EFEK PENAMBAHAN Na2O TERHADAP PROSES SINTERING, SIFAT FISIS, DAN SIFAT MAGNET BaFe12O19
SKRIPSI
INDAH JURIANI 120801005
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
EFEK PENAMBAHAN Na2O TERHADAP PROSES SINTERING, SIFAT FISIS, DAN SIFAT MAGNET BaFe12O19
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
INDAH JURIANI 120801005
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
PERSETUJUAN
Judul : Efek Penambahan Na2O Terhadap Proses
Sintering, Sifat Fisis, Dan Sifat Magnet BaFe12O19
Kategori : Skripsi
Nama : Indah Juriani
Nomor Induk Mahasiswa : 120801005
Program studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di: Medan, Juni 2016
Disetujui Oleh
Pembimbing 1, Pembimbing 2,
Ir. Muljadi, M.Si. Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP : 195711161983121002 NIP: 196506171993031009
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
EFEK PENAMBAHAN Na
2O TERHADAP PROSES
SINTERING, SIFAT FISIS, DAN SIFAT MAGNET BaFe
12O
19SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2016
INDAH JURIANI
120801005
PENGHARGAAN
Syukur alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Salawat beriring salam teruntuk nabi besar Muhammad SAW yang menjadi teladan dalam menjalani kehidupan. Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Untuk memenuhi
persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir EFEKdengan j
PENAMBAHAN Na2O TERHADAP PROSES SINTERING, SIFAT FISIS, DAN SIFAT MAGNET
BaFe
12O
19” Yang dilaksanakan di LaboratoriumMagnet P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Tangerang Selatan, Banten. Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya penyusunan skripsi ini bayak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Dr. Kerista Sebayang M.S selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
2. Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
3. Drs. Syahrul Humaidi M.Sc dan Bapak Ir. Muljadi M.Si selaku Dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong.
5. Dr. Ing. Prijo Sarjono, Ibu Dr. Nenen Rusnaeni M.T, Bapak Prof. Dr. Masno Ginting, Bapak Prof. Pardamean, Bapak Lukman Faris S.T, selaku pembimbing lapangan yang telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
7. Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU
8. Sahabat - sahabat terbaik saya terkhusus Eva, Devi, Gias, Andi, Fatimah, Balyan, Iqbal, Dina, Mona, Rahmat, beserta anak kost pondok larisma Ida, Desi, Dian, Anggi, Roni dan depin yang tak henti-hentinya memberikan semangat, doa, dukungan kepada penulis.
9. Teman –teman seperjuangan Dewi, Firman, Mareanus, dan semuanya.
10. Seluruh teman –teman angkatan 2012, Adik - adik angkatan 2013, 2014 dan 2015 Fisika - USU.
Medan, Juni 2016
Penulis
EFEK PENAMBAHAN Na
2O TERHADAP PROSES
SINTERING, SIFAT FISIS, DAN SIFAT MAGNET BaFe
12O
19ABSTRAK
Penelitian mengenai efek penambahan Na2O pada material Barium Heksaferit (BaFe12O19) dengan menggunakan metode metalurgi serbuk telah dilakukan. Aditif Na2O divariasi antara lain : 0%, 1%, 2%, dan 3%wt dan suhu sintering divariasi : 1100oC, 1150oC, 1200oC, 1250oC, dan 1300oC yang masing–masing pada suhu tersebut ditahan selama 1 jam. Karakterisasi yang dilakukan meliputi : pengukuran true density, susut bakar, bulk density, porositas, flux density, uji VSM, dan analisa mikrostruktur dengan XRD. Dari hasil analisa dengan XRD diperoleh bahwa hasil yang terlihat adalah fasa BaFe12O19 sebagai fasa dominan untuk semua sampel dengan aditif Na2O 0%, 1%, 2%, dan 3%wt. Dari hasil karakterisasi sifat fisis diperoleh hasil yang terbaik yaitu pada penambahan Na2O 1% dengan suhu 1100oC. Pada kondisi ini diperoleh : nilai susut bakar = 11,5%, porositas = 1%, dan bulk density = 3,84 gr/cm3. Dengan penambahan aditif Na2O (1%, 2%, dan 3%wt) maka nilai sifat magnetik cenderung menurun. Nilai fluks magnetic terbesar yaitu 548,2 G terdapat pada suhu sintering 1200oC dengan aditif Na2O 1%. Dari hasil pengujian VSM untuk penambahan aditif Na2O 1% diperoleh nilai koersifitas yaitu 0,982 KOe, nilai remanence yaitu 25,72 emu/g dan nilai magnet saturasi yaitu 47,24 emu/g.
EFFECT OF Na2O ADDITION ON TEMPERATUR SINTERING,
PHYSICAL PROPERTIES, AND MAGNETIC OF BaFe12O19
ABSTRACT
Research on the addition effect of Na2O in material barium hexaferrite (BaFe12O19) by using the method metallurgy has been done. Na 2O additive variations include : 0%, 1%, 2% and 3% wt and temperature sintering variations : 1100oC, 1150oC, 1200oC, 1250oC, and 1300oC hold for 1 hours. The characterizations was conducted : measurement of true density, keel fuel, bulk density, porosity, flux density, VSM test and microstructure analysis using XRD. From the analysis by XRD obtained that results seen is the phase BaFe12O19 as the phase dominant to sample additive all with Na2O 0%, 1%, 2% and 3% wt. From the results of the physical characterization is obtained the best results is to adding Na2O 1% with the temperature sintering 1100oC, with a keel fuel 11,5%, porosity 1%, and a bulk density 3,84 gr/cm3, With the addition of additives Na2O (1%, 2% and 3% wt) this value of magnetic properties decline. The magnetic flux of 548,2 G found in temperature sintering 1200oC with additive Na2O 1%. From the testing VSM for additive Na2O 1% obtained coercivity va lue 0,982 KOe, the remanence 25,72 emu/g and value saturation the magnetic 47,24 emu/g.
Keywords : Permanent Magnet, Barium Hexaferrite, Additive Na2O, Sintering, Physical and Magnetic Properties.
DAFTAR ISI
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 Pengertian Magnet 5
2.2 Macam-Macam Magnet 6
2.3 Sifat-Sifat Kemagnetan Bahan 6
2.3.1 Bahan Ferromagnetik 7
2.3.2 Bahan Anti Ferromagnetik 7
2.3.3 Bahan Ferrimagnetik 8
2.3.4 Bahan Paramagnetik 8
2.4 Jenis Magnet Permanen 9
2.5 Kurva Histerisis 9
2.6 Magnet Keramik 11
2.7 Barium Heksaferit 12
2.8 Natrium Oksida 14
2.9 Metode Metalurgi Serbuk 14
2.9.1 Pencampuran (Mixing) 14
2.9.2 Penekanan (pressing) 15
2.9.3 Pemanasan (Sintering) 15
2.10 Karakterisasi Material Magnet 18
2.10.1 Sifat Fisis 18
2.10.2 XRD (X-Ray Diffraction) 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 21
3.1 Tempat Penelitian 21
3.1.2 Waktu Penelitian 21
3.2 Alat dan Bahan 21
3.2.1 Bahan 21
3.2.2 Alat 21
3.3 Variabel Eksperimen 23
3.3.1 Variabel Penelitian 23
3.3.2 Variabel Percobaan yang diuji 23
3.4 Diagram Alir 24
3.5 Prosedur Penelitian 25
3.5.1 Pencampuran Bahan Baku 25
3.5.1.1 Preparasi Serbuk Barium Heksaferit dan Na2O 25
3.5.2 Proses Kalsinasi 25
3.5.3 Proses Milling 26
3.5.4 Proses Pencetakan 26
3.5.5 Proses Sintering 26
3.5.6 Magnetisasi 27
3.6 Karakterisasi Hasil 27
3.6.1 Uji Densitas 27
3.6.1.1 Bulk Density 27
3.6.2 Porositas 28
3.6.3 Susut Bakar 28
3.7 Sifat Magnet 28
3.8 Analisa Mikrostruktur 29
3.8.1 XRD (X-ray Diffractrometer) 29
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 30
4.1 Karakterisasi Sifat Fisis 30
4.1.1 Densitas dan Porositas 30
4.1.1.1 True Density 30
4.1.1.2 Bulk Density 31
4.1.1.3 Porositas 32
4.1.1.4 Susut Bakar 33
4.2 Karakterisasi Mikrostruktur 34
4.2.1 Pengujian XRD (X-Ray Difraction) 34
4.3 Karakteristik Sifat Magnet 37
4.3.1 Fluks Density Magnetic 37
4.3.2 Pengujian VSM 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 41
5.1 Kesimpulan 41
5.2 Saran 41
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Komposisi Bahan baku BaFe12O19 : NaHCo3 25
Tabel 4.1 Hasil Pengujian True Density 30
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bulk Density 32
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Porositas 33
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Susut Bakar 34
Tabel 4.5 Hasil pengujian Fluks densitas Magnetic 38
Tabel 4.6 Hasil Pengujian VSM 39
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik 7 Gambar 2.2 Momen Magnet Dari Sifat Anti Ferromagnetik 7 Gambar 2.3 Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik 8 Gambar 2.4 Momen Magnetik Dari Sifat Ferrimagnetik 8 Gambar 2.5 Arah partikel pada magnet isotropi dan anisotropi 9 Gambar 2.6 Kurva Histerisis untuk Ferromagnetik dan Ferrimagnetik. 10 Gambar 2.7 Kurva Histerisis Material Magnetik 10
Gambar 2.8 Struktur kristal BaFe12O19 13
Gambar 2.9 Skema struktur kristal BaFe12O19 13
Gambar 2.10 Proses Sintering 18
Gambar 2.11 Difraksi Bidang Atom 21
Gambar 4.1 Hubungan antara bulk density dengan penambahan komposisi Na2O dari BaFe12O19 sebagai fungsi suhu sintering 31 Gambar 4.2 Hubungan antara porositas dengan penambahan komposisi
Na2O dari BaFe12O19 sebagai fungsi suhu sintering. 32 Gambar 4.3 Hubungan antara susut bakar dengan penambahan komposisi
Na2O dari BaFe12O19 sebagai fungsi suhu sintering. 33 Gambar 4.4 Pola difraksi sinar- x sampel BaFe12O19 dengan aditif 0%
Na2O dan disintering 1200°C 35
Gambar 4.5 Pola difraksi sinar- x sampel BaFe12O19 dengan aditif 1%
Na2O dan disinterring 1200°C 35
Gambar 4.6 pola difraksi sinar- x sampel BaFe12O19 dengan aditif 2%
Na2O dan disinterring 1200°C 36
Gambar 4.7 pola difraksi sinar- x sampel BaFe12O19 dengan aditif 3%
Na2O dan disinterring 1200°C 37
Gambar 4.8 Hubungan antara fluks magnetik dengan penambahan
komposisi Na2O dari BaFe12O19 sebagai fungsi suhu sintering. 38
Gambar 4.9 Kurva histerisis BaFe12O19 dengan penambahan Na2O 0%, 1%,
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Peralatan dan bahan 43
Lampiran 2 Perhitungan 44
Lampiran 3 Data percobaan 48
