Pembuatan Magnet Barium Heksaferit (BaFe12O19) dengan Metode Metalurgi Serbuk dan Karakterisasinya

PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT (BaFe12O19) DENGAN
METODE METALURGI SERBUK DAN KARAKTERISASINYA

SKRIPSI

DEVI HANDAYANI SAFITRI
120801008

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT (BaFe12O19) DENGAN
METODE METALURGI SERBUK DAN KARAKTERISASINYA

SKRIPSI


Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains

DEVI HANDAYANI SAFITRI
120801008

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN

PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEXAFERIT (BaFe12O19) DENGAN
METODE METALURGI SERBUK DAN KARAKTERISASINYA

OLEH:


Devi Handayani Safitri
NIM: 120801008

Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Zuriah Sitorus, M.S
NIP: 195607261984032001

Ir. Muljadi, M.Sc.
NIP: 195711161983121002

Diketahui Oleh:

Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,

Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Kepala,


Dr. Marhaposan Situmorang
NIP: 195510301980031003

Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
NIP: 196204301988031001

Universitas Sumatera Utara

PERSETUJUAN

Judul

: Pembuatan Magnet Barium Heksaferit (BaFe12O19)
Dengan

Metode

Metalurgi


Serbuk

Dan

Karakterisasinya

Kategori

: Skripsi

Nama

: Devi Handayani Safitri

Nomor Induk Mahasiswa

: 120801008

Program Studi


: Sarjana (S1) Fisika

Departemen

: Fisika

Fakultas

: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Disetujui di:
Medan, 11 Juli 2016

Diketahui/Disetujui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,

(Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP: 195510301980031003


Pembimbing,

(Prof. Dr. Zuriah Sitorus, M.S)
NIP: 195607261984032001

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN
PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEXAFERIT (BaFe12O19)
DENGAN METODE METALURGI SERBUK DAN
KARAKTERISASINYA

SKRIPSI

Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, yang di dalamnya
terdapat beberapa kutipan dan ringkasan sebagai referensi yang masing-masing
disebutkan sumbernya.

Medan, 11 Juli 2016


Devi Handayani Safitri
120801008

Universitas Sumatera Utara

PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji dan syukur kehadirat Allah SWT tuhan semesta alam yang
telah memberikan Rahmat, Karunia dan Bimbingan-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Salawat beriring salam teruntuk baginda nabi
besar Muhammad SAW, nabi sejuta umat yang menjadi panutan dan teladan
untuk kita semua

Laporan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
mencapai gelar Sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara. Adapun judul dari tugas akhir ini : “Pembuatan
Magnet Barium Heksaferit (BaFe12O19) Dengan Metode Metalurgi Serbuk
Dan Karakterisasinya”. Penelitian ini dilakukan di Pusat Penelitian Fisika (P2F)
Lambaga Ilmu Penelitian Indonesia (LIPI) Serpong, Tangerang Selatan.


Penulis menyadari bahwa keberhasilan penyusunan skripsi ini tidak lepas dari
dukungan dan bantuan orang-orang di sekeliling penulis. Maka dari itu penulis
ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya
kepada:
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS sebagai dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) USU. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang
selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Bapak Drs. Syahrul
Humaidi, M.Sc selaku sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU beserta
seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU.
2. Ibu Prof. Dr. Zuriah Sitorus, MS selaku pembimbing di USU yang telah
meluangkan waktunya selama penyusunan skripsi ini.
3.

Bapak Ir. Muljadi, M.Si selaku Dosen Pembimbing selama di PPF LIPI
yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan serta banyak
meluangkan waktu untuk membimbing serta menyempurnakan tugas akhir
ini.

4. Bapak Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng selaku kepala PPF Serpong serta
seluruh pegawai PPF LIPI yang telah membantu penulis dalam melakukan


Universitas Sumatera Utara

penelitian di PPF LIPI.
5. Kedua orang tua tercinta Ayahanda Syafrizal Syam dan Ibunda Rismalinar
yang telah bersusah payah, dan senantiasa memberikan nasehat, doa,
dukungan, dan perhatian yang tiada hentinya. Beserta Adik kandung dan
keluarga besar yang telah memberikan dukungan dan semangat dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
6. Sahabat-sahabat satu Angkatan Fisika FMIPA usu terkhusus “Street
Fighter” (Andi, Balyan, Dina, Eva, Fatimah, Gias, Indah, Iqbal dan Mona)
yang saling berjuang dan membantu serta saling memberikan semangat
dalam penyelesaian skripsi ini.
7. Teman-teman satu ruang Firman, Hanifah, Karyaman, Mareanus, dan
Taufik dalam melakukan penelitian di PPF LIPI
8. Teruntuk teman berbagi Deni Suryanda yang selalu menyemangati,
memotivasi,

mengingatkan,


mendukung

dan

mendoakan

dalam

penyelesaian skripsi ini.
9. Seluruh anak kos 16f kak Endang dan bg Iqbal selaku ibu dan Bapak kos,
Kak Irda, serta Sari selaku adik kos yang selalu memberikan memberikan
dukungan, motivasi serta semngat yang tiada henti-hentinya dalam
penyelesaian skripsi ini.

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN MAGNET BARIUM HEKSAFERIT (BAFE12O19)
DENGAN METODE METALURGI SERBUK DAN
KARAKTERISASINYA


ABSTRAK

Pembuatan magnet permanen Barium Hexaferite dengan bahan baku BaCO 3
(murni) dan Fe2O3 (murni dan mill scale) dilakukan dengan metode metalurgi
serbuk dengan memvariasi suhu sintering: 1150 oC, 1200oC, 1250oC dan 1300oC
dengan waktu penahanan selama 1 jam. Karakterisasi meliputi: sifat fisis (densitas,
susut bakar dan porositas), sifat magnet (fluks density dan VSM) serta analisa XRD.
Dari analisa XRD fasa yang terbentuk untuk kedua jenis sampel adalah BaFe12O19
sebagai fasa dominan. Dari kurva histerisis dengan bahan baku Fe 2O3 murni dan
Fe2O3 mill scale pada pengujian VSM dapat diketahui nilai induksi remanen (σr)
17.80-20.78 emu/g, koersivitas (Hc) 118.4-158.6 kOe dan magnet saturasi (σs) 38.4545.16 emu/g. Dari karakterisasi sifat magnet, nilai fluks magnetic terbesar yaitu 381.1
G pada suhu 1150oC pada pencetakan isotropi dengan bahan murni. Dari hasil
pengukuran menunjukkan bahwa nilai densitas cenderung naik dan nilai porositas
cenderung turun. Kondisi optimum dicapai pada cetak isotropi dengan bahan murni
pada suhu sintering 1300oC. Pengaruh variasi suhu sintering cenderung menaikkan
nilai densitas dan menurunkan porositas dan sifat magnetnya.
Kata kunci: Magnet Permanen, Barium Hexaferit, Sintering, Powder Metalurgi
Serbuk

Universitas Sumatera Utara

FABRICATION OF Ba-Hexa Ferrite (BaFe12O19) MAGNETS BY
POWDER METALLURGY AND THE CHARACTERISTIC

ABSTRACT

Manufacture of permanent magnet materials Barium Hexaferrite with raw
materials BaCO3 (pure) and Fe2O3 (pure and mill scale) via metelurgi method
powder reaction by varying of the sintering temperature: 1150oC, 1200oC, 1250oC
and 1300oC with holding time for 1 hour and print isotropy and anisotropy. The
characterization include: physical properties (density, fuel and shrinkage porosity),
magnetism (flux density and VSM) and XRD analysis. XRD analysis of the phase
that is formed for both types of samples is BaFe 12O19 as dominant phase. From the
hysteresis curve with the raw material of pure Fe 2O3 and Fe2O3 mill scale on
testing the VSM can know the value of remanent induction (σ r) 17.80-20.78
emu/g, coercivity (Hc) 118.4-158.6 kOe and magnetic saturation (σs) 38.45-45.16
emu/g , Characterization of the nature magnetic, the biggest value of the magnetic
flux is 381.1 G at a temperature of 1150oC in printing isotropy with pure
ingredients. From the measurement results has showed that the density tends to
rise and porosity values tend to fall. The optimum condition is achieved on pure
ingredients with isotropy print on sintering temperature 1300 oC. The variations
effect of the sintering temperature tend to increased the density and decreased the
porosity and magnetic properties.
Keywords: Permanent Magnet, Barium Hexaferit, Sintering, Powder Metallurgy
Powder

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran

Halaman
i
ii
iii
v
vi
vii
x
xi
xiii

BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Tempat penelitian
1.7 Sistematika Penulisan

1
3
3
4
4
4
4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet
2.2 Macam-Macam Magnet
2.3 Sifat-sifat Magnet Permanen
2.3.1 Koersivitas
2.3.2 Remanen
2.3.3 Temperature Curie
2.3.4 Medan Anisotropi (HA)
2.4 Sifat Kemagnetan Bahan
2.4.1 Ferromagnetik
2.4.2 Ferrimagnetik
2.4.3 Paramagnetik
2.4.4 Diamagnetik
2.5 Kurva Histerisis
2.6 Barium Hexaferit
2.7 Karakterisasi Magnet Permanen
2.7.1 Densitas dan Porositas
2.7.2 Uji Difraksi Sinar X
2.7.3 Vibrating Sampel Magnetometer
2.7.4 Flux Density

6
7
8
8
8
8
9
9
9
10
10
10
11
13
15
15
16
17
19

Universitas Sumatera Utara

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Bahan
3.2.2 Alat
3.3 Variabel Eksperimen
3.3.1 Variabel Penelitian
3.3.2 Variabel Percobaan yang akan diuji
3.4 Diagram Alir Penelitian
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Pencampuran Bahan Baku
3.5.2 Proses Pengeringan
3.5.3 Proses Kalsinasi
3.5.4 Milling dengan Menggunakan High Energy Milling (HEM)
3.5.5 Pembuatan Sampel Uji
3.5.6 Sintering
3.6 Pengujian
3.6.1 Sifat Fisis
3.6.1.1 Densitas, Susut Bakar dan Porositas
3.6.2 Sifat Magnet
3.6.3 Difraksi Sinar X (X-Ray Diffraction)
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Karakterisasi Struktur Kristal Dengan Menggunakan XRD
(X-Ray Diffraction)
4.1.1 Sampel BaFe12O19 dari Fe2O3 murni
4.1.2 Sampel BaFe12O19 dari Fe2O3 mill sacle
4.2 Hasil Analisa Magnetik Dengan Menggunakan VSM (Vibrating
Sampel Magnetometer)
4.3 Karakterisasi Sifat Fisis
4.3.1 True Density
4.3.2 Bulk Density
4.3.3 Susut Bakar
4.3.4 Porositas
4.4 Karakterisasi Sifat Magnet
4.4.1 Fluks Magnetik
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran

20
20
20
20
20
20
22
22
22
23
24
24
25
25
25
26
26
27
27
27
28
29

31
31
33
35
37
37
38
41
43
45
45

49
49

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA
Lampiran

50
L1

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel

Judul

Halaman

3.1

Komposisi bahan baku magnet Barium Ferrite

24

4.1

Puncak-puncak difraksi sampel BaFe12O19 dari Fe2O3

32

murni
4.2

Puncak-puncak difraksi sampel BaFe12O19 dari Fe2O3

34

mill scale
4.3

Nilai perbandingan uji VSM BaFe12O19 dari Fe2O3

36

murni dengan Fe2O3 mill scale
4.4

Nilai densitas dari Sampel BaFe12O19 yang dicetak

38

secara Isotropi dengan variasi suhu sintering
4.5

Nilai densitas dari Sampel BaFe12O19 yang dicetak

39

secara Ansotropi dengan variasi suhu sintering
4.6

Nilai Susut Bakar sampel BaFe12O19 yang dicetak

41

secara Isotropi dengan variasi suhu sintering
4.7

Nilai Susut Bakar sampel BaFe12O19 yang dicetak

42

secara Anisotropi dengan variasi suhu sintering
4.8

Nilai Porositas sampel BaFe12O19 yang dicetak secara

43

Isotropis dengan variasi suhu sintering
4.9

Nilai Porositas sampel BaFe12O19 yang dicetak secara

44

Anisotropis dengan variasi suhu sintering
4.10

Nilai Fluks magnetik sampel BaFe12O19 yang dicetak

45

secara Isotropi dengan variasi suhu sintering
4.11

Nilai Fluks magnetik sampel BaFe12O19 yang dicetak

47

secara Anisotropi dengan variasi suhu sintering

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Nomor
Tabel

Judul

Halaman

2.1

Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik

9

2.2

Momen Magnetik Dari Sifat Ferrimagnetik

10

2.3

Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik

10

2.4

Kurva Induksi Normal

11

2.5

Kurva Histerisis

11

2.6

Histeris material magnet

12

2.7

Struktur kristal BaO.6Fe2O3

14

2.8

Geometri sebuah Difraktometer sinar –X

16

2.9

Komponen Vibrating Sampel Magnetometer (VSM)

18

2.10

Garis gaya magnet

19

3.1

Prinsip Kerja HEM (High Energy Milling)

25

3.2

Prinsip Kerja XRD

30

4.1

Pola Difraksi sampel BaFe12O19 dari Fe2O3 Murni

31

yang dihasilkan
4.2

Identifikasi fasa pola difraksi sampel BaFe12O19 dari

32

Fe2O3 Murni yang dihasilkan
4.3

Pola Difraksi sampel BaFe12O19 dari Fe2O3 Mill Scale

33

yang dihasilkan
4.4

Identifikasi fasa pola difraksi sampel BaFe12O19 dari

34

Fe2O3 Mill sacle yang dihasilkan
4.5

Kurva Histerisis BaFe12O19 dari Fe2O3 Murni dan

36

Mill Scale yang dihasilkan
4.6

Kurva densitas sampel BaFe12O19 yang dicetak secara

39

Isotropi dengan variasi suhu sintering
4.7

Kurva densitas sampel BaFe12O19 yang dicetak secara

40

Anisotropi dengan variasi suhu sintering
4.8

Kurva susut bakar sampel BaFe12O19 yang dicetak

41

secara Isotropi dengan variasi suhu sintering

Universitas Sumatera Utara

Nomor
Tabel

4.9

Judul

Halaman

Kurva susut bakar sampel BaFe12O19 yang dicetak

42

secara Ansotropi dengan variasi suhu sintering
4.10

Kurva Porositas sampel BaFe12O19 yang dicetak

43

secara Isotropi dengan variasi suhu sintering
4.11

Kurva Porositas sampel BaFe12O19 yang dicetak

44

secara Anisotropi dengan variasi suhu sintering
4.12

Kurva Fluks magnetik sampel BaFe12O19 yang dicetak

46

secara Isotropi dengan variasi suhu sintering
4.13

Kurva Fluks magnetik sampel BaFe12O19 yang dicetak

47

secara Anisotropi dengan variasi suhu sintering

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Lampiran 2
Lampiran 3

Universitas Sumatera Utara