Efek Waktu Milling Terhadap Sifat Fisis Dan Mikrostruktur Bahan Magnetik NdFeB
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada awalnya magnet permanen dibuat dari baja keras dan berbagai alloy, misalnya
ALNICO dari paduan logam Ni dan Co, kemudian berkembang dibuat dari bahan
keramik atau ferit dari oksida-oksida logam misalnya: Feroxdure SrFe12O19 dan
hexagonal ferit BaFe12O19. Bahan – bahan magnet tersebut memiliki kemampuan
menghasilkan (BH)max 3-20 MGOe dan medan magnet koersifnya Hc sekitar 120 –
270. Kemudian pada tahun dua ribuan negara maju mulai memanfaatkan bahan tanah
jarang (Sm, Pd, Nd) sebagai bahan baku magnet permanen, yang kemudian dikenal
magnet tanah jarang, misalnya magnet Sm – Co dan magnet Nd-Fe-B. (Ginting. M,
2006).
Magnet permanen sistem Neodymium Iron Boron (Nd-Fe-B) memiliki
keunggulan dibandingkan yang lainnya, yaitu memiliki energi produk maksimum
atau (BH)max yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tipe magnet permanen
sebelumnya. (Ginting. M, 2006).
Magnet permanen berbasis fasa Nd2Fe14B merupakan jenis magnet permanen
menarik yang memiliki kualitas magnet terbaik saat ini, dengan energy produk
maksimum (BHmax) mencapai 50 MGOe (D.W. Scott,1996), dan memiliki
karakteristik magnet yang tinggi, dalam aplikasinya magnet NdFeB dapat berukuran
nanometer. Magnet ini juga dapat menggantikan penggunaan magnet samarium
cobalt pada beberapa aplikasi khususnya penggunaan pada temperatur kurang dari
80˚C. (Novrita, 2006).
Pada beberapa tahun terakhir ini, penelitian di bidang material magnetik,
khususnya magnet permanen sangat intensif dilakukan. Hal ini disebabkan penerapan
magnet permanen mampu melingkupi berbagai aspek yang terkait dengan teknologi
maju. Dewasa ini, Penerapan magnet permanen dapat ditemukan pada komponen
televisi, telepon, komputer, pada bidang otomotif (misalnya untuk starter, door lock,
dan wiper), generator, loudspeaker dan mikropon (Hilda Ayu, 2013). Aplikasi
magnet permanen pada saat ini makin berkembang dengan diperolehnya serbuk
bahan tersebut dalam ukuran yang sangat kecil atau dalam skala nanometer. Magnet
Universitas Sumatera Utara
2
permanen merupakan suatu material yang sangat strategis untuk dikembangkan
dimasa depan. Penguasaan teknologi produksi magnet permanen diharapkan dapat
memberikan nilai tambah yang signifikan, dengan mempertimbangkan belum adanya
produsen magnet lokal untuk memenuhi kebutuhan magnet permanen dalam negeri.
Pertumbuhan kebutuhan komponen magnet permanen sampai saat ini masih sangat
bergantung dari produk impor seperti dari Jepang dan China. Oleh karena itu,
diperlukan suatu kegiatan riset yang intensif untuk mengembangkan sistem produksi
magnet permanen dan mendorong pertumbuhan industri lokal yang memproduksi
magnet permanen untuk keperluan dalam negeri (Sardjono dkk, 2012,2013).
Untuk mengembangkan perkembangan teknologi yang semakin pesat pada
saat ini, maka pada penelitian ini akan dipelajari Efek Waktu Milling Terhadap Sifat
Fisis dan Mikrostruktur Bahan Magnetik NdFeB. Pada penelitian ini yang akan
divariasikan adalah waktu milling dari bahan yakni 0, 15, 30, 60 dan 180 Menit,
Adapun bahan NdFeB yang digunakan ada 3 jenis, yaitu : NdFeB Flakes, MQP – B+
dan MQA. Dalam penelitian ini digunakan proses wet milling dengan ditambahkan
cairan Toluena. Kemudian akan dilakukan uji karakterisasi serbuk dengan : Densitas,
Particle Size Analyzer (PSA),
X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron
Microscope (SEM/EDS) dan Vibrating Sample Magnetometer (VSM).
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan
uraian
latar
belakang dari
masalah
sebelumnya,
maka
penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini,
diantaranya:
1. Bagaimanakah pengaruh variasi waktu milling terhadap mikrostruktur,
sifat fisis dan sifat magnetnya ?
2. Bagaimanakah perbandingan Sifat fisis dan sifat magnet dari magnet
NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA terhadap pengaruh hasil proses
milling ?
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Batasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka ada
pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :
1. Bahan yang digunakan adalah NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA.
2. Variasi waktu milling selama 0 menit, 15 menit, 30 menit, 60 menit dan
180 menit dengan mengguakan Ball Mill dan proses wet milling dengan
ditambahankan cairan Toluena.
3. Karakterisasi Serbuk bahan NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA. akan
dilakukan meliputi :
a. True Density
b. Metode XRD
c. Metode SEM /EDS
d. Metode Particle Size Analyzer (PSA)
e. Metode Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4. Karakterisasi bonded magnet NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA yang
dibuat dari serbuk terbaik hasil proses milling. Akan dilakukan meliputi:
a. Bulk Density
b. Gaussmeter (Kuat Medan Magnet)
c. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui perbandingan mikrostruktur, sifat fisis dan sifat magnet
dari NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA dengan efek variasi waktu
milling.
2. Untuk membandingkan karakterisis sifat fisis dan sifat magnet dari serbuk
magnet NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA terhadap proses milling.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5 Manfaat Penelitian
Dari tujuan yang telah disebutkan di atas, maka dalam penelitian ini diharapkan
manfaat dari penelitian adalah sebagai berikut:
1. Meningkatkan kemampuan teknik dalam pembuatan magnet NdFeB
Flakes, MQP – B+ dan MQA.
2. Menjadi rujukan bagi peneliti – peneliti selanjutnya dalam merekayasa
material magnetik berupa NdFeB Flakes, MQP-B+ dan MQA.
3. Produk hasil penelitian tentang efek waktu milling terhadap sifat fisis
dan mikrostruktur bahan magnetik NdFeB dapat digunakan sebagai
bahan dasar industri elektronik, misalnya pembuatan rotor dan
generator listrik.
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Magnet, Bidang Fisika Bahan Baru, Pusat
Penelitian Fisika LIPI Gd. 440 Kawasan Puspiptek Serpong, Desa Setu, Kecamatan
Setu, Kota Tangerang Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten, Indonesia. Dimulai
dari tanggal 5 Februari sampai tanggal 5 Mei 2017.
1.7 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan sistematika sebagai
berikut:
BAB 1
Pendahuluan
Bab
ini
mencakup
batasan masalah
latar
belakang penelitian,
yang akan
diteliti,
tujuan
penelitian, manfaat penelitian, tempat penelitian, dan
sistematika penelitian.
BAB 2
Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang
menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa
data, serta pembahasan dari penelitian yang dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
5
BAB 3
Metodologi Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan
penelitian diagram penelitian (prosedur penelitian) dan
karakterisasi cuplikan yang dilakukan.
BAB 4
Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan
analisa data yang diperoleh dari penelitian.
BAB 5
Kesimpulan
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari
penelitian dan saran untuk penelitian lebih lanjut.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada awalnya magnet permanen dibuat dari baja keras dan berbagai alloy, misalnya
ALNICO dari paduan logam Ni dan Co, kemudian berkembang dibuat dari bahan
keramik atau ferit dari oksida-oksida logam misalnya: Feroxdure SrFe12O19 dan
hexagonal ferit BaFe12O19. Bahan – bahan magnet tersebut memiliki kemampuan
menghasilkan (BH)max 3-20 MGOe dan medan magnet koersifnya Hc sekitar 120 –
270. Kemudian pada tahun dua ribuan negara maju mulai memanfaatkan bahan tanah
jarang (Sm, Pd, Nd) sebagai bahan baku magnet permanen, yang kemudian dikenal
magnet tanah jarang, misalnya magnet Sm – Co dan magnet Nd-Fe-B. (Ginting. M,
2006).
Magnet permanen sistem Neodymium Iron Boron (Nd-Fe-B) memiliki
keunggulan dibandingkan yang lainnya, yaitu memiliki energi produk maksimum
atau (BH)max yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tipe magnet permanen
sebelumnya. (Ginting. M, 2006).
Magnet permanen berbasis fasa Nd2Fe14B merupakan jenis magnet permanen
menarik yang memiliki kualitas magnet terbaik saat ini, dengan energy produk
maksimum (BHmax) mencapai 50 MGOe (D.W. Scott,1996), dan memiliki
karakteristik magnet yang tinggi, dalam aplikasinya magnet NdFeB dapat berukuran
nanometer. Magnet ini juga dapat menggantikan penggunaan magnet samarium
cobalt pada beberapa aplikasi khususnya penggunaan pada temperatur kurang dari
80˚C. (Novrita, 2006).
Pada beberapa tahun terakhir ini, penelitian di bidang material magnetik,
khususnya magnet permanen sangat intensif dilakukan. Hal ini disebabkan penerapan
magnet permanen mampu melingkupi berbagai aspek yang terkait dengan teknologi
maju. Dewasa ini, Penerapan magnet permanen dapat ditemukan pada komponen
televisi, telepon, komputer, pada bidang otomotif (misalnya untuk starter, door lock,
dan wiper), generator, loudspeaker dan mikropon (Hilda Ayu, 2013). Aplikasi
magnet permanen pada saat ini makin berkembang dengan diperolehnya serbuk
bahan tersebut dalam ukuran yang sangat kecil atau dalam skala nanometer. Magnet
Universitas Sumatera Utara
2
permanen merupakan suatu material yang sangat strategis untuk dikembangkan
dimasa depan. Penguasaan teknologi produksi magnet permanen diharapkan dapat
memberikan nilai tambah yang signifikan, dengan mempertimbangkan belum adanya
produsen magnet lokal untuk memenuhi kebutuhan magnet permanen dalam negeri.
Pertumbuhan kebutuhan komponen magnet permanen sampai saat ini masih sangat
bergantung dari produk impor seperti dari Jepang dan China. Oleh karena itu,
diperlukan suatu kegiatan riset yang intensif untuk mengembangkan sistem produksi
magnet permanen dan mendorong pertumbuhan industri lokal yang memproduksi
magnet permanen untuk keperluan dalam negeri (Sardjono dkk, 2012,2013).
Untuk mengembangkan perkembangan teknologi yang semakin pesat pada
saat ini, maka pada penelitian ini akan dipelajari Efek Waktu Milling Terhadap Sifat
Fisis dan Mikrostruktur Bahan Magnetik NdFeB. Pada penelitian ini yang akan
divariasikan adalah waktu milling dari bahan yakni 0, 15, 30, 60 dan 180 Menit,
Adapun bahan NdFeB yang digunakan ada 3 jenis, yaitu : NdFeB Flakes, MQP – B+
dan MQA. Dalam penelitian ini digunakan proses wet milling dengan ditambahkan
cairan Toluena. Kemudian akan dilakukan uji karakterisasi serbuk dengan : Densitas,
Particle Size Analyzer (PSA),
X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron
Microscope (SEM/EDS) dan Vibrating Sample Magnetometer (VSM).
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan
uraian
latar
belakang dari
masalah
sebelumnya,
maka
penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini,
diantaranya:
1. Bagaimanakah pengaruh variasi waktu milling terhadap mikrostruktur,
sifat fisis dan sifat magnetnya ?
2. Bagaimanakah perbandingan Sifat fisis dan sifat magnet dari magnet
NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA terhadap pengaruh hasil proses
milling ?
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Batasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka ada
pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :
1. Bahan yang digunakan adalah NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA.
2. Variasi waktu milling selama 0 menit, 15 menit, 30 menit, 60 menit dan
180 menit dengan mengguakan Ball Mill dan proses wet milling dengan
ditambahankan cairan Toluena.
3. Karakterisasi Serbuk bahan NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA. akan
dilakukan meliputi :
a. True Density
b. Metode XRD
c. Metode SEM /EDS
d. Metode Particle Size Analyzer (PSA)
e. Metode Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
4. Karakterisasi bonded magnet NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA yang
dibuat dari serbuk terbaik hasil proses milling. Akan dilakukan meliputi:
a. Bulk Density
b. Gaussmeter (Kuat Medan Magnet)
c. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui perbandingan mikrostruktur, sifat fisis dan sifat magnet
dari NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA dengan efek variasi waktu
milling.
2. Untuk membandingkan karakterisis sifat fisis dan sifat magnet dari serbuk
magnet NdFeB Flakes, MQP – B+ dan MQA terhadap proses milling.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5 Manfaat Penelitian
Dari tujuan yang telah disebutkan di atas, maka dalam penelitian ini diharapkan
manfaat dari penelitian adalah sebagai berikut:
1. Meningkatkan kemampuan teknik dalam pembuatan magnet NdFeB
Flakes, MQP – B+ dan MQA.
2. Menjadi rujukan bagi peneliti – peneliti selanjutnya dalam merekayasa
material magnetik berupa NdFeB Flakes, MQP-B+ dan MQA.
3. Produk hasil penelitian tentang efek waktu milling terhadap sifat fisis
dan mikrostruktur bahan magnetik NdFeB dapat digunakan sebagai
bahan dasar industri elektronik, misalnya pembuatan rotor dan
generator listrik.
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Magnet, Bidang Fisika Bahan Baru, Pusat
Penelitian Fisika LIPI Gd. 440 Kawasan Puspiptek Serpong, Desa Setu, Kecamatan
Setu, Kota Tangerang Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten, Indonesia. Dimulai
dari tanggal 5 Februari sampai tanggal 5 Mei 2017.
1.7 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan sistematika sebagai
berikut:
BAB 1
Pendahuluan
Bab
ini
mencakup
batasan masalah
latar
belakang penelitian,
yang akan
diteliti,
tujuan
penelitian, manfaat penelitian, tempat penelitian, dan
sistematika penelitian.
BAB 2
Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang
menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa
data, serta pembahasan dari penelitian yang dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
5
BAB 3
Metodologi Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan
penelitian diagram penelitian (prosedur penelitian) dan
karakterisasi cuplikan yang dilakukan.
BAB 4
Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan
analisa data yang diperoleh dari penelitian.
BAB 5
Kesimpulan
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari
penelitian dan saran untuk penelitian lebih lanjut.
Universitas Sumatera Utara