Pengaruh Pengkayaan Nd pada Pembuatan Serbuk Bahan Magnet Nd2Fe14B Terhadap Struktur Kristalin, Mikrostruktur dan Sifat Magnet
iii
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR
KRISTALIN, MIKROSTRUKTUR
DAN SIFAT MAGNET
SKRIPSI
HANIFAH
120801042
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
iv
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR
KRISTALIN, MIKROSTRUKTUR
DAN SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
HANIFAH
120801042
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
v
PERSETUJUAN
Judul
: Pengaruh pengkayaan Nd pada pembuatan serbuk bahan
magnet Nd2Fe14B terhadap struktur kristalin,
mikrostruktur dan sifat magnet.
Kategori
: Skripsi
Nama
: Hanifah
Nomor Induk Mahasiswa
: 120801042
Program studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Juli 2016
Disetujui Oleh
Pembimbing 1,
Pembimbing 2,
Dr. Nenen Rusnaeni M.T
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP: 195804091983032001
NIP: 196506171993031009
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP : 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
vi
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR KRISTALIN,
MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET
OLEH:
Hanifah
NIM: 120801042
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
Dr. Nenen Rusnaeni M.T
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP: 195804091983032001
NIP: 196506171993031009
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Ketua,
Kepala,
Dr. Marhaposan Situmorang
Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
Universitas Sumatera Utara
vii
NIP: 195510301980031003
NIP: 196204301988031001
PERNYATAAN
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR KRISTALIN,
MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan
dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2016
HANIFAH
120801042
Universitas Sumatera Utara
viii
PENGHARGAAN
Syukur alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah
memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir.
Salawat beriring salam teruntuk nabi besar Muhammad SAW yang menjadi teladan
dalam menjalani kehidupan. 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 PENGKAYAAN Nd PADA
PEMBUATAN SERBUK BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR
KRISTALIN, MIKROSTRUKTUR DAN 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 :
1. Kedua orangtua saya yang tersayang Ayahanda Novian dan Ibunda Azniarti Hanum,
serta adik tercinta Delvia dan Rahmat Syahputra yang tulus menyayangi penulis dan
tak henti-hentinya memberikan nasehat, doa, serta materi maupun moril.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang M.Sc selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
4. Bapak Drs. Syahrul Humaidi M.Sc dan Ibu Dr. Nenen Rusnaeni M.T selaku Dosen
pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat
Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong.
6. Bapak Ir. Muljadi M.Si, selaku Ketua Tim Riset Magnet di Pusat Penelitian Fisika
P2F-LIPI Serpong.
7. Bapak Dr. Ing. Prijo Sarjono, Bapak Prof. Dr. Masno Ginting, Bapak Prof.
Pardamean, Ibu Nur, selaku pembimbing lapangan yang telah memberikan
bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Universitas Sumatera Utara
ix
8. Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU
9. Sahabat - sahabat terbaik saya terkhusus Adelia Suryani, Syahardianty, Ariyani, dan
seluruh teman SD, SMP, SMA yang tak henti-hentinya memberikan semangat, doa,
dukungan kepada penulis.
10. Seluruh teman – teman seperjuangan angkatan 2012, Adik-adik angkatan 2013, 2014
dan 2015 Fisika-USU.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan dan
terdapat banyak kekurangan.Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun
sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini dapat
bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang lain yang membacanya.
Tangerang Selatan, Mei 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
x
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK BAHAN
MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR KRISTALIN,
MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET
ABSTRAK
Pembuatan serbuk magnet Nd2Fe14B sebagai bahan dasar pembuatan magnet
permanen. Proses pembuatan serbuk magnet Nd 2Fe14B dengan pengkayaan Nd
dilakukan dengan mencampurkan serbuk Neodymium (Nd), serbuk Iron (Fe) dan serbuk
Boron (B) dalam keadaan vakum. Perbandingan komposisi serbuk Nd 1,33 gram; Fe
3,62 gram; B 0,05 gram dengan massa total 5 gram kemudian di heat treatment sampai
suhu 720 oC. Setelah dihasilkan Nd2Fe14B lalu divariasi dengan penambahan Nd sebesar
0,3 gram dan 0,7 gram. Lalu di heat treatment sampai suhu 720 oC. Sampel yang telah
dihasilkan, kemudian dilakukan karakterisasi sifat magnet menggunakan VSM, analisis
mikrostruktur menggunakan SEM-EDX dan analisis fasa yang terbentuk menggunakan
XRD. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan Nd 0,7 gram pada serbuk
Nd2Fe14B meningkatkan nilai energi produk (BH-Max). Nilai Mr = 446,5 G, Ms =
3496,01 G, Hc = 261,1 Oe dan BHmax = 17,83 KGOe diperoleh pada penambahan Nd
0,7 gram.
Kata kunci : Magnet Nd2Fe14B, Pengkayaan Nd, dan sifat magnet.
Universitas Sumatera Utara
xi
INFLUENCE OF Nd-rich IN MANUFACTURING MAGNETIC
POWDERS Nd2Fe14B ON CRYSTAL STRUCTRE,
MICROSTRUCTUR, AND MAGNETIC PROPERTIES
ABSTRACT
Manufacturing of magnetic powders Nd2Fe14B as a basic material to produce
permanent magnet. The process in manufacturing magnetic powders Nd2Fe14B with Ndrich was conducted by mixing Neodymium powders (Nd). Iron powders (Fe), and boron
powders (B) in a vacuum. Ratio of composition are Nd 1,33 gram; 3,62 gram; B 0,05
gram with total mass 5 gram and then heat treatment was conducted to 720ºC. The
results are Nd2Fe14B powder and then variation was conducted with addition of Nd 0,3
gram and 0,7 gram. After that, heat treatment was conducted to 720ºC. The samples
were conducted by characterization of magnetic properties using VSM, microstructure
analysis using SEM-EDX and phase analysis using XRD. The result of study shows that
addition of Nd 0,7 gram to Nd2Fe14B increase the value of energy product (BHmax). The
value of Mr = 446,5 G, Ms = 3496,01 G, Hc = 261,1 Oe and BHmax = 17,83 KGOe was
obtained in addition of Nd 0,7 gram.
Keywords : Magnets Nd2 Fe14B, Nd-Rich, magnetic properties.
Universitas Sumatera Utara
xii
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Lembar Pengesahan
ii
Pernyataan
iii
Penghargaan
iv
Abstrak
vi
Abstract
vii
Daftar Isi
viii
Daftar Tabel
xi
Daftar Gambar
xii
Daftar lampiran
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Rumusan Masalah
1
1.3. Batasan Masalah
2
1.4. Tujuan Penelitian
2
1.5. Manfaat Penelitian
2
1.6. Sistematika Penelitian
3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Definisi Magnet Secara Umum
4
2.2. Jenis Bahan Magnet
4
2.2.1. Bahan Diamagnetik
4
2.2.2. Bahan Paramagnetik
5
2.2.3. Bahan Ferromagnetik
6
2.2.4. Bahan Antiferromagnetik
7
2.2.5. Bahan Ferrimagnetik
8
2.3. Teori Magnet
2.3.1. Histeresis Magnet
2.3.2. Suseptibilitas Magnet
8
8
10
Universitas Sumatera Utara
xiii
2.3.3. Magnetisasi
11
2.3.4. Magnet Permanen
12
2.4. Nanomagnetik
12
2.5. Magnet Permanen NdFeB
13
2.5.1. Struktur Kristal NdFeB
13
2.5.2. Sifat Fisis Magnet NdFeB
14
2.5.3. Fasa Nd-Rich
15
2.5.4. Karakterisasi Magbet NdFeB Terhadap Temperatur
15
2.6. Sintering
15
2.7. Karakterisasi
16
2.7.1. VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
16
2.7.2. XRD (X-Ray Diffractometer)
17
2.7.2.1. Komponen Dasar XRD
17
2.7.2.2. Prinsip Kerja XRD
18
2.7.3. SEM (Scanning Electron Microscope)
19
2.7.4. EDX (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy)
20
2.7.4.1. Prinsip Kerja SEM-EDX
21
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
22
3.1.1. Tempat Penelitian
22
3.1.2. Waktu Penelitian
22
3.2. Bahan dan Alat
22
3.2.1. Bahan
22
3.2.2. Alat
22
3.3. Diagram Alir Penelitian
24
3.4. Prosedur Penelitian
25
3.4.1. Penentuan Komposisi Serbuk
25
3.4.2. Pencampuran Bahan-Bahan
25
3.4.3. Proses Pemanasan dan Variasi Nd
25
3.5. Pengujian
26
3.5.1. Analisa Struktur Kristal Serbuk Magnet NdFeB
26
3.5.2. Karakterisasi Struktur Mikro
26
3.5.3. Karakterisasi Sifat Magnet
27
Universitas Sumatera Utara
xiv
BAB 4 HASIL PENELITIAN
4.1. Karakterisasi Struktur Kristal Serbuk Magnet Nd2Fe14B (XRD) 28
4.2. Karakterisasi Mikrostruktur Serbuk Magnet Nd2Fe14B (SEM) 30
4.3. Karakterisasi Komposisi Serbuk Magnet Nd2Fe14B (EDX)
31
4.4. Karakterisasi Sifat Magnet Nd2Fe14B (VSM)
35
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
38
5.2. Saran
38
DAFTAR PUSTAKA
39
Universitas Sumatera Utara
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Tabel Perbandingan Bahan Magnet
7
Tabel 2.2
Perbandingan Karakteristik Magnet Permanen
12
Tabel 2.3.
Karakteristik Magnet NdFeB
14
Tabel 4.1. Tabel Ukuran Kristalit
30
Tabel 4.2.
Hasil Pengujian Komposisi Unsur Pada EDX Sampel 1
32
Tabel 4.3.
Hasil Pengujian Komposisi Unsur Pada EDX Sampel 2
33
Tabel 4.4.
Hasil Pengujian Komposisi Unsur Pada EDX Sampel 3
34
Tabel 4.5
Perbandingan weight% dan atomic% Nd pada sampel 1,2,3
35
Tabel 4.6
Data hasil pengujian sifat magnetik sampel 1,2, dan 3
36
Universitas Sumatera Utara
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Arah Domain-Domain Dalam Bahan Paramagnetik Sebelum
5
Diberi Medan Magnet Luar
Gambar 2.2. Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Setelah Diberi
6
Medan Magnet Luar
Gambar 2.3. Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
7
Gambar 2.4. Arah Domain Dalam Bahan Anti Ferromagnetik
7
Gambar 2.5. Momen Magnet Dari Sifat Ferrimagnetik
8
Gambar 2.6. Kurva Magnetisasi
8
Gambar 2.7. Struktur Kristal Nd2Fe14B
14
Gambar 2.8. Peralatan VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
16
Gambar 2.9. Skema Prinsip Dasar SEM
19
Gambar 2.10. Skema EDX (Energy Dispersive X-Ray)
21
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Pembuatan Serbuk Magnet Nd2Fe14B 24
Gambar 4.1. Pola XRD Nd2Fe14B
28
Gambar 4.2. Hasil Foto Analisis Secondary Electron Sampel Serbuk
31
Magnet NdFeB Pada SEM Dengan Pembesaran 20.000x
Gambar 4.3. Hasil Foto Analisis SEM Pada Sampel 1
32
Gambar 4.4. Grafik Hasil Pengujian EDX Pada Sampel 1
32
Gambar 4.5. Hasil Foto Analisis SEM Pada Sampel 2
33
Gambar 4.6. Grafik Hasil Pengujian EDX Pada Sampel 2
33
Gambar 4.7. Hasil Foto Analisis SEM Pada Sampel 3
34
Gambar 4.8. Grafik Hasil Pengujian EDX Pada Sampel 3
34
Gambar 4.9. Kurva Histeresis Magnet NdFeB Sampel 1,2, dan 3
36
Universitas Sumatera Utara
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Peralatan dan Bahan Penelitian
41
Lampiran 2 Perhitungan Penentuan Komposisi Serbuk Nd, Fe dan B
43
Lampiran 3 Perhitungan Ukuran Kristal
44
Lampiran 4 Hasil Pengujian SEM
47
Lampiran 5 Hasil Pengujian SEM-EDX
49
Lampiran 6 Hasil Pengujian XRD
52
Lampiran 7 Hasil Pengujian VSM
54
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR
KRISTALIN, MIKROSTRUKTUR
DAN SIFAT MAGNET
SKRIPSI
HANIFAH
120801042
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
iv
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR
KRISTALIN, MIKROSTRUKTUR
DAN SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
HANIFAH
120801042
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
v
PERSETUJUAN
Judul
: Pengaruh pengkayaan Nd pada pembuatan serbuk bahan
magnet Nd2Fe14B terhadap struktur kristalin,
mikrostruktur dan sifat magnet.
Kategori
: Skripsi
Nama
: Hanifah
Nomor Induk Mahasiswa
: 120801042
Program studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Juli 2016
Disetujui Oleh
Pembimbing 1,
Pembimbing 2,
Dr. Nenen Rusnaeni M.T
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP: 195804091983032001
NIP: 196506171993031009
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP : 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
vi
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR KRISTALIN,
MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET
OLEH:
Hanifah
NIM: 120801042
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
Dr. Nenen Rusnaeni M.T
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP: 195804091983032001
NIP: 196506171993031009
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Ketua,
Kepala,
Dr. Marhaposan Situmorang
Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
Universitas Sumatera Utara
vii
NIP: 195510301980031003
NIP: 196204301988031001
PERNYATAAN
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK
BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR KRISTALIN,
MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan
dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2016
HANIFAH
120801042
Universitas Sumatera Utara
viii
PENGHARGAAN
Syukur alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah
memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir.
Salawat beriring salam teruntuk nabi besar Muhammad SAW yang menjadi teladan
dalam menjalani kehidupan. 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 PENGKAYAAN Nd PADA
PEMBUATAN SERBUK BAHAN MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR
KRISTALIN, MIKROSTRUKTUR DAN 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 :
1. Kedua orangtua saya yang tersayang Ayahanda Novian dan Ibunda Azniarti Hanum,
serta adik tercinta Delvia dan Rahmat Syahputra yang tulus menyayangi penulis dan
tak henti-hentinya memberikan nasehat, doa, serta materi maupun moril.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang M.Sc selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
4. Bapak Drs. Syahrul Humaidi M.Sc dan Ibu Dr. Nenen Rusnaeni M.T selaku Dosen
pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat
Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong.
6. Bapak Ir. Muljadi M.Si, selaku Ketua Tim Riset Magnet di Pusat Penelitian Fisika
P2F-LIPI Serpong.
7. Bapak Dr. Ing. Prijo Sarjono, Bapak Prof. Dr. Masno Ginting, Bapak Prof.
Pardamean, Ibu Nur, selaku pembimbing lapangan yang telah memberikan
bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Universitas Sumatera Utara
ix
8. Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU
9. Sahabat - sahabat terbaik saya terkhusus Adelia Suryani, Syahardianty, Ariyani, dan
seluruh teman SD, SMP, SMA yang tak henti-hentinya memberikan semangat, doa,
dukungan kepada penulis.
10. Seluruh teman – teman seperjuangan angkatan 2012, Adik-adik angkatan 2013, 2014
dan 2015 Fisika-USU.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan dan
terdapat banyak kekurangan.Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun
sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini dapat
bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang lain yang membacanya.
Tangerang Selatan, Mei 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
x
PENGARUH PENGKAYAAN Nd PADA PEMBUATAN SERBUK BAHAN
MAGNET Nd2Fe14B TERHADAP STRUKTUR KRISTALIN,
MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET
ABSTRAK
Pembuatan serbuk magnet Nd2Fe14B sebagai bahan dasar pembuatan magnet
permanen. Proses pembuatan serbuk magnet Nd 2Fe14B dengan pengkayaan Nd
dilakukan dengan mencampurkan serbuk Neodymium (Nd), serbuk Iron (Fe) dan serbuk
Boron (B) dalam keadaan vakum. Perbandingan komposisi serbuk Nd 1,33 gram; Fe
3,62 gram; B 0,05 gram dengan massa total 5 gram kemudian di heat treatment sampai
suhu 720 oC. Setelah dihasilkan Nd2Fe14B lalu divariasi dengan penambahan Nd sebesar
0,3 gram dan 0,7 gram. Lalu di heat treatment sampai suhu 720 oC. Sampel yang telah
dihasilkan, kemudian dilakukan karakterisasi sifat magnet menggunakan VSM, analisis
mikrostruktur menggunakan SEM-EDX dan analisis fasa yang terbentuk menggunakan
XRD. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan Nd 0,7 gram pada serbuk
Nd2Fe14B meningkatkan nilai energi produk (BH-Max). Nilai Mr = 446,5 G, Ms =
3496,01 G, Hc = 261,1 Oe dan BHmax = 17,83 KGOe diperoleh pada penambahan Nd
0,7 gram.
Kata kunci : Magnet Nd2Fe14B, Pengkayaan Nd, dan sifat magnet.
Universitas Sumatera Utara
xi
INFLUENCE OF Nd-rich IN MANUFACTURING MAGNETIC
POWDERS Nd2Fe14B ON CRYSTAL STRUCTRE,
MICROSTRUCTUR, AND MAGNETIC PROPERTIES
ABSTRACT
Manufacturing of magnetic powders Nd2Fe14B as a basic material to produce
permanent magnet. The process in manufacturing magnetic powders Nd2Fe14B with Ndrich was conducted by mixing Neodymium powders (Nd). Iron powders (Fe), and boron
powders (B) in a vacuum. Ratio of composition are Nd 1,33 gram; 3,62 gram; B 0,05
gram with total mass 5 gram and then heat treatment was conducted to 720ºC. The
results are Nd2Fe14B powder and then variation was conducted with addition of Nd 0,3
gram and 0,7 gram. After that, heat treatment was conducted to 720ºC. The samples
were conducted by characterization of magnetic properties using VSM, microstructure
analysis using SEM-EDX and phase analysis using XRD. The result of study shows that
addition of Nd 0,7 gram to Nd2Fe14B increase the value of energy product (BHmax). The
value of Mr = 446,5 G, Ms = 3496,01 G, Hc = 261,1 Oe and BHmax = 17,83 KGOe was
obtained in addition of Nd 0,7 gram.
Keywords : Magnets Nd2 Fe14B, Nd-Rich, magnetic properties.
Universitas Sumatera Utara
xii
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Lembar Pengesahan
ii
Pernyataan
iii
Penghargaan
iv
Abstrak
vi
Abstract
vii
Daftar Isi
viii
Daftar Tabel
xi
Daftar Gambar
xii
Daftar lampiran
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Rumusan Masalah
1
1.3. Batasan Masalah
2
1.4. Tujuan Penelitian
2
1.5. Manfaat Penelitian
2
1.6. Sistematika Penelitian
3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Definisi Magnet Secara Umum
4
2.2. Jenis Bahan Magnet
4
2.2.1. Bahan Diamagnetik
4
2.2.2. Bahan Paramagnetik
5
2.2.3. Bahan Ferromagnetik
6
2.2.4. Bahan Antiferromagnetik
7
2.2.5. Bahan Ferrimagnetik
8
2.3. Teori Magnet
2.3.1. Histeresis Magnet
2.3.2. Suseptibilitas Magnet
8
8
10
Universitas Sumatera Utara
xiii
2.3.3. Magnetisasi
11
2.3.4. Magnet Permanen
12
2.4. Nanomagnetik
12
2.5. Magnet Permanen NdFeB
13
2.5.1. Struktur Kristal NdFeB
13
2.5.2. Sifat Fisis Magnet NdFeB
14
2.5.3. Fasa Nd-Rich
15
2.5.4. Karakterisasi Magbet NdFeB Terhadap Temperatur
15
2.6. Sintering
15
2.7. Karakterisasi
16
2.7.1. VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
16
2.7.2. XRD (X-Ray Diffractometer)
17
2.7.2.1. Komponen Dasar XRD
17
2.7.2.2. Prinsip Kerja XRD
18
2.7.3. SEM (Scanning Electron Microscope)
19
2.7.4. EDX (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy)
20
2.7.4.1. Prinsip Kerja SEM-EDX
21
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
22
3.1.1. Tempat Penelitian
22
3.1.2. Waktu Penelitian
22
3.2. Bahan dan Alat
22
3.2.1. Bahan
22
3.2.2. Alat
22
3.3. Diagram Alir Penelitian
24
3.4. Prosedur Penelitian
25
3.4.1. Penentuan Komposisi Serbuk
25
3.4.2. Pencampuran Bahan-Bahan
25
3.4.3. Proses Pemanasan dan Variasi Nd
25
3.5. Pengujian
26
3.5.1. Analisa Struktur Kristal Serbuk Magnet NdFeB
26
3.5.2. Karakterisasi Struktur Mikro
26
3.5.3. Karakterisasi Sifat Magnet
27
Universitas Sumatera Utara
xiv
BAB 4 HASIL PENELITIAN
4.1. Karakterisasi Struktur Kristal Serbuk Magnet Nd2Fe14B (XRD) 28
4.2. Karakterisasi Mikrostruktur Serbuk Magnet Nd2Fe14B (SEM) 30
4.3. Karakterisasi Komposisi Serbuk Magnet Nd2Fe14B (EDX)
31
4.4. Karakterisasi Sifat Magnet Nd2Fe14B (VSM)
35
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
38
5.2. Saran
38
DAFTAR PUSTAKA
39
Universitas Sumatera Utara
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Tabel Perbandingan Bahan Magnet
7
Tabel 2.2
Perbandingan Karakteristik Magnet Permanen
12
Tabel 2.3.
Karakteristik Magnet NdFeB
14
Tabel 4.1. Tabel Ukuran Kristalit
30
Tabel 4.2.
Hasil Pengujian Komposisi Unsur Pada EDX Sampel 1
32
Tabel 4.3.
Hasil Pengujian Komposisi Unsur Pada EDX Sampel 2
33
Tabel 4.4.
Hasil Pengujian Komposisi Unsur Pada EDX Sampel 3
34
Tabel 4.5
Perbandingan weight% dan atomic% Nd pada sampel 1,2,3
35
Tabel 4.6
Data hasil pengujian sifat magnetik sampel 1,2, dan 3
36
Universitas Sumatera Utara
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Arah Domain-Domain Dalam Bahan Paramagnetik Sebelum
5
Diberi Medan Magnet Luar
Gambar 2.2. Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Setelah Diberi
6
Medan Magnet Luar
Gambar 2.3. Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik
7
Gambar 2.4. Arah Domain Dalam Bahan Anti Ferromagnetik
7
Gambar 2.5. Momen Magnet Dari Sifat Ferrimagnetik
8
Gambar 2.6. Kurva Magnetisasi
8
Gambar 2.7. Struktur Kristal Nd2Fe14B
14
Gambar 2.8. Peralatan VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
16
Gambar 2.9. Skema Prinsip Dasar SEM
19
Gambar 2.10. Skema EDX (Energy Dispersive X-Ray)
21
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Pembuatan Serbuk Magnet Nd2Fe14B 24
Gambar 4.1. Pola XRD Nd2Fe14B
28
Gambar 4.2. Hasil Foto Analisis Secondary Electron Sampel Serbuk
31
Magnet NdFeB Pada SEM Dengan Pembesaran 20.000x
Gambar 4.3. Hasil Foto Analisis SEM Pada Sampel 1
32
Gambar 4.4. Grafik Hasil Pengujian EDX Pada Sampel 1
32
Gambar 4.5. Hasil Foto Analisis SEM Pada Sampel 2
33
Gambar 4.6. Grafik Hasil Pengujian EDX Pada Sampel 2
33
Gambar 4.7. Hasil Foto Analisis SEM Pada Sampel 3
34
Gambar 4.8. Grafik Hasil Pengujian EDX Pada Sampel 3
34
Gambar 4.9. Kurva Histeresis Magnet NdFeB Sampel 1,2, dan 3
36
Universitas Sumatera Utara
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Peralatan dan Bahan Penelitian
41
Lampiran 2 Perhitungan Penentuan Komposisi Serbuk Nd, Fe dan B
43
Lampiran 3 Perhitungan Ukuran Kristal
44
Lampiran 4 Hasil Pengujian SEM
47
Lampiran 5 Hasil Pengujian SEM-EDX
49
Lampiran 6 Hasil Pengujian XRD
52
Lampiran 7 Hasil Pengujian VSM
54
Universitas Sumatera Utara