PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTIRAL (PVB) PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET

Teks penuh

(1)

PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTIRAL (PVB) PADA

PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP

MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET

SKRIPSI

MAREANUS MENDROFA 120801006

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

(2)

PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTIRAL (PVB) PADA

PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP

MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

MAREANUS MENDROFA 120801006

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

(3)

PERSETUJUAN

Judul : Pengaruh Komposisi Polyvinyl Butyral (PVB) Pada Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Mikrostruktur, Sifat Fisis dan Magnet

Kategori : Skripsi

Nama : Mareanus Mendrofa

Nomor Induk Mahasiswa : 120801006

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di : Medan, Mei 2016

Disetujui Oleh :

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S.

NIP: 195510301980031003 NIP : 195903101987031002

(4)

LEMBAR PENGESAHAN

PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB) PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP

MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET

OLEH :

Mareanus Mendrofa NIM : 120801006

Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing

Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S. Ir. Muljadi, M.Sc.

NIP : 195903101987031002 NIP : 195711161983121002

Diketahui Oleh :

Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-LIPI Ketua, Kepala,

Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng. NIP : 195510301980031003 NIP : 196204301988031001

(5)

PERNYATAAN

PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB)

PADA PEMBUTAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP

MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.

Medan, Mei 2016

MAREANUS MENDROFA 120801006

(6)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Yesus Kristus atas berkat dan kasih setianya yang selalu menyertai dan memberi kemudahan sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini.

Tugas akhir ini merupakan salah satu proses untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Untuk memenuhi persyaratan tersebut diatas saya mengerjakan tugas akhir dengan judul : “PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB) PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET”, yang dilaksanakan di laboratorium Magnet P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu yang ditetapkan.

Penulis menyadari bahwa selama proses sampai terselesaikannya penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S. sebagai Dekan, dan Pembantu Dekan FMIPA USU.

2. 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 menimba ilmu dan menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S. dan Bapak Ir. Muljadi, M.Si. selaku Dosen pembimbing penulis yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini, serta kepada Bapak Dr. Ing. Pryio Sandjono, M.Sc, Ibu Dr. Nenen Rusneni, M.T, Bapak Prof. Dr. Masno

(7)

Ginting M.Sc dan Bapak Prof. Drs. Pardamean Sebayang M.Sc, yang telah banyak memberikan banyak masukan dan saran.

4. Keluarga Besar P2F LIPI: Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng, selaku kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Ibu Ani, Ibu Ester, Bapak Lukman Faris, Bapak satpam dan seluruh staff LIPI yang telah membantu selama melakukan penelitian di P2F LIPI.

5. Yang terkhusus Ayahanda Tercinta Tolona Mendrofa dan Ibunda Gatiria Zebua, kakak Merry Mendrofa, kakak Nima Mendrofa, abang Perry Mendrofa, yang dengan tulus menyayangi, mendidik, mendoakan, dan memberi motivasi baik materi maupun moril yang tak henti-hentinya dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga Tuhan Selalu Memberkati kalian.

6. Kepada teman-teman di Laboratorium Magnetizer LIPI : Karyaman Harto Zebua, M. Taufik, Firman Lamsyah, Hanifah, Devi Handayani Safitri dan Indah Juriani dan kepada teman-teman seperjuangan di LIPI, Marta Masniari Nainggolan, Santa Simajuntak, Tania Christiyanti Lumba Tobing, Melpa Simamora, Elisabet F. Sinaga, Cut Hani Safira, Riris Julita Tambunan, Fitry Silaban, Sulistra Simamora, Mia Aulia Dhika, Giassanistya Fadillah Mrp, Andi Mulia, Mona Sintia, Rahmad Saleh Nst, Lyana Amirani, Risuliniko Saragih dan kepada semua teman-teman stambuk 2012 tanpa disebutkan nama satu persatu yang lagi berusaha memperjuangkan tugas akhirnya.

7. Kepada Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku kepala laboratorium Fisika Zat Padat/Solar Energi yang banyak memberikan bimbingan, dan kepada abang kakak asisten Fisika Zat Padat : Bang Eman Juliskar H, Kak Lilis Sagita, Kak Tabita Sianipar, Kak Nengsi M. Panjaitan dan Kristiarawati yang banyak memberikan saran dan motivasi selama penyelesaian skripsi ini.

8. Kepada Bang Rius, Bang Julius, Bang A. Fanny, Bang A. Joice, Bang Arjun, Fester, Hiras dan semua kawan-kawan di Club Buala FC yang banyak memberikan motivasi.

(8)

Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang lain yang membacanya.

Medan, Mei 2016

Mareanus Mendrofa 120801006

(9)

PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB) PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP

MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET

ABSTRAK

Pembuatan bonded magnet merupakan magnet komposit yang dibuat dari serbuk magnet yang dicampur dengan perekat (binder) yang bersifat non-magnet. Proses pembuatan bonded magnet NdFeB dilakukan dengan mencampurkan serbuk magnet neodymium iron boron (NdFeB) komersil type MQP-B dengan serbuk polyvinyl butyral menggunakan beaker gelas. Perbandingan variasi komposisi serbuk magnet NdFeB dengan binder PVB sebesar (% berat) 98:2, 96:4, 94:6 dan 93:7 dari massa total sampel 8 gram. Setelah pencampuran serbuk, kemudian dicetak dengan menggunakan metode compression moulding dengan tekanan 8 ton selama 20 menit pada suhu pengerasan (curing temperature) 160 0C. Sampel yang telah dicetak dilakukan karakterisasi sifat fisis yang meliputi pengukuran densitas, analisis mikrostruktur menggunakan SEM-EDX dan karakterisasi sifat magnet yang meliputi pengukuran kuat medan magnet menggunakan Gaussmeter dan kurva histeresis menggunakan VSM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan binder PVB pada bonded magnet NdFeB mengakibatkan penurunan densitas dan kuat medan magnet. Perolehan hasil densitas dan kuat medan magnet terbaik pada pembuatan bonded magnet, diperoleh dengan penambahan binder 2 % sebesar 5,66 g/cm3 dan kuat medan magnet sebesar 1862,4 G. Nilai Mr = 72,86 emu/gram, Ms = 103 emu/g, Hc = 8,490 KOe dan BHmax = 5,1 MGOe diperoleh pada penambahan PVB 2 %.

Kata kunci : Magnet bonded NdFeB, binder polyvinyl butyral, sifat fisis dan sifat magnet.

(10)

INFLUENCE OF POLYVINYL BUTYRAL (PVB) COMPOSITION IN MANUFACTURING OF BONDED MAGNET NdFeB ON

MICROSTRUCTUR, PHYSICAL PROPERTIES AND MAGNETIC

ABSTRACT

Manufacture of bonded magnet is composite magnet material made by mixing magnetic powder with non-magnetic binder. The process in manufacturing bonded magnet NdFeB made by mixing powder of neodymium iron boron (NdFeB) commercial type MQP-B with a polyvinyl butyral powder using a glass beaker. The comparisons of variation in composing NdFeB magnets powders with a binder of PVB (% weight) are 98:2, 96:4, 94:6 and 93:7 0f 8 grams from total mass of the sample. After mixing the powder, it is molded by using a compression molding method with 8 tons pressure for 20 minutes at curing temperature 160 0C. The molded samples are conducted by characterizing the physical properties which include measurement of density, microstructure analysis using SEM-EDX and magnetic properties which include measurement of the magnetic field strength using a gaussmeter and hysteresis curve using VSM. The result of the study shows that the addition of and binder PVB in bonded magnet NdFeB causes a decrease in the density and magnetic field strength. The best result of density and magnetic field in the manufacture of bonded magnets is obtained by the addition of 2 % binder of 5.66 g/cm3 and strong magnetic field of 1862.4 G. the score of Mr = 72.86 emu/g, Ms = 103 emu/gram, Hc = 8.490 KOe and BHmax = 5.1 MGOe was obtained on the addition of PVB 2 %.

Keywords : Bonded Magnets NdFeB, polyvinyl butyral binder, physical properties and magnetic.

(11)

DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Lembar Pengesahan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak vii Abstract viii Daftar Isi ix Daftar Tabel xi

Daftar Gambar xii

Daftar lampiran xiv

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Rumusan Masalah 2 1.3. Batasan Masalah 3 1.4. Tujuan Penelitian 3 1.5. Manfaat Penelitian 3 1.6. Sistematika Penelitian 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Material Magnet 6

2.2. Sifat-sifat Magnet Permanen 7

2.2.1. Koersivitas 7

2.2.2. Remanen 8

2.3. Sifat Kemagnetan Bahan 9

2.4. Kurva Histeresis 11

2.5. Energi Produk Maksimum (BHMax) 14

2.6. Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB) 14

2.7. Unsur Pemadu Pada Magnet NdFeB 15

2.7.1. Neodymium (Nd) 15

2.7.2. Besi (Fe) 17

2.7.3. Boron (B) 18

2.8. Bonded Magnet NdFeB 20

2.9. Fabrikasi Magnet NdFeB 22

2.10. Binder Polyvinyl Butyral (PVB) 22

2.11. Scanning Electron Microscope (SEM) 23

(12)

BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 26

3.1.1. Tempat Penelitian 26

3.1.2. Waktu Penelitian 26

3.2. Bahan dan Alat 26

3.2.1. Bahan 26

3.2.2. Alat 26

3.3. Diagram Alir Penelitian 27

3.4. Prosedur Penelitian 29

3.4.1. Pencampuran Bahan Baku 29

3.4.2. Proses Kompaksi 29 3.4.3. Magnetisasi 29 3.5. Karakterisasi 29 3.5.1. Densitas 30 3.5.2. Struktur Mikro 30 3.5.3. Karakterisasi VSM 30

BAB 4 HASIL PENELITIAN

4.1. Hasil Pengujian Sifat Fisis 31

4.1.1. Pengujian Densitas 31

4.1.2. Pengujian Struktur Mikro Bonded Magnet

NdFeB (SEM) 32

4.1.3. Pengujian Komposisi Unsur Bonded Magnet

NdFeB (SEM-EDX) 34

4.2. Hasil Pengujian Sifat Magnet 42

4.2.1. Kuat Medan Magnet 42

4.2.1. VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 43 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 46

5.2. Saran 47

(13)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1. Magnetic Characteristics Bonded Magnet NdFeB

Type MQP-B 15

Tabel 2.2. Susunan Elektron dan Tingkat Oksidasi 16 Tabel 2.3. Mineral-mineral Bijih Besi Bernilai Ekonomis 17 Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran dan Perhitungan Bulk Densitas

Bonded Magnet NdFeB dengan Variasi Komposisi Binder 31 Tabel 4.2. Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 1

pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 % 35 Tabel 4.3. Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 2

pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 % 36 Tabel 4.4. Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 3

pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 % 37 Tabel 4.5. Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 1

pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 4 % 39 Tabel 4.6. Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 2

pada Bonded Magnet NdFeB denganPVB 4 % 40 Tabel 4.7. Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 3

pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 4 % 41 Tabel 4.8. Data Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet pada Sampel Bonded Magnet NdFeB untuk PVB 2 % dan 4 % 42 Tabel 4.9. Data Hasil Pengujian Sifat Magnetik pada Sampel

Bonded Magnet NdFeB untuk PVB 2 % dan 4 % 44

(14)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Perbedaan Koersifitas dan Koersifitas Intrinsik 8 Gambar 2.2. Arah Domain-domain Dalam Bahan Ferromagnetik

Sebelum dan Sesudah diberi Medan Magnet Luar 11

Gambar 2.3. Kurva Histeresis 12

Gambar 2.4. Kurva Induksi Normal 13

Gambar 2.5. Struktur Kristal Boron Dengan Sel Satuan Ikosahedral 18

Gambar 2.6. Struktur Boron 19

Gambar 2.7. Ikatan 3c-2e B-H-B dan B-B-B 19

Gambar 2.8. Stuktur Boron 20

Gambar 2.9. Struktur molekul Polyvinyl Butyral (C8H14O2) 23 Gambar 2.10. Prinsip kerja Scanning Electron Mocroscope (SEM) 25 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Pembuatan Bonded Magnet

NdFeB 28

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara % Berat Polyvinyl Butyral (PVB) Terhadap Nilai Bulk Densitas Pada Bonded Magnet NdFeB 32 Gambar 4.2. Hasil Foto Analisis Secondary Electron Sampel Pelet

Bonded Magnet NdFeB Pada SEM dengan pembesaran

2000 x 33

Gambar 4.3. Hasil Foto Analisis SEM Pada Bonded Magnet NdFeB

yang Binder PVB nya 2% dengan Penembakan Pada 3 titik 34 Gambar 4.3.1. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB

dengan PVB 2 % pada Spektrum 1 35

Gambar 4.3.2. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan

PVB 2 % pada Spektrum 2 36

Gambar 4.3.3. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan

PVB 2 % pada Spektrum 3 37

Gambar 4.4. Hasil Foto Analisis SEM Pada Bonded Magnet NdFeB

yang Binder PVB nya 4% dengan Penembakan Pada 3 titik 38 Gambar 4.4.1. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan

PVB 4 % pada Spektrum 1 39

Gambar 4.4.2. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan

PVB 4 % pada Spektrum 2 40

Gambar 4.4.3. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan

PVB 4 % pada Spektrum 3 41

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara % Berat Polyvinyl Butyral (PVB) Terhadap Nilai Kuat Medan Magnet pada Bonded magnet

NdFeB 43

(15)
(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Peralatan dan Bahan Penelitian 51

Lampiran 2 Perhitungan Densitas Sampel Bonded Magnet NdFeB 53

Lampiran 3 Hasil Pengujian SEM-EDX 56

Lampiran 4 Hasil Pengujian VSM 65

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...

Related subjects :