Preparasi Serbuk dan Sintering Magnet Permanen Barium Heksaferit dengan Aditif FeMn
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Magnet merupakan suatu fenomena fisika yang sangat menarik untuk dikaji dan
dikembangkan, terlebih pada magnet permanen yang aplikasinya terus meningkat
pesat sampai saat ini. Magnet permanen merupakan suatu material yang mempunyai
sifat magnet tetap atau permanen. Pemenuhan kebutuhan akan komponen magnet
permanen sampai saat ini masih bergantung pada produk impor, seperti dari Jepang
dan China. Hal ini dikarenakan industri magnet permanen lokal hanya mampu
memproduksi jenis magnet permanen berbasis ferit dan baru bisa mensuplai sebagian
kebutuhan magnet permanen dalam negeri (Sardjono et al. 2012).
Dewasa ini penelitian di bidang material magnetik sangat banyak
dikembangkan. Salah satu material magnetik yang banyak dikembangkan adalah
bahan magnetik Barium M-Heksaferit. Barium Heksaferit banyak diaplikasikan
untuk alat elektronik seperti radio, video recorder, disk driver dan microwave. Dalam
bidang militer Barium Heksaferrit digunakan sebagai bahan pembuat material Radar
Absorbing Material (RAM). Keuntungan dan kelebihan Barium Heksaferit magnet
yang cukup besar, koersivitas tinggi (6700 Oe), temperatur Curie (450 ºC),
magnetisasi saturasi yang relatif besar (78 emu/g), kestabilan kimiawi yang baik, dan
tahan korosi (X. Tang, 2005).
FeMn (ferromangan) terbuat dari bijih mangan kadar tinggi (lebih dari 40%
Mn), yang umumnya dibuat dengan menggunakan tungku electric arc furnace.
Ketersediaan bijih mangan kadar tinggi yang sangat terbatas, menjadi permasalahan
dalam pembuatan ferromangan (Nurjaman dkk., 2015).
Telah dilakukan penelitian (Tenorio dkk, 2016) pengaruh penggantian Fe3+
oleh Mn3+ pada struktur dan sifat magnetik stronsium hexaferit. Pola XRD
menunjukkan hanya struktur heksagonal yang terbentuk dan struktur itu menahan
semua tingkat penambahan ( 0 ≤ x ≤ 5) pada serbuk yang sudah disiapkan. Sejumlah
kecil Fe2O3 sebagai fase kedua untuk penambahan Mn3+ yang rendah. Sifat magnetik
menunjukkan penambahan Mn meningkatkan saturasi magnet dan menurunkan
remanensi, sedangkan koersivitas meningkat. Pengurangan dari saturasi magnet
Universitas Sumatera Utara
2
diperoleh dengan penambahan dari Mn3+ karena ion tersebut lenbnih suka
menduduki 2a dan 12k.
Penelitian penambahan Fe-Mn pada barium heksaferit masih jarang
dilakukan. Candra dkk, 2017 telah melakukan penambahan Fe-Mn terhadap sifat dan
karakteristik magnet permanen barium heksaferit dengan variasi suhu sintering.
Dalam analisis XRD yang dilakukan terdapat fasa magnetit dan hematit dari
penambahan Fe-Mn selama proses sintering dominan yang dapat mengurangi sifat
magnetik yang keras dari sampel (Kurniawan dkk, 2017).
Dalam penelitian ini akan diteliti pengaruh penambahan FeMn sebanyak 0,5,
1, 3, 5, dan 10 (wt%) sebagai aditif terhadap sifat fisis, mikrostruktur, dan sifat
magnet barium heksaferit dengan metode mechanical milling kemudian sampel
dijadikan pelet dan disintering dengan menggunakan vacuum furnace dengan suhu
1100°C selama 2 jam.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh komposisi aditif FeMn terhadap sifat fisis,
mikrostruktur, dan sifat magnetik bahan BaFe12O19?
2. Bagaimana efek waktu milling terhadap mikrostruktur dan sifat magnetik
bahan magnetik BaFe12O19 dengan aditif Fe-Mn?
3. Bagaimana pengaruh sintering dengan menggunakan vacuum furnace
terhadap sifat fisis dan sifat magnet BaFe12O19?
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Variasi komposisi dari barium BaFe12O19 dengan aditif FeMn ialah 99,5:0,5,
99:1, 97:3, 95:5, 90:10 (wt%).
2. Waktu milling yang digunakan dalam penelitian ialah 15 dan 30 menit.
3. Suhu sintering yang digunakan dalam penelitian adalah 1100°C dengan
menggunakan alat vacuum furnace.
Universitas Sumatera Utara
3
4. Karakterisasi BaFe12O19 dengan penambahan aditif FeMn yang akan
dilakukan meliputi :
a. Pengujian sampel serbuk meliputi True Densitas, OM (Optical
Microscope),
SEM-EDX
(Scanning
Electron
Microscope-Energy
Dispersif X-Ray), dan XRD (X-Ray Diffraction) dan VSM (Vibrating
Sample Magnetometer).
b. Pengujian sampel pelet meliputi bulk density, kekerasan (hardness
vickers) dan VSM (Vibrating Sample Magnetometer).
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk
memahami
karakteristik
magnet
BaFe12O19
dengan
variasi
penambahan FeMn sebagai aditif sebesar 0,5, 1, 3, 5, 10 (wt%).
2. Untuk memahami pengaruh waktu milling terhadap sifat fisis, mikrostruktur
dan sifat magnetik terhadap bahan BaFe12O19 dengan aditif FeMn.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Berkontribusi dalam
peningkatan pemahaman serbuk magnetik barium
heksaferit dengan penambahan FeMn.
2. Produk hasil penelitian tentang pembuatan barium heksaferit dengan
penambahan aditif FeMn dapat digunakan sebagai bahan dasar industri
elektronik misalnya penyerapan gelombang mikro.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini meliputi :
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.
Universitas Sumatera Utara
4
BAB 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan dalam proses
pengambilan data, analisa serta pembahasan.
BAB 3 Metodologi 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 peralatan dan bahan yang digunakan dalam
penelitian, diagaram alir penelitian, dan prosedur penelitian.
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memberikan
saran untuk peneliti selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
1.1 Latar Belakang
Magnet merupakan suatu fenomena fisika yang sangat menarik untuk dikaji dan
dikembangkan, terlebih pada magnet permanen yang aplikasinya terus meningkat
pesat sampai saat ini. Magnet permanen merupakan suatu material yang mempunyai
sifat magnet tetap atau permanen. Pemenuhan kebutuhan akan komponen magnet
permanen sampai saat ini masih bergantung pada produk impor, seperti dari Jepang
dan China. Hal ini dikarenakan industri magnet permanen lokal hanya mampu
memproduksi jenis magnet permanen berbasis ferit dan baru bisa mensuplai sebagian
kebutuhan magnet permanen dalam negeri (Sardjono et al. 2012).
Dewasa ini penelitian di bidang material magnetik sangat banyak
dikembangkan. Salah satu material magnetik yang banyak dikembangkan adalah
bahan magnetik Barium M-Heksaferit. Barium Heksaferit banyak diaplikasikan
untuk alat elektronik seperti radio, video recorder, disk driver dan microwave. Dalam
bidang militer Barium Heksaferrit digunakan sebagai bahan pembuat material Radar
Absorbing Material (RAM). Keuntungan dan kelebihan Barium Heksaferit magnet
yang cukup besar, koersivitas tinggi (6700 Oe), temperatur Curie (450 ºC),
magnetisasi saturasi yang relatif besar (78 emu/g), kestabilan kimiawi yang baik, dan
tahan korosi (X. Tang, 2005).
FeMn (ferromangan) terbuat dari bijih mangan kadar tinggi (lebih dari 40%
Mn), yang umumnya dibuat dengan menggunakan tungku electric arc furnace.
Ketersediaan bijih mangan kadar tinggi yang sangat terbatas, menjadi permasalahan
dalam pembuatan ferromangan (Nurjaman dkk., 2015).
Telah dilakukan penelitian (Tenorio dkk, 2016) pengaruh penggantian Fe3+
oleh Mn3+ pada struktur dan sifat magnetik stronsium hexaferit. Pola XRD
menunjukkan hanya struktur heksagonal yang terbentuk dan struktur itu menahan
semua tingkat penambahan ( 0 ≤ x ≤ 5) pada serbuk yang sudah disiapkan. Sejumlah
kecil Fe2O3 sebagai fase kedua untuk penambahan Mn3+ yang rendah. Sifat magnetik
menunjukkan penambahan Mn meningkatkan saturasi magnet dan menurunkan
remanensi, sedangkan koersivitas meningkat. Pengurangan dari saturasi magnet
Universitas Sumatera Utara
2
diperoleh dengan penambahan dari Mn3+ karena ion tersebut lenbnih suka
menduduki 2a dan 12k.
Penelitian penambahan Fe-Mn pada barium heksaferit masih jarang
dilakukan. Candra dkk, 2017 telah melakukan penambahan Fe-Mn terhadap sifat dan
karakteristik magnet permanen barium heksaferit dengan variasi suhu sintering.
Dalam analisis XRD yang dilakukan terdapat fasa magnetit dan hematit dari
penambahan Fe-Mn selama proses sintering dominan yang dapat mengurangi sifat
magnetik yang keras dari sampel (Kurniawan dkk, 2017).
Dalam penelitian ini akan diteliti pengaruh penambahan FeMn sebanyak 0,5,
1, 3, 5, dan 10 (wt%) sebagai aditif terhadap sifat fisis, mikrostruktur, dan sifat
magnet barium heksaferit dengan metode mechanical milling kemudian sampel
dijadikan pelet dan disintering dengan menggunakan vacuum furnace dengan suhu
1100°C selama 2 jam.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh komposisi aditif FeMn terhadap sifat fisis,
mikrostruktur, dan sifat magnetik bahan BaFe12O19?
2. Bagaimana efek waktu milling terhadap mikrostruktur dan sifat magnetik
bahan magnetik BaFe12O19 dengan aditif Fe-Mn?
3. Bagaimana pengaruh sintering dengan menggunakan vacuum furnace
terhadap sifat fisis dan sifat magnet BaFe12O19?
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Variasi komposisi dari barium BaFe12O19 dengan aditif FeMn ialah 99,5:0,5,
99:1, 97:3, 95:5, 90:10 (wt%).
2. Waktu milling yang digunakan dalam penelitian ialah 15 dan 30 menit.
3. Suhu sintering yang digunakan dalam penelitian adalah 1100°C dengan
menggunakan alat vacuum furnace.
Universitas Sumatera Utara
3
4. Karakterisasi BaFe12O19 dengan penambahan aditif FeMn yang akan
dilakukan meliputi :
a. Pengujian sampel serbuk meliputi True Densitas, OM (Optical
Microscope),
SEM-EDX
(Scanning
Electron
Microscope-Energy
Dispersif X-Ray), dan XRD (X-Ray Diffraction) dan VSM (Vibrating
Sample Magnetometer).
b. Pengujian sampel pelet meliputi bulk density, kekerasan (hardness
vickers) dan VSM (Vibrating Sample Magnetometer).
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk
memahami
karakteristik
magnet
BaFe12O19
dengan
variasi
penambahan FeMn sebagai aditif sebesar 0,5, 1, 3, 5, 10 (wt%).
2. Untuk memahami pengaruh waktu milling terhadap sifat fisis, mikrostruktur
dan sifat magnetik terhadap bahan BaFe12O19 dengan aditif FeMn.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Berkontribusi dalam
peningkatan pemahaman serbuk magnetik barium
heksaferit dengan penambahan FeMn.
2. Produk hasil penelitian tentang pembuatan barium heksaferit dengan
penambahan aditif FeMn dapat digunakan sebagai bahan dasar industri
elektronik misalnya penyerapan gelombang mikro.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini meliputi :
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.
Universitas Sumatera Utara
4
BAB 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan dalam proses
pengambilan data, analisa serta pembahasan.
BAB 3 Metodologi 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 peralatan dan bahan yang digunakan dalam
penelitian, diagaram alir penelitian, dan prosedur penelitian.
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memberikan
saran untuk peneliti selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara