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
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
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
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,
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
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
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
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
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 %.
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 %.
DAFTAR ISI
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
2.10. Binder Polyvinyl Butyral (PVB) 22
2.11. Scanning Electron Microscope (SEM) 23
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
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
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
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
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
