Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

MELPA SIMAMORA

120801022

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

PERNYATAAN

EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS

DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2016

( Melpa Simamora) Nim: 120801022

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus dan Bunda Maria yang selalu mencintai, dan menolong saya selama perkuliahan dan memberi kemudahan sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program sarjana (S1) Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Untuk memenuhi persyaratan tersebut diatas saya mengerjakan tugas akhir dengan judul: “ Efek Temperatur Sintering Terhadap Sifat Fisis dan Magnet dari Mill Scale dengan Aditif FeMo”, yang dilaksanakan di laboratorium Magnet P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu yang ditetapkan.

Saya menyadari bahwa selama proses sampai 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.Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.Sc sebagai Dekan, Bapak Dr. Marhaposan Situmorang sebagai Ketua Jurusan, Bapak Drs.Syahrul Humaidi, M.Si sebagai Sekretaris Jurusan FMIPA USU, dan seluruh Bapak/Ibu Staff Pengajar Fisika USU serta para Pegawai Administrasi.

2. Bapak Drs. Herli Ginting, M.S, selaku Dosen Pembimbing di USU dan Bapak, Prof. Dr. Masno Ginting M.Sc dan Bapak Prof. Drs. Pardamean Sebayang M.Sc, selaku Dosen Pembimbing di LIPI yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.

3.Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, Drs. Aditia Warman, M.Si, dan Drs. Fauzi, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.

4.Keluarga Besar P2F LIPI: Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Ibu Ayu,

Bapak Candra, Bapak Eko Arif, Bapak Mulyadi,Bapak Lukman, Bapak Ahmad, Abang Anggi dan seluruh staff LIPI yang telah membantu selama melakukan penelitian di P2F LIPI.

5. Kedua orangtua saya, Alm. Petrus Simamora dan Masnur Manalu yang selalu tulus mencintai, membimbing, dan mendoakan saya sehingga bisa kuliah dan menyelesaikan skripsi ini.

6.Kakak saya Lidia Kando Simamora dan Roma Ito Renata Simamora, Abang saya Sabar Simamora, dan Adek tercinta Paulus Dedi Supri Simamora yang telah banyak memberi dukungan, doa dan semangat kepada saya selama kuliah dan menyelesaikan skripsi ini, dan saudara lainnya yang banyak membantu dan memberikan motivasi kepada saya

7.Untuk teman-teman sekaligus keluarga saya Fisika Stambuk 2012 sebagai teman bertukar pikiran selama perkuliahan dan teman berdiskusi dalam penyelesaian skripsi ini (Tania Christiyanti, Sulistra Simamora,Riris Julita, Elisabeth Sinaga, Santa Simanjuntak, Marta Nainggolan, Betaria Siahaan, Riris Julita, Rina Apulina, Kristiarawati, Ivan Anggia Sitohang, Zefanya Pardosi, Marianus Mendrofa, Roi Sianipar, Jekson Siahaan, Frisanto Simbolon, Franki Sitinjak, Mitfah Habibi, Rudi, Ukris Saragih, Youngky Gultom dan semua teman yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu).

8.Teman – teman satu kos (Monika Oktavia Simamora, Yusuf Silaban, Joko Sinaga, Roi Silalahi dan jekli Sinurat).

Saya 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.

Medan, Juli 2016

Penulis

EFEK TEMPERATUR SINTERING TERHADAP SIFAT FISIS

DAN MAGNET DARI MILL SCALE DENGAN ADITIF FeMo

ABSTRAK

Telah dilkukan pembuatan magnet dari serbuk mill scale yang ditambahkan aditif Ferro Molybdenum (FeMo) dengan variasi komposisi 3; 5; dan 7(%wt). Dilakukan milling menggunakan Planetary Ball Mill (PBM) dan High Energi Milling (HEM) dan kecepatan dari PBM 15 rad/menit selama 24 jam. Serbuk tersebut kemudian ditambahkan bahan perekat seluna dan dicetak dengan tekanan 70 kg/cm²_. Hasil cetakan berupa pellet disintering dengan menggunakan termolyne pada temperatur 1100ôC; 1150ôC; dan 1200ôC yang ditahan selama 2 jam. Sampel yang telah disintering kemudian dikarakterisasi sifat fisis (true density, bulk density, porosity,), dianalisis struktur kristalnya dengan XRD dan Optical Microscope (OM), dan diukur kurva histeresisnya. Sedangkan untuk analisis sifat magnet dengan menggunakan Gaussmeter dan VSM. Dari hasil pengukuran densitas dan porositas magnet mill scale dengan aditif Ferro Molybdenum (FeMo) menunjukkan nilai densitas meningkat, dan porositas menurun hingga mencapai suhu optimum dari bahan. Dari hasil karakterisasi diperoleh hasil yang terbaik pada suhu optimum sintering 1150ôC dengan nilai 4,59 gr/cm³ dan porositas 4.63 %, nilai kuat medan magnet tertinggi yaitu di kutub positif 67.8 Gauss , dikutub negative 50.4 Gauss. Dan kurva hysteresis menunjukkan nilai saturasi (s) 0.76 emu/g, koersitivitas (jHc)739.33Oe, dan remanensi (r) 0.21 emu/g. Dan hasil XRD membentuk 2 fasa Fe₂O₃dengan parameter kisi a = b = 5.0380 dan c= 13.7720 Å dan fasa Ferro Molybdenum (FeMo) dengan parameter kisi a = b = 9.1280 Å dan c = 4.8130 Å.

Kata Kunci: mill scale, metalurgi serbuk, Sintering, bulk densitas, porositas, flux densitas magnetik,VSM

EFFECT ON SINTERING TEMPERATURE PHYSICAL

PROPERTIES AND MAGNET OF MILL SCALE WITH

ADDITIVES FeMo

ABSTRACT

Has waged manufacture permanent magnets mill scale with Ferro Molybdenum (FeMo) additive is added to the composition variation 3; 5; and 7 (wt%). Do milling using Planetary Ball Mill (PBM) with a milling time of 24 hours and High Energy Milling of 1 hours, with a speed of 15 rpm of PBM rad / min. The powder is then added to the adhesive Celuna WE-518 and dry printed with a pressure of 70 kg / cm².The samples that have been pressed, then sintered using aThermolyne electric furnace with a heating rate of 3°C/minutes and the variation of temperature sintering are 1100°C; 1150°C; and 1200°C hold for 2 hours The characterizations was conducted on the physical properties, such as density and porosity by using Archimedes method, microstructure analysis using OM and XRD and magnetic properties with Gaussmeter and VSM. Based on the density and porosity measurement, it can be concluded that mill scale and Ferro Molybdenum (FeMo) have a density values that tend to decrease and the porosity values increase as the increasing. The optimum condition is achieved at 1150°C where the density value = 4,59 gr/cm³and the porosity = 4.63 %.The hysteresis curves show that values of the remanent induction (r) 0.21 emu/g, koercivitas (jHc) 739.33 Oe and saturation (s) 0.76 emu/g. While the results formed a two phase, Fe2O3 (hematite) with lattice parameters a = b =5.0380 Å dan c= 13.7720 Å dan Ferro Molybdenum (FeMo) with lattice parameters a = b = 9.1280 Å dan c = 4.8130 Å.

Keywords: mill scale , powder metallurgy, sintering, bulk density, porosity, flux density magnetic,VSM

DAFTAR ISI

Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak v Abstract vi Daftar Isi x Daftar Tabel xi

Daftar Gambar xii

Daftar Lampiran xii

Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat penelitian 3 1.6 Sistematika Penulisan 3

Bab 2. Landasan Teori 2.1 Pengertian Magnet Secara Umum 4

2.2. Medan Magnet 5

2.3. Macam-Macam Magnet 5

2.3.1. Magnet Permanen 5

2.3.2. Magnet Remanen 5

2.4.1. Koersitivitas 6

2.4.2. Remanensi 6

2.4.3. Medan Anisotropi (HA) 6

2.4.4. Sifat Intrinsik Kemagnetan Fasa Magnetik. 7

2.4.5. Kurva Histeresis. 7

2.5 Bahan Magnetik 9

2.5.1. Bahan Diamagnetik 10

2.5.2. Bahan Paramagnetik 11

2.5.3. Bahan Ferromagnetik 12

2.5.4. Bahan Anti Ferromagnetik 13

2.5.5 Ferrimagnetik 13

2.5.6 Limbah Mill Scale 13

2.6 Metode Metalurgi Serbuk 14

2.6.1. Planetary ball mill (PBM) 15

2.6.2. High Energi Milling (HEM) 16

2.6.3. Pencampuran (mixing) 16 2.6.4. Kalsinasi 16 2.6.5 Proses Kompaksi 17 2.6.6 Sintering 17 2.8 Karakterisasi 19 2.8.1 True Density 19 2.8.2 Bulk Density 20 2.8.3 Porosity 20 2.8.4 XRD (X-Ray Diffractio 21 2.9 Magnetisasi 22

Bab 3. Metodologi Penelitian

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 25

3.1.1. Tempat Penelitian 25

3.1.2. Waktu Penelitian 25

3.2. Alat dan Bahan 25

3.1.1. Alat 25

3.1.2. Bahan 27

3.3. Diagram Alir Penelitian 28

3.4. Variabel Eksperimen 29

3.4.1. Variabel penelitian 29

3.4.2. Pengujian Sampel Percobaan 29

3.5 Prosedur Penelitian 29

3.5.1. Proses Pemecahan Bongkahan dan penggerusan sample 29

3.5.2. Proses Milling Serbuk Mill Scale 30

3.5.3. Penggilingan Serbuk FeMo 30

3.5.4. Pengeringan Sample 30 3.5.5. Proses Mixing 31 3.5.6. Kalsinasi 31 3.5.7. Kompaksi (pencetakan) 32 3.5.8. Sintering 33 3.6 Pengujian 33 3.6.1 Uji Densitas 33 3.6.1.1 True density 33 3.6.1. 2 Bulk density 34 3.6.2. Porosity 34

3.6.3. Analisa mikrostruktur ( Optical Mikroscope ) 35

3.6.4. Difraksi sinar X ( X-Ray Diffraction) 35

Bab 4. Hasil dan Pembahasan

4.1. Karakterisasi Sifat Fisis 38

4.1.1.Pengukuran True Density 38

4.1.2.Bulk Density 39

4.1.3.Porosity 41

4.1.4. Analisis Optical Microscope 42

4.1.5.Uji XRD (X-Ray Diffraction) 43

4.2.Karakterisasi Sifat Magnet 47

4.2.1 Pengukuran flux magnetic density 47

4.2.2 Karakterisasi Sifat Magnet Dengan VSM 49

4.2.2.1 Sampel berbentuk serbuk 49

4.2.2.1 Sampel berbentuk pellet 51

Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 53

5.2. Saran 53

Dalam dokumen Efek Temperatur Sintering Terhadap Sifat Fisis dan Magnet dari Mill Scale dengan Aditif FeMo (Halaman 87-97)