PENGARUH KOMPOSISI����� TERHADAP SIFAT FISIS,MIKROSTRUKTUR DAN MAGNET DARI BARIUM
HEKSAFERIT
SKRIPSI
HENNI SETIA NINGSIH 110801071
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015
PENGARUH KOMPOSISI ����� TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR DAN MAGNET DARI BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
HENNI SETIA NINGSIH 110801071
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015 PERSETUJUAN
Judul :Pengaruh Komposisi Fe2O3 Terhadap
Sifat Fisis, Mikrostruktur dan Magnet dari Barium Heksaferrit
Kategori : Skripsi
Nama : Henni Setia Ningsih
Nomor Induk Siswa : 110801071
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA)
Universitas SumateraUtara
Diluluskan di
Medan, Agustus 2015
Diketahui/ disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua, Pembimbing,
(Dr. Marhaposan Situmorang) (
NIP : 195510301980031003 NIP : 196506171993031009
PERNYATAAN
PENGARUH KOMPOSISI Fe2O3 TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR DAN MAGNET DARI BARIUM HEKSAFERRIT
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan,Mei 2015
PENGHARGAAN
Syukur alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang
telah memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir. Salawat beriring salam teruntuk nabi besar Muhammad SAW yang
menjadi teladan dalam menjalani kehidupan.
Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara Medan. Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan
tugas akhir dengan judul : “ PENGARUH PENAMBAHAN
KOMPOSISI����� TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET DARI BARIUM HEKSAFERIT”. Yang dilaksanakan di
Laboratorium Magnet P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong,
Tangerang Selatan, Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya
penyusunan skripsi ini bayak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orangtua saya yang tersayang Ayahanda Saroji dan Ibunda
Masdalina Siregar,S.Pdi, abang saya Arfian Arief, S.T, kakak sayaYusri
Khairani, S.Pd,dan adik saya Rika Yuli Anita, yang tulus menyayangi
penulis dan tak henti-hentinya memberikan nasehat, doa, serta materi
maupun moril .
2. Bapak Dr. Sutarman M.Sc selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika
Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Drs. Syahrul Humaidi M.Sc,bapak Dr. Suprapedi M.Eng, dan
bapakIr. Muljadi M.Si selaku Dosen pembimbing yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini.
5. Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium
Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong.
6. Bapak Dr.Ing. Prijo Sarjono, Ibu Dr. Nenen Rusnaeni M.T, Bapak
Prof.Dr.Masno Ginting,Bapak Prof. Pardamean, Bapak Eko Arif M.Si,
Mas Lukman Faris S.T, Mas Boiran, selaku pembimbing lapangan yang
telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
7. Bapak Poltak Sihombing Ph.D selaku Dosen wali penulis selama
mengikuti perkuliahan.
8. Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika FMIPA
USU
9. Sahabat terbaik saya Mahdi Saragih S.Hut dan Dewi Hariyanti S.Pd buat
motivasi, doa dan dukungannya yang tak henti-henti kepada penulis.
10.Sahabat-sahabat saya WWRHP (William, Wahyu Sipahutar, Russell,
dan Putri Astari Rahmy), Prahmadyana, Intan Zahar, Tri Mala Sari, Elma
Riska Nst,Sri Handika, Wiriya Sasmita, kak Devi Permata Sari, Diella
Almira Nst, Kiki, Siti Syahira, Selvie Saragih, Rizky Tisa, Andi Pratama,
Lyana Amirani, Kartika, Eka Rahmadani dan Popi Sasniati. Yang tak
henti-hentinya memberikan semangat, doa, dukungan kepada penulis.
11.Seluruh teman – teman angkatan 2011, Adik-adik angkatan 2012, 2013
dan 2014 Fisika-USU.
Medan, Juli 2015
PENGARUH KOMPOSISI Fe2O3 TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR DAN MAGNET DARI BARIUM HEKSAFERRIT
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan magnet permanen Barium Heksaferit yang ditambahkan dengan Fe2O3 dengan variasi komposisi (x = 0, 0.125, 0.25, dan 0.5, % wt). Proses preparasi bahan baku mulai dari penggilingan serbuk Barium Heksaferrit (BaO.6Fe2O3) dengan cara wet milling dalam media aquades selama 48 jam. Bahan kemudian dikeringkan pada temperatur 100 °C selama 24 jam. Selanjutnya serbuk tersebut ditambahkan Fe2O3, digerus, dan dicampur bahan perekat Celuna WE-518 sebanyak 2 %wt dan dicetak dengan gaya 5 ton sehingga membentuk pellet dengan diameter 13,1 dan tebal 7,12 mm. Sampel yang telah dicetak kemudian disinter menggunakan tungku listrik Thermolyne dengan variasi temperatur sintering 1150 °C, 1200 °C, dan 1250 °C,masing – masing pada suhu tersebut ditahan selama 2 jam. Karakterisasi yang diuji meliputi sifat fisis (densitas dan porositas dengan metode Archimedes), struktur kristal dengan XRD dan sifat magnet dengan menggunakan permagraph. Dari hasil pengukuran densitas dan porositas magnet Barium Heksaferrit menunjukkan bahwa nilai densitas cenderung menurun dan porositas meningkat sebanding dengan jumlah penambahan Fe2O3. Kondisi optimum dicapai pada suhu sintering 1150 °Ctanpa penambahan (x = 0 %) Fe2O3menghasilkan densitas = 4,77 gr/cm3dan porositas = 22,3 %.Dari kurva histerisis dengan penambahan 0.25 dan 0.5 % wt Fe2O3 dapat diketahui nilai induksi remanen magnetic (Br) 1,51 - 0,95 kG, koercivitas (HcJ) 3,7 - 6, 49 kOe dan energi produksi (BH)maks 0,52 – 0,21 MGOe.Pengaruh
panambahan komposisi Fe2O3cenderung menurunkan nilai densitas, meningkatkan
porositas, dan menurunkan sifat magnetnya.
EFFECT OF Fe2O3 COMPOSITIONON PHYSICAL,
MIKROSTRUCTURE DAN MAGNETIC PROPERTIES OF BARIUM HEXAFERRITE
ABSTRACT
Barium M-Hexaferitte permanent magnet added by Fe2O3 have been made with the variation composition (x = 0, 0.125, 0.25, dan 0.5, % wt). The preparation raw material process powder Barium Heksaferrit (BaO.6Fe2O3)were done by wet milling mixing for 24 hours using distilled water.Then it is dried at a temperature of 100°C for 24 hours, then the powders were crushed added Fe2O3 and mixed with 2 % wt adhesive Celuna WE-518 and compacted with a pressure of 1.3 tonf/cm2to form a pellet with diameter of 13,1 and thickness of 7,12 mm.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 1150°C, 1200°C, and 1250°C hold for 2 hours.The characterizations was conducted on the physical properties, such as density andporosity by using Archimedes method, microstructure analysis using OM and XRD, and magnetic properties with permagraph. Based on the density and porosity measurement, it can be concluded thatBarium Heksaferritmagnethave adensity values that tend to decrease and the porosity values increase as the increasing of composition Fe2O3. The optimum condition is achieved at 1150°C with a value of x = 0, where the density value = 4.77 g/cm3 and the porosity = 22.3 %.The hysteresis curves show that values of the remanent induction (Br) 1,51 - 0,95 kG, koercivitas (HcJ) 3,7 - 6, 49 kOe and the maximum energy product(BH) max 0,52 – 0,21 MGOe.Effect increasing composition of Fe2O3is tend to decrease and the porosity values increase as the increasing of composition Fe2O3and decrease magnetic properties.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Grafik x
Daftar Lampiran xi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 2
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 Pengertian Magnet 5
2.2 Macam-Macam Magnet 5
2.3 Sifat-Sifat Magnet Permanen 6
2.3.1 Koersivitas 6
2.3.2 Remanensi 6
2.3.3 Temperatur Curie 6
2.3.4 Medan Anisotropi (HA) 7
2.4 Sifat Kemagnetan Bahan 7
2.4.1 Ferromagnetik 7
2.4.2 Ferrimagnetik 8
2.4.3 Paramagnetik 8
2.4.4 Diamagnetik 9
2.5 Material Magnet Lunak dan Magnet Keras 9
2.5.1 Magnet Lunak (Soft Magnetic) 9
2.5.2 Magnet Keras (Hard Magnetic) 10
2.6 Magnet Keramik 11
2.7 Metode Metalurgi Serbuk 13
2.7.1 Pencampuran (Mixing) 13
2.7.2 Penekanan (Kompaksi) 14
2.8 Karakterisasi Material Magnet 19
2.8.1 Sifat Fisis 19
2.8.2 XRD (X-Ray Diffraction) 20
2.9 Magnet Untuk Meteran Air 21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 22
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 22
3.2 Alat dan Bahan 23
3.2.1 Alat 23
3.2.2 Bahan – bahan 24
3.3 Diagram Alir Penelitian 25
3.4 Variabel Eksperimen 26
3.4.1 Variabel Penelitian 26
3.4.2 Variabel Percobaan yang diuji 26
3.5 Prosedur Penelitian 26
3.5.1 Proses Milling 27
3.3.2 Proses Analisa Ukuran Diameter Serbuk 27
3.3.3 Pembuatan Sampel Uji 27
3.6 Pengujian 28
3.6.1 Sifat Fisis 28
3.6.2 Pengamatan Mikrostruktur (Optical Microscope) 28
3.6.3 Difraksi XRD (X-Ray Difraction) 29
3.6.4 Sifat Magnet 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 32
4.1 Karakterisasi Serbuk BaFe12O19 32
4.2 Karakterisasi Sifat Fisis 33
4.2.1 Densitas dan Porositas 33
4.3 Karakterisasi Mikrostruktur 36
4.3.1 Pengujian XRD (X-Ray Difraction) 36
4.3.2 Mikroskop Optik (Optical Microscope) 39
4.4 Karakterisasi Sifat Magnet 42
4.4.1 Permagraph 42
4.4.2 Gaussmeter 43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 45
5.1 Kesimpulan 45
5.2 Saran 45
DAFTAR PUSTAKA 47
Halaman
Tabel 4.1Hasil Pengujian Densitas 33
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Porositas 35
Tabel 4.3 Hasil Analisa Penentuan ukuran partikel (Variasi Temperatur) 40
Tabel 4.4 Hasil Analisa Penentuan ukuran partikel (Variasi Komposisi) 41
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kualiatas Minyak Goreng bekas 43
Tabel 4.5 Hasil Pengujian sifat magnetik 34
Tabel 4.6 Hasil Pengujiankuat medan magnet 36
Halaman
Gambar 2.1 Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik 7
Gambar 2.2 Momen Magnet Dari Sifat Ferimagnetik 8
Gambar 2.3 Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik 8
Gambar 2.4 Kurva histerisis magnet lunak (soft magnetic) 9
Gambar 2.5 Kurva histerisis magnet keras (hard magnetic) 10
Gambar 2.5 Struktur Barium Heksferrit Kurva 12
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 25
Gambar 3.2 Skema Alat Uji Penelitian 30
Gambar 3.3 Kurva Histerisis 31
Gambar 4.1 Grafik Partikel Size Analizer (PSA) 32
Gambar 4.2 Hubungan antara penambahan komposisi Fe2O3 terhadap
nilai densitas BaFe12O19 34
Gambar 4.3 Hubungan antara penambahan komposisi Fe2O3 terhadap
porosity dari BaFe12O19 35
Gambar 4.4 Grafik Hasil Pengujian XRD BaO.6Fe2O3 Tanpa
Penambahan Komposisi Fe2O3 (0 %wt) 36
Gambar 4.5 Grafik Hasil Pengujian XRD BaO.6Fe2O3 Dengan
Penambahan Komposisi Fe2O3 (0,25 %wt) 37
Gambar 4.6 Grafik Hasil Pengujian XRD BaO.6Fe2O3 Tanpa
Penambahan Komposisi Fe2O3 (0,5 %wt) 38
Gambar 4.7 Hasil Mikroskop Optik Magnet Sinter Barium Heksaferit
dengan Variasi Temperatur 39
Gambar 4.8 Hasil Mikroskop Optik Magnet Sinter Barium Heksaferit
dengan Variasi Temperatur 40
Gambar 4.9 Kurva Histerisis 43
Gambar 4.10 Grafik Hubungan antara penambahan komposisi Fe2O3
terhadap nilai fluks magnetik 44
Halaman
Lampiran 1 50
Lampiran 2 53
Lampiran 3 57
