Pengaruh Aditif Nd2O3 Terhadap Sifat Fisis, Sifat Magnet Dan Struktur Kristal Pada Pembuatan Magnet Barium Heksaferit
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
POPI SASNIATI
130801061
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
POPI SASNIATI
130801061
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
OLEH:
POPI SASNIATI
NIM : 130801061
Disetujui Oleh:
KomisiPembimbing
Pembimbing 1,
Pembimbing 2,
(Prof. Dr Timbangen Sembiring M.Sc)( Ir. Muljadi, M.Si )
NIP: 196212231991031002
NIP: 195711161983121002
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-Lipi
Kepala,
( Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)(Dr.Bambang Widiyatmoko, M. Eng)
NIP: 195903101987031002
NIP : 196204301988031001
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
:Pengaruh Aditif Nd 2 O 3 Terhadap Sifat Fisis, Sifat Magnet
Dan Struktur Kristal Pada Pembuatan Magnet Barium
Heksaferit
Kategori
Nama
Nomor Induk Siswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Skripsi
: Popi Sasniati
: 130801061
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA)
Universitas SumateraUtara
Disetujui di
Medan, Juli 2017
Diketahui/ disetujui oleh :
Pembimbing 1,
Pembimbing 2,
(Prof. Dr. Timbangen Sembiring M.Sc )(Ir. Muljadi, M.Si)
NIP: 196212231991031002
NIP: 195711161983121002
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
( Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
NIP: 195903101987031002
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
Popi Sasniati
130801061
Universitas Sumatera Utara
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.
Penulis menyadari bahwa selama proses penulisan hingga terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dalam kesempatan ini saya ucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar –
besarnya kepada Kedua orang tua saya yang tersayang Ayahanda Amrizal dan
Ibunda Jatimar yang tulus menyayangi penulis serta terus menerus memberikan
nasihat, mendoakan, memotivasi serta dorongan materi maupun moril terhadap
penulis. Dan kepada Kakak saya Silvia Neri, Asri Yuli dan Abang saya Alfaidi
Mario serta Adik saya Jumiati yang selalu menjadi semangat bagi saya, serta
keluarga besar penulis yang berjasa besar kepada penulis. Kepada saudara/i internal
maupun eksternal penulis yang telah banyak memberikan kontribusi dan dukungan
kepada penulis hingga akhirnya telah menyelesaikan skripsi ini. Kepada Bapak Dr.
Perdinan Sinuhaji selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Kepada Bapak Prof. Dr.
Timbangen Sembiring M.Sc dan Ir. Muljadi, M.Si selaku dosen pembimbing yang
telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Kepada Bapak Bambang Widyatmoko, M.Eng. , selaku Kepala Pusat
Penelitian Fisika P2F LIPI Serpong. Kepada Bapak Prof. Pardamean Sebayang,
Bapak Candra Kurniawan selaku dosen yang memberi masukkan dan saran kepada
penulis dan telah memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Kepada Seluruh Staff dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Tata Usaha
Departemen Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara. Kepada sahabat saya Eka F
Rahmadhani dan teman-teman kost Nining yumaitelia, Sefriyeni Asrina, Disca
Juliantika, Lina Suryani Pane, Lini Suryana pane, Raisa Lase, Ruth MM serta adik
Universitas Sumatera Utara
kost atau adik angkat sekaligus sahabat bagi saya Ruth Wydianti Larosa yang selalu
setia sebagai sahabat penulis. Kepada Seluruh teman – teman Angkatan 2013 yang
menjadi teman seperjuangan selama masa kuliah.Kepada karyawan dan teman –
teman yang sangat baik dan sangat membantu di P2F LIPI Mas Yunus, Mbak dita,
Kholi, Mas Irfan Hakim, Pak Ahmad dan Pak Lukman. Seluruh adik – adik FISIKA
USU stambuk 2014, 2015 dan 2016 dan juga Seluruh teman – teman di Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan serta
kepada mereka yang tidak tersebutkan namanya yang telah mendukung penulis, saya
ucapkan terima kasih.
Penulis juga mengharapkan saran yang membangun untuk penyempurnaan skripsi
ini apabila terdapat kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi
ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 31 juli 2017
Popi Sasniati
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
ABSTRAK
Penelitian mengenai pengaruh aditif Nd 2 O 3 Terhadap sifat fisis, sifat magnet dan
struktur kristal pada pembuatan magnet Barium Hexaferit (BaFe 12 O 19 ) dengan
menggunakan metode metalurgi serbuk telah dilakukan. Aditif Nd 2 O 3 divariasikan
antara lain : 0%, 0,8% dan 1,2% wt dan suhu sintering divariasi : 1.100℃ , 1.150℃
dan 1.200℃ yang masing-masing ditahan selama 2 jam menggunakan tungku listrik
thermolyne. Proses preparasi material dasar berupa Barium Karbonat (BaCO 3 ),
(Fe 2 O 3 ) murni, dan Neodymium oksida (Nd 2 O 3 ) dilakukan dengan pencampuran
menggunakan mortar dalam media etanol selama 30 menit. Bahan kemudian
dikeringkan dalam oven selama 2 jam. Selanjutnya serbuk tersebut digerus dan
dilakukan kalsinasi dengan suhu 1.000℃ dengan lama penahanan 1 jam. Serbuk hasil
kalsinasi kemudian dihaluskan menggunakan mortar. Pencetakan serbuk dilakukan
dengan pencampuran binder celuna WE-518 sebanyak 3%. Proses kompaksi
dilakukan dengan diameter 18,32 mm dan tebal 4,42 mm. Karakterisasi yang
dilakukan meliputi : pengukuran bulk density, susut bakar, flux density, analisa
struktur kristal dengan XRD dan analisa sifat magnetik menggunakan VSM. Dari
hasil pengukuran bulk density, susut bakar, dan flux magnetic menunjukkan bahwa
nilai cendrung meningkat semakin tingginya suhu sintering, terkecuali pada flux
magnetik tanpa ada penambahan aditif cendrung menurun seiring meningkatnya suhu
sintering. Dari hasil karakterisasi bulk density dan flux magnetic diperoleh hasil
optimum yaitu pada penambahan Nd 2 O 3 0,8% dengan suhu 1.200℃. Pada kondisi ini
diperoleh : nilai bulk density = 5,043 gr/cm3 dan flux magnet = 464,75 G, nilai susut
bakar 10,2% .
Kata Kunci : Aditif Nd 2 O 3 , Barium Heksaferit, Densitas, Fluks Magnetik, Sintering
Universitas Sumatera Utara
ADDITIVE EFFECT ND 2 O 3 TO THE PHYSICAL PROPERTIES,
MAGNETIC PROPERTIES AND CRYSTAL STRUCTURE ON
THE MANUFACTURE OF BARIUM HEXAFERRITE
ABSTRACT
Research on the Additive effect Nd 2 O 3 To the physical properties, Magnetic
properties and Crystal structure on the manufacture of Barium Hexaferrite
(BaFe 12 O 19 )
by
using
the
method
metallurgy has
been
done.
Nd 2 O 3
additivevariations include : 0%, 0,8%, and 1,2% wt and temperature sintering
variations : 1.100℃ , 1.150℃, and 1.200℃ hold for 1 hours using a Thermolyne
electric furnace. The preparation process of basic materials such as Barium
Carbonate (BaCO 3 ), (Fe 2 O 3 ) pure, and Neodymium oxide (Nd 2 O 3 )is done by the
mortar mixing for 30 minute using ethanol. Then it is dried at oven for 2 hours. then
the powders were crushed. After that,continue by calcination with temperature 1.000
℃ with 1 hour detention time. Calcined powders results then mashed by hand mortar.
The molding process done by mixing powder binder celuna WE-518 with 3%
composition. The process of compaction is done with pressing 8 ton to form a pellet
with a diameter of 18,32 mm and 4,42 mm thick. The characterizations was
conducted : measurement of bulk density, keel fuel, flux density, Analysis of crystal
structure with XRD and Analysis of magnetic properties using VSM. From the
measurement of bulk density, keel fuel and flux density shows that the value tends to
increase the higher sintering temperature, Except for the magnetic flux without any
additive additions tends to decrease as the sintering temperature increases. From the
characterization of bulk density and magnetic flux, the optimum result is obtained at
the addition of Nd 2 O 3 0,8% with temperature 1,200 ℃. In this condition obtained:
bulk density of 5.043 gr / cm3 and flux magnet of 464.75 G, keel fuel of 10.2%.
Keywords :Additive Nd 2 O 3 , Barium Hexaferrite, Density, Flux Magnetic, Sintering
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN
i
PERNYATAAN
ii
PENGHARGAAN
iii
ABSTRAK
v
ABSTRACT
vi
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
DAFTAR SINGKATAN
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Batasan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Tempat dan Waktu Penelitian
Sistematika Penulisan
BAB 2 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)
1
1
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
8
8
Universitas Sumatera Utara
2.4 Sifat Kemagnetan Bahan
2.4.1 Bahan Ferromagnetik
2.4.2 Bahan Anti Ferromagnetik
2.4.3 Bahan Ferrimagnetik
2.4.4 Bahan Paramagnetik
2.4.5 Bahan Diamagnetik
2.5 Kurva Histerisis
2.6 Magnet Keramik
2.7 Metode Metalurgi Serbuk
2.7.1 Pencampuran (Mixing)
2.7.2 Penekanan (Kompaksi)
2.7.3 Pemanasan (Sintering)
2.8 Karakterisasi Material Magnet
2.8.1 Sifat Fisis
8
9
9
10
10
11
11
14
15
16
17
18
21
21
2.8.2 XRD (X-Ray Diffraction) 23
2.8.3 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM)
25
2.8.4 Flux Density
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian 31
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
29
31
31
31
31
31
3.2.2 Bahan
32
3.3 Variabel Eksperimen
3.3.1 Variabel Penelitian
3.3.2 Variabel Percobaan yang akan diuji
3.4 Diagram Alir Penelitian
33
33
33
34
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Pencampuran Bahan Baku
3.5.2 Proses Kalsinasi
3.5.3 Proses Pencetakan
3.5.4 Proses Sintering
3.5.5 Magnetisasi
3.6 Karakterisasi
35
35
35
36
36
37
37
Universitas Sumatera Utara
3.6.1 Bulk Density
3.6.2 Susut Bakar
3.7 Analisa Mikrostruktur
3.7.1 XRD (X-Ray Diffraction)
3.8 Sifat Magnet
3.8.1 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM)
3.8.2 Fluks Magnet 39
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Sifat Fisis
4.1.1 Bulk Density
4.1.2 Susut Bakar
4.2 Karakterisasi Mikrostruktur
40
40
40
42
43
4.2.1 Pengujian XRD (X-Ray Diffraction)
43
4.3 Karakterisasi Sifat Magnet
4.3.1 Gaussmeter
4.3.2 VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
44
44
45
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
48
48
48
50
37
37
38
38
38
38
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
1. Data Hasil Pengujian Densitas
41
2. Data Hasil Pengujian Susut Bakar
42
3. Data Hasil Pengujian Kuat Medan Magnet
44
4. Hasil Pengujian Sifat Magnetik (VSM)
47
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar
1. Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
9
2. Arah Domain Dan Kurva Bahan Anti Ferromagnetik
10
3. Momen Magnet Dari Sifat Ferrimagnetik
10
4. Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik
11
5. Kurva Induksi Normal
11
6. Kurva Histerisis
12
7. Histerisis Material Magnet
13
8. Struktur Kristal Bao.6Fe2 O 3
15
9. Difraksi Bidang Atom
23
10. Arah Kristal pada Sistem Kubik
24
11. Indeks Miller
25
12. Daerah pengaruh Medan Magnet
25
13. Komponen VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
27
14. Garis Gaya Magnet
29
15. Diagram Alir Penelitian
34
16. Grafik Hubungan Suhu Sintering Dan Bulk Density Dengan
Penambahan Nd 2 O 3 Pada Pembuatan BaFe12 O 19
17. Grafik Hubungan Antara Susut Bakar Dengan Penambahan
41
Nd 2 O 3 Pada Pembuatan BaFe12 O 19 Terhadap Suhu Sintering
18. Grafik Perbandingan Hasil Analisa XRD ( X-Ray Diffraction)
42
Dari Sampel Pembuatan Magnet BaFe 12 O 19 Dengan Penambahan
Aditif Nd 2 O 3
19. Grafik hubungan suhu sintering dan fluxdensity dengan penambahan
43
Nd 2 O 3
20. Gabungan Kurva histerisis 0% Nd 2 O 3 dan 0,8% Nd 2 O 3
44
46
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lamp
1. Peralatan dan Bahan Penelitian
54
2. Perhitungan
58
3. Perhitungan Densitas Sampel
60
4. Perhitungan Susut Bakar
61
5. XRD (X-Ray Diffraction)
64
6. Fluks Magnet
68
7. Data Hasil Vibrating Sample Magneometer (VSM)
69
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
XRD
= X-Ray Diffraction
VSM
= Vibrating Sample Magnetometer
BaFe12O19
= Barium Heksaferit
BaCO 3
= Barium Karbonat
Nd 2 O 3
= Neodymium Oksida
Fe 2 O 3
= Hematit
Universitas Sumatera Utara
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
POPI SASNIATI
130801061
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
POPI SASNIATI
130801061
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
OLEH:
POPI SASNIATI
NIM : 130801061
Disetujui Oleh:
KomisiPembimbing
Pembimbing 1,
Pembimbing 2,
(Prof. Dr Timbangen Sembiring M.Sc)( Ir. Muljadi, M.Si )
NIP: 196212231991031002
NIP: 195711161983121002
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-Lipi
Kepala,
( Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)(Dr.Bambang Widiyatmoko, M. Eng)
NIP: 195903101987031002
NIP : 196204301988031001
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
:Pengaruh Aditif Nd 2 O 3 Terhadap Sifat Fisis, Sifat Magnet
Dan Struktur Kristal Pada Pembuatan Magnet Barium
Heksaferit
Kategori
Nama
Nomor Induk Siswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Skripsi
: Popi Sasniati
: 130801061
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA)
Universitas SumateraUtara
Disetujui di
Medan, Juli 2017
Diketahui/ disetujui oleh :
Pembimbing 1,
Pembimbing 2,
(Prof. Dr. Timbangen Sembiring M.Sc )(Ir. Muljadi, M.Si)
NIP: 196212231991031002
NIP: 195711161983121002
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
( Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
NIP: 195903101987031002
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
Popi Sasniati
130801061
Universitas Sumatera Utara
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.
Penulis menyadari bahwa selama proses penulisan hingga terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dalam kesempatan ini saya ucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar –
besarnya kepada Kedua orang tua saya yang tersayang Ayahanda Amrizal dan
Ibunda Jatimar yang tulus menyayangi penulis serta terus menerus memberikan
nasihat, mendoakan, memotivasi serta dorongan materi maupun moril terhadap
penulis. Dan kepada Kakak saya Silvia Neri, Asri Yuli dan Abang saya Alfaidi
Mario serta Adik saya Jumiati yang selalu menjadi semangat bagi saya, serta
keluarga besar penulis yang berjasa besar kepada penulis. Kepada saudara/i internal
maupun eksternal penulis yang telah banyak memberikan kontribusi dan dukungan
kepada penulis hingga akhirnya telah menyelesaikan skripsi ini. Kepada Bapak Dr.
Perdinan Sinuhaji selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Kepada Bapak Prof. Dr.
Timbangen Sembiring M.Sc dan Ir. Muljadi, M.Si selaku dosen pembimbing yang
telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Kepada Bapak Bambang Widyatmoko, M.Eng. , selaku Kepala Pusat
Penelitian Fisika P2F LIPI Serpong. Kepada Bapak Prof. Pardamean Sebayang,
Bapak Candra Kurniawan selaku dosen yang memberi masukkan dan saran kepada
penulis dan telah memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Kepada Seluruh Staff dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Tata Usaha
Departemen Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara. Kepada sahabat saya Eka F
Rahmadhani dan teman-teman kost Nining yumaitelia, Sefriyeni Asrina, Disca
Juliantika, Lina Suryani Pane, Lini Suryana pane, Raisa Lase, Ruth MM serta adik
Universitas Sumatera Utara
kost atau adik angkat sekaligus sahabat bagi saya Ruth Wydianti Larosa yang selalu
setia sebagai sahabat penulis. Kepada Seluruh teman – teman Angkatan 2013 yang
menjadi teman seperjuangan selama masa kuliah.Kepada karyawan dan teman –
teman yang sangat baik dan sangat membantu di P2F LIPI Mas Yunus, Mbak dita,
Kholi, Mas Irfan Hakim, Pak Ahmad dan Pak Lukman. Seluruh adik – adik FISIKA
USU stambuk 2014, 2015 dan 2016 dan juga Seluruh teman – teman di Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan serta
kepada mereka yang tidak tersebutkan namanya yang telah mendukung penulis, saya
ucapkan terima kasih.
Penulis juga mengharapkan saran yang membangun untuk penyempurnaan skripsi
ini apabila terdapat kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi
ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 31 juli 2017
Popi Sasniati
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH ADITIF Nd 2 O 3 TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT
MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN
MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
ABSTRAK
Penelitian mengenai pengaruh aditif Nd 2 O 3 Terhadap sifat fisis, sifat magnet dan
struktur kristal pada pembuatan magnet Barium Hexaferit (BaFe 12 O 19 ) dengan
menggunakan metode metalurgi serbuk telah dilakukan. Aditif Nd 2 O 3 divariasikan
antara lain : 0%, 0,8% dan 1,2% wt dan suhu sintering divariasi : 1.100℃ , 1.150℃
dan 1.200℃ yang masing-masing ditahan selama 2 jam menggunakan tungku listrik
thermolyne. Proses preparasi material dasar berupa Barium Karbonat (BaCO 3 ),
(Fe 2 O 3 ) murni, dan Neodymium oksida (Nd 2 O 3 ) dilakukan dengan pencampuran
menggunakan mortar dalam media etanol selama 30 menit. Bahan kemudian
dikeringkan dalam oven selama 2 jam. Selanjutnya serbuk tersebut digerus dan
dilakukan kalsinasi dengan suhu 1.000℃ dengan lama penahanan 1 jam. Serbuk hasil
kalsinasi kemudian dihaluskan menggunakan mortar. Pencetakan serbuk dilakukan
dengan pencampuran binder celuna WE-518 sebanyak 3%. Proses kompaksi
dilakukan dengan diameter 18,32 mm dan tebal 4,42 mm. Karakterisasi yang
dilakukan meliputi : pengukuran bulk density, susut bakar, flux density, analisa
struktur kristal dengan XRD dan analisa sifat magnetik menggunakan VSM. Dari
hasil pengukuran bulk density, susut bakar, dan flux magnetic menunjukkan bahwa
nilai cendrung meningkat semakin tingginya suhu sintering, terkecuali pada flux
magnetik tanpa ada penambahan aditif cendrung menurun seiring meningkatnya suhu
sintering. Dari hasil karakterisasi bulk density dan flux magnetic diperoleh hasil
optimum yaitu pada penambahan Nd 2 O 3 0,8% dengan suhu 1.200℃. Pada kondisi ini
diperoleh : nilai bulk density = 5,043 gr/cm3 dan flux magnet = 464,75 G, nilai susut
bakar 10,2% .
Kata Kunci : Aditif Nd 2 O 3 , Barium Heksaferit, Densitas, Fluks Magnetik, Sintering
Universitas Sumatera Utara
ADDITIVE EFFECT ND 2 O 3 TO THE PHYSICAL PROPERTIES,
MAGNETIC PROPERTIES AND CRYSTAL STRUCTURE ON
THE MANUFACTURE OF BARIUM HEXAFERRITE
ABSTRACT
Research on the Additive effect Nd 2 O 3 To the physical properties, Magnetic
properties and Crystal structure on the manufacture of Barium Hexaferrite
(BaFe 12 O 19 )
by
using
the
method
metallurgy has
been
done.
Nd 2 O 3
additivevariations include : 0%, 0,8%, and 1,2% wt and temperature sintering
variations : 1.100℃ , 1.150℃, and 1.200℃ hold for 1 hours using a Thermolyne
electric furnace. The preparation process of basic materials such as Barium
Carbonate (BaCO 3 ), (Fe 2 O 3 ) pure, and Neodymium oxide (Nd 2 O 3 )is done by the
mortar mixing for 30 minute using ethanol. Then it is dried at oven for 2 hours. then
the powders were crushed. After that,continue by calcination with temperature 1.000
℃ with 1 hour detention time. Calcined powders results then mashed by hand mortar.
The molding process done by mixing powder binder celuna WE-518 with 3%
composition. The process of compaction is done with pressing 8 ton to form a pellet
with a diameter of 18,32 mm and 4,42 mm thick. The characterizations was
conducted : measurement of bulk density, keel fuel, flux density, Analysis of crystal
structure with XRD and Analysis of magnetic properties using VSM. From the
measurement of bulk density, keel fuel and flux density shows that the value tends to
increase the higher sintering temperature, Except for the magnetic flux without any
additive additions tends to decrease as the sintering temperature increases. From the
characterization of bulk density and magnetic flux, the optimum result is obtained at
the addition of Nd 2 O 3 0,8% with temperature 1,200 ℃. In this condition obtained:
bulk density of 5.043 gr / cm3 and flux magnet of 464.75 G, keel fuel of 10.2%.
Keywords :Additive Nd 2 O 3 , Barium Hexaferrite, Density, Flux Magnetic, Sintering
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN
i
PERNYATAAN
ii
PENGHARGAAN
iii
ABSTRAK
v
ABSTRACT
vi
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
DAFTAR SINGKATAN
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Batasan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Tempat dan Waktu Penelitian
Sistematika Penulisan
BAB 2 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)
1
1
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
8
8
Universitas Sumatera Utara
2.4 Sifat Kemagnetan Bahan
2.4.1 Bahan Ferromagnetik
2.4.2 Bahan Anti Ferromagnetik
2.4.3 Bahan Ferrimagnetik
2.4.4 Bahan Paramagnetik
2.4.5 Bahan Diamagnetik
2.5 Kurva Histerisis
2.6 Magnet Keramik
2.7 Metode Metalurgi Serbuk
2.7.1 Pencampuran (Mixing)
2.7.2 Penekanan (Kompaksi)
2.7.3 Pemanasan (Sintering)
2.8 Karakterisasi Material Magnet
2.8.1 Sifat Fisis
8
9
9
10
10
11
11
14
15
16
17
18
21
21
2.8.2 XRD (X-Ray Diffraction) 23
2.8.3 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM)
25
2.8.4 Flux Density
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian 31
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
29
31
31
31
31
31
3.2.2 Bahan
32
3.3 Variabel Eksperimen
3.3.1 Variabel Penelitian
3.3.2 Variabel Percobaan yang akan diuji
3.4 Diagram Alir Penelitian
33
33
33
34
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Pencampuran Bahan Baku
3.5.2 Proses Kalsinasi
3.5.3 Proses Pencetakan
3.5.4 Proses Sintering
3.5.5 Magnetisasi
3.6 Karakterisasi
35
35
35
36
36
37
37
Universitas Sumatera Utara
3.6.1 Bulk Density
3.6.2 Susut Bakar
3.7 Analisa Mikrostruktur
3.7.1 XRD (X-Ray Diffraction)
3.8 Sifat Magnet
3.8.1 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM)
3.8.2 Fluks Magnet 39
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Sifat Fisis
4.1.1 Bulk Density
4.1.2 Susut Bakar
4.2 Karakterisasi Mikrostruktur
40
40
40
42
43
4.2.1 Pengujian XRD (X-Ray Diffraction)
43
4.3 Karakterisasi Sifat Magnet
4.3.1 Gaussmeter
4.3.2 VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
44
44
45
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
48
48
48
50
37
37
38
38
38
38
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel
1. Data Hasil Pengujian Densitas
41
2. Data Hasil Pengujian Susut Bakar
42
3. Data Hasil Pengujian Kuat Medan Magnet
44
4. Hasil Pengujian Sifat Magnetik (VSM)
47
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar
1. Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
9
2. Arah Domain Dan Kurva Bahan Anti Ferromagnetik
10
3. Momen Magnet Dari Sifat Ferrimagnetik
10
4. Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik
11
5. Kurva Induksi Normal
11
6. Kurva Histerisis
12
7. Histerisis Material Magnet
13
8. Struktur Kristal Bao.6Fe2 O 3
15
9. Difraksi Bidang Atom
23
10. Arah Kristal pada Sistem Kubik
24
11. Indeks Miller
25
12. Daerah pengaruh Medan Magnet
25
13. Komponen VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
27
14. Garis Gaya Magnet
29
15. Diagram Alir Penelitian
34
16. Grafik Hubungan Suhu Sintering Dan Bulk Density Dengan
Penambahan Nd 2 O 3 Pada Pembuatan BaFe12 O 19
17. Grafik Hubungan Antara Susut Bakar Dengan Penambahan
41
Nd 2 O 3 Pada Pembuatan BaFe12 O 19 Terhadap Suhu Sintering
18. Grafik Perbandingan Hasil Analisa XRD ( X-Ray Diffraction)
42
Dari Sampel Pembuatan Magnet BaFe 12 O 19 Dengan Penambahan
Aditif Nd 2 O 3
19. Grafik hubungan suhu sintering dan fluxdensity dengan penambahan
43
Nd 2 O 3
20. Gabungan Kurva histerisis 0% Nd 2 O 3 dan 0,8% Nd 2 O 3
44
46
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
Lamp
1. Peralatan dan Bahan Penelitian
54
2. Perhitungan
58
3. Perhitungan Densitas Sampel
60
4. Perhitungan Susut Bakar
61
5. XRD (X-Ray Diffraction)
64
6. Fluks Magnet
68
7. Data Hasil Vibrating Sample Magneometer (VSM)
69
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
XRD
= X-Ray Diffraction
VSM
= Vibrating Sample Magnetometer
BaFe12O19
= Barium Heksaferit
BaCO 3
= Barium Karbonat
Nd 2 O 3
= Neodymium Oksida
Fe 2 O 3
= Hematit
Universitas Sumatera Utara