Pengaruh Aditif Nd2O3 Terhadap Sifat Fisis, Sifat Magnet Dan Struktur Kristal Pada Pembuatan Magnet Barium Heksaferit

(1)

PENGARUH ADITIF Nd

2

O

3

TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT

MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN

MAGNET BARIUM HEKSAFERIT

SKRIPSI

POPI SASNIATI

130801061

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PENGARUH ADITIF Nd

2

O

3

TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT

MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN

MAGNET BARIUM HEKSAFERIT

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

POPI SASNIATI 130801061

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

PENGARUH ADITIF Nd2O3

TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT

MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN

MAGNET BARIUM HEKSAFERIT

OLEH:

NIM : 130801061 POPI SASNIATI

Disetujui Oleh: KomisiPembimbing

Pembimbing 1, Pembimbing 2,

NIP: 196212231991031002 NIP: 195711161983121002 (Prof. Dr Timbangen Sembiring M.Sc)( Ir. Muljadi, M.Si )

Diketahui Oleh:

Departemen Fisika FMIPA USU Pusat Penelitian Fisika-Lipi

Ketua, Kepala,

(4)

PERSETUJUAN

Judul :Pengaruh Aditif Nd2O3

Dan Struktur Kristal Pada Pembuatan Magnet Barium Terhadap Sifat Fisis, Sifat Magnet

Heksaferit Kategori : Skripsi Nama : Popi Sasniati Nomor Induk Siswa : 130801061

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA) Universitas SumateraUtara

Disetujui di Medan, Juli 2017

Diketahui/ disetujui oleh :

Pembimbing 1, Pembimbing 2,

NIP: 196212231991031002 NIP: 195711161983121002 (Prof. Dr. Timbangen Sembiring M.Sc )(Ir. Muljadi, M.Si)

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

(5)

PERNYATAAN

PENGARUH ADITIF Nd

2

O

3

TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT

MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN

MAGNET BARIUM HEKSAFERIT

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2017

(6)

PENGHARGAAN

Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah memberikan rahmat dan karunia sehingga penulis dapat menyelasikan tugas akhir. Salawat beriring salam teruntuk Nabi besar Muhammad SAW yang menjadi teladan dalam menjalani kehidupan.

(7)

kost atau adik angkat sekaligus sahabat bagi saya Ruth Wydianti Larosa yang selalu setia sebagai sahabat penulis. Kepada Seluruh teman – teman Angkatan 2013 yang menjadi teman seperjuangan selama masa kuliah.Kepada karyawan dan teman – teman yang sangat baik dan sangat membantu di P2F LIPI Mas Yunus, Mbak dita, Kholi, Mas Irfan Hakim, Pak Ahmad dan Pak Lukman. Seluruh adik – adik FISIKA USU stambuk 2014, 2015 dan 2016 dan juga Seluruh teman – teman di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan serta kepada mereka yang tidak tersebutkan namanya yang telah mendukung penulis, saya ucapkan terima kasih.

Penulis juga mengharapkan saran yang membangun untuk penyempurnaan skripsi ini apabila terdapat kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 31 juli 2017

(8)

PENGARUH ADITIF Nd

2

O

3

TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT

MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA PEMBUATAN

MAGNET BARIUM HEKSAFERIT

ABSTRAK

Penelitian mengenai pengaruh aditif Nd2O3 Terhadap sifat fisis, sifat magnet dan struktur kristal pada pembuatan magnet Barium Hexaferit (BaFe12O19) dengan menggunakan metode metalurgi serbuk telah dilakukan. Aditif Nd2O3 divariasikan antara lain : 0%, 0,8% dan 1,2% wt dan suhu sintering divariasi : 1.100℃ , 1.150℃ dan 1.200℃ yang masing-masing ditahan selama 2 jam menggunakan tungku listrik thermolyne. Proses preparasi material dasar berupa Barium Karbonat (BaCO3), (Fe2O3) murni, dan Neodymium oksida (Nd2O3) dilakukan dengan pencampuran menggunakan mortar dalam media etanol selama 30 menit. Bahan kemudian dikeringkan dalam oven selama 2 jam. Selanjutnya serbuk tersebut digerus dan dilakukan kalsinasi dengan suhu 1.000℃ dengan lama penahanan 1 jam. Serbuk hasil kalsinasi kemudian dihaluskan menggunakan mortar. Pencetakan serbuk dilakukan dengan pencampuran binder celuna WE-518 sebanyak 3%. Proses kompaksi dilakukan dengan diameter 18,32 mm dan tebal 4,42 mm. Karakterisasi yang dilakukan meliputi : pengukuran bulk density, susut bakar, flux density, analisa struktur kristal dengan XRD dan analisa sifat magnetik menggunakan VSM. Dari hasil pengukuran bulk density, susut bakar, dan flux magnetic menunjukkan bahwa nilai cendrung meningkat semakin tingginya suhu sintering, terkecuali pada flux magnetik tanpa ada penambahan aditif cendrung menurun seiring meningkatnya suhu sintering. Dari hasil karakterisasi bulk density dan flux magnetic diperoleh hasil optimum yaitu pada penambahan Nd2O3 0,8% dengan suhu 1.200℃. Pada kondisi ini diperoleh : nilai bulk density = 5,043 gr/cm3

Kata Kunci : Aditif Nd

dan flux magnet = 464,75 G, nilai susut bakar 10,2% .

(9)

ADDITIVE EFFECT ND

2

O

3

TO THE PHYSICAL PROPERTIES,

MAGNETIC PROPERTIES AND CRYSTAL STRUCTURE ON

THE MANUFACTURE OF BARIUM HEXAFERRITE

ABSTRACT

Research on the Additive effect Nd2O3 To the physical properties, Magnetic properties and Crystal structure on the manufacture of Barium Hexaferrite (BaFe12O19) by using the method metallurgy has been done. Nd2O3 additivevariations include : 0%, 0,8%, and 1,2% wt and temperature sintering variations : 1.100℃ , 1.150℃, and 1.200℃ hold for 1 hours using a Thermolyne electric furnace. The preparation process of basic materials such as Barium Carbonate (BaCO3), (Fe2O3) pure, and Neodymium oxide (Nd2O3)is done by the mortar mixing for 30 minute using ethanol. Then it is dried at oven for 2 hours. then the powders were crushed. After that,continue by calcination with temperature 1.000

℃ with 1 hour detention time. Calcined powders results then mashed by hand mortar. The molding process done by mixing powder binder celuna WE-518 with 3% composition. The process of compaction is done with pressing 8 ton to form a pellet with a diameter of 18,32 mm and 4,42 mm thick. The characterizations was conducted : measurement of bulk density, keel fuel, flux density, Analysis of crystal structure with XRD and Analysis of magnetic properties using VSM. From the measurement of bulk density, keel fuel and flux density shows that the value tends to increase the higher sintering temperature, Except for the magnetic flux without any additive additions tends to decrease as the sintering temperature increases. From the characterization of bulk density and magnetic flux, the optimum result is obtained at the addition of Nd2O3 0,8% with temperature 1,200 ℃. In this condition obtained: bulk density of 5.043 gr / cm3

Keywords :Additive Nd

(10)

DAFTAR ISI

DAFTAR LAMPIRAN xii

DAFTAR SINGKATAN xiii

BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.6 Tempat dan Waktu Penelitian 5 1.7 Sistematika Penulisan 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 Pengertian Magnet 6

2.2 Macam-Macam Magnet 7

2.3 Sifat-Sifat Magnet Permanen 7

2.3.1 Koersivitas 8

2.3.2 Remanensi 8

(11)

2.4 Sifat Kemagnetan Bahan 8

2.7 Metode Metalurgi Serbuk 15 2.7.1 Pencampuran (Mixing) 16 2.7.2 Penekanan (Kompaksi) 17 2.7.3 Pemanasan (Sintering) 18

2.8 Karakterisasi Material Magnet 21

2.8.1 Sifat Fisis 21 2.8.2 XRD (X-Ray Diffraction) 23

2.8.3 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM) 25

2.8.4 Flux Density 29

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 31

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 31 3.1.1 Tempat Penelitian 31 3.1.2 Waktu Penelitian 31

3.2 Alat dan Bahan 31 3.4 Diagram Alir Penelitian 34

3.5 Prosedur Penelitian 35

(12)

3.6.1 Bulk Density 37

3.6.2 Susut Bakar 37

3.7 Analisa Mikrostruktur 38 3.7.1 XRD (X-Ray Diffraction) 38

3.8 Sifat Magnet 38

3.8.1 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM) 38 3.8.2 Fluks Magnet 39

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 40

4.1 Karakterisasi Sifat Fisis 40 4.1.1 Bulk Density 40

4.1.2 Susut Bakar 42

4.2 Karakterisasi Mikrostruktur 43

4.2.1 Pengujian XRD (X-Ray Diffraction) 43

4.3 Karakterisasi Sifat Magnet 44

4.3.1 Gaussmeter 44

4.3.2 VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 45

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 48

5.1 Kesimpulan 48

5.2 Saran 48

DAFTAR PUSTAKA 50

(13)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

(14)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar

1. Momen Magnetik Dari Sifat Ferromagnetik 9 2. Arah Domain Dan Kurva Bahan Anti Ferromagnetik 10 3. Momen Magnet Dari Sifat Ferrimagnetik 10 4. Momen Magnetik Dari Sifat Paramagnetik 11

5. Kurva Induksi Normal 11

6. Kurva Histerisis 12

7. Histerisis Material Magnet 13 8. Struktur Kristal Bao.6Fe2O3

9. Difraksi Bidang Atom 23

15

10. Arah Kristal pada Sistem Kubik 24

11.Indeks Miller 25

12.Daerah pengaruh Medan Magnet 25 13. Komponen VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 27

14. Garis Gaya Magnet 29

15. Diagram Alir Penelitian 34 16. Grafik Hubungan Suhu Sintering Dan Bulk Density Dengan

Penambahan Nd2O3 Pada Pembuatan BaFe12O19

17. Grafik Hubungan Antara Susut Bakar Dengan Penambahan

41

Nd2O3 Pada Pembuatan BaFe12O19

18. Grafik Perbandingan Hasil Analisa XRD ( X-Ray Diffraction)

Terhadap Suhu Sintering 42

Dari Sampel Pembuatan Magnet BaFe12O19

Aditif Nd

Dengan Penambahan

2O3

19. Grafik hubungan suhu sintering dan fluxdensity dengan penambahan

43

Nd2O3

20. Gabungan Kurva histerisis 0% Nd

44

(15)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lamp

1. Peralatan dan Bahan Penelitian 54

2. Perhitungan 58

3. Perhitungan Densitas Sampel 60 4. Perhitungan Susut Bakar 61 5. XRD (X-Ray Diffraction) 64

6. Fluks Magnet 68

(16)

DAFTAR SINGKATAN

XRD = X-Ray Diffraction

VSM = Vibrating Sample Magnetometer

BaFe12O19 = Barium Heksaferit

BaCO3

Nd

= Barium Karbonat

2O3

Fe

= Neodymium Oksida