PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN
BARIUM HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
SKRIPSI
ANISAH RIZKI HANDAYANI
130801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ANISAH RIZKI HANDAYANI 130801004
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LEMBAR PENGESAHAN
PREPARASI SERBUK dan SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM HEKSAFERIT dengan ADITIF FeMn
OLEH:
ANISAH RIZKI HANDAYANI NIM : 130801004
Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing
Pembimbing 1, Pembimbing 2,
Candra Kurniawan, M.Si. Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc. NIP :198810032010121003 NIP : 196505171993031009
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-Lipi
Ketua, Kepala,
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PREPARASI SERBUK DAN SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM HEKSAFERIT DENGAN ADITIF FeMn
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2017
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala anugerah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul “Preparasi Serbuk dan Sintering Magnet Permanen Barium Heksaferit dengan Aditif FeMn” yang dilaksanakan di Laboratorium P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Skripsi ini disusun untuk memenuhi kewajiban penulis sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains program studi Fisika di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta dan tersayang AyahandaSutrisno dan Ibunda Sriatun yang telah memberikan dukungan moril dan material kepada penulis sehinggan penulis dapat menyelesaikan pendidikan. Penulis juga menyampaikan terimakasih kepada seluruh keluarga yang telah memberikan motivasi kepada penulis.
Rezza Azhari Fahrezi Siregar yang telah membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi. Untuk kawan – kawan perjuangan di LIPI Dina, Roza, Niko, Zul, Dwiki, Herianto, Emmy, dkk yang telah banyak membantu penulis dalam penelitian. Terimaksih kepada seluruh rekan – rekan di Laboratorium Ilmu Dasar Fisika, teman – teman Fisika 2013 ( Hardi, Reza, Riza, Zega, dkk), kakak abang FISIKA USU 2010, 2011, 2012 , dan Adik – Adik FISIKA USU 2014, 2015, 2016.
Akhir kata seperti pepata lama “tak ada gading yang tak retak”, begitu juga dalam penulisan skripsi ini, penulis menyadari akan adanya kekurangan dalam tulisan ini, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan skripsi ini. Semogaskripsi ini bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih
Medan, Juni 2017
PREPARASI SERBUK DAN SINTERING MAGNET PERMANEN BARIUM HEKSAFERIT DENGAN ADITIF FeMn
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan magnet permanen Barium Heksaferit yang ditambahkan dengan FeMndengan variasi komposisi (0,5, 1, 3, 5, dan 10 %wt). Proses preparasi sampel dimulai dari penggilingan serbuk BaFe12O19 dengan penambahan FeMn
dilakukan dengan cara wet milling menggunakan HEM dengan media toluen selama 30 menit. Sampel kemudian dikeringkan. Sampel di campur dengan seluna 3 wt% dan dicetak dengan gaya 10 ton selama 3 menit sehingga membentuk pelet dengan diameter 2 cm. Sampel yang telah dicetak kemudian di sintering dengan menggunakan vacuum furnace pada suhu 1100°C selama 2 jam dan dikarakterisasi meliputi sifat fisis ( true density), struktur kristal dengan XRD ( X-Ray Diffraction ), mikrostruktur dengan menggunakan PSA ( Paricle Size Analyzer ) dan SEM-EDS ( Scanning Electron Microscope – Energy Dispersif Spectroscope ) dan sifat magnetik menggunakan VSM ( Vibrating Sample Magnetometer ). Dari hasil pengukuran true density dan PSA menunjukkan bahwa nilai true density dan ukuran partikel cenderung menurun dengan penambahan FeMn yang semakin meningkat. Hasil analisis XRD menunjukkan terdapat fase BaFe12O19 dan fasa Fe2O3 pada sampel koersivitas (Hc) 1,76 KOe. Pengaruh dari sintering pada sifat magnet membuat nilai koersivitas dari sampel berkurang sehingga sifat magnetnya menjadi lebih soft magnetik diduga adanya perubahan fasa pada sampel yang telah disinter. Penambahan FeMn cenderung menurunkan nilai densitas,dan sifat magnet dari BaFe12O19.
PREPARATION POWDER AND SINTERING OF MAGNETPERMANENT BARIUM HEXAFERRITE WITH ADDITIVE FeMn
ABSTRACT
The preparation of permanent barium hexaferrite magnet has been done by adding FeMn with varied compositions of 0,5, 1, 3, 5, and 10 % wt. The sample of preparation process was begin with milling BaFe12O19powder and adding FeMn which was done the wet milling way by using HEM with toluene media for 30 minutes. Then the sample was dried. After drying, the sample was mixed with seluna 3 wt% and pressed with hydraulic press with 10 ton of force for 3 minutes to produce pellet with diameter of 2 cm. The pellet then sintered by using vacuum furnace at a temperature of 1100°C for 2 hours and was characterized including physical property (true density), crystal structure with XRD ( X – Ray Diffraction ), microstructure using PSA ( Particle Size Analyzer ) and SEM-EDS ( Energy Dispersif Spectroscopy ), and magnetic property using VSM ( Vibrating Sample Magnetometer ). From the result of true density and PSA measurement, it was shown that the value of true density and the size of particle tent to decrease by the addition of FeMn which keep increas. The result of XRD analysis showed there were BaFe12O19 phase and Fe2O3
phase on the sample added by FeMn. The formation of Fe2O3 contributes to the
reduction of magnetic properties of BaFe12O19which is doped with FeMn. From the hysteresis curve with 1, 5, and 10 wt% addition of FeMndecreased the value of remanence and saturation of BaFe12O19also increased the value of coercivity of BaFe12O19 . The optimum condition was found in the addition of 5 wt% FeMn with true density value 5.034 g/cm3, the value of production of energy (BHmax) 0.4858 MGOe, magnetic of saturation (Ms) 44.72 emu/g, remanensi (Mr.) 25.43 emu/g, coercivity (Hc) 1.76 KOe. The effect of sintering on the properties of magnets makes the value of coercivity from the sample is reduced so that the magnetic properties of soft magnetic becomes even suspected the existence of phase change in the sample which have been sintered. The addition of FeMn tendt to lower the value of the density andmagnetic properties of BaFe12O19.
DAFTAR ISI
1.6 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Magnet 5
2.2 Sifat-Sifat Magnet 6
2.2.1 Koersivitas 6
2.2.2 Remanensi atau Ketertambatan 6
2.9 Karakterisasi Material Magnet 19
2.9.1 Sifat Fisis 19
2.9.1.1 Densitas 19
2.9.2 Mikrostruktur 21
2.9.2.1 PSA (Paticle Size Analyzer) 21
2.9.2.2 XRD (X-Ray Diffraction) 22
2.9.2.3 SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope–
Energy Dispersive Spectroscopy ) 23
2.9.3 Uji Sifat Magnet 25
2.9.4 UjiKekerasan( Hardness Vickers ) 26
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 27
3.1.1 Tempat Penelitian 27
3.1.2 Waktu Penelitian 27
3.2 Alat dan Bahan 27
3.2.1 Alat 27
3.2.2 Bahan – bahan 29
3.3 Diagram Alir Penelitian 30
3.4Prosedur Penelitian 31
3.5.2.1 PSA (Particle Size Analyzer) 35 3.5.2.2 SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope –
Energy Dispersive Spectroscopy ) 35
3.5.2.3 XRD (X-Ray Difraction) 36
3.5.3Sifat Magnet 36
3.5.4 Uji Kekerasan 36
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Sampel Serbuk BaFe12O19 Dengan Aditif FeMn 38
4.1.1 Pengujian True Density 38
4.1.2 Pengujian PSA (Particle Size Analyzer) 40 4.1.3 Pengujian SEM – EDS ( Scanning Electron Microscope –
Energy Dispersive Spectroscopy ) 41
4.1.3.1 Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope ) 41 4.1.3.2 Mapping EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy ) 42 4.1.4. Analisis XRD ( X – Ray Diffraction ) 43 4.2 Pengujian Sampel Pelet BaFe12O19 dengan Aditif FeMn 45
4.2.2 Kekerasan ( Hardness Vickers) 46 4.3Pengujian Sifat Magnet dengan VSM ( Vibrating Sample
Magnetometer ) 49
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 53
5.2 Saran 53
DAFTAR PUSTAKA 54
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1Nilai Kerapatan Dari Beberapa Jenir Ferit 7 Tabel 2 Perbandingan Komposisi Massa BaFe12O19 dengan FeMn 31
Tabel 3Hasil Pengukuran True Density 38
Tabel 4Hasil Analisa PSA ( Particle Size Analyzer ) 40
Tabel 5 Hasil Pengukuran Bulk Density 45
Tabel 6 Hasil Pengujian Kekerasan Sampel PeletMilling 15 Menit 47 Tabel 7Hasil Pengujian Kekerasan Sampel Pelet Milling 30 Menit 48 Tabel 8 Hasil Analisis VSM Sampel Serbuk BaFe12O19 + FeMn 51
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1 Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Sebelum
diberi Medan Luar 9
Gambar2 Arah Domain Dalam Bahan Paramagnetik Setelah
diberi Medan Luar 9
Gambar 21 Grafik Pengukuran True Density terhadap Komposisi FeMn 39 Gambar 22 Grafik Pengukuran Mean Diameter terhadap Komposisi FeMn
Menggunakan PSA ( Particle Size Analyzer ) 41 Gambar 23 Hasil Analisis SEM ( Scanning Electron Microscope ) 42 Gambar 24 Hasil Analisis Mapping EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy )
Sampel BaFe12O19Milling 30 menit 42
Gambar 25 Hasil Analisis Mapping EDS ( Energy Dispersif Spectroscopy ) Sampel BaFe12O19 + FeMn 5 wt% Milling 30 menit 43
Gambar 26 Pola XRD dari Sampel Serbuk 44
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Alat dan Bahan Penelitian 56
Lampiran 2 Data Hasil Pengukuran Densitas 61 Lampiran 3 Data Pengukuran Diameter Partikel Serbuk Dengan
Menggunakan Software Image-J 64 Lampiran 4 Data Hasil Analisis XRD ( X – Ray Diffraction) 65 Lampiran 5Data Hasil Pengujian Hardness Vickers 70 Lampiran 6 Data Hasil Analisis VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 75
Lampiran 7 Data Hasil Pengukuran BH Max 80
