh karena itu, heksaferit adalah kandidat yang
menjanjikan untuk pengembangan material anti radar [Rahmawatus, 2012].
Molibdenum merupakan suatu elemen logam yang sering digunakan
sebagai tambahan dalam paduan dan stainless steel. Paduan yang fleksibilitas ini
tidak tertandingi karena meningkatkan kekuatan, kemampuan pengerasan, mampu
las, ketangguhan, kekuatan suhu tinggi dan ketahanan korosi. Meskipun
molibdenum biasanya digunakan dalam paduan baja, sifatnya yang unik dan
kompleks telah terbukti sangat baik dalam perkembangan yang konstan pada
sistem paduan dan kimia. Salah satu sifat unik dari molibdenum yang berbeda dari
logam berat lainnya ialah dari tes laboratorium yang menunjukkan bahwa
senyawa ini memiliki toksisitas yang rendah. Salah satu paduan ferrit ialah
senyawa ferro molybdenum, dan senyawa tersebut merupakan bahan aditif yang
akan digunakan pada penelitian ini [Wimbledon, 1998].
Dalam penelitian ini akan dilakukan pembuatan magnet permanen dengan
sintesis bahan magnetik berbasis Barium heksaferit dengan penambahan bahan
aditif FeMo. Variasi komposisi yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah
1:99, 3:97, 5:95, 7:93, 9:91 (wt%). Metode sintesis yang akan digunakan dalam
penelitian ini ialah proses kalsinasi dengan suhu 1000oC, 1100oC, dan 1200oC
pada serbuk Barium heksaferit yang telah dicampur dengan aditif FeMo. Hasil
sintesis bahan magnet ini akan diuji pengaruh penambahan aditif terhadap sifat
Universitas Sumatera Utara
kemagnetan menggunakan VSM dan XRD, dan juga akan dianalisis jenis magnet
yang bterbentuk dari sintesis magnet tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Pengaruh penambahan aditif FeMo terhadap sifat fisis dan magnetik
serbuk BaFe12O19.
2. Pengaruh variasi suhu kalsinasi terhadap sifat fisis dan magnetic serbuk
BaFe12O19 dengan aditif FeMo.
3. Jenis magnet yang dihasilkan dari sintesis serbuk BaFe12O19 dengan
penambahan aditif FeMo.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Variasi komposisi dari Barium heksaferit (BaFe12O19) dengan aditif FeMo
ialah 1:99, 3:97, 5:95, 7:93, 9:91 (%berat)
2. Suhu kalsinasi yang digunakan dalam penelitian ini ialah 1000, 1100, dan
1200oC.
3. Karakterisasi sifat magnet yang dilakukan pada Barium heksaferit
(BaFe12O19) dengan penambahan aditif FeMo meliputi VSM dan XRD.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mensintesis serbuk BaFe12O19 dengan penambahan aditif FeMo
dengan metode mechanical alloying.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan aditif FeMo terhadap sifat fisis
serbuk BaFe12O19.
3. Untuk mengetahui pengaruh penambahan aditif FeMo terhadap sifat
magnet serbuk BaFe12O19.
4. Untuk mengetahui temperatur kalsinasi optimum pada serbuk BaFe12O19
dengan penambahan aditif FeMo.
5. Untuk mengetahui struktur kristal dan fasa yang terbentuk pada sampel.
Universitas Sumatera Utara
6. Untuk mengetahui sejauh mana kemungkinan aplikasi dari karakteristik
sampel yang telah dibuat.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai referensi bagi peneliti selanjutnya.
2. Sebagai acuan untuk fabrikasi magnet permanen yang akan dilakukan
selanjutnya.
1.6 Sistematika Penulisan
BAB 1 Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, rumusan masalah yang akan
diteliti, batasan masalah dari penelitian yang akan dilakukan, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan dalam
proses pengambilan data, analisa serta pembahasan.
BAB 3 Metode Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan yang digunakan dalam
penelitian, diagaram alir penelitian, dan prosedur penelitian.
BAB 4 Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang hasil data penelitian dan analisa data yang
diperoleh dari penelitian.
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan
memberikan saran untuk peneliti selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara