Pengaruh Waktu Wet Milling Flakes Ndfeb Untuk Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur, Sifat Magnet
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK PEMBUATAN
BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, SIFAT
MAGNET
OLEH
FEBRIANA LUMBAN BATU
NIM 130801087
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Pembimbing I,
Pembimbing II,
(Ir. Muljadi M.Sc)
(Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
NIP : 195711161983121002
NIP : 195903101987031002
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Pusata Penelitian Fisika-Lipi
Ketua,
Kepala,
(Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
(Dr. Bambang Widyaatmokp, M.Eng)
NIP : 195903101987031002
NIP : 196204301988031001
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Waktu Wet Milling Flakes NdFeB Untuk
Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
: Skripsi
: Febriana Lumban Batu
: 130801087
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA)
Universitas SumateraUtara
Disetujui di
Jakarta, 02 Mei 2017
Komisi Pembimbing
Pembimbing I
Pembimbing II,
(Ir. Muljadi, M.Sc)
NIP : 195711161983121002
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NDFEB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan bonded magnet flakes NdFeB dari proses wet
milling HEM (High Energy Milling) dengan ditambahkan toulene pada saat
penggilingan terhadap sifat fisis, mikrostruktur dan sifat magnetnya dengan variasi
waktu milling yaitu 15 menit, 30 menit, 45 menit, dan 60 menit. Serbuk hasil wet
milling kemudian dianalisa ukuran diamer partikel menggunakan PSA, dan struktur
fasa kristalin dengan menggunakan XRD. Kemudian dilakukan pembuatan sampel
uji berupa pelet dengan proses kompaksi dengan tekanan 80 kgf/cm 2. Setelah
didapatkan sampel pelet dilakukan pengeringan pada suhu 1000C selama 1 jam.
Kemudian dilakukan karakterisasi sampel pelet dengan Optik Mikroskop untuk
mengetahui grain size, bulk density, dam sifat magnet dengan meggunakan
Gaussmeter dan VSM. Dari hasil penelitian diameter rata-rata partikel optimum pada
waktu milling 60 menit, yaitu 40,30 µm. Hasil analisa XRD menunjukkan 2 fasa
yang muncul, yaitu Nd2Fe14B sebagai fasa dominan dan Fe sebagai fasa minor.
Densitas dan Fluks magnetik yang dihasilkan semakin meningkat dengan
bertambahnya waktu milling. Namun pada pengujian VSM, sifat magnet optimum
adalah pada waktu milling 45 menit dimana mempunyai energi produk maksimum
sebesar 0,763 MGOe.
Kata Kunci : Flakes NdFeB, Wet milling,Mikrostruktur, Sifat Magnet
v
Universitas Sumatera Utara
INFLUENCE OF WET MILLING TIME OF FLAKES NdFeB ON
MANUFACTURING OF MAGNET BONDED TO THE PHYSICAL
PROPERTIES, MICROSTRUKTURER, MAGNET PROPERTIES
ABSTRACT
Research about manufacturing of Flakes NdFeB magnet bonded from wet milling
process HEM with toluene addition at milling time to the physical properties,
microstructure and magnetic properties with milling time (15 minute, 30 minutes, 45
minutes and 60 minutes) has been done. Product powder of wet milling is used to
analysis particle diameter size using PSA and crystaline phase structure using XRD.
Then it compacted with a pressure of 80 kgf/cm2 to form pellet samples. And sample
are dried at curing temperature of 1000C for an hour. And then sample pellets are
characterizated using Optical Mikroskopy to analysis grain sizes, bulk density and
magnetic properties using Gaussmeter and VSM. From the research known that the
optimum average diameter particle are at milling time of 60 min, 40,30 um. XRD
analysis shows there two phase formed, yaitu Nd 2Fe14B as fasa dominant phase dan
Fe as minor phase. Density and flux magnetic are getting increasing to the increasing
of milling time. But VSM measurement, the optimum magnetic properties achieved
at time milling of 45 minutes, it has maximum product energy, 0,763 MGOe.
Keyword :
Flakes NdFeB, Wet Milling, Microstructure, Magnetic proporties
vi
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Waktu Wet Milling Flakes NdFeB Untuk
Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
: Skripsi
: Febriana Lumban Batu
: 130801087
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 09 Juni 2017
Diketahui/ disetujui oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pembimbing,
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan,09 Juni 2017
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan. Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir
dengan judul : “PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB
UNTUK PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET”. Yang dilaksanakan di Laboratorium
Magnet P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Tangerang Selatan,
Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Kedua orangtua saya yang tersayang
Kamaruddin Lumban Batu dan Rentiamin Manik, kakak saya Mery kristina Lumban
Batu dan Doris Enjelina Lumban Batu, adik saya Riris Martogi Lumban Batu, Hirim
Marito Lumban Batu dan itoku Raja Efraim Sahat Martua Lumban Batu yang selalu
memberi motivasi dan semangat serta doa untuk saya selalu.
Kepada Bapak Kerista Sebayang selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Bapak
Perdinan Sinuhaji MS selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Bapak Perdinana Sinuhaji
MS, bapak Ir. Muljadi M.Sc selaku Dosen pembimbing yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat
Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Bapak Prof. Pardamean, Bapak Eko Arif M.Si,
Pak Lukman, Bapak Candra Kurniawan dan tak lupa Bapak Ahmad yang telah
memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Bapak Junedi Ginting M.Si selaku Dosen wali penulis selama mengikuti
perkuliahan. Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika
FMIPA USU.
Saya juga megucapkan terima kasih kepada orang terkasih Binsar Nainggolan
yang selalu memberi semangat dan motivasi dan doa saya dalam menyelesaikan
skripsi ini. Sahabat terbaik saya Yusnani Manalu dan Rejekki Simamora Amd. buat
iii
Universitas Sumatera Utara
motivasi, doa dan dukungannya yang tak henti-henti kepada penulis. Kepada teman
teman tersayang Kristin Hutagalung, Donna Frediska Lumbanbatu, krisdayanti
Napitupulu, Arnita sigalingging, Elprida Lingga, Emmy Rosinta, Rifandi, Gibson,
Andi, Niko dan seluruh teman – teman angkatan 2013, Adik-adik angkatan 2014,
2015 dan 2016 Fisika-USU yang tak bisa sebutkan namanya satu per satu.
Medan, 09 Juni 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
i
ii
iii
v
vi
vii
x
xi
xii
BAB I
1
1
2
2
3
3
3
4
BAB II
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
1.7Sistematika Penulisan
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet
2.2 Medan Magnet
2.3 Bahan Magnetik
2.3.1 Bahan Diamagnetik
2.3.2 Bahan Paramagnetik
2.3.3 Bahan Ferromagnetik
2.3.4 Bahan Antiferromagnetik
2.3.5 Bahan Ferrimagnetik
2.4 Klasifikasi Magnet Material
2.4.1 Magnet permanen
2.4.2 Magnet Permanen NdFeB
2.4.3 Unsur Pemadu pada Magnet NdFeB
2.4.3.1 Neodymium
2.4.3.2 Besi (Fe)
2.4.3.3Boron (B)
2.4.4 Bonded Magnet NdFeB
2.4.5 Karakterisasi Magnet NdFeB Terhadap
Temperatur
2.4.6 Fabrikasi Magnet NdFeB
2.4.7Sifat-sifat Magnet Permanen
2.4.7.1Koersivitas
5
5
5
6
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
12
13
13
14
14
14
vii
Universitas Sumatera Utara
2.4.7.2Remanen
2.5 Mecahnical Milling
2.5.1 Tipe Milling
2.5.2 Bahan Baku
2.5.3 Ballmill
2.5.4 Wadah Penggilingan
2.5.5 Kecepatan Milling
2.5.6 Waktu Milling
2.6 Proses Kompaksi
2.7 Karakterisasi
2.7.1 Particle Size Analyzer (PSA)
2.7.2 Densitas
2.7.3 XRD (X-Ray Diffraction)
2.7.4 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM)
2.7.5 Mikrostruktur
2.7.6 Kekerasan
2.7.7 Flux Density
15
16
17
17
18
18
18
19
19
20
20
22
22
23
25
25
27
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
28
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
28
3.2
Alat dan Bahan
28
3.2.1 Alat
28
3.2.2 Bahan – bahan
30
3.3
Diagram Alir Penelitian
31
3.4
Variabel Eksperimen
32
3.4.1 Variabel Penelitian
32
3.4.2 Variabel Percobaan yang diuji
32
3.5
Prosedur Penelitian
32
3.5.1 Proses Milling
32
3.5.2 Pembuatan Sampel Uji Berbentuk Pelet
33
2.5.2.1 Pencampuran
33
2.5.2.2 Proses Kompaksi
33
2.5.2.3 Proses Magnetisasi
34
3.6
Pengujian
34
3.6.1 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk NdFeB 34
3.6.2 Sifat Fisis
34
3.6.3 Hardness
35
3.6.4 Difraksi XRD (X-Ray Difraction)
35
3.6.5 Analisi Mikrostruktur Sampel pelet NdFeB ( OM) 36
3.6.6 Sifat Magnet
36
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
38
4.1
Karakterisasi Ukuran Diameter Partikel Serbuk Magnet
NdFeB (PSA)
38
4.2
Karakterisasi Struktur Kristal serbuk Magnet NdFeb
( XRD)
39
4.3
Karakterisasi Mikrostruktur (OM)
40
viii
Universitas Sumatera Utara
4.4
4.5
4.6
4.7
BAB V
Karakterisasi Bulk Density
Hardness
Karakterisasi Fluks Magnetik (Gaussmeter)
Karakterisasi Sifat Magnet (VSM)
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
5.2
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
42
43
44
45
47
47
48
49
53
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Judul
Halaman
1.
Informasi Dasar Unsur Neodymium
11
2.
Informasi Dasar Unsur Besi
12
3.
Informasi Dasarr Unsur Boron
13
4.
Hasil Pengukuran PSA Serbuk NdFeB
36
5.
Hasil pengujian Bulk density
40
6.
HubunganVariasiwaktu milling terhadapkekerasan
sampel pellet NdFeB
41
7.
Hasil Pengujian sifat magnetik
42
8.
Hasil Pengujiankuat medan magnet
44
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Judul
Halaman
1.
Arah domain bahan paramagnetik sebelum
diberi Medan magnet luar
2.
7
Arah domain bahan paramagmanetik setelah
diberi Medan magnet luar
7
3.
Struktur Atom unsur Neodymium
11
4.
Struktur Atom Unsur Besi
12
5.
Struktur Atom Unsur Boron
13
6.
Perbedaan koersifitas dan koersifitas instrinsik
15
7.
Geometri sebuah Difraktometer
22
8.
Komponen Vibrating sample magnetometer
24
9.
Bentuk Identer Vickers
26
10.
Pengujian vickers
26
11.
Garis Gaya Magnet
27
12.
Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk
NdFeB hasil milling dengan Efek Variasi waktu
Milling
37
13.
Pola XRD waktu milling selama 60 menit
38
14.
Foto OM Mikrostruktur sampel NdFeB
39
15.
Hubungan Densitas pelet NdFeB dengan waktu
milling
16.
40
Grafik hubungan kekerasan dari pengaruh variasi
Waktu milling terhadap sampel pelet NdFeB
17.
Hubungan Fluks Magnetik Pelet Magnet NdFeB
dengan waktu milling
18.
41
43
Kurva Histerisis Flakes NdFeB Variasi waktu
Milling
44
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Judul
Halaman
1.
Foto Peralatan dan Bahan
2.
Perhitungan Densitas Dari Dimensi Sampel
53
Berbentuk Pelet
3.
56
Hasil Pengujian Partikel serbuk NdFeB denga PSA
(Particle Size Analyzer
4.
57
Foto Pengujian Optical Mikroscopy denga Variasi
waktu milling.
5
59
Hasil Pengujian Hardness Vickers Sampel NdFeB
Terhadap Pengaruh Waktu Milling
60
xii
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK PEMBUATAN
BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, SIFAT
MAGNET
OLEH
FEBRIANA LUMBAN BATU
NIM 130801087
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Pembimbing I,
Pembimbing II,
(Ir. Muljadi M.Sc)
(Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
NIP : 195711161983121002
NIP : 195903101987031002
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Pusata Penelitian Fisika-Lipi
Ketua,
Kepala,
(Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
(Dr. Bambang Widyaatmokp, M.Eng)
NIP : 195903101987031002
NIP : 196204301988031001
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Waktu Wet Milling Flakes NdFeB Untuk
Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
: Skripsi
: Febriana Lumban Batu
: 130801087
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA)
Universitas SumateraUtara
Disetujui di
Jakarta, 02 Mei 2017
Komisi Pembimbing
Pembimbing I
Pembimbing II,
(Ir. Muljadi, M.Sc)
NIP : 195711161983121002
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NDFEB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan bonded magnet flakes NdFeB dari proses wet
milling HEM (High Energy Milling) dengan ditambahkan toulene pada saat
penggilingan terhadap sifat fisis, mikrostruktur dan sifat magnetnya dengan variasi
waktu milling yaitu 15 menit, 30 menit, 45 menit, dan 60 menit. Serbuk hasil wet
milling kemudian dianalisa ukuran diamer partikel menggunakan PSA, dan struktur
fasa kristalin dengan menggunakan XRD. Kemudian dilakukan pembuatan sampel
uji berupa pelet dengan proses kompaksi dengan tekanan 80 kgf/cm 2. Setelah
didapatkan sampel pelet dilakukan pengeringan pada suhu 1000C selama 1 jam.
Kemudian dilakukan karakterisasi sampel pelet dengan Optik Mikroskop untuk
mengetahui grain size, bulk density, dam sifat magnet dengan meggunakan
Gaussmeter dan VSM. Dari hasil penelitian diameter rata-rata partikel optimum pada
waktu milling 60 menit, yaitu 40,30 µm. Hasil analisa XRD menunjukkan 2 fasa
yang muncul, yaitu Nd2Fe14B sebagai fasa dominan dan Fe sebagai fasa minor.
Densitas dan Fluks magnetik yang dihasilkan semakin meningkat dengan
bertambahnya waktu milling. Namun pada pengujian VSM, sifat magnet optimum
adalah pada waktu milling 45 menit dimana mempunyai energi produk maksimum
sebesar 0,763 MGOe.
Kata Kunci : Flakes NdFeB, Wet milling,Mikrostruktur, Sifat Magnet
v
Universitas Sumatera Utara
INFLUENCE OF WET MILLING TIME OF FLAKES NdFeB ON
MANUFACTURING OF MAGNET BONDED TO THE PHYSICAL
PROPERTIES, MICROSTRUKTURER, MAGNET PROPERTIES
ABSTRACT
Research about manufacturing of Flakes NdFeB magnet bonded from wet milling
process HEM with toluene addition at milling time to the physical properties,
microstructure and magnetic properties with milling time (15 minute, 30 minutes, 45
minutes and 60 minutes) has been done. Product powder of wet milling is used to
analysis particle diameter size using PSA and crystaline phase structure using XRD.
Then it compacted with a pressure of 80 kgf/cm2 to form pellet samples. And sample
are dried at curing temperature of 1000C for an hour. And then sample pellets are
characterizated using Optical Mikroskopy to analysis grain sizes, bulk density and
magnetic properties using Gaussmeter and VSM. From the research known that the
optimum average diameter particle are at milling time of 60 min, 40,30 um. XRD
analysis shows there two phase formed, yaitu Nd 2Fe14B as fasa dominant phase dan
Fe as minor phase. Density and flux magnetic are getting increasing to the increasing
of milling time. But VSM measurement, the optimum magnetic properties achieved
at time milling of 45 minutes, it has maximum product energy, 0,763 MGOe.
Keyword :
Flakes NdFeB, Wet Milling, Microstructure, Magnetic proporties
vi
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Waktu Wet Milling Flakes NdFeB Untuk
Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
: Skripsi
: Febriana Lumban Batu
: 130801087
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 09 Juni 2017
Diketahui/ disetujui oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pembimbing,
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS)
NIP : 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan,09 Juni 2017
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan. Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir
dengan judul : “PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB
UNTUK PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET”. Yang dilaksanakan di Laboratorium
Magnet P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Tangerang Selatan,
Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Kedua orangtua saya yang tersayang
Kamaruddin Lumban Batu dan Rentiamin Manik, kakak saya Mery kristina Lumban
Batu dan Doris Enjelina Lumban Batu, adik saya Riris Martogi Lumban Batu, Hirim
Marito Lumban Batu dan itoku Raja Efraim Sahat Martua Lumban Batu yang selalu
memberi motivasi dan semangat serta doa untuk saya selalu.
Kepada Bapak Kerista Sebayang selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Bapak
Perdinan Sinuhaji MS selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Bapak Perdinana Sinuhaji
MS, bapak Ir. Muljadi M.Sc selaku Dosen pembimbing yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat
Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Bapak Prof. Pardamean, Bapak Eko Arif M.Si,
Pak Lukman, Bapak Candra Kurniawan dan tak lupa Bapak Ahmad yang telah
memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Bapak Junedi Ginting M.Si selaku Dosen wali penulis selama mengikuti
perkuliahan. Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika
FMIPA USU.
Saya juga megucapkan terima kasih kepada orang terkasih Binsar Nainggolan
yang selalu memberi semangat dan motivasi dan doa saya dalam menyelesaikan
skripsi ini. Sahabat terbaik saya Yusnani Manalu dan Rejekki Simamora Amd. buat
iii
Universitas Sumatera Utara
motivasi, doa dan dukungannya yang tak henti-henti kepada penulis. Kepada teman
teman tersayang Kristin Hutagalung, Donna Frediska Lumbanbatu, krisdayanti
Napitupulu, Arnita sigalingging, Elprida Lingga, Emmy Rosinta, Rifandi, Gibson,
Andi, Niko dan seluruh teman – teman angkatan 2013, Adik-adik angkatan 2014,
2015 dan 2016 Fisika-USU yang tak bisa sebutkan namanya satu per satu.
Medan, 09 Juni 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
i
ii
iii
v
vi
vii
x
xi
xii
BAB I
1
1
2
2
3
3
3
4
BAB II
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
1.7Sistematika Penulisan
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet
2.2 Medan Magnet
2.3 Bahan Magnetik
2.3.1 Bahan Diamagnetik
2.3.2 Bahan Paramagnetik
2.3.3 Bahan Ferromagnetik
2.3.4 Bahan Antiferromagnetik
2.3.5 Bahan Ferrimagnetik
2.4 Klasifikasi Magnet Material
2.4.1 Magnet permanen
2.4.2 Magnet Permanen NdFeB
2.4.3 Unsur Pemadu pada Magnet NdFeB
2.4.3.1 Neodymium
2.4.3.2 Besi (Fe)
2.4.3.3Boron (B)
2.4.4 Bonded Magnet NdFeB
2.4.5 Karakterisasi Magnet NdFeB Terhadap
Temperatur
2.4.6 Fabrikasi Magnet NdFeB
2.4.7Sifat-sifat Magnet Permanen
2.4.7.1Koersivitas
5
5
5
6
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
12
13
13
14
14
14
vii
Universitas Sumatera Utara
2.4.7.2Remanen
2.5 Mecahnical Milling
2.5.1 Tipe Milling
2.5.2 Bahan Baku
2.5.3 Ballmill
2.5.4 Wadah Penggilingan
2.5.5 Kecepatan Milling
2.5.6 Waktu Milling
2.6 Proses Kompaksi
2.7 Karakterisasi
2.7.1 Particle Size Analyzer (PSA)
2.7.2 Densitas
2.7.3 XRD (X-Ray Diffraction)
2.7.4 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM)
2.7.5 Mikrostruktur
2.7.6 Kekerasan
2.7.7 Flux Density
15
16
17
17
18
18
18
19
19
20
20
22
22
23
25
25
27
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
28
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
28
3.2
Alat dan Bahan
28
3.2.1 Alat
28
3.2.2 Bahan – bahan
30
3.3
Diagram Alir Penelitian
31
3.4
Variabel Eksperimen
32
3.4.1 Variabel Penelitian
32
3.4.2 Variabel Percobaan yang diuji
32
3.5
Prosedur Penelitian
32
3.5.1 Proses Milling
32
3.5.2 Pembuatan Sampel Uji Berbentuk Pelet
33
2.5.2.1 Pencampuran
33
2.5.2.2 Proses Kompaksi
33
2.5.2.3 Proses Magnetisasi
34
3.6
Pengujian
34
3.6.1 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk NdFeB 34
3.6.2 Sifat Fisis
34
3.6.3 Hardness
35
3.6.4 Difraksi XRD (X-Ray Difraction)
35
3.6.5 Analisi Mikrostruktur Sampel pelet NdFeB ( OM) 36
3.6.6 Sifat Magnet
36
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
38
4.1
Karakterisasi Ukuran Diameter Partikel Serbuk Magnet
NdFeB (PSA)
38
4.2
Karakterisasi Struktur Kristal serbuk Magnet NdFeb
( XRD)
39
4.3
Karakterisasi Mikrostruktur (OM)
40
viii
Universitas Sumatera Utara
4.4
4.5
4.6
4.7
BAB V
Karakterisasi Bulk Density
Hardness
Karakterisasi Fluks Magnetik (Gaussmeter)
Karakterisasi Sifat Magnet (VSM)
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
5.2
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
42
43
44
45
47
47
48
49
53
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Judul
Halaman
1.
Informasi Dasar Unsur Neodymium
11
2.
Informasi Dasar Unsur Besi
12
3.
Informasi Dasarr Unsur Boron
13
4.
Hasil Pengukuran PSA Serbuk NdFeB
36
5.
Hasil pengujian Bulk density
40
6.
HubunganVariasiwaktu milling terhadapkekerasan
sampel pellet NdFeB
41
7.
Hasil Pengujian sifat magnetik
42
8.
Hasil Pengujiankuat medan magnet
44
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Judul
Halaman
1.
Arah domain bahan paramagnetik sebelum
diberi Medan magnet luar
2.
7
Arah domain bahan paramagmanetik setelah
diberi Medan magnet luar
7
3.
Struktur Atom unsur Neodymium
11
4.
Struktur Atom Unsur Besi
12
5.
Struktur Atom Unsur Boron
13
6.
Perbedaan koersifitas dan koersifitas instrinsik
15
7.
Geometri sebuah Difraktometer
22
8.
Komponen Vibrating sample magnetometer
24
9.
Bentuk Identer Vickers
26
10.
Pengujian vickers
26
11.
Garis Gaya Magnet
27
12.
Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk
NdFeB hasil milling dengan Efek Variasi waktu
Milling
37
13.
Pola XRD waktu milling selama 60 menit
38
14.
Foto OM Mikrostruktur sampel NdFeB
39
15.
Hubungan Densitas pelet NdFeB dengan waktu
milling
16.
40
Grafik hubungan kekerasan dari pengaruh variasi
Waktu milling terhadap sampel pelet NdFeB
17.
Hubungan Fluks Magnetik Pelet Magnet NdFeB
dengan waktu milling
18.
41
43
Kurva Histerisis Flakes NdFeB Variasi waktu
Milling
44
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Judul
Halaman
1.
Foto Peralatan dan Bahan
2.
Perhitungan Densitas Dari Dimensi Sampel
53
Berbentuk Pelet
3.
56
Hasil Pengujian Partikel serbuk NdFeB denga PSA
(Particle Size Analyzer
4.
57
Foto Pengujian Optical Mikroscopy denga Variasi
waktu milling.
5
59
Hasil Pengujian Hardness Vickers Sampel NdFeB
Terhadap Pengaruh Waktu Milling
60
xii
Universitas Sumatera Utara