Pembuatan Magnet Bonded Permanen PrFeB dengan Binder Polyester dan Silicone Rubber

SKRIPSI

HILDA AYU MARLINA 090801040

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PEMBUATAN MAGNET BONDED PERMANEN PrFeB DENGAN BINDER POLYESTER DAN SILICONE RUBBER

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

HILDA AYU MARLINA 090801040

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : Pembuatan Magnet Bonded Permanen PrFeB dengan Binder Polyester dan Silicone Rubber

Kategori : Skripsi

Nama : Hilda Ayu Marlina Nomor Induk Mahasiswa : 090801040

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Agustus 2013

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Prof. Perdamean Sebayang, M.Si Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc NIP. 195501051983031003 NIP. 196506171993031009

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

PERNYATAAN

PEMBUATAN MAGNET BONDED PERMANEN PrFeB DENGAN BINDER POLYESTER DAN SILICONE RUBBER

SKRIPSI

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

Medan, 2013

HILDA AYU MARLINA 090801040

PENGHARGAAN

Puji syukur kehadirat ALLAH SWT atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Tak lupa pula shalawat beriring salam penulis hantarkan kepangkuan Nabi Besar Muhammad SAW yang menghantarkan manusia dari alam jahiliah ke alam yang penuh ilmu pengetahuan seperti ini.

Penulis menyadari bahwa keberhasilan penyusunan skripsi ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan orang-orang di sekeliling penulis. Maka dari itu, penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada :

1. Bapak Prof. Perdamean Sebayang, Bapak Muljadi, Pak Candra Kurniawan, Pak Anggito Tetuko, Pak Lukman Faris, dan Ibu Ayu Yuswita selaku pembimbing lapangan di PPF LIPI yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam melakukan penelitian. 2. Bapak Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng selaku Kepala PPF Serpong

serta seluruh pegawai PPF LIPI yang telah membantu penulis dalam melakukan penelitian di PPF LIPI.

3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekertaris Departemen Fisika sekaligus dosen pembina akademik dan pembimbing skripsi yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan kuliah, penelitian, dan skripsi.

4. Ketua Departemen Fisika, Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, dan seluruh dosen maupun pegawai Departemen Fisika FMIPA USU.

5. Mamah Neneng dan Teh Ina yang telah memberikan dukungan dan merawat penulis selama melakukan penelitian di LIPI Serpong.

6. Teman-teman seperjuangan (mahasiswa Fisika S1 FMIPA USU), terkhusus Tian Havwini, Cindy Al Kindy, Fitri H. Sinaga, Sally I. Ritonga, Kharismayanti, Desy Hervina Sari, dan Seri D. Siregar yang telah memotivasi penulis menyelesaikan kuliah hingga skripsi ini.

7. Tak lupa pula penulis mengucapkan terimakasih yang teristimewa kepada orang-orang terdekat penulis yang senantiasa memotivasi penulis dalam menyelesaikan kuliah, penelitian, dan skripsi ini. Pertama kepada My Inspire, Chairu Rahmad, Amd. Kedua, kepada Apis, Dek Ana, Cik Reni Susana, Om Indra S. Siregar, Kak Dita, Kak Puput, Umi, dan saudara-saudaraku lainnya. Ketiga, kepada adik-adikku, Aissyah Fajrina F. dan Anisa F.M. Keempat dan yang terkhususkan, teruntuk kedua orang tuaku, Mama Hj. Ida Riswati, S.Pd dan Papa H. Tuido Herawanto I. Bay yang tak pernah berhenti memberikan dukungan dari segala segi, hingga penulis dapat kuliah dan menyelesaikan kuliah ini.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

PEMBUATAN MAGNET BONDED PERMANEN PrFeB DENGAN BINDER POLYESTER DAN SILICONE RUBBER

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan bonded magnet PrFeB type MQEP 16-7 dengan binder polyester dan silicone rubber. Keunggulan dari bonded magnet ini dapat diaplikasikan pada komponen berbentuk kecil dan rumit. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh matriks polyester dan silicone rubber terhadap sifat mekanik dan magnetik pada pembuatan bonded magnet PrFeB. Proses pembuatan bonded magnet PrFeB dilakukan dengan cara mencampurkan serbuk magnet PrFeB dan masing-masing binder dengan variasi komposisi binder (%berat) 2, 4, 6, dan 8. Untuk setiap cuplikan dibutuhkan 8 gram massa total cuplikan bonded magnet PrFeB. Setelah campuran serbuk dibuat, kemudian dicetak menggunakan metode compression moulding dengan tekanan sampel sebesar 5 ton. Suhu pengerasan (curing temperature) cuplikan 150 oC untuk bonded magnet binder polyester dan suhu ruang untuk bonded magnet binder silicone rubber. Karakterisasi cuplikan terdiri dari pengujian sifat magnet dan sifat mekanik. Dari hasil penelitian diperoleh kuat medan magnet terbaik yaitu pada pembuatan bonded magnet dengan 2% binder silicone rubber sebesar 1156,9 G dan menghasilkan energi produk (BH)max 9,15 MGOe, serta nilai kekerasan

Brinell 10,4 BHN dan kekutan tekan 22,3 MPa.

Kata kunci : Bonded magnet, magnet PrFeB, polyester, silicone rubber, sifat magnet, sifat mekanik

FABRICATIONS BONDED PERMANENT MAGNETS PrFeB WITH POLYESTER AND SILICONE RUBBER BINDER

ABSTRACT

Research on fabrications bonded magnets PrFeB type MQEP 16-7 with polyester and silicone rubber binder has been done. The purpose of this study is determination of the effect of polyester and silicone rubber matrix on the mechanical and magnetic properties in the manufacture of bonded magnets PrFeB. The process of fabrications bonded magnets PrFeB made by mixing powder and magnets PrFeB respectively - each with variations binder composition (wt%) are 2, 4, 6, and 8. For each sample takes 8 grams total mass of bonded magnets PrFeB. Once the powder mixture is made, then printed using compression molding method with a sample pressure of 5 tons. Curing temperature of 150° C for samples bonded magnet with polyester binder and room temperature for samples bonded magnet with silicone rubber binder. The results showed that the best magnetic field derived from the manufacture of bonded magnets with the addition of 2% silicone rubber binder at 1156.9 G and energy product (BH)max 9.15 MGOe, as well as the value of 10.4 BHN Brinell

hardness and compressive strength of 22, 3 MPa.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

Bab 1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Perumusan Masalah 3

1.3. Batasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian 4

1.6. Tempat Penelitian 4

1.7. Sistematika Penulisan 4

Bab 2. Tinjauan Pustaka

2.1. Material Magnet 6

2.2. Sifat Intrinsik Kemagnetan Fasa Magnetik 6

2.2.1. Loop Histeresis 7

2.2.2. Polarisasi Total Fasa Magnetik 10 2.2.3. Medan Anisotropi (Anisotropy Field)

Fasa Magnetik 10

2.2.4. Produk Energi Maksimum (BH)max 11

2.2.5 Temperatur Curie Fasa Magnetik 13

2.3. Magnet Pr2Fe14B 13

2.3.1. Struktur Kristal Pr2Fe14B 14

2.3.2. Sifat Pr2Fe14B 14

2.3.3. Karakteristik terhadap Temperatur 15 2.3.4. Ketahanan Terhadap Korosi 15

2.3.5. Fabrikasi 16

2.4. Bonded Magnet PrFeB 16

2.5. Binder Polyester dan Sillicone Rubber 17

2.5.1. Polyester 17

2.5.2. Sillicone Rubber 18

Bab 3. Metodologi Penelitian

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 21

3.2. Peralatan dan Bahan 21

3.2.1. Peralatan 21

3.2.2. Bahan 22

3.3. Diagram Alir Penelitian 23

3.4. Prosedur Penelitian 24

3.4.1. Pencampuran Bahan Baku 24

3.4.2. Proses Kompaksi 24

3.4.3. Pengeringan Sampel 24

3.4.4. Magnetisasi 25

3.5. Karakterisasi 25

3.5.1. Karakterisasi Sifat Fisis 25

3.5.1.1. Densitas 25

3.5.1.2. Struktur Mikro 26

3.5.2. Karakterisasi Sifat Mekanik 26

3.5.2.1. Brinell Hardness 26

3.5.2.2. Compressive Test 27

3.5.3. Karakterisasi Sifat Magnetik 28

Bab 4. Hasil dan Pembahasan

4.1. Hasil Penelitian 29

4.1.1. Hasil Pengujian Sifat Fisis 29 4.1.1.1. Hasil Pengujian Densitas 29 4.1.1.2. Hasil Pengujian Struktur Mikro 29 4.1.2. Hasil Pengujian Sifat Mekanik 32 4.1.2.1. Hasil Pengujian Kekerasan Brinell 32 4.1.2.2. Hasil Pengujian Kekuatan Tekan 32 4.1.3. Hasil Pengujian Sifat Magnet 33

4.2. Pembahasan 35

4.2.1. Sifat Fisis 35

4.2.1.1. Densitas 35

4.2.1.2. Struktur Mikro 37

4.2.2. Sifat Mekanik 38

4.2.2.1. Kekerasan Brinell 38

4.2.2.2. Kekuatan Tekan 40

4.2.3. Sifat Magnet 41

4.2.3.1. Sifat Magnet Bonded PrFeB dengan

Binder Polyester 41

4.2.3.2. Sifat Magnet Bonded PrFeB dengan

Binder Silicone Rubber 43

Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1. Kesimpulan 46

5.2. Saran 47

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

Tabel 2.1. Sifat Beberapa Magnet Keras 9

Tabel 2.2. Sifat Pr2Fe14B 15

Tabel 2.3. Sifat Fisik dan Mekanik Polyester 18 Tabel 2.4. Sifat Fisik dan Mekanik Silicone Rubber 19 Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Densitas Bonded Magnet PrFeB

dengan Variasi Komposisi Binder 29

Tabel 4.2. Nilai Kekerasan Brinell Bonded Magnet

PrFeB dengan Variasi Komposisi Binder 32 Tabel 4.3. Nilai Kekuatan Tekan Bonded Magnet PrFeB

dengan Variasi Komposisi Binder 33

Tabel 4.4. Nilai Kuat Medan Magnet pada Bonded Magnet

PrFeB dengan Variasi Komposisi Binder 33 Tabel 4.5. Data Hasil Pemagraph Bonded Magnet PrFeB

dengan Komposisi 2% Binder Polyester 34 Tabel 4.6. Data Hasil Pemagraph Bonded Magnet PrFeB

dengan Komposisi 2% Binder Silicone Rubber 35 Tabel 4.7. Data Sifat Magnet Bonded Magnet PrFeB

dengan Komposisi 2% Binder Polyester 43 Tabel 4.8. Data Sifat Magnet Bonded Magnet PrFeB

dengan Komposisi 2% Binder Silicone Rubber 44

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar

Gambar 2.1. Kurva histerisis 7

Gambar 2.2. Penentuan nilai (BH)max dari kuadran ke-II loop histerisis 11

Gambar 3.1. Pengujian Kekerasan Brinell 26 Gambar 3.2. Diameter Lekukan pada Sampel dengan Pengujian

Kekerasan Brinell 27

Gambar 3.3. Pengujian Kekuatan Tekan Menggunakan UTM 27 Gambar 3.4. Contoh Kurva Histerisis Hasil Pengujian

Menggunakan Magnet Physic Dr. Steingroever

GmbH Pemagraph C 28

Gambar 4.1. Hasil SEM EDX Cuplikan Bonded Magnet PrFeB

dengan Binder Polyester 30

Gambar 4.2. Hasil SEM EDX Cuplikan Bonded Magnet PrFeB

dengan Binder Silicone Rubber 31

Gambar 4.3. Kurva Histerisis Bonded Magnet PrFeB

dengan Komposisi 2% Binder Polyester 34 Gambar 4.4. Kurva Histerisis Bonded Magnet PrFeB dengan

Komposisi 2% Binder Silicone Rubber 34 Gambar 4.5. Densitas Bonded Magnet PrFeB Terhadap

Pengaruh Komposisi (%berat) Polyester 35 Gambar 4.6. Densitas Bonded Magnet PrFeB Terhadap

Pengaruh Komposisi (%berat) Silicone Rubber 36 Gambar 4.7. Kekerasan Brinell Bonded Magnet PrFeB

Terhadap Pengaruh Komposisi (%berat) Polyester 38 Gambar 4.8. Kekerasan Brinell Bonded Magnet PrFeB

Terhadap Pengaruh Komposisi (%berat) Silicone Rubber 39 Gambar 4.9. Kuat Tekan Bonded Magnet PrFeB

Terhadap Pengaruh Komposisi (%berat) Polyester 40 Gambar 4.10. Kuat Tekan Bonded Magnet PrFeB

Terhadap Pengaruh Komposisi (%berat) Silicone Rubber 41 Gambar 4.11. Kuat Medan Magnet Bonded Magnet PrFeB

Terhadap Pengaruh Komposisi (%berat) Polyester 42 Gambar 4.12. Kuat Medan Magnet Bonded Magnet PrFeB

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lamp

1. Bahan dan Peralatan Penelitian 50

2. MQP Product Specification 52

3. Hasil SEM EDX Bonded Magnet PrFeB 57

4. Data Hasil Pengujian Kekerasan Brinell dan

Kekuatan Tekan Menggunakan UTM 60

5. Kurva Histerisis Uji Pemagraph 63

6. Data Pengujian Densitas Dimensi 66

7. Perhitungan 67

PEMBUATAN MAGNET BONDED PERMANEN PrFeB DENGAN BINDER POLYESTER DAN SILICONE RUBBER

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan bonded magnet PrFeB type MQEP 16-7 dengan binder polyester dan silicone rubber. Keunggulan dari bonded magnet ini dapat diaplikasikan pada komponen berbentuk kecil dan rumit. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh matriks polyester dan silicone rubber terhadap sifat mekanik dan magnetik pada pembuatan bonded magnet PrFeB. Proses pembuatan bonded magnet PrFeB dilakukan dengan cara mencampurkan serbuk magnet PrFeB dan masing-masing binder dengan variasi komposisi binder (%berat) 2, 4, 6, dan 8. Untuk setiap cuplikan dibutuhkan 8 gram massa total cuplikan bonded magnet PrFeB. Setelah campuran serbuk dibuat, kemudian dicetak menggunakan metode compression moulding dengan tekanan sampel sebesar 5 ton. Suhu pengerasan (curing temperature) cuplikan 150 oC untuk bonded magnet binder polyester dan suhu ruang untuk bonded magnet binder silicone rubber. Karakterisasi cuplikan terdiri dari pengujian sifat magnet dan sifat mekanik. Dari hasil penelitian diperoleh kuat medan magnet terbaik yaitu pada pembuatan bonded magnet dengan 2% binder silicone rubber sebesar 1156,9 G dan menghasilkan energi produk (BH)max 9,15 MGOe, serta nilai kekerasan

Brinell 10,4 BHN dan kekutan tekan 22,3 MPa.

FABRICATIONS BONDED PERMANENT MAGNETS PrFeB WITH POLYESTER AND SILICONE RUBBER BINDER

ABSTRACT

Research on fabrications bonded magnets PrFeB type MQEP 16-7 with polyester and silicone rubber binder has been done. The purpose of this study is determination of the effect of polyester and silicone rubber matrix on the mechanical and magnetic properties in the manufacture of bonded magnets PrFeB. The process of fabrications bonded magnets PrFeB made by mixing powder and magnets PrFeB respectively - each with variations binder composition (wt%) are 2, 4, 6, and 8. For each sample takes 8 grams total mass of bonded magnets PrFeB. Once the powder mixture is made, then printed using compression molding method with a sample pressure of 5 tons. Curing temperature of 150° C for samples bonded magnet with polyester binder and room temperature for samples bonded magnet with silicone rubber binder. The results showed that the best magnetic field derived from the manufacture of bonded magnets with the addition of 2% silicone rubber binder at 1156.9 G and energy product (BH)max 9.15 MGOe, as well as the value of 10.4 BHN Brinell

hardness and compressive strength of 22, 3 MPa.

Keywords: Bonded magnet, magnet PrFeB, polyester, silicone rubber, magnetic properties, mechanical properties

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Dewasa ini penggunaan magnet khususnya magnet permanen menunjukkan perkembangan yang amat pesat. Magnet permanen merupakan material magnet dengan aplikasi luas yang banyak digunakan pada industri-industri di Indonesia, namun pemenuhan komponen magnet permanen sampai saat ini masih bergantung pada produk impor, seperti dari Jepang dan China. Hal ini dikarenakan belum adanya produsen magnet permanen lokal dalam negeri (Sardjono, 2012). Magnet permanen ini banyak digunakan sebagai komponen pada televisi, telepon, komputer, dan pada bidang otomotif. Penggunaan magnet permanen pada bidang otomotif, misalnya untuk starter, door lock, dan wiper. Dari contoh di atas menunjukkan bahwa bahan magnet yang mempunyai kekuatan tinggi akan menghasilkan peningkatan efisiensi operasi dan pengurangan berat. Dari tahun 1990 hingga 2000 konsumsi magnet meningkat mencapai 12,2 % untuk setiap tahunnya. Diperkirakan pada tahun 2000 nilai produksi magnet dunia mencapai $ 6,5 juta (Deswita, 2007). Untuk kondisi sekarang, termasuk untuk kebutuhan magnet di Indonesia, hasil analisis pasar menunjukkan bahwa tingkat kebutuhan magnet untuk meteran air cukup tinggi, secara komulatif sampai 1 juta pcs/tahun. Disamping itu, tingkat kebutuhan magnet permanen dalam pengembangan magnet permanen kualitas tinggi untuk motor listrik difokuskan untuk mendukung pengembangan mobil listrik Nasional (Sardjono, 2012).

Dewasa ini terdapat tiga bahan magnet permanen komersil antara lain ferrite, AlNiCo, dan paduan berbasis Samarium-Cobalt (paduan antar logam

SmCo5, Sm2Co17). Magnet ferrite memiliki energi produk 5 MGOe, AlNiCo dapat

dengan energi produk mencapai 50 MGOe. Magnet Re-Fe-B merupakan magnet permanen yang terbuat dari paduan logam tanah jarang (Re) berjenis Neodymium (Nd) atau Praseodymium (Pr), logam Besi (Fe), dan Boron (B) dengan fasa magnet Nd2Fe14B atau Pr2Fe14B yang memiliki struktur kristal tetragonal

(Kurniawan, 2013). Selain memiliki sifat magnet intrinsik yang lebih baik, magnet ReFeB relatif lebih murah dibandingkan dengan magnet Samarium-Cobalt (Deswita, 2007). Meskipun PrFeB dan NdFeB sama-sama merupakan magnet logam tanah jarang, magnet NdFeB dan PrFeB memiliki perbedaan sifat magnet, antara lain temperaur curie (TC) dan energi produk (BH)max yang

dihasilkan. Magnet PrFeB memiliki temperatur curie (TC) yang lebih rendah

dibandingkan magnet NdFeB, yaitu senilai 291 ℃. Namun demikian, PrFeB memiliki nilai energi produk (BH)max yang lebih tinggi daripada NdFeB yaitu

senilai 14,3-16,3 MGOe (MQP Product Spesification). Oleh sebab itu, magnet PrFeB dapat diaplikasikan pada ukuran yang lebih kecil.

Sejalan dengan perkembangan magnet permanen PrFeB, telah dikembangkan pembuatan magnet komposit berbasis material yang sama. Magnet komposit ini bersifat mudah dibentuk dengan pengerjaan yang sederhana sehingga menghasilkan produk yang lebih inovatif, memiliki daya saing, serta memiliki keunggulan dalam sifat mekaniknya jika dibandingkan dengan bahan magnet keramik yang cenderung mudah patah. Bahan magnet komposit umumnya diaplikasikan pada alat – alat yang memiliki sifat magnetik yang kurang tinggi seperti alat listrik rumah tangga dan mainan anak – anak. Berkembangnya industri mainan dan makin tingginya pemakaian alat listrik rumah tangga memberikan peluang yang baik pada pengembangan dan produksi magnet bonded. Magnet komposit ini dibuat dari bahan magnet yang dicampur atau diikat (bonded) dengan bahan pengikat bukan magnet, seperti bahan polimer (Yulianti, 2005).

Untuk memenuhi kebutuhan magnet permanen, dalam penelitian ini akan dilakukan pembuatan magnet komposit (magnet permanen bonded) dengan mencampurkan bahan serbuk magnet Praseodymium Iron Boron (PrFeB) komersil type MQEP 16-7 dengan bahan polimer serbuk polyester dan liquid silicone rubber, karena mempunyai sifat yang mudah dibentuk. Dari pembuatan

magnet komposit ini diharapkan keunggulan dalam sifat mekaniknya.

1.2.

Perumusan Masalah

Kekuatan mekanik pada material magnet komposit (bonded magnet) permanen PrFeB dipengaruhi oleh komposisi dan jenis binder. Dengan demikian, perumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh komposisi bahan perekat (binder) dalam %berat terhadap sifat magnet dan mekanik bonded magnet PrFeB ?

2. Bagaimana pengaruh jenis bahan perekat (binder) terhadap sifat magnet dan mekanik bonded magnet PrFeB ?

1.3.

Batasan Masalah

Untuk membatasi masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini, maka diberikan batasan masalah sebagai berikut :

1. Pengaruh bonded magnet PrFeB terhadap komposisi polyester dan silicone rubber dengan variasi komposisi (%berat) 2%, 4%, 6%, dan 8% dari massa

total setiap cuplikan seberat 8 gram.

2. Temperatur yang digunakan pada pembuatan bonded magnet permanen PrFeB dengan binder polyester adalah 150 oC dan bonded magnet permanen PrFeB dengan binder silicone rubber adalah suhu ruang.

3. Karakterisasi bahan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Pengujian SEM untuk menganalisis strukturmikro material bonded magnet permanen PrFeB.

b. Pengujian densitas untuk mengetahui densitas material bonded magnet permanen PrFeB.

c. Pengujian permagraph untuk mengetahui sifat magnet material bonded magnet permanen PrFeB.

d. Pengujian kuat medan magnet untuk mengetahui kuat medan magnet bonded magnet permanen PrFeB.

e. Pengujian kekerasan brinell (brinell hardness) untuk mengetahui kekerasan material bonded magnet permanen PrFeB.

1.4.

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Melihat pengaruh komposisi bahan perekat (binder) dalam %berat terhadap sifat magnet dan mekanik bonded magnet PrFeB.

2. Melihat pengaruh jenis bahan perekat atau binder (yaitu polyester maupun silicone rubber) terhadap sifat magnet dan mekanik bonded magnet PrFeB.

1.5.

Manfaat Penelitian

Dari tujuan yang telah disebutkan di atas, maka dalam penelitian ini diharapkan manfaat dari penelitian yaitu sebagai berikut :

1. Mampu menguasai teknologi pembuatan bonded magnet permanen PrFeB. 2. Memenuhi kebutuhan material bonded magnet permanen PrFeB.

3. Memperoleh material magnet komposit PrFeB dengan kekuatan mekanik yang baik dengan penambahan binder silicone rubber atau polyester.

1.6.

Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di beberapa tempat, yaitu sebagai berikut :

1. Pusat Penelitian Fisika (PPF) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) – Puspiptek Serpong.

2. Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi (P2ET) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Bandung.

3. Sentra Teknologi Polimer (STP) Badan Pengkajian Teknologi Polimer (BPPT) – Puspiptek Serpong.

1.7.

Sistematika Penulisan

Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

Bab 1 Pendahuluan

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab 2 Tinjauan Pustaka

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data, serta pembahasan dari penelitian yang dilakukan.

Bab 3 Metodologi Penelitian

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram penelitian (prosedur penelitian), dan karakterisasi cuplikan yang dilakukan.

Bab 4 Hasil dan Pembahasan

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian.

Bab 5 Kesimpulan

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Material Magnet

Material magnet merupakan material (bahan) yang mempunyai medan magnet. Kata magnet berasal dari bahasa Yunani, magnitis lithos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah Yunani pada masa lalu, dimana terdapat batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut. Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Walaupun magnet itu dipotong-potong sampai kecil, potongan tersebut akan tetap memiliki dua kutub.

Material-material magnet yang paling banyak dikenal mengandung besi metalik. Beberapa elemen atau unsur lain juga memperlihatkan sifat magnetik, dan tidak semua magnet berwujud logam. Teknologi muthakir juga memanfaatkan metalik, magnet keramik, maupun magnet komposit. Teknologi muthakir ini juga memanfaatkan elemen-elemen lain untuk meningkatkan kemampuan magnetiknya (Vlack, 2004).

Magnet merupakan material maju yang sangat penting untuk beragam aplikasi teknologi canggih, berfungsi sebagai komponen pengubah energi gerak menjadi listrik dan sebaliknya, seperti otomotif, elektronik, dan energy. Peningkatan efisiensi energi seperti pada sistem generator listrik, sistem penggerak listrik/motor listrik, otomatisasi industri dan lainnya sangat ditentukan oleh sifat material magnet tersebut (Sardjono, 2012).

2.2.

Sifat Intrinsik Kemagnetan Fasa Magnetik

Beberapa sifat kemagnetan dasar yang penting dari fasa magnetik dapat disebutkan antara lain koersifitas intrinsik JHC, remanen Jr, polarisasi total Js,

medan anisotopi HA, produk energi maksimum (BH)max, dan temperatur Curie TC.

2.2.1.

Loop Histeresis

Remanen dan koersivitas adalah besaran kemagnetan yang dapat didefinisikan dari suatu loop histeresis magnet. Pada dasarnya loop tersebut merepresentasikan suatu proses magnetisasi dan demagnetisasi oleh suatu medan magnet luar, H. Bila besar medan magnet luar yang digunakan untuk memagnetisasi ditingkatkan dari nol, maka magnetisasi M atau polarisasi J dari magnet bertambah besar dan mencapai tingkat saturasi pada suatu medan magnet luar tertentu. Dengan melakukan sederetan proses magnetisasi yaitu penurunan medan magnet luar menjadi nol dan meneruskannya pada arah yang bertentangan, serta meningkatkan besar medan magnet luar pada arah tersebut dan menurunkannya kembali ke nol kemudian membalikkan arah seperti semula, maka magnetisasi atau polarisasi dari magnet permanen terlihat membentuk suatu loop (Manaf, 2013).

Material magnetik diklasifikasikan menjadi dua yaitu material magnetik lemah atau soft magnetic materials dan material magnetik kuat atau hard magnetic materials. Penggolongan ini berdasarkan kekuatan medan koersifnya,

dimana soft magnetic memiliki medan koersif yang lemah, sedangkan hard magnetic materials memiliki medan koersif yang kuat. Hal ini lebih jelas

digambarkan dengan diagram histerisis atau hysteresis loop.

Pada diagram histeresis (gambar 2.1) menunjukkan kurva histeresis untuk soft magnetic materials pada gambar (a) dan hard magnetic materials pada

gambar (b).

H adalah medan magnetik yang diperlukan untuk menginduksi medan berkekuatan B dalam material. Setelah medan H ditiadakan, dalam specimen tersisa magnetisme residual Br, yang disebut residual remanen, dan diperlukan medan magnet Hc yang disebut gaya koersif, yang harus diterapkan dalam arah berlawanan untuk meniadakannya.

Soft magnetic materials mudah dimagnetisasi serta mudah pula mengalami

demagnetisasi, seperti tampak pada Gambar 2.1 (a) nilai H yang rendah sudah memadai untuk menginduksi medan B yang kuat dalam logam, dan diperlukan medan Hc yang kecil untuk menghilangkannya. Soft magnetic materials dapat mengalami magnetisasi dan tertarik ke magnet lain, namun sifat magnetiknya hanya akan bertahan apabila magnet berada dalam suatu medan magnetik. Soft magnetic materials tidak mengalami magnetisasi yang permanen.

Perbedaan antara magnet permanen atau magnet keras, dengan magnet lunak jelas terlihat pada loop histeresis seperti pada Gambar 2.1. Magnet keras menarik material lain yang mengalami magnetisasi menuju dirinya. Magnet jenis ini dapat mempertahankan kemagnetannya dalam waktu yang sangat lama. Ketika suatu material magnetik dimasukkan ke dalam suatu medan magnetik, H, garis – garis gaya yang berdekatan dihimpun dalam meterial tersebut sehingga meningkatkan densitas fluks. Atau dengan istilah yang lebih teknis, terjadi peningkatan induksi magnetik, B. Tentu saja, besarnya induksi bergantung pada medan magnetik dan pada jenis material. Namun, peningkatan induksi yang terjadi tidak linear tetapi mengikuti hubungan B – H yang melonjak ke level yang lebih tinggi, dan kemudian bertahan mendekati konstan di dalam medan magnetik yang tetap lebih kuat.

Kurva histeresis dari suatu magnet permanen memperlihatkan perbedaan yang sangat mencolok. Ketika medan magnetik dihilangkan, sebagian besar induksi dipertahankan agar menghasilkan induksi remanen, Br. Medan terbalik,

dengan loop lengkap dari suatu magnet lunak, loop lengkap suatu magnet permanen mempunyai simetri 180°.

Karena hasil-kali antara medan magnetik (A/m) dan induksi (V.s/m2) adalah energi persatuan volume, daerah terintegrasi di dalam loop histeresis adalah energi yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus magnetisasi dari 0 ke +H ke –H ke 0. Energi yang diperlukan magnet lunak sangat kecil, sedangkan magnet keras memerlukan energi yang cukup besar dan pada kondisi ruang demagnetisasi tidak akan terjadi. Magnetisasinya adalah magnetisasi yang permanen. Untuk itu, magnet keras (hard magnetic) dapat juga disebut sebagai magnet permanen. Beberapa sifat dari magnet permanen dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel

2.1.

Sifat Beberapa Magnet Keras

Material Magnetik

Remanensi Br

(V.s/m2)

Medan Koersif -Hc (kA/m) Hasil Kali Demagnetisasi Maksimum BHmaks (kJ/m3)

Baja karbon-biasa 1,0 4 1

Alnico V 1,2 55 34

Feroxdur (BaFe12O19) 0,4 150 20

RE – Co * 1,0 700 200

Nd2Fe14B 1600

* Tanah jarang – kobalt, khususnya samarium Sumber: Vlack, 2004

Kepermanenan magnet dapat ditandai dari medan koersif, -Hc, diperlukan

untuk mengembalikan induksi ke nol. Suatu nilai sebesar -Hc = 1000 A/m sering

digunakan untuk memisahkan magnet lunak dan magnet keras (permanen). BHmaks

2.2.2.

Polarisasi Total Fasa Magnetik

Polarisasi total Js atau magnetisasi total Ms dari suatu fasa didefinisikan sebagai

jumlah total momen magnet atom-atom yang terdapat di dalam fasa magnetik perunit volume sebagaimana didefinisikan melalui persamaan (2.1) berikut ini.

= µ

i. V− 1

�=

�−1 (2.1)

dengan:

Ms = jumlah total momen magnet atom-atom yang terdapat di dalam fasa

magnetik perunit volume (A.m-1),

µ_i = momen magnet per atom i (Bohr magneton),

1 µ_B = 9,273 x 10-24 J.T-1 V = volume sel satuan fasa, dan

n = jumlah jenis atom pada sel satuan fasa.

Sedangkan Js mengambil bentuk seperti persamaan (2.2) dan memiliki satuan

Tesla (T).

Js = µ_oMs (2.2)

dengan:

µ_o = permeabilitas udara (1 µ_o = 4 x 10-7 H.m-1), dan Js = polarisasi total (tesla).

2.2.3.

Medan Anisotropi (Anisotropy Field) Fasa Magnetik

Anisotropi magnet dapat muncul dari berbagai sebab seperti bentuk magnet, struktur kristal, efek stress, dan lain sebaginya. Kebanyakan material feromagnetik memiliki anistropi kristal yang disebut magnetocrystalline anisotropy, dimana kristal memiliki arah magnetisasi yang disukai dan disebut

sebagai arah mudah. Bila magnetisasi dilakukan searah dengan sumbu mudah ini, maka keadaan jenuh dapat tercapai pada medan magnet luar yang relatip kecil. Sebaliknya, bila magnetisasi dilakukan searah sumbu keras, keadaan saturasi

dapat dicapai pada aplikasi medan magnet yang relatip tinggi. Oleh karena itu, untuk menimbulkan sifat anisotropi, magnet dibuat agar memiliki arah yang disukai tersebut (preferred direction). Pada keadaan stabil, arah momen magnet atau magnetisasi kristal adalah sama dengan arah sumbu mudah. Pada konfigurasi keaadan stabil ini energi total dalam magnet adalah minimum. Sumbu kristal yang lain disebut sumbu keras, dimana pemagnetan pada arah ini meningkatkan energi kristal karena diperlukan suatu energi untuk mengubah arah vektor magnetisasi yang tadinya searah dengan sumbu mudah. Energi yang diperlukan untuk mengarahkan arah momen magnet menjauhi sumbu mudahnya disebut magnetocrystalline energy atau anisotropy energy, EA.

2.2.4.

Produk Energi Maksimum (BH)max

(BH)max merupakan sifat yang paling utama dari suatu magnet permanen yang

menunjukkan energi persatuan volume magnet yang dipertahankan di dalam magnet. Besaran ini diturunkan dari kurva kuadran (kurva demagnetisasi) dari loop histeresis sehingga diperoleh kurva (BH) yaitu perkalian antara B dan H sebagai fungsi H. Jadi, kurva (BH) sebagai fungsi H tersebut tidak lain adalah tempat kedudukan titik – titik luasan di bawah kurva demagnetiasi. Secara skematik, penentuan kurva (BH) dari kurva demagnetisasi ditunjukkan pada gambar 2.2.

Gambar

2.2.

Penentuan Nilai (BH)max dari Kuadran ke-II Loop Histerisis

Nilai intrisnik dari (BH)max dapat dihitung secara mudah dengan

menggunakan persamaan produk energi (BH) yang dinyatakan seperti persamaan berikut ini.

� = �2 + �� (2.3)

Persamaan (2.3) adalah suatu persmaan kuadrat, sehingga plot antara kurva (BH) dan H mengambil bentuk parabola seperti ditunjukkan pada gambar 2.2. Nilai maksimum dari kurva (BH) tersebut ditentukan oleh syarat �( �)/

�� = 0 atau

� �

�� = 2 �+� = 0 (2.4)

dengan:

µ_o = permeabilitas udara (1 µ_o = 4 x 10-7 H.m-1) H = medan magnet luar (Oe), dan

J = polarisasi (tesla).

Sehingga diperoleh persamaan

Hc = -Js / 2 (2.5)

dengan:

Hc = medan magnet demagnetisasi kritis (Oe), dan

Js = polarisasi total (tesla).

Jadi, dengan mensubstitusikan H pada persamaan (2.4) dengan H = Hc dari

persamaan (2.5), maka diperoleh persaman sebagai berikut.

( �) _� = � 2

4 (2.6) dengan:

(BH)max = nilai energi produk maksimum dari suatu magnet (J.m-3)

teknik preparasi telah dikembangkan dan disain mikrostruktur dioptimalkan. Namun, nilai (BH)max dari magnet permanen Nd-Fe-B tertinggi yang pernah

dicapai pada skala laboraturium baru mencapai ~ 400 kJ.m-3, yaitu kira-kira 78% dari nilai intrinsiknya. Jelaslah, penelitian tentang magnet Re-Fe-B masih terus berlanjut meskipun pada saat ini magnet permanen kelas ini telah diproduksi secara komersial.

2.2.5.

Temperatur Curie Fasa Magnetik

Temperatur Curie TC dapat didefinisikan sebagai temperatur kritis dimana terjadi

perubahan dari keteraturan feromagnetik menjadi paramagnetik. Dengan kata lain, di atas TC, material memiliki magnetisasi yang terlalu rendah bagi magnet.

Dengan demikian TC juga merepresentasikan kekuatan interaksi pertukaran antar

spin-spin elektron atom. Suatu magnet diharpakan memiliki ketahanan yang baik terhadap temperatur, terutama pada aplikasi-aplikasi dinamik, seperti motor dan generator. Dalam kasus ini perubahan temperatur diharapkan tidak mengurangi sedikitpun magnetisasi magnet agar unjuk kerja magnet tetap tinggi. Hal ini mungkin dapat terjadi apabila magnet tersebut memiliki TC yang tinggi (Manaf,

2003).

2.3.

Magnet Pr2Fe14B

Magnet Praseodymium Iron Boron (PrFeB) merupakan jenis material magnet ReFeB yang ditemukan pada tahun 1980-an. PrFeB merupakan magnet rare earth atau material magnetik jenis logam tanah jarang karena terbentuk oleh 2 atom dari suatu unsur logam tanah jarang Praseodymium (Pr), 14 atom besi (Fe), dan 1 atom boron (B), sehingga rumus molekul yang terbentuk adalah Pr2Fe14B (Deswita,

2007).

Praseodymium adalah suatu unsur kimia yang memiliki lambang Pr dan

praseodymium dan neodymium. Praseodymium berasal dari bahasa Yunani,

prasinos yang berarti hijau, dan didymos yang berarti kembar.

Unsur kedua pada Pr2Fe14B yaitu Fe atau Besi, yang merupakan logam

kedua yang paling banyak di bumi ini, yang membentuk 5% daripada kerak bumi. Karakter endapan besi ini berupa endapan yang berdiri sendiri, namun seringkali ditemukan berasosiasi dengan mineral logam lainnya. Terkadang besi dengan kandungan logam tanah (residual) memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Kebanyakan besi ini hadir dalam berbagai jenis oksida, endapan besi yang ekonomis umumnya berupa Magnetite, Hematite, Limonite, dan Siderite. Dari mineral – mineral bijih besi magnetite adalah mineral dengan kandugan Fe paling tinggi, tetapi terdapat dalam jumlah kecil. Sementara hematite merupakan mineral bijih utama yang dibutuhkan dalam industri besi.

Seperti yang telah dijelaskan di atas, PrFeB terdiri dari Boron, yang merupakan unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang B dan nomor atom 5. Boron banyak terdapat di batu borax. Ada dua alotrop boron, yaitu boron amorfus (serbuknya berwarna coklat) dan boron metalik (berwarna hitam). Bentuk metaliknya keras dan konduktor yang buruk dalam suhu ruang. Tidak pernah ditemukan bebas dalam alam. Boron yang telah dimurnikan adalah padatan hitam dengan kilap logam. Sel satuan kristal boron mengandung 12, 50, atau 105 atom boron, dan satuan struktural ikosahedral B12 terikat satu sama lain

dengan ikatan 2 pusat 2 elektron dan 3 pusat 2 elektron antar atom boron. Boron bersifat sangat keras dan menunjukkan sifat semikonduktor.

2.3.1.

Struktur Kristal Pr2Fe14B

Sama halnya dengan Nd2Fe14B, sel satuan Pr2Fe14B yang juga merupakan jenis

ReFeB memiliki struktur kristal tetragonal yang kompleks (Kurniawan, 2013). Struktur kristal tetragonal merupakan struktur kristal nonkubik, yang setiap sel satuannya memiliki lima atom, baik pusat di permukaan sisi maupun pusat selnya tidak setara dengan sudut sel (Vlack, 2004).

2.3.2.

Sifat Pr2Fe14B

Sifat-sifat Pr2Fe14B dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel

2.2.

Sifat Pr2Fe14B

Curie Temperature (℃) 291

Maximum Operating Temperature (℃) 80 – 120 Energy Product atau BHmax (MGOe) 14,3 – 16,3

Koersivitas HC (kOe) 5,50

Density (g/cm3) 7,61

Temperature Coefficient of Br (%/℃) -0,12 Temperature Coefficient of iHc (%/℃) -0,52 Sumber: MQP Specification Product, 2013

2.3.3.

Karakteristik terhadap Temperatur

Magnet PrFeB mudah didemagnetisasi pada temperatur tinggi, ini artinya mudah hilang sifat kemagnetannya pada temperatur tinggi. Sifat kemagnetannya akan turun pada temperatur tinggi, tetapi akan meningkat pada temperatur rendah. Beberapa cara yang dapat mempengaruhi agar magnet ini dapat digunakan pada temperatur tinggi yaitu bentuk geometri. Magnet dengan bentuk yang lebih tipis akan mudah didemagnetisasi dibandingkan dengan magnet dengan ukuran yang lebih tebal. Bentuk magnet piring datar dan yokes lebih direkomendasikan untuk digunakan pada temperatur tinggi.

2.3.4.

Ketahanan Terhadap Korosi

2.3.5.

Fabrikasi

Magnet PrFeB biasanya dibuat dengan cara teknologi logam serbuk (powder metallurgy). Sebenarnya magnet ini dapat dibuat dengan 3 cara, yaitu sebagai

berikut.

1. Teknik Sintering

Teknik sintering yaitu teknologi logam serbuk dengan cara milling, dicetak, sintering, surface treatment, magnetisasi, dan dihasilkan produk akhir.

Magnet yang dihasilkan dengan teknik ini mengahasilkan energi produk (BHmax) yang paling tinggi.

2. Teknik Compression Bonded

Teknik compression bonded yaitu dilakukan dengan cara mencampurkan serbuk PrFeB dengan suatu binder/pelumas, dikompaksi, dan kemudian dipanaskan. Energi produk yang dihasilkan dengan teknik ini lebih rendah bila dibandingkan dengan teknik sintering.

3. Teknik Injection Molding

Teknik injection molding yaitu teknik mencampurkan serbuk PrFeB dengan suatu binder/pelumas dan kemudian diinjeksi. Energi produk yang dihasilkan dengan teknik ini lebih rendah jika dibandingkan dengan teknik sintering dan compression bonded.

4. Bonded Magnet PrFeB

Bonded magnet merupakan magnet komposit yang dibuat dari serbuk magnet

yang dicampur dengan bahan matriks (pengikat/binder) yang bersifat non magnet. Adapun fungsi dari matriks adalah untuk menyatukan butiran serbuk magnet menjadi satu kesatuan dalam bentuk komposit. Selain itu, bahan matriks sangat berpengaruh terhadap sifat mekanik, listrik, maupun stabilitas termal dari magnet komposit (Deswita, 2006).

Banyak material magnet kuat juga digunakan untuk membuat magnet komposit, seperti menggunakan logam atau matriks polimer. Tentunya pemakaian logam lebih mahal daripada matriks polimer. Magnet ini biasanya memainkan peran yang penting dan terus berkembang diantara magnet permanen komersial yang tersedia saat ini.

Pada bonded magnet ini, serbuk magnet diikat dengan polimer. Biasanya serbuk magnet yang sering digunakan adalah strontium atau barium ferrit dan neodymium-besi-boron atau samarium-kobalt. Sedangkan polimer yang digunakan adalah resin atau bahkan logam dengan suhu leleh rendah.

Bonded magnet ini memiliki kelemahan pada hasil material magnetnya.

Hal itu dikarenakan oleh magnet isotropik memiliki sifat yang lebih rendah daripada magnet yang disintering. Akan tetapi, di samping kelemahan tersebut, hasil dari bonded magnet ini memiliki keuntungan-keuntungan sebagai berikut. 1. Sederhana dan biaya produksi rendah

2. Mudah dibentuk dan variasinya juga beragam 3. Ketahanan mekanik yang cukup baik

Bonded magnet dengan campuran logam transisi tanah jarang mempunyai

sifat magnet unggul dibandingkan sifat magnetik bonded ferrit. Hal tersebut terlihat secara signifikan, karena magnet bonded ferrit mempunyai koefisien temperatur positif terhadap Hc yang berarti koersifitas meningkat dengan peningkatan temperatur.

2.5.

Binder Polyester dan Sillicone Rubber

Penggunaan resin sebagai binder dalam bonded magnet telah banyak dilakukan oleh para peneliti, termasuk paten yang dikeluarkan. Berberapa sifat dan kelebihan yang dimiliki oleh resin sebagai matriks dalam komposit antara lain ketahanannya terhadap pelarut organik, panas, oksidasi dan kelembaman; ringan; adhesive; sifat mekanik; serta mudah dimodifikasi dalam pembuatannya. Binder

yang digunakan adalah berupa resin polyester dan silicone rubber.

2.5.1.

Polyester

Polyester resin merupakan polimer yang banyak digunakan sebagai salah satu

Beberapa sifat dan kelebihan polyester antara lain tahan terhadap panas dan kelembaban, sifat mekanik yang baik, tahan terhadap bahan kimia, sifat insulator, sifat adhesifnya yang baik terhadap berbagai bahan, dan mudah diproses (Deswita, 2007). Sifat mekanik polyester dapat dilihat pada tabel 2.3.

Tabel

2.3.

Sifat Fisik dan Mekanik Polyester

Densitas (g/cm3)*1 1,1 – 1,4

T (℃)*2 225

Kuat tarik (MPa)*2 58

Kuat tekan (MPa)*2 90

Kekerasan Rockwell (RHN)*2 97 Sumber: *1Stuart, 2003; *2Black, 1998

2.5.2.

Sillicone Rubber

Silicone rubber (SiR) adalah bahan yang tahan terhadap temperatur tinggi, yang biasanya digunakan untuk isolasi kabel dan bahan isolator tegangan tinggi. Sifat fisik bahan ini dapat diperbaiki dengan mencampurkan bahan pengisi seperti pasirsilika. Silicone rubber aman digunakan pada temperatur -55º sampai 200º C. Bahan ini memiliki hambatan yang baik terhadap ozone, korona, air, dan memiliki ketahanan yang baik terhadap alkohol, garam, dan minyak (Asy’ari, 2008).

Silicone rubber merupakan elastomer (sama halnya dengan material karet)

polimer berupa silikon, dimana silikon tersebut mengandung karbon, hidrogen, dan oksigen. Karet silikon banyak digunakan dalam industri dan beberapa formulasi. Karet silikon biasanya terdiri dari satu atau dua bagian polimer dan berisi pengisi untuk meningkatkan sifat atau mengurangi biaya. Karena sifat-sifat kemudahan pembuatan dan pembentukan, karet silikon dapat ditemukan dalam berbagai macam produk, termasuk aplikasi otomotif, memasak, bahan pengembang, dan penyimpanan produk (seperti penyimpan makanan, pakaian olahraga, alas kaki, elektronik, peralatan medis dan implan), dan dalam perbaikan rumah serta perangkat keras dengan produk seperti silikon sealants.

Struktur kimia sillicone rubber yang terdiri dari suatu punggung silikon yang lebih fleksibel dibandingkan polimer lainnya. Jarak ikatan Si – O sekitar 1,64oA yang lebih panjang dibandingkan jarak ikatan C – C sekitar 1,5 oA yang

[image:32.595.119.472.215.300.2]

banyak ditemukan pada polimer organik. Kemudian susunan ikatan Si – O – Si (180o – �) – 143o lebih terbuka dibandingkan dengan ikatan tetrahedral biasa (~110o) yang berperan untuk meningkatkan keseimbangan, dengan demikian rantai mampu melakukan suatu bentuk yang rapat ketika dalam keadaan tergulung acak, dan rantai silikon yang terdapat gugus metil mampu meluruskan sendiri untuk bersekutu menghasilkan hidrofobik pada permukaannya. Silicone rubber memiliki sifat isolasi sangat baik seperti loss tangen (tan 3 – 3 x 103), konstanta dielektrik = 2 – 4, tahanan jenis = 1015 Ωm dalam keadaan tanpa bahan pengisi, tahanan terhadap cahaya pada daerah > 300 nm gugus metilnya menyerap sinar dan stabil hingga suhu ≈ 250oC dengan mempertahankan sifat kenyalnya pada suhu rendah karena memiliki temperatur transisi gelas sampai 120oC (stabilitas termalnya panjang).

Namun, dalam kaitan ini kekuatan mekanik silicone rubber tanpa bahan pengisi memiliki kekuatan yang rendah karena gaya antar molekulnya yang rendah. Untuk meningkatkan kekuatan tarik dan kekerasan, dapat ditambah bahan silika. Sedangkan untuk meningkatkan ketahanan erosi dan keretakan (tracking) dapat dikombinasikan dengan bahan pengisi dan jenis aluminatrihydrate.

Dibandingkan dengan karet organik, karet silikon memiliki kekuatan tarik yang sangat rendah. Bahan silikon ini juga sangat sensitif terhadap kelelahan dari beban siklik. Karet silikon merupakan bahan yang sangat inert dan tidak bereaksi dengan sebagian besar bahan kimia (Keller et al., 2007). Sifat-sifat fisik dan mekanik silicone rubber dapat dilihat pada rabel 2.4.

Tabel

2.4.

Sifat Fisik dan Mekanik Silicone Rubber

Densitas (g/cm3)*1 0,8

T (℃)*2 -55 - 200

Kuat tarik (MPa)*3 4,4 - 9 Kuat tekan (MPa)*4 10 - 30 Hardness Vickers (VHN)*5 15 Sumber: *1Stuart, 2003;

*2_{Asy’ari, 2008;} *3

Product Information Silastic 94-595 Liquid Silicone Rubber, 2002;

*4

Azom.com The A to Z of Materials, 2013;

*5

[image:33.595.113.485.594.743.2]

Selama proses pembuatan silicone rubber, panas sangat diperlukan untuk vulkanisir (mengatur dan memperbaiki) silikon ke dalam bentuk seperti karet. Hal ini biasanya dilakukan dalam dua proses pada titik pembuatan ke dalam bentuk yang diinginkan. Dalam hal ini dapat dilakukan proses injeksi (injection molded). Pada suhu ekstrim, kekuatan tarik, elongasi, kekuatan sobek, dan kompresi dapat jauh lebih unggul daripada karet konvensional, meskipun relatif lebih rendah untuk bahan lainnya, sedangkan karet silikon merupakan salah satu pilihan jenis elastomer untuk lingkungan yang ekstrim (Keller et al., 2007).

3.1.

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan selama 3 bulan, mulai dari tanggal 4 Maret sampai dengan tanggal 21 Juni 2013. Penelitian dilakukan di beberapa tempat, yaitu sebagai berikut.

4. Pusat Penelitian Fisika (PPF) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) – Puspiptek Serpong.

5. Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi (P2ET) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Bandung.

6. Sentra Teknologi Polimer (STP) Badan Pengkajian Teknologi Polimer (BPPT) – Puspiptek Serpong.

3.2.

Peralatan dan Bahan

Peralatan dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut.

6.2.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam peneltian adalah sebagai berikut. 1. Spatula

Berfungsi sebagai alat untuk mengambil serbuk bahan baku pembuatan sampel.

2. Neraca digital 4 digit

Berfungsi sebagai alat untuk menimbang bahan-bahan yang akan digunakan dalam pembuatan sampel magnet PrFeB.

3. Mortar tangan

Berfungsi sebagai wadah untuk mencampurkan serbuk magnet PrFeB dengan polimer.

4. Cetakan (moulding)

5. Hydraulic press

Merupakan alat kompaksi pada proses cold compaction, memiliki kapasitas tekanan maksimum 100 ton.

6. Cawan

Berfungsi sebagai tempat meletakkan sampel saat proses pengeringan. 7. Oven

Berfungsi untuk mengeringkan sampel setelah dikompaksi. 8. Jangka sorong digital

Berfungsi sebagai alat ukur dimensi sampel magnet.

9. Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series Berfungsi sebagai alat magnetisasi sampel yang telah dicetak.

10. Gaussmeter

Berfungsi sebagai alat untuk mengukur besarnya medan magnet permukaan sampel magnet.

11. SEM (Scanning Electron Microscope) - EDS (Energy Dispersive Spectroscopy)

Berfungsi sebagai alat karakterisasi struktur mikro dari sampel. 12. Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C

Berfungsi sebagai alat karakterisasi sifat magnetik dari sampel dan menghasilkan kurva histerisis.

13. Universal Testing Machine

Berfungsi sebagai alat karakterisasi sifat mekanik (kekerasan dan kuat tekan) dari sampel magnet PrFeB.

6.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut.

1. Powder Praseodymium Iron Boron (PrFeB) komersil type MQEP 16-7, berfungsi sebagai bahan baku dalam pembuatan bonded magnet PrFeB. 2. Polyester resin (powder), merupakan bahan polimer termoseting, berfungsi

sebagai binder (perekat) dalam bonded magnet PrFeB.

3. Silicone rubber (liquid), merupakan bahan elastomer polimer yang berfungsi sebagai binder (perekat) dalam bonded magnet PrFeB.

3.3.

Diagram Alir Penelitian

Diagram alir dari pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester dan silicone rubber dapat dilihat pada gambar 3.1.

Proses kompaksi menggunakan

Hydrolic Press dengan tekanan sampel 5 ton, selama ±2 menit

Karakterisasi Sifat Magnet:  Kuat magnet

menggunakan gaussmeter

 Koersivitas  Remanansi  Energi produk

maksimum menggunakan Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C

Magnetisasi menggunakan

Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series (dengan V =

1500 volt dan I yang dihasilkan sekitar

5,23 – 5,30 kA) Karakterisasi Sifat

Mekanik :

 Brinell Hardness

 Compressive test

menggunakan

Universal Testing Machine

Karakterisasi Sifat Fisis:

 Bulk Density

menggunakan jangka sorong

 Struktur Mikro menggunakan SEM

Pengerasan/pengeringan cuplikan (untuk bonded magnet-binderpolyester menggunakan oven T = 150℃ selama ±2 jam dan bonded magnet-binder silicone rubber menggunakan suhu

ruang selama ±2 hari ) Serbuk magnet

PrFeB ( = 7,61 g/cm3₎

Pencampuran PrFeB dan salah satu jenis polimer dengan masing-masing komposisi (98:2, 96:4, 94:6, 92:8 dari massa total setiap variasi komposisi cuplikan 8 gram)

menggunakan mortar tangan

Salah satu jenis serbuk polimer

( _� = 1,1 – 1,4 g/cm3,

3.4.

Prosedur Penelitian

Tahap penelitian yang dilakukan dalam pembuatan bonded magnet PrFeB terdiri dari dua bagian, yaitu tahap pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester dan tahap pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder silicone

rubber. Tahap tersebut terdiri atas pencampuran bahan baku, proses kompaksi,

pengeringan sampel, dan magnetisasi. Tahap-tahap tersebut dijelaskan sebagai berikut.

3.4.1.

Pencampuran Bahan Baku

Bahan baku magnet PrFeB yang digunakan pada pembuatan bonded magnet ini adalah serbuk Praseodymium Iron Boron (PrFeB) komersil type MQEP 16-7, sedangkan binder yang digunakan adalah serbuk poliester dan silicone rubber liquid. Pada tahap preparasi, sampel bonded magnet ditimbang menggunakan

neraca digital 4 digit dengan komposisi PrFeB:binder masing – masing, yaitu 98:2; 96:4; 94:6; dan 92:8 dengan massa total 8 gram. Lalu, dilakukan pencampuran bahan baku PrFeB dengan bahan baku binder (baik poliester maupun silicone rubber) dengan masing-masing komposisi yang telah dijelaskan, menggunakan mortar tangan. Setelah serbuk PrFeB dengan binder homogen, sampel dengan masing-masing komposisi dimasukkan ke dalam cetakan (moulding). Sebelum sampel dimasukkan ke dalam moulding, terlebih dahulu

moulding dioleskan pelumas untuk mempermudah proses kompaksi.

3.4.2.

Proses Kompaksi

Setelah pencampuran bahan baku sampel, selanjutnya dilakukan proses kompaksi menggunakan hydraulic press. Pada proses ini, sampel dikompaksi dengan tekanan 5 ton selama ± 1 menit agar diperoleh sampel dengan hasil yang maksimal.

3.4.3.

Pengeringan Sampel

Sampel yang telah dikompaksi selanjutnya dikeringkan. Untuk sampel bonded magnet PrFeB dengan binder polyester, pengeringan sampel dilakukan

menggunakan oven pada suhu 150 ℃ selama ± 2 jam. Untuk sampel bonded magnet PrFeB dengan binder silicone rubber, pengeringan dilakukan pada suhu

kamar (tidak menggunakan oven) selama ± 2 hari.

3.4.4.

Magnetisasi

Setelah sampel bonded magnet PrFeB dikeringkan, maka pada tahap terakhirnya, sampel tersebut dimagnetisasi menggunakan Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series dengan V = 1500 volt dan I yang dihasilkan

sekitar 5,23 – 5,30 kA. Sampel magnet yang telah selesai dibuat tersebut selanjutnya dikarakterisasi sifat fisis, sifat mekanik, dan sifat magnetiknya.

3.5.

Karakterisasi

Karakterisasi sampel yang dilakukan pada penelitian ini yaitu karakterisasi sifat sifat mekanik dan karakterisasi sifat magnetik. Karakterisasi tersebut dijelaskan sebagai berikut.

3.5.1.

Karakterisasi Sifat Fisik

Karakterisasi sifat fisik yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut.

3.5.1.1.

Densitas

Nilai densitas suatu sampel adalah ukuran kepadatan dari suatu sampel yang dapat dihasilkan dari beberapa cara. Salah satu metode yang paling sederhana adalah bulk density, yaitu dengan mengukur dimensi dan massa sampel. Densitas sampel

dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

=

(3.1.)

dengan:

= densitas sampel (g/cm3), m = massa sampel (g), dan

3.5.1.2.

Struktur Mikro

Mikro struktur dapat dianalisis salah satunya dengan menggunakan pengujian Scanning Electron Microscope (SEM). Scanning Electron Microscope adalah alat

yang dapat memberikan hasil detail permukaan sampel dan objek yang diamati secara tiga dimensi. Tujuan dilakukannya pengujian analisis mikro struktur sampel adalah untuk mengetahui mikro struktur bahan dalam gambar tiga dimensi.

3.5.2.

Karakterisasi Sifat Mekanik

Karakterisasi sifat mekanik yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut.

3.5.2.1.

Brinell Hardness [image:40.595.219.405.563.698.2]

Pada penelitian ini digunakan pengukuran kekerasan dengan metode Brinell. Pengujian kekerasan dengan metode Brinell dilakukan dengan cara mengidentifikasi permukaan logam dengan sebuah bola baja berdiameter 10 mm pada beban 3000 kg. Untuk metal ringan beban dikurangi hingga 500 kg untuk menghindari terjadinya tekanan yang terlalu dalam, dan untuk logam yang sangat keras digunakan bola karbid tungsten untuk meminimalisir distorsi dari indenter. Beban diberikan dengan standar waktu, biasanya 30 sekon, dan diameter lekukan hasil penekanan diukur dengan mikroskop daya rendah setelah beban dihilangkan. Permukaan yang akan diuji harus relatif halus (Dieter, 1986). Pengujian kekerasan Brinell dapat dilihat pada gambar 3.1.

Gambar

3.1.

Pengujian kekerasan Brinell (Sumber: www.alatuji.com) Untuk mencari d atau diameter lekukan, dapat dilihat pada gambar 3.2.

Pmax

[image:41.595.196.403.90.215.2] [image:41.595.176.452.601.720.2]

Gambar

3.2.

Diameter Lekukan pada Sampel dengan Pengujian Kekerasan Brinell

Brinell Hardness Number (BHN) dinyatakan dengan persamaan di bawah ini:

� = �

�/2 (�− �2₋ 2₎

(3.2.)

dengan:

Pmax = beban yang diberikan (kg),

D = diameter bola (mm), dan

d = diameter lekukan hasil penekanan (mm)

dengan rumus d = 2 2− 2− � 2 _{, dan}

BHN = Brinell Hardness Number atau Nilai Kekerasan Brinell (kgf/mm2).

3.5.2.2.

Compressive Test

Untuk pengujian kuat tekan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM), yang memiliki maksimal beban 100 kN. Pengujian kekuatan tekan dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar

3.3.

Pengujian Kekuatan Tekan Menggunakan UTM displ.

d r

Sampel

Dudukan sampel pada UTM Beban UTM

Pmax

Ao

Maka, nilai kuat tekan dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

= � �

0

(3.3)

dengan:

s = kuat tekan (Pa),

Pmax = beban yang diberikan (kN), dan

Ao = luas permukaan sampel yang dikenai beban (mm2).

3.5.3.

Karakterisasi Sifat Magnetik

Karakterisasi sifat magnet dilakukan menggunakan gaussmeter untuk mengetahui kuat medan magnet cuplikan dan menggunakan Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C, alat yang dapat menganalisis sampel dengan keluaran

berupa kurva histerisis (kurva yang dilengkapi dengan nilai induksi remanen atau

[image:42.595.190.434.444.599.2]

Br dan gaya koersif atau Hc), seperti pada gambar

3.4.

Gambar

3.4.

Contoh Kurva Histerisis Hasil Pengujian Menggunakan Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Permagraph C (Sumber: insentif.ristek.go.id)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.

Hasil Penelitian

4.1.1.

Hasil Pengujian Sifat Fisis

Dalam penelitian ini, cuplikan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester maupun silicone rubber yang telah dimagnetisasi diuji sifat fisisnya. Pengujian sifat fisis yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu pengujian densitas dimensi dan pengujian struktur mikro. Hasil pengujian sifat-sifat fisis yaitu sebagai berikut.

4.1.1.1.

Hasil Pengujian Densitas

Pada penelitian ini, pengujian densitas bonded magnet PrFeB dengan binder polyester maupun silicone rubber dilakukan menggunakan metode bulk density.

Dari hasil pengujian dan perhitungan, dapat dibuat tabel densitas bonded magnet PrFeB dengan masing-masing variasi komposisi (%berat) binder seperti tabel 4.1.

Tabel

4.1.

Hasil Pengukuran Densitas Bonded Magnet PrFeB dengan Variasi Komposisi Binder

Binder %berat Densitas (g/cm3)

Polyester

2% 5,6

4% 5,59

6% 4,87

8% 4,69

2% 5,93

Silicone Rubber 4% 5,52

6% 5,23

8% 5,18

4.1.1.2.

Hasil Pengujian Struktur Mikro [image:43.595.166.461.507.677.2]

[image:44.595.147.476.144.703.2]

SEM EDX. Hasil pengujian struktur mikro bonded magnet PrFeB dengan binder polyester dapat dilihat pada gambar 4.1.

Gambar

4.1.

Hasil SEM EDX Cuplikan Bonded Magnet PrFeB dengan 2% Binder Polyester

[image:45.595.147.476.144.701.2]

Hasil pengujian struktur mikro bonded magnet PrFeB dengan binder silicone rubber menggunakan SEM EDX dapat dilihat pada gambar 4.2.

4.1.2.

Hasil Pengujian Sifat Mekanik

Dalam penelitian ini, cuplikan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester maupun silicone rubber yang telah dimagnetisasi diuji sifat mekaniknya. Pengujian sifat mekanik yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu pengujian kekerasan Brinell dan pengujian kekuatan tekan. Hasil pengujian sifat-sifat mekanik yaitu sebagai berikut.

4.1.2.1.

Hasil Pengujian Kekerasan Brinell

Dalam penelitian ini pengujian kekerasan Brinell dilakukan menggunakan UTM (Universal Testing Machine). Data yang didapatkan pada pengujian kekerasan Brinell menggunakan UTM dapat dilihat pada Lampiran 4.1. Dari hasil perhitungan, dapat dibuat tabel kekerasan Brinell bonded magnet PrFeB dengan masing-masing variasi komposisi binder sebagai berikut.

Tabel

4.2.

Nilai Kekerasan Brinell Bonded Magnet PrFeB dengan Variasi Komposisi Binder

Binder %berat Kekerasan Brinell (kgf/mm2)

Polyester

2% 39,6

4% 24,8

6% 24,1

8% 19,9

Silicone Rubber

2% 10,4

4% 8

6% 7,8

8% 6,1

4.1.2.2.

Hasil Pengujian Kekuatan Tekan

Dalam penelitian ini pengujian kekuatan tekan juga dilakukan menggunakan UTM (Universal Testing Machine). Data yang didapatkan pada pengujian kekuatan tekan menggunakan UTM dapat dilihat pada Lampiran 5. Dari hasil perhitungan, dapat dibuat tabel kekuatan tekan bonded magnet PrFeB dengan masing-masing variasi komposisi binder sebagai berikut (tabel 4.3.).

[image:46.595.112.515.423.557.2]

Tabel

4.3.

Nilai Kekuatan Tekan Bonded Magnet PrFeB dengan Variasi Komposisi Binder

Binder %berat Kekuatan Tekan _(MPa)

Polyester

2% 106,6

4% 168,8

6% 172,3

8% 216

Silicone Rubber

2% 22,3

4% 18,2

6% 15,9

8% 14,4

4.1.3.

Hasil Pengujian Sifat Magnet

Pengujian sifat magnet yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu pengujian kuat medan magnet menggunakan gaussmeter dan pengujian terhadap energi produk (BH)max, Koersivitas HC, dan Remanansi Br menggunakan pemagraph. Hasil

pengujian kuat medan magnet menggunakan gaussmeter dapat dilihat pada tabel 4.4.

Tabel

4.4.

Nilai Kuat Medan Magnet pada Bonded Magnet PrFeB dengan Variasi Komposisi Binder

Binder %berat Kuat Medan Magnet (G)

Polyester

2% 1110,3

4% 1020,1

6% 1015

8% 987,8

Silicone Rubber

2% 1156,9

4% 1145

6% 1124,7

8% 1041,7

Hasil pengujian cuplikan bonded magnet PrFeB dengan 2% binder polyester terhadap energi produk (BH)max, Koersivitas HC, dan Remanansi Br

[image:47.595.112.513.131.280.2] [image:47.595.113.512.493.637.2]

[image:48.595.171.454.85.275.2] [image:48.595.109.511.389.433.2]

Gambar

4.3.

Kurva Histerisis Bonded Magnet PrFeB dengan komposisi 2% Binder Polyester

Tabel

4.5.

Data Hasil Pemagraph Bonded Magnet PrFeB dengan Komposisi 2% Binder Polyester

Remanansi Br (kG)

Koersivitas Hc (kOe)

Energi Produk Maksimum BHmax (MGOe)

6,77 6,029 6,64

Hasil pengujian cuplikan bonded magnet PrFeB dengan 2% silicone rubber terhadap energi produk (BH)max, Koersivitas HC, dan Remanansi Br

[image:48.595.166.461.545.703.2]

menggunakan pemagraph dapat dilihat pada gambar 4.4 dan tabel 4.6.

Gambar

4.4.

Kurva Histerisis Bonded Magnet PrFeB dengan Komposisi 2% Binder Silicone Rubber

-10 -5 0 5 10

-20 -10 0 10 20

B [kG]

H [kOe] MAGNET - PHYSIK Dr. Steingroever

GmbH PERMAGRAPH C

-10 -5 0 5 10

-20 -10 0 10 20

B[kG]

H[kOe] MAGNET - PHYSIK Dr. Steingroever GmbH

PERMAGRAPH C

Tabel

4.6.

Data Hasil Pemagraph Bonded Magnet PrFeB dengan Komposisi 2% Binder Silicone Rubber

Remanansi Br (kG)

Koersivitas Hc (kOe)

Energi Produk Maksimum BHmax

(MGOe)

7,05 6,703 9,15

4.2.

Pembahasan

4.2.1.

Sifat Fisis

Dari hasil yang diperoleh, sifat-sifat fisis cuplikan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester maupun silicone rubber adalah sebagai berikut.

4.2.1.1.

Densitas [image:49.595.178.449.417.600.2]

Dari penelitian yang telah dilakukan, densitas bonded magnet PrFeB untuk tiap variasi komposisi polyester yang didapatkan pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar 4.5.

Gambar

4.5.

Densitas Bonded Magnet PrFeB Terhadap Pengaruh Komposisi (%berat) Polyester

Dari gambar 4.5 di atas, dapat dilihat bahwa komposisi serbuk polyester sangat mempengaruhi densitas bonded magnet PrFeB. Semakin banyak komposisi serbuk polyester (%berat) yang ditambahkan pada serbuk PrFeB, maka densitas bonded magnet PrFeB yang dihasilkan semakin menurun. Densitas terbaik yang

5,6 5,59 4,87 4,69 4,6 5 5,4 5,8

2% 4% 6% 8%

didapatkan pada pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester yaitu pada penambahan 2% polyester senilai 5,6 gr/cm3. Nilai densitas tersebut terus menurun sebanding dengan bertambahnya polyester (%berat) pada PrFeB. Hal ini disebabkan oleh densitas maksimum polyester jauh lebih kecil daripada densitas maksimum PrFeB. Seperti yang telah diketahui, densitas maksimum yang dimiliki serbuk polyester senilai 1,1-1,4 g/cm3 (Stuart, 2003) dan densitas maksimum yang dimiliki serbuk magnet PrFeB senilai 7,61 g/cm3 (MQP Product Specification, 2011).

[image:50.595.177.446.373.570.2]

Tidak jauh berbeda dengan hasil pengujian densitas yang didapatkan pada pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder polyester, hasil pengujian densitas bonded magnet PrFeB dengan binder silicone rubber juga menunjukkan bahwa komposisi silicone rubber mempengaruhi densitas bonded magnet PrFeB. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.6.

Gambar

4.6.

Densitas Bonded Magnet PrFeB terhadap Pengaruh Komposisi (%berat) Silicone Rubber

Dari gambar 4.6 dapat dilihat bahwa densitas terbaik yang diperoleh pada pembuatan bonded magnet PrFeB dengan binder silicone rubber yaitu pada penambahan 2% silicone rubber, senilai 5,9 gr/cm3. Nilai densitas tersebut terus menurun sebanding dengan bertambahnya silicone rubber (%berat) pada serbuk magnet PrFeB. Hal ini disebabkan karena silicone rubber memiliki densitas

5,93 5,52 5,23 5,18 5 5,6 6,2

2% 4% 6% 8%

Den si tas ( g/ cm 3)

Komposisi Silicone Rubber

maksimum yang lebih rendah dibandingkan densitas maksimum PrFeB. Densitas maksimum yang dimiliki silicone rubber senilai 0,8 g/cm3 (Stuart, 2003).

Jika densitas terbaik bonded magnet PrFeB dengan binder polyester dibandingkan dengan densitas terbaik bonded magnet PrFeB dengan binder silicone rubber, maka bonded magnet PrFeB dengan binder silicone memiliki nilai yang lebih baik daripada densitas bonded magnet PrFeB dengan binder polyester. Hal tersebut dipengaruhi oleh jenis silicone rubber dengan bentuk liquid yang menyebabkan serbuk magnet PrFeB (sebagai filler) lebih mudah

masuk ke dalam matriks silicone rubber. Densitas ini juga mempengaruhi nilai kekuatan medan magnet cuplikan, dimana semakin besar densitas cuplikan bonded magnet PrFeB menyebabkan flux magnet dalam cuplikan semakin besar,

hal ini yang menyebabkan semakin tinggi pula nilai kekuatan medan magnet cuplikan tersebut.

4.2.1.2.

Struktur Mikro

Dari Hasil SEM EDX pada gambar 4.1., dapat dil