Pengaruh Waktu Dry Mechanical Milling dan Heat Treatment Terhadap Mikrostruktur, Densitas dan Sifat Magnet dari NdFeB

Teks penuh

(1)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan magnetik digunakan pada peralatan tradisional dan modern. Magnet permanen telah digunakan manusia selama lebih dari 5000 tahun seperti medium perekam pada komputer dan peralatan audio dan video. Dalam mendesain peralatan magnetik, seperti head perekam pada disk drive komputer atau transformator dalam sistem tenaga, kita harus mengetahui besarnya eksitasi yang dibutuhkan untuk mendapatkan kekuatan medan magnet. (L.C.Shen, 2001).

Kebutuhan akan bahan magnet meningkat dengan pesat dalam beberapa dekade belakangan ini. Perkembangan yang dramatis di bidang magnet ini terjadi sejak ditemukannya bahan magnet permanen berbasis logam tanah jarang (rare

earth permanent magnets) seperti NdFeB, RECo, dan REFeB. Saat ini bahan magnet permanen digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi untuk mengubah

energi listrik menjadi energi mekanik atau sebaliknya. Tiga sifat penting yang menggambarkan kinerja magnet permanen adalah induksi magnetik remanens

(Br), koersivitas (Hc), dan produk energi maksimum(BHmax). (E.Yuliati,2005). Pada awalnya magnet permanen dibuat dari baja keras dan berbagai alloy, misalnya ALNICO dari paduan logam Ni dan Co, kemudian berkembang dibuat dari bahan keramik atau ferit dari oksida-oksida logam misalnya: Feroxdure SrFe12O19 dan hexagonal ferit BaFe12O19. Bahan – bahan magnet tersebut memiliki kemampuan menghasilkan (BH)max 3-20 MGOe dan medan magnet koersifnya Hc sekitar 120 – 270. Kemudian pada tahun dua ribuan negara maju mulai memanfaatkan bahan tanah jarang (Sm, Pd, Nd) sebagai bahan baku magnet permanen, yang kemudian dikenal magnet tanah jarang, misalnya magnet Sm – Co dan magnet Nd-Fe-B.

(2)

Perkembangan magnet permanen saat ini sangat difokuskan untuk magnet permanen energi tinggi. Salah satu bahan magnet permanen yang dapat menghasilkan energi tinggi tersebut adalah dari jenis Re-Fe-B (Re = Nd, Pr).

Magnet permanen berjenis Re-Fe-B ini terbuat dari paduan logam tanah jarang berjenis Neodymium atau Praseodymium, logam Besi, dan Boron dengan fasa magnet Nd2Fe14B atau Pr2Fe14B yang memiliki struktur kristal tetragonal. Kelebihan lain dari magnet permanen berbasis Re-Fe-B ini adalah memiliki Induksi magnet saturasi yang tinggi mencapai 1,6 T atau 16 kG, dengan induksi remanensi tertinggi saat ini mencapai 1,53 T atau 15,3 kG dalam bentuk sintered

magnet. (C.Kurniawan, 2013).

Magnet permanen jenis RE-Fe-B (RE = Nd, Pr) hingga saat ini merupakan jenis magnet permanen yang memiliki kualitas terbaik dengan energi produk yang mencapai 55 MGOe. Namun demikian, selain memiliki sifat magnet terbaik tersebut, magnet berbasis RE-Fe-B tersebut memiliki kekurangan diantaranya adalah temperatur Curie yang rendah dan rentan teroksidasi sehingga mudah terkorosi. Rendahnya ketahanan korosi tersebut disebabkan adanya fasa RE-Rich

yang ada di batas butir (grain boundaries) dan merupakan zat aktif yang dapat bereaksi dengan oksigen pada lingkungan yang humid. (C.Kurniawan,2013).

Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB) adalah magnet bumi yang terbuat dari paduan unsur Neodymium, Besi dan Boron untuk membentuk struktur kristal tetragonal Nd2Fe14B. Dikembangkan pada tahun 1982 oleh General Motors dan Sumitomo Special Metals, magnet NdFeB adalah magnet permanen paling kuat yang dibuat. (Fraden,2010).

(3)

Disamping itu, terdapat beberapa keunggulan dari sintered magnet antara lain: produksi energi maksimum untuk ukuran magnet, induksi magnet remanen (Br) kuat, dan densitas yang lebih baik daripada bonded magnet. (Steve,2006).

Dalam memenuhi kebutuhan magnet permanen, pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan magnet permanen sintered NdFeB dengan metode dry milling dalam keadaan gas inert (gas N2) mengingat bahwa gas inert merupakan gas yang tidak reaktif atau tidak mudah bereaksi sehingga dapat mencegah terjadinya oksidasi dari lingkungan. NdFeB yang digunakan dalam bentuk Raw

Material yang belum memiliki sifat magnetik. Proses dry milling dilakukan dengan memvariasikan waktu milling process untuk mendapatkan induksi magnetik (B) tertinggi.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah sebelumnya, maka penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini, diantaranya:

1. Bagaimana pengaruh variasi waktu terhadap proses milling sampel NdFeB dengan atmosfir gas inert (gas N2).

2. Bagaimana pengaruh waktu maksimal terhadap hasil milling dengan menggunakan metode dry milling.

3. Bagaimana pengaruh metode dry milling terhadap mikrostruktur dan sifat magnet NdFeB setelah proses milling.

1.3 Batasan Masalah

Adapun yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini antara lain:

1. Bahan baku NdFeB yang digunakan semula dalam bentuk serpihan kecil (Raw Material ) yang kemudian dimilling menjadi serbuk NdFeB.

2. Gas inert yang digunakan saat proses milling adalah gas Nitrogen (N2). 3. Salah satu variabel utama yang mempengaruhi mikrostruktur dan sifat

(4)

4. Parameter – parameter yang dianalisa antara lain : analisa ukuran partikel serbuk NdFeB menggunakan PSA (Particle Size Analyzer), analisa sifat magnetik sampel NdFeB dengan menggunakan Gaussmeter, Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dan Permagraph, analisa struktur kristal serbuk NdFeB dengan menggunakan XRD (X-Ray Diffracometer) dan pengamatan struktur mikro serbuk NdFeB dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy).

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah:

1. Menguasai teknik preparasi serbuk serpihan NdFeB dengan cara dry milling process menggunakan media atmosfir gas N2.

2. Mengetahui pengaruh variasi waktu milling NdFeB dengan metode dry milling dalam kondisi gas inert terhadap ukuran partikel, mikrostruktur dan sifat magnetiknya.

3. Mengetahui pengaruh suhu heat treatment terhadap kuat medan magnet NdFeB (magnetic flux density).

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini antara lain:

1. Mendapatkan parameter-parameter proses preparasi serbuk NdFeB untuk pembuatan magnet sinter NdFeB.

2. Mengetahui teknologi pembuatan magnet permanen NdFeB secara umum.

3. Mengetahui hubungan antara ukuran partikel dengan sifat magnetik NdFeB.

1.6 Tempat Penelitian

(5)

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada masing – masing bab adalah sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan

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

Bab II Tinjauan Pustaka

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

Bab III Metodologi Penelitian

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian, prosedur penelitian, pengujian

sampel.

Bab IV Hasil dan Pembahasan

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

Bab V Kesimpulan dan Saran

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...

Related subjects :