BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan magnet khususnya magnet permanen dewasa ini menunjukkan perkembangan yang amat pesat. Magnet permanen merupakan material rekayasa dengan aplikasi luas yang banyak digunakan pada industri di Indonesia, namun pemenuhan komponen magnet permanen sampai saat ini masih bergantung pada produk impor seperti dari Jepang dan China. Hal ini dikarenakan belum adanya produsen magnet permanen lokal dalam negeri (Sardjono, 2012).
Di Indonesia, banyak ditemui pemakaian magnet untuk berbagai macam keperluan baik untuk industri dalam skala besar maupun industri rumah tangga. Namun sayangnya, bahan magnet tidak bisa ditemukan begitu saja, melainkan harus dilakukan proses pengolahan terlebih dahulu agar bisa digunakan. Hal inilah yang menyebabkan negara kita mengimpor magnet dari luar negeri, sementara bahan baku yang merupakan sumber daya alam (SDA) lokal untuk membuat magnet begitu banyak tersedia di Indonesia (Priyono, 2004).
Pengembangan teknik baru untuk memperbaiki sifat magnetik dan struktural Barium heksaferit hard magnetic menjadi tujuan dari berbagai penelitian dalam beberapa dekade terakhir. Kopresipitasi, glass crystallization, sintesis hidrotermal, sol-gel, organo metallic precursor, microemulsion, ammonium nitrate melt dan mechanical milling/alloying adalah beberapa teknik popular pembuatan magnet. Meskipun partikel berkualitas tinggi dapat diperoleh dengan teknik ini, batas-batas alamiah Barium heksaferit tetap ada (Topal Ugur, 2011). Perkembangan teknologi preparasi bahan yang begitu pesat telah memungkinkan disintesis bahan Barium heksaferit dengan ukuran yang sangat halus dalam rentang nanometer. Kombinasi proses sol-gel dan mechanical alloying adalah salah satu cara untuk mendapatkan bahan Barium heksaferit dengan ukuran butiran yang sangat halus (Estevez Rams, 2000).
Pada umumnya pembuatan magnet permanen dilakukan melalui cara proses reaksi padatan (solid state reaction process) dengan teknik mechanical alloying , yaitu diawali dengan proses pencampuran bahan baku dalam bentuk padatan/serbuk. Serbuk Barium heksaferit (BaFe12O19) tersebut supaya dapat menghasilkan sifat-sifat kemagnetan yang maksimal, harus dihaluskan dan diberikan aditif hingga mencapai ukuran butiran yang kecil sekali yaitu sekitar submikron hingga nanometer (Aktas, 2008).
apalagi dengan adanya subsitusi ion lain yang dapat mempengaruhi karakteristiknya (Ridwan, 2012).
Barium heksaferit dengan struktur molekul heksagonal dikenal sebagai magnet permanen, ini digolongkan kedalam lima tipe utama tergantung dari struktur kristal dan rumus kimianya, yang antara lain tipe-M (Barium heksaferit), tipe-W (BaMe2Fe16O27), tipe-X (Ba2Me2Fe28O46), tipe-Y (BaMe2Fe12O22) dan tipe-Z (Ba3Me2Fe24O14). Komposisi umum ferit keras, juga disebut sebagai ferit heksagonal, dinyatakan sebagai MeO.6Fe203, Me mewakili ion divalen seperti Ba 2+, Sr 2-, dan Pb2+. Menurut sifat magnetik, hard ferrite dikelompokkan menjadi dua kategori disebut isotropik dan anisotropik ferit. Dalam kasus isotropik, menunjukkan properti magnetic bahan sama di segala penjuru material, karena orientasi acak butir pada sumbu-c, yang merupakan arah magnetisasi sederhana. Nilai magnetisasi remanen (Br) ferit senilai 2000 Gauss dan kekuatan koersif He berkisar 1.500 - 20.000 Oersted tergantung pada pengolahan material (Mahbubatin, 2011).
Keramik magnet adalah salah satu bahan yang umumnya merupakan golongan ferit, mempunyai sifat magnetik dan penting bagi industri automotif, komputer, pembangkit energi, kelistrikan dan elektronika. Bahan keramik yang bersifat magnetik, mempunyai struktur kristal tertentu yang sangat tergantung pada komposisinya, sehingga penggunaannya menjadi lebih luas. Meskipun demikian terdapat kesamaan yang umum, yaitu: semuanya adalah oksida logam yang disusun oleh Fe2O3 sebagai komponen utama, komponen ini dapat menghasilkan induksi magnetik spontan meskipun medan magnet luar dihilangkan (Efhana,2013).
Seperti telah diketahui, sifat-sifat makroskopik seperti sifat magnet, listrik maupun mekanik bahan akan sangat bergantung pada struktur mikroskopiknya. Oleh sebab itu, proses sintesis maupun komponen unsur-unsur yang terkandung di dalam bahan akan berpengaruh terhadap produk akhir yang dihasilkan. Pengaruh suhu dan lama sintering merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi pertumbuhan kristalit bahan. Pertumbuhan kristalit ini dapat dipercepat ataupun dibatasi dengan menambahkan unsur-unsur tertentu ke dalam prekursor (Ridwan, 2012). Pada kegiatan ini akan diteliti pengaruh penambahan aditif B2O3 ke dalam prekursor awal bahan barium ferit dengan metode mechanical milling/alloying.
Ozkan, O. T (1994) telah melakukan penelitian melihat pengaruh 0 – 0.2 mol B2O3 pada Barium heksaferit memperoleh nilai remanensi 2000 – 2300 Gauss. Vidyawathi S.S (2002) telah melakukan membuat magnet Barium heksaferit dengan menggunakan aditif B2O3, dimana hasilnya dapat memberikan efek yang signifikan terhadap proses sintering densifikasi Barium heksaferit, dimana dengan penambahan 0,1 % sampai 0,6 % B2O3 (dalam persen berat) diperoleh densitas mendekati densitas teoritis dan diperoleh ukuran butir grain size sekitar 1 – 2 μm. Pada tahun 2011 Ugur Topal melihat efek B2O3 0.1% - 1.0% berat memperoleh hasil koersifitas 2000 – 3000 Oersted. Magnet yang dibuat termasuk jenis keramik magnet permanen hexagonal ferrite yang aplikasi cukup luas, seperti untuk speaker, komponen otomotif, motor listrik dan lainnya.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh subtitusi B2O3 terhadap mikrostruktur, sifat fisis dan kemagnetan Barium heksaferit. Dilakukan proses penghalusan Barium heksaferit dengan menggunakan High Energy Milling (HEM) dan variasi waktu 12, 24, dan 48 jam yang bertujuan menghasilkan serbuk
dengan ukuran partikel dalam submikron hingga nanometer. Kajian selanjutnya adalah mengamati perilaku sintering dari bahan menggunakan dilatometer.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah untuk proses pembuatan magnet keramik permanen terbatas pada :
1. Karaketerisasi Barium heksaferit komersil China terbatas dengan penambahan aditif B2O3 sebanyak 0, 0.5, 1.0, dan 2.0 (dalam persen berat).
2. Penelitian terbatas pada penggunaan High Energy Milling (HEM) dengan teknik mechanical alloying.
3. Dilakukan pengujian pengaruh lamanya waktu milling terhadap ukuran partikel Barium heksaferit dengan batasan variabel waktu milling adalah 12, 24, dan 48 jam, hasil terbaik akan diterapkan sebagai waktu milling optimum.
4. Proses pencampuran Barium heksaferit dengan B2O3 terbatas hanya pada waktu milling optimum.
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian adalah:
1. Mengetahui karakteristik serbuk Barium heksaferit selama proses milling dengan variasi waktu 12, 24, dan 24 jam menggunakan High Energy Milling (HEM).
2. Mengetahui mikrostruktur, fasa, dimensi partikel, dan perubahan sifat magnet serbuk Barium heksaferit yang terbentuk setelah penambahan aditif B2O3.
1.5 Manfaat Penelitian
