SKRIPSI
HILDA AYU MARLINA 090801040
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2013
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
MEDAN 2013
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,
Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
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.
Keywords: Bonded magnet, magnet PrFeB, polyester, silicone rubber, magnetic
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
3.2.1. 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
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
