Pengaruh Temperatur Heat Treatment Dan Holding Time Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur Dan Sifat Magnet Permanen Bonded NdFeB

(1)

1

PENGARUH TEMPERATUR

HEAT TREATMENT

_DAN

HOLDING TIME

TERHADAP SIFAT FISIS,MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT

MAGNET PERMANEN

BONDED

_NdFeB

SKRIPSI

THERESYA SIMANJUNTAK 100801008

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

2

PENGARUH TEMPERATUR

HEAT TREATMENT

_DAN

HOLDING TIME

TERHADAP SIFAT FISIS,MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT

MAGNET PERMANEN

BONDED

_NdFeB

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

(3)

PERSETUJUAN

Dr. Marhaposan Situmorang Drs.Aditia Warman,M.Si

(4)

PERNYATAAN

PENGARUH TEMPERATUR

HEAT TREATMENT

_DAN

HOLDING

TIME

_{TERHADAP SIFAT FISIS,MIKROSTRUKTUR DAN}

SIFAT MAGNET PERMANEN

BONDED

_NdFeB

SKRIPSI

Saya mengaku bahwa skripsi ini adaah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2014

(5)

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 TEMPERATUR HEAT TREATMENT _DAN HOLDING TIME _{TERHADAP SIFAT FISIS,} MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MAGNET PERMANEN BONDED NdFeB”, yang dilaksanakan di laboratorium Magnet P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu yang ditetapkan.

Dalam kesempatan ini saya sampaikan ucapan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu serta mendukung saya dalam menyelesaikan skripsi ini. Terutama untuk orang tua saya St. Benny Simanjuntak dan Ristana br Hutabarat yang telah melahirkan, membesarkan, mendoakan dan memberi saya motivasi materi dan moril selama saya berada di bangku pendidikan dan yang menjadi inspirasi saya karena ketegarannya “Always Love u Mom and Dad”dan saya mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.

3. Bapak Drs. Aditia warman, M.Si, selaku dosen pembimbing yang bersedia meluangkan waktunya untuk membimbing saya menyelesaikan skripsi ini.

4. Bapak Dr. Toto Sudiro, dan Bapak Prof. Drs. Pardamean Sebayang M.S, selaku dosen pembimbing di LIPI yang telah bersedia membimbing saya dalam melakukan penelitian dan menyelesaikan skripsi ini.

5. Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng, selaku kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika PPF-LIPI Serpong.

(6)

7. Bapak Drs. Herli Ginting, M.Sc selaku dosen wali saya selama mengikuti perkuliahan.

8. Seluruh staf dosen Dekan dan Pembantu Dekan dan Pegawai Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.

9. Pak Candra Kurniawan, S.Si, Mas Lukman Faris, Amd, dan Mbak Ayu Yuswita, S.Si, selaku pembimbing dilapangan dalam menyelesaikan skripsi ini.

10. Adik-adik ku Bella Oktavia Simanjuntak, Renhard Krisman simanjuntak dan Jeremy Jefanya Simanjuntak yang juga menjadi semangat saya dan Boy A Simangunsong yang juga membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

11. Terkhusus buat teman terbaikku Abeng Tampubolon terima kasih buat motivasi, perhatian, semangat dan doanya.

12. Sahabat-sahabat ku TTLAS (Tari,Lya,Ataran dan Samuel) dan teman – teman stambuk 2010 ( Jenery, Sri Anugrah, Eka Sari, Usy, Layla, Citra, Sahad, Riady, Juan dll)

13. Untuk adik-adik 2013 terimakasih buat doa-doanya.

14. Buat keluarga di Laboratorium Zat Padat, kepala Lab Bapak Prof.Dr.Timbangen S, M.Sc, buat bang Agus Siahaan, Kak Suhartina Malau, Ronald Naibaho, Emidola Pinem, dan adek - adek yang lagi magang di Lab Lilis Sagita, Eman Juliskar.

Akhirnya saya menerima masukan dan saran yang membangun dari pembaca agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

(7)

PENGARUH TEMPERATUR

HEAT TREATMENT

_DAN

HOLDING

TIME

_{TERHADAP SIFAT FISIS,MIKROSTRUKTUR DAN}

SIFAT MAGNET PERMANEN

BONDED

_NdFeB

ABSTRAK

Pembuatan Magnet bonded Nd-Fe-B dilakukan dengan mencampurkan serbuk magnet Neodymium Iron Boron (Nd-Fe-B) tipe MQP 16-7B+ dan bahan perekat (binder) cellunaWE-518 yang bersifat non-magnet. Komposisi serbuk dan binder sebesar 97 : 3 % berat dari massa total sampel 3 gram, pencampuran dilakukan dengan metode hand mixing. Campuran ini kemudian dicetak dengan menggunakan hand press dengan tekanan 30.000 kPa dan dikeringkan pada variasi temperatur 100ºC, 150ºC, 180ºC dan 200ºC selama 1 jam dan dilakukan variasi waktu penahanan selama 30 menit, 1 jam, 2 jam dan 4 jam pada temperature 100ºC dalam keadaan vakum dan atmosfer. Sifat fisis yang diuji adalah bulk density dengan nilai tertinggi 6,715 g/cm3 dan mikrostruktur permukaan dilihat menggunakan Scanning Electron Microscope ( SEM ) dimana mikrostruktur pada pembuatan bonded tidak begitu terlihat perbedaannya. Karakterisasi sifat magnet dilakukan dengan pengukuran kuat medan dengan menggunakan Gaussmeter dan kurva histerisis dengan menggunakan Vibrating Sample Magnetometer. Koersifitas dari serbuk magnet NdFeB tipe MQP-B+ yaitu 485,6 kOe.

(8)

HEAT TREATMENT TEMPERATURE AND HOLDING TIME EFFECTS ON

PHYSIC CHARACTERISTICS, MICROSTRUCTURE AND PERMANENT

MAGNET CHARACTERISTICS OF BONDED NdFeB

ABSTRACT

Nd-Fe-B bonded magnet is made by mixing the NeodymiumIron Boron (Nd-Fe-B) magnet powder type MQP 16-7B+ with binder material, celluna WE-518 which has non-magnetic characteristic. The composition of powder and binder is 97:3 % in weight of the total mass of the sample which is 3 grams. The mixing process is done with hand mixing method. This mixed materials then casted by using hand press with the pressure 30.000 kPa and drained in varies temperature of 100ºC, 150ºC, 180ºC and 200ºC for an hour and used varies of restraint time in 30 minutes, 1 hour, 2 hours and 4 hours for temperature 100ºC in vacuum and atmosphere condition. Physic characteristic tested is 6,715 g/cm3of bulk density; and surface microstructure can be seen by using the Scanning Electron Microscope (SEM) which is not contrast in microstructure while making bonded. The magnetic characteristic is done by measuring the magnetic force with Gaussmeter and the hysteretic curve measured by using the Vibrating Sample Magnetometer. Coercivity of NdFeB-type magnet powders MQP-B + is 485.6 kOe.

(9)

(10)

(11)

(12)

4.3.1. Bulk Density 55

4.3.2. Mikrostruktur 57

4.3.3. Kuat Medan Magnet 59

BAB 5. Kesimpulan dan Saran

5.1. Kesimpulan 61

5.2. Saran 61

DAFTAR PUSTAKA

(13)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.2 Produksi magnet permanen bonded NdFeB 3

Tabel 2.1 Perbandingan karakteristik magnet permanen 22

Tabel 2.2 Sifat Fisik Magnet NdFeB 24

Table 4.1 Data Hasil Pengukuran Densitas Serbuk ( true density ) 45

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sifat Magnet Untuk Serbuk NdFeB 48

Tabel 4.3 Data Hasil Pengukuran Densitas Pellet ( bulk density ) 49

Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Densitas Fluks Magnet 53

Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Bulk Density Curing Vakum dan

Udara (atmosfer) terhadap lama waktu penahana 55

Tabel 4.6 Data Hasil Pengukuran Magnetik Fluks Curing Vakum dan

(14)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Perkembangan magnet permanen 1

Gambar 2.1 Vektor gaya magnet 8

Gambar 2.2 Arah gaya magnet berdasarkan aturan tangan kanan 9

Gambar 2.3 Gambar Elektromagnet dan ilustrasi garis gaya magnet 10

Gambar 2.4 Hukum Ampere 11

Gambar 2.5 Arah partikel pada magnet isotropi dan anisoropi 14

Gambar 2.6 Momen magnetik material diamagnetik 15

Gambar 2.7 Orientasi momen magnetik bahan paramagnetik 16

Gambar 2.8 Struktur domain dalam material ferromagnetic 17

Gambar 2.9 Skematik dari densitas flux B vs Kuat medan H untuk

diamagnetik, paramagnetik, dan ferromagetik 17

Gambar 2.10 Kurva histerisis 18

Gambar 2.11 Histeris material magnet (a) Material magnet lunak,

(b) Material Magnet keras 19

Gambar 2.12 Struktur kristal Nd2Fe14B 22

Gambar 2.13 Magnet Hasil Coating/Pelapisan 24

Gambar 2.14 Magnet Hasil Sintered 25

Gambar 2.15 Magnet bonded_NdFeB ₂₇

Gambar 2.16 Skema Prinsip Kerja SEM 29

Gambar 3.1. Skema Diagram Alir Pembuatan Magnet Permanen Bonded_{NdFeB 36}

Gambar 3.2 Difraksi Bidang Atom 39

Gambar 3.3 Kurva Histerisis 40

(15)

Gambar 4.6 (a) Hasil Mikrostruktur Curing Vakum dan Curing Udara pada

Temperatur 100 oC 51

(b) Hasil Mikrostruktur Curing Vakum dan Curing Udara pada

Temperatur 200 oC 52

Gambar 4.7 Densitas Fluks Magnet sampel bonded NdFeB dengan efek

temperatur curing dalam vakum dan atmosfer (udara) 53

Gambar 4.8 Grafik Bulk Density sampel bonded NdFeB dengan efek Variasi

Holding time pada Temperatur curing vakum dan atmosfer (udara) 55

Gambar 4.9 (a) Hasil Mikrostruktur Curing Vakum dan Curing Udara pada

Thold = 0,5 jam 57

(b) Hasil Mikrostruktur Curing Vakum dan Curing Udara pada

Thold = 4 jam 58

Gambar 4.10 Grafik Densitas Fluks Magnet sampel bonded NdFeB dengan efek

Variasi Holding time pada Temperatur curing vakum dan atmosfer

(16)

DAFTAR SINGKATAN

MRI = Magnetic Resonance Imaging)

NdFeB = Neodymium Iron Boron

XRD = X-Ray Difraction

PSA = Partikel Size Analyzer

VSM = Vibrating Sample Magnetometer