OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF
SKRIPSI
LILIS SAGITA
110801039
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
LILIS SAGITA
110801039
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERNYATAAN
OPTIMASI MILLING TIME TERHADAP SIFAT FISIS DAN
MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2 SEBAGAI
ADITIF
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
LILIS SAGITA
PENGHARGAAN
Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
berkat, kasih karunia dan penyertaan-Nya selama penulis melaksanakan studi
hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Selama kuliah sampai penyelesain tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak
bantuan dalam bentuk moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari berbagai
pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Drs. Pardamean Sebayang, M.Sc dan Bapak Dr. Anwar Dharma S, MS
selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing,
mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam
melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.
2. Terima kasih yang sebesar - besarnya kepada kedua orang tuaku yang tercinta
, kepada Bapakku Asal Simangunsong dan Ibuku Shinta Marpaung yang telah
mendidik dan membesarkan saya. Yang telah berjuang bersusah payah, peras
keringat hingga saya bias melanjutkan study dan menyelesaikan penulisan
skripsi ini serta memberikan inspirasi , dorongan spritual, dana, perhatian dan
doa yang tak henti-hentinya kepada penulis.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika,
seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang telah
membantu dan membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini. Dan juga
kepada semua staf, pegawai dan dosen – dosen Universitas Sumatera Utara
mulai dari staf tertinggi hingga terendah dimana penulis menimba ilmu selama
ini.
4. Pihak Pusat Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonnesia
(LIPI) Serpong – Banten, yang banyak membantu diantaranya Bapak Dr.
Bambang Widyatmoko selaku kepala P2F LIPI, Bapak Pardamean Sebayang,
Pak Dr. Isnaini, Pak Iyon, Pak Nursidik, Pak Willdan, Ibu Kirana Putri, Pak
Andi, semua peneliti grup Laser dan seluruh staf dan karyawan P2F LIPI
yang banyak membantu, saya mengucapkan terimakasih.
5. Terimakasih buat Eben Ezer Situmorang dan adik-adikku tersayang Irfan
Pascal Simangunsong, Yhopi Surya Simangunsong, Harry Adhyaksa
Simangunsong, yang telah memberikan dukungan, doa dan memberikan
semangat kepada penulis.
6. Kepada teman-teman stambuk FISIKA 2011, juga seluruh anggota PHYSICS
PROLIX, David H, Jansius,Russel, William, Henni, Wahyu, Hendri, Rinto,
Jefri, Jerri, Hendra Gabe, Ingot, Ilham, Misael, Ancela, Rusti, Nova, Desi,
Intan, Ivo, Tabita, Nenshe, Trimala, Putri, Diana, Heni, yang telah
memberikan partisipasi , semangat dan dukungan untuk menyelesaikan
penulisan skripsi ini. Semoga kita semua sukses. Amin.
7. Sahabat- sahabatku seperjuangan satu kost selama melaksanakan penelitian di
LP2F LIPI Serpong Widya Susanti, Nova Pratiwi Barus, Hendra Damos,
Trisno, Parasian Simbolon, yang sama-sama berjuang suka duka dan
memberikan semangat, motivasi dan doa kepada penulis.
8. Kepada Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring M, Sc selaku kepala
Laboratorium Zat Padat yang telah memberi motivasi, arahan dan dukungan
kepada penulis. Dan juga Teman-teman Asisten Laboratorium Zat Padat yang
saling mendukung di dalam laboratorium.
9. Adik-adikku dari Stambuk 2012, 2013 dan 2014 atas semua dukungan dan doa
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi
dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang
membutuhkannya.
Medan,
OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF
ABSTRAK
Pembuatan magnet permanen BaFe12O19 dilakukan dengan mencampurkan serbuk
SiO2 yang bersifat amorf, memiliki titik leleh 1610 0C dan kekerasan 650 kg/mm2
sebagai doping, dengan komposisi 93:3 % Wt untuk mendapatkan magnet yang
kuat. Dilakukan mixing dan milling menggunakan Planetary Ball Mill (PBM)),
pencampuran dilakukan menggunakan metode dry mixing dan milling, campuran
dimixing dan dimilling dengan variabel waktu 12 jam, 24 jam, 36 jam dan 48 jam
dengan kecepatan Rpm dari PBM sebesar 15 rad/menit. Dari data PSA beberapa
variasi waktu diperoleh ukuran partikel yang paling kecil 8,76 mikron dengan
waktu milling 48 jam. Sifat fisis yang di uji adalah true density, dengan nilai true
density tertinggi didapat sebesar 4,30 (gr/cm3) pada waktu milling 48 jam, dan
peningkatan true Density diperoleh pada waktu milling 24-36 jam sebesar 2,1 %
Mikrostruktur dilihat menggunakan XRD, BaFe12O19 ditemukan beberapa puncak
tertinggi. SiO2 bersifat amorf tidak ada puncak yang muncul . Hasil XRD milling
24 jam dan 48 terdapat beberapa puncak BaFe12O19 yang muncul.
Kata Kunci : BaFe12O19 , SiO2, Planetary Ball Mill (PBM), Sifat Fisis,
OPTIMASI MILLING TIME POWDER TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MIKROSTRUKTUR BaFe12O19 DENGAN SiO2
SEBAGAI ADITIF
ABSTRACT
Manufacture of permanent magnet made by mixing powder BaFe12O19 amorphous
SiO2, has a melting point of 1610 0C and hardness of 650 kg/mm2 as doping, with
a composition of 93: 3% Wt to get a strong magnet. Do mixing and milling using
Planetary Ball Mill (PBM), the mixing is done using the dry method of mixing
and milling, the mixture dimixing and dimilling with variable time of 12 hours, 24
hours, 36 hours and 48 hours with a speed of 15 rpm of PBM rad / min , From the
data obtained a PSA some variation of the smallest particle size of 8.76 microns
with a milling time of 48 hours. The physical properties are true density test, with
the highest value obtained true density of 4.30 (g / cm3) at 48 hours milling time,
and a true increase in density obtained in 24-36 hours milling time by
2.1% Microstructure viewed using XRD, BaFe12O19 found some highest pick.
Amorphous SiO2 no pick that up. XRD results milling 24 hours and 48 there are
some emerging pick BaFe12O19
Keywords : BaFe12O19 , SiO2, Planetary Ball Mill (PBM), Physic Properties,
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Sifat Berbagai Magnet Keras 7
Tabel 2.2 Sifat Berbagai Magnet Lunak 8
Tabel 2.3 Karakteristik Fisika, mekanika, dan Sifat Elektrik Silika 11 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran PSA untuk serbuk BaFe12O19 dan SiO2 27
dengan Metode Dry Milling
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Densitas dari serbuk BaFe12O19 dan SiO2 29
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Histeris material magnet (a) Material magnet lunak, 6
(b) Material Magnet keras
Gambar 2.2 Struktur Kristal BaO.6Fe2O3 8
Gambar 2.3 Struktur primer tehtrahedron SiO4 9
Gambar 2.4 Bentuk unit kristal 10
Gambar 2.5 Material dan bola penghancur didalam vial (dinding vial 17 = lingkaran dengan garis putus-putus, bola penghancur =
bulat hitam besar, material = bulat hitam kecil)
Gambar 2.6 Proses tumbukan bola-bola di media milling 18
Gambar 2.7 Mekanisme terjadinya tumbukan 19
Gambar 2.8. Difraksi Bidang Atom 20
Gambar 3.4 Skema Diagram Alir 23
Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk BaO.6Fe2O3 26
tanpa milling.
Gambar 4.2. Grafik Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk SiO2 27
Gambar 4.3 Grafik Hubungan antara Waktu Milling Terhadap Mean 28 Diameter Campuran BaFe12O19 dan SiO2
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Waktu Milling TerhadapTrue Density 30 Campuran BaFe12O19 dan SiO2
Gambar 4.5 Pola XRD serbuk SiO2 31
Gambar 4.6 Pola XRD serbuk BaFe12O19 32
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gambar Dan Alat Penelitian
Lampiran 2 Densitas Dari Dimensi Sampel Berbentuk Serbuk
Lampiran 3 X R D
DAFTAR ISI
1.6 Sistematika Penelitian 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Magnet Secara Umum 5
2.2 Medan Magnet 6
2.2.1. Material Magnetik 6
2.3 Barium Hexa Ferrite (BaO.6Fe2O3) 8
2.4 Silika (SiO2) 9
2.4.1 Sumber Silika 10
2.4.2 Karakteristik Silika 11
2.5 Mixing dan Milling 12
2.6 Parameter Milling 12
2.6.1 Bahan Baku 12
2.6.2 Bola Gilling 13
2.6.3 Wadah Penggilingan 13
2.6.4 Kecepatan Milling 13
2.6.5 Rasio Berat Bola Serbuk 14
2.6.6 Ruang Kosong Pada Vial 14
2.6.7 Atmosfer Milling 15
2.6.8 Temperatur Milling 15
2.7 Planetari Ball Mill (PBM) 16
2.7.1 Mekanisme Milling Menggunakan Ball Mill 16 2.7.2 Mekanisme Terjadinya Tumbukan 18
2.8.1 Sifat Fisis 19
2.8.1.1 Densitas 19
2.8.2. Analisa Struktur 20
2. 8.2.1 X R D (X – Ray Difractomer) 20
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 21
3.1.1 Tempat penelitian 21
3.1.2 Waktu Penelitian 21
3.2 Bahan dan Alat 21
3.2.1 Bahan 21
3.2.2. Alat 21
3.3. Variabel Eksperimen 22
3.3.1 Variabel Penelitian 22
3.3.2 Variabel Percobaan yang diuji 22
3.4 Diagram Alir Penelitian 23
3.5 Prosedur Penelitian 24
3.5.1 Proses Milling Menggunakan PBM 24
3.5.2 Pengukuran Diameter Serbuk 24
3.5.3 Pengukuran Densitas Serbuk 24
3.5.4 X-Ray Diffraction (XRD) 24
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Hasil Penelitian 26
