Pengaruh Komposisi BaFe12O19 dan Fe pada Pembuatan Hybrid Bonded Magnet Berbasis NdFeB terhadap Sifat Fisis, Magnet dan Mikrostruktur
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Magnet menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan manusia
masa kini. Mulai dari peralatan listrik sampai dengan peralatan non listrik
memanfaatkan magnet tetap. Contohnya pengeras suara, meteran air, KWH-meter, rice
cooker, transformer dan generator. Karakterisitik bahan-bahan magnetik ditentukan
oleh besaran-besaran
magnetik seperti suseptibilitas,
magnetisasi remanen,
magnetisasi saturasi dan medan koersivitas (Rahmatil Hayati, 2016)
Perkembangan magnet permanen saat ini sangat difokuskan untuk magnet
permanen energi tinggi. Salah satu bahan magnet permanen yang dapat menghasilkan
energi tinggi tersebut adalah dari jenis Re- Fe-B (Re = Nd, Pr). Bahkan magnet
permanen berbasis Nd-Fe-B telah menghasilkan energi produk mencapai 50 MGOe.
Magnet permanen berjenis Re-Fe-B ini terbuat dari paduan logam tanah jarang
berjenis Neodymium atau Praseodymium, logam Besi, dan Boron dengan fasa magnet
Nd2Fe14B atau Pr2Fe14B yang memiliki struktur kristal tetragonal. Kelebihan lain
dari magnet permanen berbasis Re-Fe-B ini adalah
memiliki
Induksi
magnet
saturasi yang tinggi mencapai 1,6 T atau 16 kG, dengan induksi remanensi tertinggi
saat ini mencapai 1,53 T atau 15,3 kG dalam bentuk magnet sinter. (Candra
Kurniawan, 2013)
Karena sifat magnetik yang sangat baik, bahan magnetik logam tanah jarang
seperti NdFeB banyak digunakan untuk berbagai aplikasi seperti sensor dan motor
elektrik performa tinggi. Namun kelemahan NdFeB adalah sifat termalnya yang
kurang baik sehingga tidak dapat digunakan pada suhu yang tinggi (Bruno Ferreira
A.S, 2011)
Magnet permanen basis ferit seperti barium ferit dan stronsium ferit merupakan
magnet permanen komersial jenis keramik. Magnet keramik dibuat dengan proses
sinter dari bubuk magnet hasil kalsinasi yang telah dihaluskan dan dicetak.
Karakteristik magnet keramik sangat bergantung dari karakteristik mikrostrukturnya
(Sukarto, 2014)
Barium Ferit telah menjadi rujukan yang menarik dalam dunia material magnet
dan telah dipakai secara luas sebagai magnet permanen karena magnetocrystalline
Universitas Sumatera Utara
2
anisotrophy yang cukup besar dan temperatur Curie yang tinggi, dengan magnetisasi
saturarsi yang relatif besar, kestabilan kimia yang baik dan tahan korosi (H.Ovalioglu,
2010)
Magnet barium ferit mempunyai medan koersivitas yang tinggi dan tahan
terhadap korosi. Meskipun karakteristik energinya lebih rendah dibandingkan dengan
magnet keras lainnya seperti magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB), samariumcobalt (Sm-Co), dan alnico (Al-Ni-Co), tetapi magnet keras ferit masih banyak
digunakan untuk aplikasi magnet permanen karena bahannya yang melimpah dan
murah (Irasari dan Idayanti, 2009).
Magnet yang dihasilkan dari proses pencampuran NdFeB dengan bahan ferit
disebut Hybrid Magnet, yang memiliki sifat termal yang lebih baik daripada NdFeB
yang murni dan dapat bekerja pada temperatur yang lebih tinggi (D.Plusa, 2008)
Pencampuran NdFeB dengan Barium Ferit dan serbuk besi dapat memberikan
keuntungan yaitu menghasilkan magnet dengan sifat termal dan magnetik serta
mekanik yang lebih baik dan juga menurunkan biaya produksi yang dimana sulit
dihasilkan pada magnet yang disinter (B.Slusarek, 2002)
Pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan hybrid bonded magnet
menggunakan bahan baku serbuk NdFeB tipe MQP-B+ dengan penambahan
komposisi serbuk BaO.6Fe2O3 komersil dan serbuk Fe untuk mengetahui pengaruhnya
terhadap sifat fisis (densitas), mikrostrukturnya dan sifat magnet (fluks magnetik,
remanensi, koersivitas, dan energi produk) dari hybrid bonded magnet.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang akan dibahas
dalam laporan ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh penambahan variasi komposisi Ba.Fe12O19 dan Fe
terhadap sifat fisis dan sifat magnetiknya
2. Bagaimana pengaruh penambahan terhadap komposisi Ba.Fe12O19 saja
terhadap sifat fisis dan sifat magnetiknya.
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Batasan Masalah
Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan,
maka perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu :
1.
Bahan baku yang dipergunakan untuk pembuatan hybrid bonded magnet
adalah serbuk NdFeB tipe MQP-B+, serbuk Barium Ferit (Ba.Fe12O19) yang
merupakan produk industri dan serbuk besi (Fe) dan bahan perekat yang
digunakan adalah epoxy resin
2.
Variasi komposisi yang dilakukan adalah 5, 10, 15, 20 %wt Ba.Fe12O19 dengan
penambahan 2 %wt Fe pada variasi komposisi tersebut.
3.
Parameter yang dianalisa yaitu sifat fisis, Struktur mikro dan sifat magnet dari
Hybrid Bonded Magnet NdFeB.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini bertujuan :
1. Membuat hybrid bonded magnet berbasis NdFeB dengan menggunakan variasi
komposisi Ba.Fe12O19 dan Fe
2. Mengetahui efek variasi komposisi Ba.Fe12O19 dengan penambahan Fe dan
tanpa penambahan Fe terhadap mikrostruktur, sifat fisis dan sifat magnet
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Menjadi rujukan bagi peneliti-peneliti selanjutnya dalam merekayasa material
magnetik berupa hybrid bonded magnet berbasis NdFeB dengan penambahan
komposisi Ba.Fe12O19 dan Fe
2. Memberikan penambahan pemahaman terhadap karakteristik dari hybrid
bonded magnet.
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Keltian Magnet, Pusat Penelitian Fisika (P2F) LIPI
Gd.440 Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Desa Setu, Kecamatan Setu, Kota Tangerang
Universitas Sumatera Utara
4
Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten, Indonesia. Dimulai 6 Februari sampai
tanggal 13 April 2017
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, mamfaat 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 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 berupa hasil pengukuran sifat fisis Hybrid
Bonded Magnet (densitas, kekerasan dan struktur mikro) dan hasil
pengujian sifat magnet (kuat medan magnet dan kurva histerisis).
Bab 5
Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian
yang dilakukan dan memberikan saran untuk kajian penelitian
selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
1.1 Latar Belakang
Magnet menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan manusia
masa kini. Mulai dari peralatan listrik sampai dengan peralatan non listrik
memanfaatkan magnet tetap. Contohnya pengeras suara, meteran air, KWH-meter, rice
cooker, transformer dan generator. Karakterisitik bahan-bahan magnetik ditentukan
oleh besaran-besaran
magnetik seperti suseptibilitas,
magnetisasi remanen,
magnetisasi saturasi dan medan koersivitas (Rahmatil Hayati, 2016)
Perkembangan magnet permanen saat ini sangat difokuskan untuk magnet
permanen energi tinggi. Salah satu bahan magnet permanen yang dapat menghasilkan
energi tinggi tersebut adalah dari jenis Re- Fe-B (Re = Nd, Pr). Bahkan magnet
permanen berbasis Nd-Fe-B telah menghasilkan energi produk mencapai 50 MGOe.
Magnet permanen berjenis Re-Fe-B ini terbuat dari paduan logam tanah jarang
berjenis Neodymium atau Praseodymium, logam Besi, dan Boron dengan fasa magnet
Nd2Fe14B atau Pr2Fe14B yang memiliki struktur kristal tetragonal. Kelebihan lain
dari magnet permanen berbasis Re-Fe-B ini adalah
memiliki
Induksi
magnet
saturasi yang tinggi mencapai 1,6 T atau 16 kG, dengan induksi remanensi tertinggi
saat ini mencapai 1,53 T atau 15,3 kG dalam bentuk magnet sinter. (Candra
Kurniawan, 2013)
Karena sifat magnetik yang sangat baik, bahan magnetik logam tanah jarang
seperti NdFeB banyak digunakan untuk berbagai aplikasi seperti sensor dan motor
elektrik performa tinggi. Namun kelemahan NdFeB adalah sifat termalnya yang
kurang baik sehingga tidak dapat digunakan pada suhu yang tinggi (Bruno Ferreira
A.S, 2011)
Magnet permanen basis ferit seperti barium ferit dan stronsium ferit merupakan
magnet permanen komersial jenis keramik. Magnet keramik dibuat dengan proses
sinter dari bubuk magnet hasil kalsinasi yang telah dihaluskan dan dicetak.
Karakteristik magnet keramik sangat bergantung dari karakteristik mikrostrukturnya
(Sukarto, 2014)
Barium Ferit telah menjadi rujukan yang menarik dalam dunia material magnet
dan telah dipakai secara luas sebagai magnet permanen karena magnetocrystalline
Universitas Sumatera Utara
2
anisotrophy yang cukup besar dan temperatur Curie yang tinggi, dengan magnetisasi
saturarsi yang relatif besar, kestabilan kimia yang baik dan tahan korosi (H.Ovalioglu,
2010)
Magnet barium ferit mempunyai medan koersivitas yang tinggi dan tahan
terhadap korosi. Meskipun karakteristik energinya lebih rendah dibandingkan dengan
magnet keras lainnya seperti magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB), samariumcobalt (Sm-Co), dan alnico (Al-Ni-Co), tetapi magnet keras ferit masih banyak
digunakan untuk aplikasi magnet permanen karena bahannya yang melimpah dan
murah (Irasari dan Idayanti, 2009).
Magnet yang dihasilkan dari proses pencampuran NdFeB dengan bahan ferit
disebut Hybrid Magnet, yang memiliki sifat termal yang lebih baik daripada NdFeB
yang murni dan dapat bekerja pada temperatur yang lebih tinggi (D.Plusa, 2008)
Pencampuran NdFeB dengan Barium Ferit dan serbuk besi dapat memberikan
keuntungan yaitu menghasilkan magnet dengan sifat termal dan magnetik serta
mekanik yang lebih baik dan juga menurunkan biaya produksi yang dimana sulit
dihasilkan pada magnet yang disinter (B.Slusarek, 2002)
Pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan hybrid bonded magnet
menggunakan bahan baku serbuk NdFeB tipe MQP-B+ dengan penambahan
komposisi serbuk BaO.6Fe2O3 komersil dan serbuk Fe untuk mengetahui pengaruhnya
terhadap sifat fisis (densitas), mikrostrukturnya dan sifat magnet (fluks magnetik,
remanensi, koersivitas, dan energi produk) dari hybrid bonded magnet.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang akan dibahas
dalam laporan ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh penambahan variasi komposisi Ba.Fe12O19 dan Fe
terhadap sifat fisis dan sifat magnetiknya
2. Bagaimana pengaruh penambahan terhadap komposisi Ba.Fe12O19 saja
terhadap sifat fisis dan sifat magnetiknya.
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Batasan Masalah
Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan,
maka perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu :
1.
Bahan baku yang dipergunakan untuk pembuatan hybrid bonded magnet
adalah serbuk NdFeB tipe MQP-B+, serbuk Barium Ferit (Ba.Fe12O19) yang
merupakan produk industri dan serbuk besi (Fe) dan bahan perekat yang
digunakan adalah epoxy resin
2.
Variasi komposisi yang dilakukan adalah 5, 10, 15, 20 %wt Ba.Fe12O19 dengan
penambahan 2 %wt Fe pada variasi komposisi tersebut.
3.
Parameter yang dianalisa yaitu sifat fisis, Struktur mikro dan sifat magnet dari
Hybrid Bonded Magnet NdFeB.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini bertujuan :
1. Membuat hybrid bonded magnet berbasis NdFeB dengan menggunakan variasi
komposisi Ba.Fe12O19 dan Fe
2. Mengetahui efek variasi komposisi Ba.Fe12O19 dengan penambahan Fe dan
tanpa penambahan Fe terhadap mikrostruktur, sifat fisis dan sifat magnet
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Menjadi rujukan bagi peneliti-peneliti selanjutnya dalam merekayasa material
magnetik berupa hybrid bonded magnet berbasis NdFeB dengan penambahan
komposisi Ba.Fe12O19 dan Fe
2. Memberikan penambahan pemahaman terhadap karakteristik dari hybrid
bonded magnet.
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Keltian Magnet, Pusat Penelitian Fisika (P2F) LIPI
Gd.440 Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Desa Setu, Kecamatan Setu, Kota Tangerang
Universitas Sumatera Utara
4
Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten, Indonesia. Dimulai 6 Februari sampai
tanggal 13 April 2017
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, mamfaat 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 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 berupa hasil pengukuran sifat fisis Hybrid
Bonded Magnet (densitas, kekerasan dan struktur mikro) dan hasil
pengujian sifat magnet (kuat medan magnet dan kurva histerisis).
Bab 5
Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian
yang dilakukan dan memberikan saran untuk kajian penelitian
selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara