PENGARUH PENAMBAHAN Fe PADA PEMBUATAN
BONDED
MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN
SIFAT MAGNET
SKRIPSI
HAFSAH KHAIRUNNISA
120801084
‘
DEPARTEMEN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN Fe PADA PEMBUATAN
BONDED
MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN
SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Oktober 2017
HAFSAH KHAIRUNNISA 120801084
PENGHARGAAN
Alhamdulillahi robbil’alamin, segala puji dan syukur kepada Alloh SWT telah memberi rahmat serta hidayah-Nya yang senantiasa melimpah kepada penulis sehingga mampu melaksanakan dan menyelesaikan skripsi ini dengan judul “PENGARUH PENAMBAHAN Fe PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT MAGNET” sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan Sarjana (S1) jurusan Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat dalam memberikan bimbingan, dukungan, semangat dan doa kepada penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada:
1. Dr. Kerista Sebayang, M.Sc, sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
2. Dr. Perdinan Sinuhaji sebagai ketua Departemen Fisika dan seluruh Bapak/Ibu Staf pengajar serta pegawai Administrasi di Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pendidikan dan fasilitas kepada penulis selama perkuliahan.
3. Awan Maghfirah, S. Si., M. Si., sebagai sekretaris Departemen Fisika serta sebagai dosen pembimbing yang telah sabar membimbing dan memberi banyak masukan kepada penulis.
4. Dr. Kerista Sebayang, MS. dan Drs. Herli Ginting, MS, selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan serta membimbing penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
5. Ir. Muljadi, M. Si. sebagai dosen pembimbing di Pusat Penelitian Fisika LIPI yang telah membagikan ilmu pengetahuan serta sabar membimbing penulis untuk menyelesaikan skripsi ini, pembimbing lapangan dan staf pegawai team magnet Ibu Nenen, Bapak Dame, Bapak Candra, Bapak Arif Eko, Bapak
Lukman, Bapak Amat yang sudah meluangkan waktunya dan dan banyak memberi saran dalam proses penelitian di P2F LIPI.
6. Kedua orang tua ku yang tercinta, Bapak Drs. Sahru Romadona Siregar dan Ibu drg. Nauli Efiarti, M. Kes., yang telah sangat sabar mendukung, membimbing, dan seantisa mendoakan juga memberikan bantuan moril serta materil kepada penulis. Dan kepada abang dan adik-adik semua yang selalu memberi perhatian dan semangat.
7. Faza Amilivia Roviqi sebagai guru, kakak, dan sahabat yang sudah mau mendengarkan keluhan dan memberikan banyak motivasi.
8. Bapak Yukinun sebagai wali serta semua guru, pengurus dan teman-teman di Pondok Pesantren Al Falah yang telah memberi semangat dan motivasi.
9. Bapak Kustono dan istri yang sudah menyedikan makan dan meminjamkan sepeda selama proses penelitian di LIPI dan semua tetangga di PAC PUSPITEK, LDII.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan skripsi ini. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi orang yang membacanya
Medan, Februari 2018
PENGARUH PENAMBAHAN Fe PADA PEMBUATAN
BONDED
MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN
SIFAT MAGNET
ABSTRAK
Pembuatan dan karakterisasi bonded magnet NdFeB telah berhasil dilakukan dengan menggunakan bahan baku serbuk NdFeB dan serbuk Fe. Variasi komposisi serbuk NdFeB dan serbuk Fe adalah 100:0, 95:5, dan 90:10 (%berat). Proses milling kedua bahan baku dilakukan dengan metode wet milling (toluene) menggunakan Planetary Ball Mill (PBM) selama 30 menit kemudian serbuk dikeringkan dengan oven. Selanjutnya, sebuk hasil milling dicampur dengan epoxy dengan perbandingan serbuk dan epoxy 96:4 (%berat) dari total massa sampel 5,2 gram kemudian dicetak secara isotropi pada tekanan 70 kgF selama 2 menit menggunakan Magnetic Field Press. Selanjutnya sampel pelet di simpan pada glove box sampai mengering. Karakterisasi material meliputi: Pengukuran diameter partikel, densitas, sifat magnetik (VSM), dan fluks magneik dengan Gaussmeter. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahn Fe meningkatkan sifat fisis dan menurunkan sifat magnet. Densitas dan kuat medan magnet terbaik diperoleh pada penambahan Fe 5% yaitu sebesar 5,5 g/cm3 dan
1408,4 G. Nlai Mr=6,41 kG, Ms = 10,25 kG, Hc = 3,885 koe, dan BHmax = 4,31 MGOe
Kata kunci: Bonded magnet NdFeB, penambahan Fe, binder epoxy, sifat fisis, sifat magnet.
THE EFFECT OF ADDITIONAL Fe IN
MANUFACTURING BONDED MAGNET NdFeB ON PHYSICA;
PROPERTIES AND MAGNETIC PROPERTIES
ABSTRACT
Preparation and characterization of bonded magnets NdFeB has been successfully performed using NdFeB powder and Fe powder as raw materials. Variations in thecompotition of NdFeB powder and Fe powder are 100: 0, 95:5, and 90:10 (%wt). Milling process both raw materials was conducted by wet milling (toluene) using Planetary Ball Mill (PBM) for 30 minutes and then powder dried by oven. Furthermore, the powder of the milling product was mixed with epoxy with the ratio of powder and epoxy 96:4 (wt%) and then compacting isotropy at a pressure of 70 kgF using Magnetic Field Press of 5,2 gram from total mass of the sample. Furthermore, pellet samples are stored in the glove box until it dries. Material characterization includes: Measurement of particle diameter, density, magnetic properties (VSM), and magneic flux with Gaussmeter. The results showed that Fe enhancer improved physical properties and decreased magnetic properties. The density and strength of the best magnetic field were obtained at the addition of Fe 5% is 5.5 g /cm3 and 1408.4G. Mr. N = 5.41 kG, Ms = 10.25 kG, Hc = 3.885 koe, and BHmax = 4 , 31 MGO
Keywords: Bonded magnet NdFeB, additional Fe, binder epoxy, physical properties, magnetic properties.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN i PERNYATAAN ii PENGHARGAAN iii ABSTRAK v ABSTRACT viDAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR LAMPIRAN xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Rumusan Masalah 2 1.3. BatasanMasalah 2 1.4. Tujuan Penelitian 3 1.5. Manfaat Penelitian 3 1.6. SistematikaPenulisan 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Magnet Secara Umum 5
2.2. Klasifikasi Bahan Magnet 6
2.2.1. Bahan Diamagnetik 7
2.2.2. Bahan Paramagnetik 7
2.2.3. Bahan Ferromagnetik 8
2.2.4. Bahan Anti Ferromagnetik 10
2.2.5. Bahan Ferrimagnetik 10
2.3. Magnet permanen dan Magnet Lunak 11
2.4.1. Koersifitas 13
2.4.2. Remanen 14
2.5. Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB) 16
2.6. Proses Fabrikasi Magnet Permanen NdFeB 17
2.7. Bonded Magnet Neodymium iron Boron (NdFeB) 18
2.8. Besi (Fe) 18
2.9. Binder Epoxy 20
2.10. VSM (Vibrating Sample Magnometer) 21
2.11. Densitas 22
2.12. Mikro Struktur dan Miroskop Optik 22
2.13. Image-J 23
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat danWaktu Penelitian 25
3.1.1 Tempat Penelitian 25
3.1.2 Waktu Penelitian 25
3.2. Peralatan danBahan 25
3.2.1 Alat penelitian 25
3.2.2 Bahan penelitian 26
3.3. Diagram Alir percobaan 27
3.4. Proedur Percobaan 28
3.4.1. Preparasi bahan serbuk 28
3.4.1.1. Pencampuran Bahan Baku 28
3.4.1.2. Proses Milling 28
3.4.1.3. Pengeringan Serbuk Basah 28
3.4.2. Preparasi Sampel Uji (pelet) 28
3.4.2.1. Pencampuran Bahan 29
3.4.2.2. Proses Kompaksi 29
3.4.2.3. Proses Magnetisasi 29
3.4.3. Karakterisasi 29
3.4.3.1. Analisa Sifat Magnetik Serbuk 29
3.4.3.5. Analias Ukuran Partikel 31
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Karakterisasi Sifat Fisis 32
4.1.1 Hasil Pengujian OM (Optical Microscope) 32
4.1.2 Hasil pengujian densitas 33
4.2 Karakterisasi Sifat Magnet 35
4.2.1 Hasil Pengujian VSM 35
4.2.2 Hasil Pengujian Gaussmeter 36
BAB 5.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 37
5.2. Saran 37
DAFTAR TABEL
Halaman 2.1.
Parameter kemagnetan beberapa bahan ferromagnetik 12
2.2 Sifat NdFeB 17
2.3 Informasi dasar unsur besi 19
4.1 Data hasil perhitungan diameter rata-rata partikel 33
4.2 Data hasil densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi pengayaan Fe
0%, 5% dan 10 (%wt) 34
4.3 Data hasil pengujian sifat magnetik sampel pelet bonded magnet
NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) 36
4.4 Nilai Fluks Magnetik pada sampel peletbondedmagnet NdFeB dengan variasi penambahan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt)
DAFTAR GAMBAR
Hala man
2.1 Skema (a) nikel paramagnetik dan (b) nikel ferromagnetik 9
2.2 Perbedaan koersifitas dan koersifitas intrinsik 14
2.3 Kurva magnetisasi 15
a. Induksi awal (B) versus medan magnet (H). b. Loop histerisis (magnet lunak).
c. Loop histerisis (magnet keras).
2.4 Peralatan VSM (Vibrating Sample Magnetometer) (P2F LIPI) 21
4.1 Hasil foto menggunakan OM dan gambar setelah treshold
sampel dengan penambahan: (a) 0% Fe, (b) 5% Fe, dan (c) 10% Fe 32
4.2 Hubungan antara densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan
variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) 34
4.3 Kurva histeresis magnet NdFeB dengan variasi penambahan
Fe 0%, 5%, dan 10% (dalam %wt) 35
4.4 Grafik hubungan antara (%wt) Fe terhadap nilai fluks magnetik
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul
Lampiran
1. Gambar Bahan dan Peralatan
2. Perhitungan Nilai Bulk Densitas
3. Hasil Pengukuran VSM
4. Karakteristik NdFeB type MQPB+
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
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). 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).
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).
Magnet permanen yang terbuat dari bubuk memiliki sifat mekanik yang rendah. Tekanan mekanis yang terjadi pada magnet selamaperakitan dan dalam pekerjaan normal dapat merusak mereka. Hal ini diperlukan untuk mengembangkan magnet dengan sifatmekanik yang lebih baik. Sifat mekanik magnet tergantung terutama pada komposisi magnet: jumlah serbuk magnetik keras, jumlahresin dan teknologi manufaktur. Mencampur bubuk magnetik keras dengan bubuk logam adalah salah satu cara untuk meningkatkansifat mekanik dari material komposit magnetik keras. Penambahan serbuk logam meningkatkan juga ketahanan korosi dari bahankomposit, dan sifat aplikasi magnet ini lebih tinggi dibandingkan dengan magnet tanpa penambahan. Pembuatan material kompositdengan penambahan bubuk logam mirip dengan pembuatan magnet tanpa penambahan tetapi biaya yang digunakan dapat lebih rendah. (M. Dark, 2006).
Untuk memenuhi kebutuhan magnet permanen, dalam penelitian ini dipelajari pembuatan bonded magnet dengan mencampurkan bahan serbuk Fe dan
serbuk Neodymium Iron Boron (NdFeB) komersil type MQPB+ dengan resin epoxy, karena mempunyai sifat thermoset dan mudah dibentuk. Bonded magnet merupakan magnet komposit atau magnet yang terdiri dari dua bahan, yaitu matriks dan filler.
1.2.Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah penelitian ini adalah: 1. Bagaimana cara pembuatanbonded magnet NdFeB dengan penambahan Fe
dan binder resin epoxy?
2. Bagaimana pengaruh penambahan Fe 0%, 5% dan 10% (dalam %wt) dalam bonded magnet NdFeB terhadap sifat fisis?
3. Bagaimana pengaruh penambahan Fe 0%, 5% dan 10% (dalam %wt) dalam bonded magnet NdFeB terhadap sifat magnet?
1.3.Batasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :
1. Sampel yang digunakan adalah serbuk NdFeB tipe MQP-B+, serbuk Fe dan epoxy resin.
2. Variasi penambahan serbuk Fe 0%, 5%, dan 10% (dalam %wt) pada serbuk NdFeB.
3. Karakterisasi bahan NdFeB hasil yang akan dilakukan meliputi :
a. Pengujian densitas untuk mengetahui densitas dari pelet magnet permanen bonded NdFeB dengan penambahan serbuk Fe dan resin epoxy.
b. Metode OM (Optical Microscope), untuk melihat ukuran partikel. c. Karakterisasi sifat magnet dengan VSM (Vibrating Sample
1.4.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk menguasai teknik preparasi serbuk NdFeB dan Fe melalui metoda wet milling process dengan menggunakan media toluen.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serbuk Fe 0%, 5%, dan 10% (dalam %wt) pada serbuk NdFeB terhadap bulk densitas dan sifat magnet dalam pembuatan bonded magnet NdFeB.
3. Untuk mengetahui penambahan optimum dari serbuk Fe yang dapat menghasilkan sifat fisis dan sifat magnet yang lebih baik dalam bonded magnet NdFeB.
1.5.Manfaat Penelitiaan
Dari tujuan yang telah disebutkan di atas, maka dalam penelitian ini diharapkan manfaat dari penelitian adalah sebagai berikut:
1. Menambah pengetahuan baru pada dunia industri khususnya dalam pembuatan magnet.
2. Memperoleh material magnet komposit NdFeByang lebih baik dengan penambahan serbuk Fe
1.6.Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan sistematika 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 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
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Pengertian Magnet Secara Umum
Material magnet merupakan suatu benda atau bahan yang mempunyai daya tarik terhadap benda yang mempuyai unsur logam atau besi di sekelilingnya. Magnet memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub kutub selatan. Bila kedua kutub berlawanan saling berhadapan maka akan terjadi gaya tarik menarik. Sedangkan bila kedua kutub dihadapkan maka akan terjadi tolak menolak. Sejak zaman dahulu telah diketahui beberapa bijih mineral atau batuan warna metalik bersifat menarik partikel besi. Mineral atau batuan itu disebut magnetik atau batuan bermuatan
Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani, magnitis lithos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut. Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub magnet adalah daerah yang berada pada ujung-ujung magnet dengan kekuatan magnet yang paling besar berada pada kutub-kutubnya. Walaupun magnet dapat dipotong-potong sampai kecil, potongan tersebut akan tetap memiliki dua kutub.
Pada tahun 1819 diketahui bahwa ada hubungan antara fenomena-fenomena listrik dan magnet. Pada tahun itu seorang sarjana bangsa Denmark Hans Christian Oersted (1770-1851) mengamati bahwa sebuah magnet yang dapat berputar akan menyimpang apabila berada didekat kawat yang dialiri arus. Dua belas tahun kemudian, setelah bertahun-tahun mengadakan percobaan, Faraday menemukan bahwa akan ada aliran arus sebentar dalam sebuah circuit, apabila arus dalam circuit lain didekatnya dimulai alirannya atau diputuskan. Tidak lama kemudian setelah itu diketahui bahwa gerakan magnet menjauhi atau mendekati circuit itu menimbulkan efek yang sama. (Sears, 1963)
Kemudian pada tahun 1821, Michael Faraday membuat suatu penemuan penting. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnit
kompas biasa dapat menyimpang jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak berjauhan. Hal ini membuat Michael Faraday menyimpulkan bahwa, jika magnet didekatkan, yang akan bergerak adalah kawat yang dialiri listrik. Bekerja atas dasar dugaan ini, Michael Faraday berhasil membuat suatu skema yang jelas dimana kawat akan terusmenerus berputar berdekatan dengan magnit sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat. Sesungguhnya penemuan ini Faraday merupakan motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Meskipun masih sangat primitif, penemuan Michael Faraday ini merupakan “nenek moyang” dari semua motor listrik yang digunakan dunia saat ini. Penemuannya berupa penggunaan arus listrik untuk membuat benda bergerak adalah pembuka jalan yang luar biasa untuk penemuan-penemuan motor listrik selanjutnya. Namun kegunaan praktisnya masih terbatas karena belum ada metode untuk menggerakkan arus listrik selain dari baterei kimiawi sederhana yang ada pada saat itu. Faraday yakin, pasti ada suatu cara penggunaan magnit untuk menggerakkan listrik, dan beliau terus-menerus mencari jalan bagaimana menemukan metode tersebut. Kini, magnit yang tak berpindah-pindah tidak mempengaruhi arus listrik yang berdekatan dengan kawat (Stephen M, 2011).
Magnet terbaik umumnya mengandung besi metalik. Namun, ternyata bahwa unsur lain pun menampilkan sifat magnetik; selain itu, material bukanlogam pun dapat memiliki sifat magnet. Dalam teknologi modern kini banyak digunakan magnet logam maupun magnet keramik. Selain itu dimanfaatkan pula unsur lain untuk meningkatkan kemampuan magnetik sehingga memenuhi persyaratan. (Van Vlack, 1984)
2.2.Klasifikasi Bahan Magnet
Bahan magnetik adalah suatu bahan yang memiliki sifat kemagnetan dalam komponen pembentuknya. Berdasarkan perilaku molekulnya di dalam Medan magnetik luar, bahan magnetik terdiri dari: Diamagnetik, Paramagnetik, Feromagnetik, Anti Ferromagnetik dan Ferrimagnetik.
2.2.1. Bahan Diamagnetik
Diamagnetik merupakan sifat universal dari atom karena terjadi gerakan elektron pada orbitnya mengelilingi nukleus. Elektron dengan gerakan seperti ini merupakan suatu rangkaian listrik, dan dari hukum Lenz diketahui bahwa gerakan ini diubah oleh medan yang diterapkan sedemikian rupa sehingga menimbulkan gaya tolak. (Smallman,R.E. 2000). Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/ molekulya adalah nol, tetapi medan magnet akibat orbit dan spin elektronnya tidak nol (Halliday & Resnick, 1978).
Konstribusi diamagnetik yang berasal dari elektron valensi kecil, tetapi apabila berasal dari kulit tertutup kontribusi sebanding dengan jumlah elektron di dalamnya dan dengan kuadrat radius “orbit”. Pada berbagai logam, efek diamagnetik ini dikalahkan oleh kontribusi paramagnetik yang berasal dari spin elektron. Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan mengubah gerakannya sedemikian rupa sehingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan dengan medan magnet luar tersebut.
Material diamagnetik mempunyai suseptibilitas magnetik negatif kecil, yang berarti akan bersifat lemah terhadap medan magnetik luar yang diberikan. (Matthew,2013).
Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron. Karena atom mempunyai elektron orbital, maka semua bahan bersifat diamagnetik. Suatu bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. Permeabilitas bahan ini: μ< μ0 dengan suseptibilitas magnetik bahan: χm < 0. Nilai bahan diamagnetik mempunyai orde -10-5m3/kg. Contoh bahan
diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng.
2.2.2. Bahan Paramagnetik
Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/ molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total
seluruh atom/ molekul dalam bahan nol, hal ini disebabkan karena gerakan atom/ molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan (Halliday & Resnick, 1978).
Setiap elektron berperilaku seperti magnet kecil dan dalam medan magnetik memiliki salah satu dari dua orientasi, yaitu searah atau berlawanan dengan arah medan, tergantung pada arah spin elektron tersebut. Oleh karena itu, energi elektron berkurang atau bertambah dan dapat dipaparkan secara mudah dengan teori pita. Jadi, apabila kita menganggap bahwa pita level energi terbelah menjadi dua bagian pada gambar 2.1a, dan masing – masing bagian terdapat elektron dengan spin berlawanan, maka bila terdapat medan, beberapa elektron akan mengubah keterikatan dari pita yang satu ke pita yang lain sampai kedua pita mempunyai level energi Fermi sama. (Smallman,R.E. 2000).
Di bawah pengaruh medan eksternal, mereka mensejajarkan diri karena torsi yang dihasilkan. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar.
Dalam bahan ini hanya sedikit spin elektron yang tidak berpasangan, sehingga bahan ini sedikit menarik garis-garis gaya. Dalam bahan paramagnetik, medan B yang dihasilkan akan lebih besar dibanding dengan nilainya dalam hampa udara. Suseptibilitas magnet dari bahan paramagnetik adalah positif dan berada dalam rentang 10-5 sampai 10-3 m3/Kg, sedangkan permeabilitasnya adalah μ > μ0. Contoh bahan paramagnetik : alumunium, magnesium dan wolfram. (Nicola,2003).
2.2.3. Bahan Ferromagnetik
Bahan ferromagnetik mempunyai resultan medan magnet atomis besar, hal ini disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ini banyak spin elektron yang tidak berpasangan, masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan menimbulkan medan magnetik, sehingga medan magnet total yang dihasilkan oleh satu atom menjadi lebih besar (Halliday & Resnick,
Ferromagnetisme, seperti paramagnetisme, berasal dari spin elektron. Namun, pada material ferromagnetik, dihasilkan magnet permanen dan ini menunjukkan bahwa ada kecenderungan dari spin elektron untuk tidak berubah arah meskipun medan ditiadakan. Mengenai struktur pita, ini berarti bahwa setengah pita terkait dengan satu pin secara otomatis berkurang apabila level kosong di puncak diisi oleh elektron dari puncak lainnya (Gambar 2.1b) dan perubahan energi potensial berkaitan dengan transfer ini disebut energi pertukaran. Jadi, meskipun secera energetik memang dimungkinkan adanya keadaan dimana semua spin berada dalam satu arah, terdapat faktor bertentangan yaitu prinsip pengecualian Pauli, karena apabila spin berada dalam satu arah banyak elektron harus memasuki keadaan kuantum lebih tinggi yang berarti terjadi peningkatan energi kinetik.
Gambar 2.1. Skema (a) nikel paramagnetik dan (b) nikel ferromagnetik (Raynor,1958)
Pada logam ferromagnetik terjadi pengarahan spin elektron secara spontan, karena interaksi yang kuat, meski tidak diterapkan suatu medan. Akan tetapi suatu spesimen besi dapat berada dalam kondisi tanpa magnetisasi karena pengarahan seperti itu terbatas di daerah kecil, atau domain, yang secara statistik saling bertentangan. Domain ini berbeda dengan butir logam polikristalin dan dalam satu butir terdapat beberapa domain. Dengan penerapan medan magnetik, domain dengan orientasi yang diutamakan tumbuh dengan mendifusi domain lain oleh
migrasi batas domain sehingga seluruh spesimen mengalami magnetisasi. (Smallman,R.E. 2000).
2.2.4. Bahan Anti Ferromagnetik
Bahan yang menunjukkan sifat antiferomanetik, momen magnetik atom atau molekul, biasanya terkait dengan spin elektron yang teratur dalam pola yang reguler dengan tetangga spin (pada sublattice berbeda) menunjuk ke arah yang berlawanan. Hal ini seperti ferromagnetik dan ferrimagnetik,suatu bentuk dari keteraturan magnet. Umumnya, keteraturan antiferromagnetik berada pada suhu yang cukup rendah, menghilang pada di atas suhu tertentu. Suhu Neel adalah suhu yang menandai perubahan sifat magnet dari antiferromagnetik ke paramagnetik. Di atas suhu Neel bahan biasanya bersifat paramagnetik.
Pada bahan antiferromagnetik terjadi peristiwa kopling momen magnetik di antara atom-atom atau ion-ion yang berdekatan. Peristiwa kopling tersebut menghasilkan terbentuknya orientasi spin yang anti paralel. Satu set dari ion magnetik secara spontan termagnetisasi di bawah temperatur kritis (dinamakan temperatur Neel). Temperatur menandai perubahan sifat magnet dari antiferromagnetik ke paramagnetik. Susceptibilitas bahan anti ferromagnetik adalah kecil dan bernilai positif. Susceptibilitas bahan ini di atas temperatur Neel juga sama seperti material paramagnetik, tetapi di bawah temperatur Neel, susceptibilitasnya menurun seiring menurunnya temperatur. (Matthew,2013).
2.2.5. Bahan Ferrimagnetik
Material Ferrimagnetik seperti ferrit (misalnya Fe3O4) menunjukkan sifat serupa dengan material ferromagnetik untuk temperatur di bawah harga kritis yang disebut dengan temperatur Curie, TC. Pada temperatur di atas TC maka material ferrimagnetik berubah menjadi paramagnetik. Ciri khas material ferrimagnetik adalah adalah adanya momen dipol yang besarnya tidak sama dan berlawanan arah. Sifat ini muncul karena atom-atom penyusunnya (A dan B) mempunyai dipole dengan ukuran yang berbeda dan arahnya berlawanan. Material ini dapat mempunyai magnetisasi walau dalam keadaan tanpa medan luar sekalipun.
Ferimagnetik,material yang memiliki susceptibilitas yang besar tergantung temperatur.
2.3.Magnet Permanen dan Magnet Lunak
Sifat – sifat kemagnetan permanen magnet dipengaruhi oleh kemurnian bahan, ukuran bulir (grain size), dan orientasi kristal. Parameter kemagnetan juga dipengaruhi oleh temperatur. Koersivitas dan remenensi akan berkurang apabila temperaturnya mendekati temperatur curie (Tc) dan akan kehilangan sifat kemagnetannya (Taufik, 2006).
Magnet permanen adalah suatu bahan yang dapat menghasilkan medan magnet yang besarnya tetap tanpa adanya pengaruh dari luar atau disebut magnet alam karena memiliki sifat kemagnetan yang tetap.
Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui terdapat pada:
1. Magnet Neodymium, merupakan magnet tetap yang paling kuat. Magnet Neodymium (juga dikenal NdFeB, NIB, atau magnet Neo), merupakan jenis magnet tanah jarang (Rare Earth) terbuat dari campuran logam Neodymium. Tetragonal Nd2Fe14B memiliki struktur kristal yang sangat tinggi uniaksial anisotropi magnetocrystalline (HA ~ 7 tesla). Senyawa ini memberikan potensi untuk memiliki tinggi koersivitas (yaitu, ketahanan mengalami kerusakan magnetik).
2. Magnet Samarium-Cobalt, salah satu dari dua jenis magnet bumi yang langka, merupakan magnet permanen yang kuat terbuat dari paduan Samarium dan Cobalt. Samarium-kobalt magnet memiliki produk-produk energi maksimum (BH max) yang berkisar dari 16 oersteds megagauss-(MGOe) menjadi 32 MGOe; batas teoretis mereka adalah 34 MGOe. Jenis magnet ini dapat ditemukan di dalam alat-alat elektronik seperti VCD, DVD, VCR Player, Handphone, dan lain-lain.
3. Magnet keramik, misalnya Barium Hexaferrite. Bahan ini digunakan untuk membuat magnet permanen, seperti core ferit untuk transformator, dan berbagai aplikasi lain. Ferit keras banyak digunakan dalam komponen elektronik, diantaranya motor-motor DC kecil, pengeras suara (loud
speaker), meteran air, KWH-meter, telephone receiver ,circulator , dan rice cooker.
4. Plastic Magnets
Fleksibel (Karet) magnet dibuat dengan mencampur ferit atau bubuk Neodymium magnet dan pengikat karet sintetis atau alami. Fleksibel (Karet) magnet dibuat dengan menggulung atau metode ekstrusi. Magnet plastik biasanya diproduksi dalam bentuk lembaran strip atau yang banyak digunakan dalam mikro-motor.
5. Magnet Alnico
Alinco magnet adalah magnet paduan yang mengandung Alumunium (Al), Nikel (Ni), Cobalt (Co). Karena dari tiga unsur tersebut magnet ini sering disebut Alinco. Sebenarnya magnet alinco ini tidak hanya mengandung ketiga unsur saja melainkan ada beberapa unsur mengandung besi dan tembaga, tetapi kandungan besi dan tembaga tersebut relative sedikit. Alinco magnet dikembangkan pada tahun 1930-an dengan metode sintering atau lebih umum disebut metode casting. Jenis magnet ini dapat ditemukan di dalam alat-alat motor (kipas angin, speaker, mesin motor). (Theresya,2014).
Tabel 2.1. Parameter kemagnetan beberapa bahan ferromagnetik
Material Remanensi (Br) Koersivitas BHmax (Tesla) (Hc) (kA/m) (kJ/m3) 36Co Steel 0,96 18,25 7,42 Alnico 2 0,7 52 13,5 Alnico 5 1,2 57,6 40 Alnico DG 1,31 56 52 Ba0.6Fe2O3 0,395 192 28 Pt Co 0,645 344 76 SmCo5 0,9 696 160 Nd2Fe14B 1,3 1120 320
Magnet lunak (soft magnetic) menunjukkan histerisis loop yang sempit, sehingga magnetisasi mengikuti variasi medal listrik hampir tanpa hysterisis loss. Magnet lunak (soft magnetic) digunakan untuk meningkatkan fluks, yang dihasilkan oleh arus listrik didalamnya. Faktor kualitas dari bahan magnetik lunak adalah untuk mengukur permeabilitas yang sehubungan dengan medan magnet yangditerapkan. Parameter utama lainnya adalah koersivitas, magnetisasi saturasi dan konduktivitas listrik. Bahan magnetik lunak ideal akan memiliki koersivitas rendah (Hc), saturasi yang sangat besar (Ms), remanen (Br) nol, hysterisis loss dan permeabilitas yang sangat besar. Kurva histerisis bahan magnetik lunak ditunjukkan pada Gambar 5, beberapa bahan penting magnetik lunak diantaranya Fe, paduan Fe-Si, Ferit lunak (MnZnFe2O4), besi silikon dll (Poja Clauhan, 2010).
2.4.Histeresis Loop
Sifat-sifat magnet suatu bahan dapat diperlihatkan dalam kurva histerisis yaitu kurva hubungan intensitas magnet (H) terhadap medan magnet (B). Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.3.
2.4.1. Koersivitas
Induksi suatu bahan dapat dikurangi hingga mencapai nol dengan memberikan medan magnet luar yang berlawanan sebesar Hc pada bahan itu. Medan magnet Hc itu disebut koersifitas. Koersifitas sangat tergantung pada keadaan sampel, yaitu dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti perlakuan panas maupun deformasi. Seperti halnya dengan remanen, perbedaan pengertian dibuat antara medan koersif dan koersifitas. Medan koersif adalah kuat medan magnet yang diperlukan untuk mengurangi magnetisasi atau induksi magnetik sampai mencapai nol dari nilai sembarang. Sedangkan koersifitas adalah kuat medan magnetik yang diperlukan untuk menurunkan magnetisasi atau induksi magnetik sampai nol dari keadaan magnetisasi jenuh. Koersivitas intrinsik dilambangkan dengan Hci adalah kuat medan magnet pada saat magnetisasi dikurangi sampai nol. Pada bahan soft magnetic Hc dan Hci bernilai hampir sama, dan biasanya tidak perlu ada pembedaan diantara keduanya. Sedang pada bahan hard magnetic terdapat
perbedaan nyata antara Hc dan Hci. Koersifitas (Hc) adalah kuat medan magnet eksternal yang diperlukan untuk membuat induksi magnetic sampel menjadi nol sedangkan koersifitas intrinsik (Hci) adalah kuat medan magnetic eksternal yang diperlukan untuk membuat magnetisasi bahan menjadi nol (Ahmad Y, 2006). Perbedaan pengertian koersifitas dan koersifitas intrinsik ditunjukkan oleh gambar 2.2.
Gambar 2.2 Perbedaan koersifitas dan koersifitas intrinsik Koersivitas digunakan untuk membedakan hard magnet atau soft magnet. Semakin besar gaya koersivitasnya maka semakin keras sifat magnetnya. Bahan dengan koersivitas tinggi berarti tidak mudah hilang kemagnetannya. Tinggi koersivitas, juga disebut medan koersif, dari bahan feromagnetik. Koersivitas biasanya diukur dalam Oersted atau ampere / meter dan dilambangkan Hc. (Pooja, 2010).
2.4.2. Remanen
Magnetisasi remanen adalah magnetisasi yang masih tersisa ketika medan magnet luar dikurangi hingga nol atau remanensi terjadi pada saat intensitas medan magnetik H berharga nol dan medan magnet B menunjukkan harga tertentu. Dalam penggunaannya, istilah remanen (remanence) dibedakan dengan remanent . Istilah remanen digunakan untuk menggambarkan keadaan magnetisasi atau induksi yang tersisa setelah bahan mencapai kejenuhan kemudian medan magnet luar dihilangkan hingga nol, sedang magnetisasi remanent digunakan untuk menyatakan keadaan magnetisasi yang tersisa setelah bahan mengalamani
koersivitas sangat dipengaruhi oleh nilai remanensinya. Oleh karena itu besar nilai remanensi yang dikombinasikan dengan besar koersivitas pada magnet permanen menjadi sangat penting (Jiles, 1996).
Magnet biasanya dibagi atas dua kelompok yaitu: magnet lunak dan magnet keras. Magnet keras dapat menarik bahan lain yang bersifat magnet. Selain itu sifat kemagnetannya dapat dianggap cukup kekal.Magnet lunak dapat bersifat magnetik dan dapat menarik magnet lainnya. Namun, hanya memiliki sifat magnet apabila berada dalam medan magnet dan sifat kemagnetannya tidak kekal. Perbedaan antara magnet permanen atau magnet keras dan magnet lunak dapat dilakukan dengan menggunakan loop histerisis.
Bila bahan magnet berada dalam medan magnet, H, “garis gaya yang berdekatan” akan tertarik ke dalam bahan sehingga rapat fluks meningkat. Dikatakan bahwa, induksi magnet, B meningkat. Dengan sendirinya, jumlah induksi tergantung pada medan magnet dan jenis bahan. Pada contoh Gambar 2.3, rasio B/H tidak linear, terjadi lompatan induksi mencapai level yang tinggi, kemudian rasio tersebut hampir konstan dalam medan yang lebih kuat. (Van Vlack, 1984)
Gambar 2.3 Kurva Magnetisasi (a) Induksi awal (B) versus medan magnet (H). (b) Loop histerisis (magnet lunak) (c) Loop histerisis (magnet keras).
Baik induksi remanen (rapat fluks) dan medan koersif, B dan –HC masing-masing, besar untuk magnet keras. Hasil perkalian BH merupakan patokan untuk energi demagnetisasi.
Pada magnet lunak, terjadi penurunan kembali yang hampir sempurna jika medan magnet ditiadakan. Medan magnet bolak-balik akan menghasilkan kurva
simetris dikuadran ketiga. Kurva histerisis magnet permanen sangat berbeda. Bila medan magnet ditiadakan, induksi tersisa akan menghasilkan induksi remanen, Br. Medan yang berlawanan, yang disebut medan koersif, -HC, diperlukan sebelum induksi turun menjadi nol. Sama dengan magnet lunak, loop tertutup dari magnet memiliki simetri 180o.
Karena hasil kali medan magnet (A/m) dan induksi (V.det/m2) merupakan energi per satuan volume (J/m3) disebut dengan energi produk maksimum (BH)max, luas daerah hasil integrasi di dalam loop histerisis adalah sama dengan energi yang diperlukan untuk siklus magnetisasi mulai dari 0 sampai +H hingga – H sampai 0. Energi yang dibutuhkan magnet lunak dapat diabaikan, magnet keras memerlukan energi lebih banyak sehingga kondisi-ruang, demagnetisasi dapat diabaikan. Dikatakan dengan magnetisasi permanen.
Magnet permanen dapat diberi indeks berdasarkan medan koersif yang diperlukan untuk menghilangkan induksi. Patokan ukuran yang lebih baik adalah hasil kali BH. Hasil kali BH maksimum lebih sering digunakan karena merupakan barier energi kritis yang harus dilampaui. Magnet lunak merupakan pilihan tepat untuk penggunaan pada arus bolak-balik atau frekuensi tinggi, karena harus mengalami magnetisasi dan demagnetisasi berulang kali selama selang satu detik. Spesifikasi yang agak kritis untuk magnet lunak adalah induksi jenuh (tinggi), medan koersif (rendah), dan permeabilitas maksimum (tinggi). (Van Vlack, 1984)
2.5.Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)
Magnet NdFeB adalah jenis magnet permanen rare earth (tanah jarang) yang memiliki sifat magnet yang sangat baik, seperti pada nilai induksi remanen, koersivitas dan energi produk yang lebih tinggi pula apabila dibandingkan dengan magnet permanen lainnya. Dengan memiliki sifat magnetik yang tinggi, dalam aplikasinya magnet NdFeB dapat berukuran lebih kecil. Magnet logam tanah jarang (rare earth) terbentuk dari 2 atom unsur logam tanah jarang yaitu Neodymium, unsur lainnya adalah 14 atom Besi dan 1 atom Boron, sehingga rumus molekul yang terbentuk adalah Nd2Fe14B. (Novrita, 2006)
NdFeB mempunyai dua proses utama; proses serbuk dan melt quenching. Energi produk yang tinggi dari tipe magnet ini berarti secara signifikan volume material yang dibutuhkan lebih kecil untuk penggunaan yang sama dengan magnet lain dalam jumlah besar yang diproduksi seperti Alnico dan Ferrit. Akan tetapi, NdFeB memiliki kerugian, yaitu temperatur Curie yang rendah dan sangat rentan terhadap korosi. Temperatur Curie yang rendah (312ᵒC) ini menyebabkan magnet NdFeB tidak mungkin diaplikasikan pada suhu yang tinggi. (Matthew,2013).
Magnet NdFeB secara komersil telah diproduksi dalam bentuk serbuk oleh seatu perusahaan, misalnya saja NdFeB yang digunakan dalam percobaan ini, merupakan NdFeB tipe MQPB+ yang memiliki sifat-sifat magnet sebagai berikut: Tabel 2.2. Sifat NdFeB
Temperature Curie 330 0C
Maximum Operating Temperature 130-150 0C Energy Product atau Bhmax 15,3-16,1 MGOe
Koersivitas HC 6,7 kOe
Density 7,63 g/cm3
Temperature Coefficient of Br -0,11 % /0C Temperature Coefficient of jHC -0,35 % /0C
2.6.Proses Fabrikasi Magnet PermanenNdFeB
Magnet NdFeB biasanya dibuat dengan cara teknologi logam serbuk (powder metallurgy). Magnet NdFeB ini dapat dibuat dengan 3 cara (Novrita,2006) yaitu:
1. Teknik sintering, yaitu dengan cara teknologi logam serbuk yaitu dengan cara milling, dicetak, sintering, surface treatment, magnetisasi dan dihasilkan produk akhir. Magnet yang dihasilkan dengan teknik ini menghasilkan energy produk (BHmax) yang paling tinggi.
2. Teknik Compression bonded, yaitu dengan cara mencampurkan serbuk NdFeB dengan suatu binder/pelumas, dikompaksi dan kemudian dipanaskan. Energi produk yang dihasilkan dengan teknik ini lebih rendah bila dibandingkan dengan cara teknik sintering.
3. Teknik Injection Molding, yaitu dengan cara mencampurkan serbuk NdFeB dengan suatu binder/pelumas dan kemudian diinjeksi. Energi
produk yang dihasilkan dengan cara teknik ini lebih rendah dibandingkan dengan teknik sintering dan teknik Compression bonded.
2.7.Bonded Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)
Bahan Bonded Magnet merupakan magnet komposit yang dibuat dari serbuk magnet yang dicampurkan dengan bahan matriks (pengikat/binder) yang bersifat non magnet. Bahan bonded magnet dapat bersifat kaku (rigid) atau lentur (flexible) tergantung dari jenis pengikat yang digunakan. Bahan NdFeB mempunyai sifat kemagnetan yang unggul (BHmax) dan dapat diaplikasikan dalam bidang industri otomotif, kesehatan dan elektronik. 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. (Ihsan, 2005)
Bonded Magnet ini memiliki kelemahan pada hasil material magnetnya. Hal itu dikarenakan oleh magnet isotropik memiliki sifat yang lebih rendah dari pada magnet yang disintering. Akan tetapi, disamping kelemahan tersebut, hasil dari Bonded Magnet ini memiliki keutungan-keuntungan sebagai berikut:
a. Sederhana dan biaya produksi rendah.
b. Mudah dibentuk dan variasinya juga beragam. c. Ketahanan mekanik yang cukup baik.
Bonded Magnet dengan campuran logam transisi tanah jarang (rare earth permanent magnets) 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 koersivitas meningkat dengan peningkatan temperatur. (Deswita, 2007).
2.8.Besi (Fe)
Besi adalah unsure kimia dengan simbol Fe (dari bahasa Latin: zat besi). Dan nomor atom 26 .Ini merupakan logam dalam transisi deret pertama. Besi
bumi. Besi juga merupakan elemen paling umum di Bumi, membentuk banyak inti luar dan dalam bumi.
Besi juga diketahui sebagai unsur yang paling banyak membentuk dibumi, yaitu kira-kira 4,7 – 5 % pada kerak bumi. Karakter endapan besi ini berupa endapan yang berdiri sendiri namun seringkali ditemukan berasosiasi dengan mineral logam lainya. Kadang besi sebagai kandungan logam tanah (residual), namun jarang memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Kebanyakan besi ini hadir dalam berbagai jenis senyawa oksida, endapan besi yang ekonomis umumnya berupa Magnetite, Hematite, Limonite, dan Siderite. Dari mineral-mineral bijih besi magnetite adalah mineral dengan kandungan Fe paling tinggi, tetapi terdapat dalam jumlah kecil. Sementara hematite merupakan mineral bijih utama yang dibutuhkan dalam industri besi.(Syukri, 1999).
Beberapa jenis endapan yang memungkinkan endapan besi bernilai ekonomisyaitu :
1. Magnetik: Magnetite dan Titaniferous magnetite. 2. Metasomatik kontak: magnetite dan specularite. 3. Pergantian/replacement: magnetite dan hematite. 4. Sendimentasi/placer: hematite, limonite, dan siderite.
5. Kosentrasi mekanis dan residual: hematite, magnetite, dan limonite. 6. Oksidasi: limonite dan hematite.
Tabel 2.3 Informasi Dasar Unsur Besi
Nama Unsur Besi
Simbol Fe
Nomor Atom 26
Massa Atom 55.845 g/mol
Titik Didih 3143 K
Titik Lebur 1811K
Struktur Kristal BCC
Warna Perak keabu- abuan Konfigurasi Elektron [Ar] 3d6 4s2
2.9.Binder Epoxy
Epoksi adalah suatu kopolimer, terbentuk dari dua bahan kimia yang berbeda. Ini disebut sebagai "resin" dan "pengeras". Resin ini terdiri dari monomer atau polimer rantai pendek dengan kelompok epoksida di kedua ujung. Epoksi resin paling umum yang dihasilkan dari reaksi antara epiklorohidrin dan bisphenol-A, meskipun yang terakhir mungkin akan digantikan dengan bahan kimia yang serupa. Pengeras terdiri dari monomer polyamine, misalnya Triethylenetetramine (Teta). Ketika senyawa ini dicampur bersama, kelompok amina bereaksi dengan kelompok epoksida untuk membentuk ikatan kovalen. Setiap kelompok NH dapat bereaksi dengan kelompok epoksida, sehingga polimer yang dihasilkan sangat silang, dan dengan demikian kaku dan kuat. Proses polimerisasi disebut "curing", dan dapat dikontrol melalui suhu, pilihan senyawa resin dan pengeras, dan rasio kata senyawanya; proses dapat berlangsung beberapa jam. Beberapa formulasi manfaat dari pemanasan selama masa curing, sedangkan yang lainnya hanya memerlukan waktu, dan suhu ambien. Dalam bentuk asli epoksi resin keras dan getas. Epoksi resin adalah termasuk kelompok plastik thermosetting. Yaitu tidak meleleh lagi jika dipanaskan. Pengerasannya terjadi karena reaksi polimerisasi, bukan pembekuan. Oleh karena itu epoksi resin tidak mudah didaur ulang.
Resin epoksi mampu bereaksi dengan pengeras yang cocok untuk membentuk matriks silang dengan kekuatan besar dan daya ikat yang sangat baik untuk berbagai macam subtrat. Hal ini membuat resin epoksi ideal untuk aplikasi perekat yang membutuhkan kekuatan ikat tinggi. Beberapa karakteristik unik resin epoksi yaitu hampir tidak mengalami penyusutan selama proses curing, ketahanan kimia yang baik, kemampuan untuk mengikat subtrat yang tidak berpori dan fleksibilitas yang besar (Goulding, 2003). Epoxie dikenal karena adhesi yang sangatbaik, ketahanan kimia dan panasnya yang sangat baik, baik untuk sifat mekanik yang sangat baik dan sifat isolasi listrik yang sangat baik, namun hampir semua properti dapat dimodifikasi.Epoksi ini tahan lama, lemas dan liat, dapat dibuat lapisan pelindung yang baik. Bahan ini terutama dipakai untuk cat dasar, pelapis dan pernis, serta sebagai bahan pinggiran kaleng, drum, pipa tangki, dan
Lapisan atau lapisan gabungan, dari produk damar epoksi dan serat kaca telah digunakan secara meluas dalam aliran listrik, pesawat udara, pipa saluran, perumahan, tangki dan peralatan atau perkakas.
2.10. VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
Vibrating Sample Magnetometer (VSM) merupakan salah satu jenis peralatan yang digunakan untuk mempelajari sifat magnetik bahan. Dengan alat ini akan dapat diperoleh informasi mengenai besaran – besaran sifat magnetik sebagai akibat perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalan kurva histeresis, sifat magnetik bahan sebagai akibat perubahan suhu, dan sifat – sifat magnetik sebagai fungsi sudut pengukuran atau kondisi anisotropik bahan.
Gambar 2.3 Peralatan VSM (Vibrating Sample Magnetometer) (P2F LIPI). Salah keistimewaan VSM adalah merupakan vibrator elektrodinamik yang dikontrol menggunakan arus balik. Sampel dimagnetisasi dengan medan magnet homogen. Jika sampel bersifat magnetik, maka medan magnet akan memagnetisasi sampel dengan meluruskan domain magnet. Momen dipol magnet sampel akan menciptakan medan magnet di sekitar sampel, yang biasa disebut magnetic stray field. Ketika sampel bergetar, magnetic stray field dapat ditangkap oleh coil. Medan magnet tersebar tersebut akan menginduksi medan listrik dalam coil yang sebanding dengan momen magnetik sampel. Semakin besar momen magnetik, maka akan menginduksi arus yang semakin besar.
Dengan mengukur arus sebagai fungsi medan magnet luar, suhu maupun orientasi sampel, berbagai sifat magnetik bahan dapat dipelajari. Dalam penelitian ini, nilai magnetisasi diukur selain untuk mengetahui kemampuan magnetik nanosfer yang dihasilkan juga untuk mendapatkan informasi komposisi nanosfer.
Karakterisasi sifat magnetik dengan VSM, Data yang diperoleh dari karakterisasi sifat magnet berupa kurva histeresis dengan sumbu x merupakan medan magnet yang menginduksi sampel dalam satuan Tesla dan sumbu y merupakan magnetisasi sampel dalam satuan emu/gram. (Thresya,2014)
2.11. Densitas
Salah satu sifat yang penting dari suatu bahan adalah densitas. Densitas didefinisikan sebagai massa per satuan volum. Jika suatu bahan yang materialnya homogen bermassa m memiliki volume v, densitasnya adalah
... (2.9) dengan:
=densitas (gr/cm3) m = massa sampel (gr) V = volume sampel (cm3)
Secara umum, densitas suatu bahan tergantung pada faktor lingkungan seperti suhu dan tekanan. (Young,D.H. 2002).
2.12. Mikrostruktur dan Mikroskop Optik
Struktur mikro merupakan butiran-butiran suatu benda logam yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, sehingga perlu menggunakan mikroskop optik atau mikroskop elektron untuk pemeriksaan butiran-butiran logam tersebut. Struktur material berkaitan dengan komposisi, sifat, sejarah dan kinerja pengolahan, sehingga dengan mempelajari struktur mikro akan memberikan informasi yang menghubungkan komposisi dan pengolahan sifat serta kinerjanya. (Ahmad Rifai M Nur Sagala, 2012).
Salah satu alat untuk analisa struktur mikroa dalah Optical Microscope. Pada optical microscope, ketika cahaya dari lampu mikroskop melewati kondenser dan kemudian melewati spesimen (spesimen dianggap adalah penyerap cahaya), hanya sedikit saja cahaya yang melewati spesimen tanpa terganggu. Cahaya tersebut disebut sebagai cahaya langsung atau cahaya tidak terdeviasi. Cahaya
spesimen yang terlihat buram meski ketika diturunkan ketebalannya hingga 30 mikron. Rentang spesimen yang termasuk dalam kategori ini banyak sekali dan termasuk logam, mineral, keramik dan berbagai jenis polimer, semikonduktor, batubara, plastik, kertas, kayu, kain, dan material lainnya, karena cahaya tidak mampu melewati spesimen tersebut, maka harus diarahkan langsung pada permukaan dan akhirnya terpantul kembali ke objektif mikroskop baik oleh refleksi spekular maupun terdifusi. (Davidson dan Abramowitz, 2002)
Dengan menerapkan teknik optical microscopy, mikroskop cahaya digunakan untuk mempelajari mikrostruktur, dengan sistem optik dan iluminasi adalah elemen dasarnya. untuk material yang buram pada cahaya tampak (semua jenis logam, dan berbagai jenis keramik dan polimer), hanya permukaan sampelnya yang diobservasi, dan mikroskop cahaya harus dipakai pada mode pemantulan. Kontras pada gambar dihasilkan dari perbedaan pemantulan dari berbagai bagian mikrostruktur. Investigasi dari tipe ini biasanya sering disebut metallograhic, karena logam merupakan bahan pertama yang dianalisa memakai teknik ini.
Persiapan specimen membutuhkan kehati-hatian dan ketelitian untuk menampilkan detail penting mikrostrukturnya. Permukaan specimen pertama harus diratakandan dipoles hingga halus dan seperti cermin. Hal ini dapat dihasilkan dengan menggunakan kertas amplas.
2.13. Image-J
Image-J adalah software gratis (free-Software) untuk pengolahan gambar digital berbasis Java yang dibuat oleh Wayne Rasband dari Research Services Branch, National Institute of Mental Health, Bethesda, Maryland, USA (Podlasov, 2003) Penggunaan ImageJ dalam analisis gambar digital telah digunakan secara luas dalam bidang kesehatan dan biologi (Abramoff Michael, 2004)
.Image-J merupakan perangkat lunak yang dapat diunduh secara gratis dari http://rsb.info.nih.gov/ij/. Perangkat lunak yang telah diunduh dapat dipasangkan ke komputer dengan menjalankan paket program tersebut. Ada dua macam versi yang dapat diunduh melalui alamat tersebut yaitu versi-32 bit dan versi-64 bit. Image-J dapat di-upgrade versi terbarunya dengan cara membuka Image-J lalu
mengklik Help > Update atau dengan cara membuka link http://rsb.info.nih.gov/ij/upgrade/ (Ross Jacqui, 2009)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 3.1.1. Tempat Penelitian
Penelian ini dilaksanakan di Keltian Magnet, Pusat Penelitian Fisika LIPI Puspiptek, Gedung 441 Serpong, Tangerang Selatan, Banten.
3.1.2. Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada 10 Oktober 2016 sampai 30 Desember 2016.
3.2. Peralatan dan Bahan Penelitian
Bahan Peralatan dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut:
3.2.1. Peralatan Penelitian
Peralatan Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut:
a. Spatula
Berfungsi sebagai alat untuk mengambil serbuk bahan baku pembuatan sampel.
b. Neraca digital 3 digit
Berfungsi sebagai alat untuk menimbang bahan-bahan yang akan digunakan dalam pembuatan sampel magnet NdFeB.
c. Shaker Mill
Berfungsi sebagai alat untuk mencampurkan serbuk magnet NdFeB dengan polimer.
d. Cetakan (Moulding)
e. Press
f. Cawan
Berfungsi sebagai tempat meletakkan sampel saat proses pengeringan. g. Jangka Sorong Digital
Berfungsi sebagai alat ukur dimensi sampel magnet.
h. Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-Series Berfungsi sebagai alat magnetisasi sampel yang telah dicetak. i. Gaussmeter
Berfungsi sebagai alat untuk mengukur besarnya medan magnet permukaan sampel magnet.
j. VSM (Vibrating Sample Magnetometer) / Permeagraph
Berfungsi untuk menganalisa sifat magnet dalam bentuk kurva B-H. k. Kotak Hampa Oksigen (Glove Box)
Berfungsi untuk menyimpan sampel dalam keadaan vakum .
3.2.2. Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut: a. Powder Neodymium Iron Boron (NdFeB) komersil type MQP-B+
Berfungsi sebagai bahan baku dalam pembuatan bonded magnet NdFeB. b. Serbuk Fe
Berfungsi sebagai campuran bahan baku. c. Resin epoxy (bahan polimer termoplastik)
Berfungsi sebagai binder (perekat) dalam bonded magnet NdFeB. d. Toluen
Berfungsi untuk membasahi bahan serbuk agar tidak terbakar saat proses milling
3.3. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir dari pembuatan pelet bonded magnet NdFeB dengan penambahan serbuk Fe dan perekat resin epoxy dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian 3.4.Prosedur Penelitian
bahan, proses wet milling dan pengeringan serbuk). Pembuatan pelet (pencampuran bahan, kompaksi, pengeringan dan karakterisasi pelet). Dan akan dijelaskan sebagai berikut:
3.4.1. Preparasi Bahan Serbuk 3.4.1.1.Pencampuran Bahan Baku
Pencampuran bahan serbuk dilakukan di dalan glovebox (vacum + gas Ar), denagn menimbang serbuk NdFeB type MQPB+ dan serbuk Fe menggunakan neraca digital 3 digit. Dalam hal ini dilakukan variasi tanpa penambahan Fe dan dengan penambahan Fe, dengan komposisi penambahan Fe 5% dan 10% (dalam %wt) di dalam NdFeB. Maka ditimbang serbuk NdFeB 10 gram untuk 0% Fe, serbuk NdFeB dan Fe sebanyak 9,5 dan 0,5 gram untuk 5 %wt Fe dan 9 dan 1 gram untuk 10 %wt Fe.
3.4.1.2.Proses milling
Serbuk dimasukkan ke dalam jar mill yang sebelumnya sudah diisi dengan 10 bola milling yang memiliki ukuran bervariasi, lalu ditambahkan toluen sampai serbuk dan bola terendam. Kemudian jar mill di tutup rapat dan dikeluarkan dari glovebox. Dimasukkan kedalam shaker mill kemudian diketatkan antara shaker mll dan jar mill dengan kunci agar tidak terlepas saat proses shake. Milling dilakukan selama 30 menit.
3.4.1.3.Pengeringan Serbuk basah
Serbuk hasil wet milling dipindahkan pada botol kaca kemudian dimasukkan ke dalan vakum dryer yang diatur suhunya sebesar 320C dan tekanan sebesar 10 mBar kemudian dibiarkan sampai serbuk mengering.
3.4.2. Preparasi Sampel Uji (Pelet)
Bahan serbuk NdFeB dan NdFeB + Fe yang telah mengering kemudian dicampur dengan epoxy 4%wt, dalam hal ini satu sampel pelet akan dibuat dengan dengan serbuk sebanyak 5 gram, maka ditambahkan epoxy sebanyak 0,2 gram kemudian ditambahkan lagi hardener sebanyak satu tetes lalu semua bahan diaduk rata menggunakan spatula.
3.4.2.2.Proses Kompaksi
Setelah pencampuran selanjutnya dilakukan kompaksi pada masing – masing variasi serbuk NdFeB dengan gaya 70 kgF dan ditahan selama 2 menit dengan suhu ruangan 30ᵒC menggunakan alat kompaksi hidroulic press. Hasil kompaksi berbentuk pelet. Sampel yang telah dikompaksi kemudian dipindahkan ke tatakan pelet dan disimpan sementara di dalam glove box agar mengering dan tidak teroksidasi.
3.4.2.3.Proses Magnetisasi
Setelah pelet mengering maka tahap terakhir adalah melakukan magnetisasi sampel. Magnetisasi dilakukan dengan menggunakan Magnet-Physic Dr.Steingroever GmbH Impulse Magnetizer K-Series dengan V= 1500 Volt dan I yang dihasilkan sekitar 5,13 – 5,14 kA.
3.4.3. Karakterisasi
3.4.3.1.Analisa Sifat Magnetik Serbuk
Analisa sifat magnet dan kuat medan magnet sampel serbuk NdFeB dilakukan menggunakan VSM (Vibrating Sample Magnetometer), salah satu jenis peralatan yang digunakan untuk mempelajari sifat magnetik bahan. Dengan alat ini akan diperoleh informasi mengenai besaran-besaran sifat magnetik sebagai akibat perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalam kurva histerisis yang dilengkapi dengan nilai induksi remanen (Br) dan gaya koersif (Hc), serta Momen Magnetik sifat magnet bahan sebagai akibat perubahan suhu, dan sifat-sifat magnetik sebagai fungsi sudut pengukuran atau kondisi anisotropik bahan. Pada
Setelah diberi medan magnet luar bahan baru akan memilki medan magnet, cara pemberian medan magnet ini dilakukan secara perlahan-lahan sehingga pada kondisi tertentu, sampel benar – benar mencapai titik kejenuhan magnetisasinya (saturasi) dan medan magnetnya searah dengan medan dari VSM. Kemudian pemberian medan magnet ini diturunkan secara perlahan sehingga terbentuk remanensi Br. Hal inilah yang menentukan magnet tersebut merupakan magnet permanen. Koersivitas magnet sendiri didapat saat H mencapai nol dan dicapai nilai remanen arah balik, -Br. Kemudian medan magnet H diberikan kembali hingga mencapai saturasi (kejenuhan). Akhirnya akan diperoleh kurva B-H (kurva histeresis) dari sampel serbuk yang diuji.
3.4.3.2.Analisa Densitas
Analisa densitas sampel pelet dengan cara menimbang massa pelet NdFeB menggunakan neraca digital dan menghitung diameter dan tebal sampel pelet NdFeB dengan menggunakan jangka sorong digital untuk memperoleh volume pelet NdFeB.
Pengukuran ini dilakukan melalui perbandingan massa pelet NdFeB dengan volume pelet NdFeB setelah diberikan perlakuan panas (Heat Treatment). Kemudian nilai densitas pelet akan diperoleh dengan persamaan:
p = ... (3.1)
Dimana :
p
= Densitas sampel pelet NdFeB (gram/cm
3) = massa sampel pelet NdFeB (gram)= volume sampel pelet NdFeB (cm3)
3.4.3.3.Analisa Densitas Fluks Magnetik
Analisa densitas fluks magnetik sampel pelet magnet NdFeB dalam penelitian ini menggunakan Gaussmeter (Model GM-2 AlpaLab, Inc). Analisa ini dilakukan dengan cara mengambil sampel yang telah dimagnetisasi dengan menggunakan pinset dan sampel diletakkan di atas sebuah wadah kertas atau tisu kemudian ujung pendeteksi Gaussmeter diletakkan pada permukaan sampel pelet NdFeB, selanjutnya ujung sensor pendeteksi digerak – gerakkan pada permukaan sampel
pelet. Kemudian nilai densitas fluks magnetik yang dihasilkan akan ditampilkan pada display Gaussmeter. Penghitungan nilai densitas flus magnetik tersebut akan diambil nilai peak tertinggi yang ditampilkan pada Gaussmeter.
3.4.3.4.Analisa Tekstur Permukaaan
Analisa tekstur permukaan dilakukan dengan menggunakan Optical Microscope Bestcope dengan perbesaran maksimal 40x. Pelet yang akan dilihat tekstur permukaannya sebelumnya dipoles sampai permukaan pelet rata dan mulus. Kemudian sampel pelet diletakkan dimeja preparat pada mikroskop optikal dan dilihat tekstur permukaanya yang ditampilkan pada monitor komputer.
3.4.3.5.Analisa Ukuran Partikel
Analisa ukuran partikel dilakukan dengan mengelola gambar yang di dapatkan dari hasil Mikroskop OptikmenggunakanaplikasiImage J, dalam hal ini adalah permukan pelet NdFeB hasil kompaksi.Dari image J didapat data diameter rata-rata partikel.Analisasampelinimeliputitigatahap, yaitu :
1. Tahap persiapan gambar
Langkah pada tahap ini meliputi start open software Image-J > open file > pilih menu Analyze > Set Scale (nm, µ m) > pilih menu Image> Crop gambar.
2. Tahap threshold gambar
Tahap ini merupakan tahap segmentasi warna gambar. Pada tahap ini, warna dibedakan menjadi warna partikel atau pori dan warna latar belakang (baground). Langkah pada tahap ini adalah pilih menu Image > Adjust > Threshold > Setting ukuran warna berdasarkan topografi gambar. 3. Tahap analisis gambar
Langkah dalam tahap ini adalah pilih menu Analyze > Set parameter > Ok, pilih kembali menu Analyze > Analyze Particles. Nilai data hasil analisis keluar dalam bentuk file Excel.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.Karakterisasi Sifat Fisis
4.1.1. Hasil Pengujian Optical Microscope (OM)
Pengujian dengan menggunakan optical microscope (OM) dilakukan pada sampel berbentuk pelet yang bertujuan untuk melihat penyebaran partikel pada permukaan sampel dan mengukur diameter partikel. Pengukuran diameter partikel diolah dari hasil foto OM dengan menggunakan software Image J. Hasil foto sampel dengan perbesaran 100 kali kemudian di-treshold untuk melihat bentuk partikel-partikel yang akan dianalisis diameternya. Hasil pengujian diameter partikel sampel pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi penambahan 0%, 5%, dan 10% Fe dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar cuplikan asli (belum diolah) Gambar hasil treshold
(a)
(c)
Gambar 4.1 hasil foto menggunakan OM dan gambar setelah treshold sampel dengan penambahan: (a) 0% Fe, (b) 5% Fe, dan (c) 10% Fe.
Hasil perhitungan diameter sampel pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1. Hasil perhitungan diameter rata-rata partikel.
No. Penambahan Fe (% wt) Diameter partikel rata-rata (nm)
1. 0 81,6
2. 5 76,9
3. 10 51,2
Dari tabel 4.1. maka dapat dilihat bahwa sampel dengan kandungan 10%Fe (% wt) diameter partikel diperoleh lebih kecil yaitu 51,2 nm. Hal ini diperkirakan karena kandungan serbuk Fe dengan diameter partikel 136 nm lebih banyak.
Hubungan antara ukuran partikel serbuk terhadap penambahan %Fe pada NdFeB adalah berbanding terbalik, artinya semakin banyak %Fe yang ditambahkan maka ukuran partikel semakin kecil. Hal tersebut sesuai dengan hubungan antara ukuran partikel dengan densitas yang berbanding terbalik. Semakin tinggi densitas serbuk, maka semakin kecil ukuran partikel yang dihasilkan.
4.1.2. Hasil Pengujian Densitas
Tabel 4.2. Data hasil densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) Fe ( %wt ) Densitas pelet (g/cm3) 0 5,4 5 5,5 10 5,53
Dari Tabel 4.2. di atas dapat dibuat grafik hubungan antara densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) seperti pada gambar berikut ini:
Gambar 4.2. hubungan antara densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt)
Dari Grafik 4.2. dapat dilihat bahwa variasi penambahan serbuk Fe pada NdFeB sangat berpengaruh terhadap nilai densitas bonded magnet NdFeB. Sampel pelet dengan penambahan Fe 10% memiliki nilai densitas paling besar yaitu 5,53 g/cm3dibandingkan sampel pelet dengan penambahan 0% dan 5% Fe. Hubungan antara penambahan jumlah Fe berbanding lurus dengan nilai densitas sampel pelet bonded magnet NdFeB. (M.Drak, 2007)
4.2.Karakterisasi Sifat Magnet
4.2.1. Hasil PengujianVSM(Vibrating Sample Magnetometer)
VSM (Vibrating Sample Magnetometer) merupakanperalatan yang digunakan untuk mempelajari atau menguji sifat magnetik suatu bahan. Pengujian VSM dilakukan untuk memperoleh informasi mengenai besaran-besaran sifat magnetik sebagai akibat perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalam kurva histeresis yang dilengkapi dengan nilai induksi remanent (Br) dan gaya koersif (Hc).
Hasil pengujian sifat magnet oleh VSM pada sampel magnet NdFeB dengan variasi penambahan Fe akan ditunjukkan seperti pada gambar dibawah ini
:
Gambar 4.2. Kurva histeresis magnet NdFeB dengan variasi penambahan Fe 0%, 5%, dan 10% (dalam %wt)
Untuk mengetahui nilai sifat magnetik dari hasil kurva histeresis pada gambar 4.9 diatas akan ditunjukkan seperti pada tabel 4.3. dibawah ini :
Fe (%wt) Mr(kG) Ms(kG) Hc(kOe) Bhmax(MG Oe)
0% 6,41 10,25 3,885 4,31
5% 6,17 10,54 5,146 4,38
10% 5,71 11,02 3,335 3,28
Dari hasil kurva histeresis dan tabel 4.3 diatas menunjukkan bahwa magnet NdFeB dengan penambahan Fe merupakan hard magnetic material (magnet permanen). Bahan magnet keras (magnet permanen) ditandai dengan kurva histeresis yang besar dan nilai koersivitas (Hc) yang tinggi diatas 200Oe. Koersivitas (Hc) merupakan besar medan magnet balik yang dibutuhkan untuk meniadakan kemagnetan suatu bahan. Kekuatan magnet (magnetic field) ditentukan oleh besarnya remanensi (Mr) dari suatu bahan. Remanensi (Mr) merupakan magnet sisa yang terdapat pada bahan setelah pengaruh medan magnet luar ditiadakan.
Hasil kurva histeresis di atas menunjukkan bahwa nilai koersivitas (Hc) dan nilai remanansi (Br) lebih bensar pada penambahan 5 %wt serbuk Fe, sebesar 5,146 kOe dan 6,17 kG.nilai energi produk maksimum (BHmax) juga lebh tinggi pada penambahn 5%wt serbuk Fe yaitu sebesar 4,38 MGOe. Besarnya nilai produk maksimum didapat dari nilai maksimal perkalian antara B dan H pada kuadran kedua kurva histeresis.
4.2.2. Hasil Pengujian Gaussmeter
Hasil pengujian kuat medan magnet menggunakan gaussmeter dapat dilihat pada tabel 4.4.
Tabel 4.4. Nilai Fluks Magnetik pada sampel peletbondedmagnet NdFeB dengan variasi penambahan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) menggunakan Gaussmeter
Fe ( %wt ) Fluks Magnetik (Gauss)
0 1205,3
5 1408,4
Dari tabel 4.4. dia atas dapat dibuat grafik hubungan antara (%wt) Fe dengan nilai fluks magnetik seperti pada gambar berikut ini :
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara (%wt) Fe terhadap nilai fluks magnetik pada pelet bonded magnet NdFeB.
Dari hasil gambar 4.4. di atas menujukkan bahwa pada penambahan Fe 5%wt pada serbuk NdFeB memiliki nilai fluks magnetik tertimggi yaitu sebesar 1408,4 G dibandingkan dengan penambahn 0% dan 10% Fe. Pada bonded NdFeB tanpa penambahan Fe nilai fluks magnetiknya adalah sebesar 1205,3 G tapi pada penambahan 10% Fe nilai fluks magnetnya mengalami penuruan, yaitu menjadi sebesar 1170,5 G.
Berdasarkan penelitian (Ayu, 2012) tentang korelasi ukuran butir dengan sifat fisis dan sifat magnet, bahwa ukuran butir tidak secara langsung mempengaruhi sifat magnet tapi berbanding lurus dengan nilai densitas. Sementara pada hasil penelitian (Drak M, 2009) bahwa penambahan serbuk besi menyebabkan penurunan sifat magnetik material komposit namun bermanfaat dengan mempertimbangkan sifat mekanik
