PEMBUATAN MAGNET BERBASIS BaFe12O19 - SiO2
DAN KARAKTERISASINYA
TESIS
Oleh
BAHARUDIN HULU
137026003/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN MAGNET BERBASISBaFe12O19 - SiO2
DAN KARAKTERISASINYA
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas SumateraUtara
Oleh
BAHARUDIN HULU
137026003/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PEMBUATAN MAGNET BERBASIS BaFe12O19 – SiO2 DAN KARAKTERISASINYA Nama Mahasiswa : BAHARUDIN HULU
Nomor Induk Mahasiswa : 137026003
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing Pembimbing I,
(Dr. Nasruddin M.N.,M.Eng.Sc NIP. 19550706 198102 1 002
)
Pembimbing II,
(Prof. Dr. Masno Ginting, M.Sc NIP. 19540817 198303 1 005
)
Ketua Program Studi,
NIP. 19550706 198102 1 002 Dr. Nasruddin M.N.,M.Eng.Sc
Dekan,
NIP. 19631026 199103 1 001 Dr. Sutarman, M.Sc
Kepala Pusat Penelitian Fisika – LIPI,
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYAILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangandibawah ini:
Nama : Baharudin Hulu
NIM : 137026003
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-EkslusiveRoyalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
PEMBUATAN MAGNET BERBASIS BaFe12O19–SiO2 DAN KARAKTERISASINYA
Dengan hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat danmempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 2015
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN MAGNET BERBASIS BaFe12O19–SiO2
DAN KARAKTERISASINYA
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 2015
Telah diuji pada Tanggal : Juli 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Nasruddin M.N., M.Eng.Sc Anggota : 1. Prof. Dr. Masno Ginting, M.Sc
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap : Baharudin Hulu, S.Pd
Tempat dan Tanggal Lahir : Ombolata, 01 Januari 1979
Alamat Rumah : Ombolata, Desa Ombolata, Kec. Alasa, Kab. Nias Utara
Telepon/Faks/HP : 085275554335
e-mail :
Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 1 Alasa
Alamat Kantor : Jln. Pramuka Desa Ombolata, Kec. Alasa Kab. Nias Utara
Telepon/Faks/HP : -
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri No. 071150 Ombolata Tamat : 1990
SMP : SMP Negeri 1 Alasa Tamat : 1993
SMA : SMA Negeri 1 Gunungsitoli Tamat : 1996
Strata-1 : FMIPA UNIMED Tamat : 2002
PEMBUATAN MAGNET BERBASIS BaFe12O19 - SiO2 DAN KARAKTERISASINYA
ABSTRAK
Pembuatan dan karakterisasi magnet telah berhasil dilakukan dengan mencampurkan serbuk bahan magnet BaFe12O19 dan serbuk SiO2. Variasi komposisi BaFe12O19 : SiO2 terdiri dari 100:0, 80:20, 70:30, 60:40 dan 50:50 dalam % berat. Pencampuran dilakukan dengan metode dry milling menggunakan Planetary Ballmill (PBM) selama 48 jam. Serbuk hasil pencampuran dicetak secara anisotropi pada tekanan 35 kgf/cm2sehingga menghasilkan pelet dengan diameter 12 mm dan tebal 3-5 mm. Pelet tersebut kemudian dibakar (sinter) pada suhu 600 °C, 650 °C, 700 °C, 750 °C, 800 °C dan ditahan pada masing-masing suhu tersebut selama 2 jam sehingga diperoleh sampel uji. Karakterisasi sampel uji meliputi analisa sifat fisis, struktur mikro dan pengukuran sifat magnet (histerisis). Hasil identifikasi pola XRD menunjukkan bahwa fasa yang terbentuk terdiri dari BaFe12O19, SiO2 dan Fe3O4. Morfologi permukaan yang diamati dengan SEM menunjukkan bahwa ukuran butir < 1 μm. Berdasarkan hasil pengukuran dengan permagraph, diketahui bahwa sifat magnetik yang terbaik diperoleh pada komposisi 80:20 dengan suhu sintering 800 oC di mana nilai koersifitas (Hc), remanensi (Br)dan energi produk maksimum (BHmaks) berturut-turut 1,656 kOe, 0,81 kG dan 0,414 MGOe.
MANUFACTURE OF BaFe12O19 - SiO2BASED MAGNETAND
CHARACTERIZATION
ABSTRACT
Preparation and characterization of magnetic have been successfully carried out by mixing the magnetic material BaFe12O19 powder and SiO2 powder. The Ba
Fe12O19/SiO2 ratios used were 100:0, 80:20, 70:30, 60:40 and 50:50 by weight
percent. Mixing is done with a dry milling method using Planetary Ballmill (PBM) for 48 hours. Powder blending results was printed on anisotropy pressure 35 kgf/cm2 to produce pellets with a diameter with of 20 mm and 5 mm thickness.of 12 mm and 3-5 mm thickness. The pellets are then burned (sintered) at a temperature of 600 °C, 650 °C, 700 °C, 750 °C, 800 °C and held at each of these temperatures for 2 hours in order to obtain test samples. Characterization of the test sample includes the analysis of physical properties, microstructure and measurement of the magnetic properties (hysteresis). The XRD pattern identification results showed that the phase is formed consisting of BaFe12O19,
SiO2 and Fe3O4. The surface morphology were measured by SEM showed that the
grain size ˂ 1 μm. Based on the results of measurements with permagraph, it is known that the best magnetic properties are obtained on the composition of 80:20 with sintering temperature of 800 °C where the coercivity value (Hc), remanence
(Br) and maximum energy product (BHmaks) respectively 1.656 kOe, 0.81 kG and
0.414 MGOe.
3.5.2 Porositas ... 36
3.5.3 Struktur mikro ... 36
3.5.4 Sifat magnetik ... 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37
4.1 Karakterisasi Serbuk Bahan Sampel ... 37
4.1.1 Ukuran partikel ... 37
4.1.2 Analisa X-ray diffraction (XRD) ... 38
4.1.3 True Density ... 40
4.2 Karakterisasi Sampel ... 41
4.2.1 Bulk density ... 41
4.2.2 Porositas ... 43
4.2.3 Fluks magnetik ... 44
4.2.4 Kurva histerisis ... 46
4.2.5 Komposisi fasa ... 47
4.2.6 Analisis foto SEM ... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 51
5.1 Kesimpulan ... 51
5.2 Saran ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 53
DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman
2.1 Sifat Beberapa Magnet Keras ... 15
2.2 Karakteristik Silika ... 23
2.3 Bentuk Kristal Utama Silika ... 24
2.4 Karakteristik Fisik Polivinil Alkohol ... 26
4.1 Data Hasil Pengukuran True Density Bahan BaFe12O19 - SiO2 ... 46
4.2 Data Bulk Density Magnet Berbasis BaFe12O19 - SiO2Dengan Berbagai Komposisi Pada Suhu Sintering 600 oC, 650 oC, 700 oC, 750 oC dan 800 oC(Ditahan Selama 2 Jam Pada Masing-MasingSuhu Tersebut) ... 48
4.3 Data Porositas Magnet Berbasis BaFe12O19 - SiO2 Dengan Berbagai Komposisi Pada Suhu Sintering 600 oC, 650 oC, 700 oC, 750 oC dan 800 oC(Ditahan Selama 2 Jam Pada Masing-Masing Suhu Tersebut) ... 50
4.4 Data FluksMagnetik Magnet Berbasis BaFe12O19 - SiO2 Dengan Berbagai Komposisi Pada Suhu Sintering 600 oC, 650 oC, 700 oC, 750 oC dan 800 oC(Ditahan Selama 2 Jam Pada Masing-Masing Suhu Tersebut) ... 51
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
2.1 Arah Domain Magnetik Pada Material Diamagnetik Sebelum dan
Sesudah Diberi Medan Magnet Eksternal ... 8
2.2 Arah Domain Magnetik Pada Material Paramagnetik Sebelum dan Sesudah Diberi Medan Magnet Eksternal ... 9
2.3 Arah Domain Magnetik Pada Ferromagnetik ... 9
2.4 Arah Domain Magnetik Pada Antiferromagnetik ... 10
2.5 Arah Domain Magnetik Pada Ferrimagnetik ... 10
2.6 Kurva Histerisis Pada Ferromagnetik ... 12
2.7 Kurva Histerisis ... 13
2.8 Arah Partikel Pada Magnet (a) Isotropi dan (b) Anisotropi ... 16
2.9 Penentuan Nilai (BH)maxDari Kuadran Ke-II Kurva Histerisis ... 18
2.10 (a) Perspektif dari unit sel BaFe12O19 tipe M dan (b) polyhedra dari unit sel BaFe12O19 tipe M ... 21
2.11 Struktur Silika Tetrahedral ... 23
2.12 Struktur Kimia Polivinil Alkohol ... 25
2.13 Skema Representasi Tahap Sintering Dan Jenis Proses Sinter ... 28
2.14 Diagram X-Ray Diffractometer ... 32
2.15 Difraksi Bidang Atom ... 33
2.16 Skema Alat Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 34
3.1 Diagram Alir Pembuatan Magnet Berbasis BaFe12O19 - SiO2 ... 38
4.2 Pola XRD Serbuk BaFe12O19Yang Dikalsinasi Pada Suhu 1000 oC, Serbuk SiO2 dan Serbuk BaFe12O19/SiO2Setelah
Digiling Selama 48 Jam ... 45 4.3 Hubungan Antara % wt Penambahan SiO2 Terhadap True Density
Bahan BaFe12O19 - SiO2 ... 46 4.4 Hubungan Suhu Sintering Terhadap Bulk Density Magnet Berbasis
BaFe12O19 - SiO2 Dengan Berbagai Komposisi ... 48 4.5 Hubungan Suhu Sintering Terhadap Porositas Magnet Berbasis
BaFe12O19 - SiO2 Dengan Berbagai Komposisi ... 50 4.6 Hubungan Suhu Sintering Terhadap Fluks Magnetik Magnet
BerbasisBaFe12O19 - SiO2Dengan Berbagai Komposisi ... 51 4.7 Kurva Histerisis Magnet Berbasis BaFe12O19 - SiO2
Dengan Berbagai Komposisi dan Suhu Sinter ... 53 4.8 Pola XRD Sampel Magnet Berbasis BaFe12O19 - SiO2 Dengan
% wt SiO2 dan Suhu Sintering (oC) : (a) 20; 800, (b)20; 750,
(c)30; 700, (d)40; 650 dan (e). 50; 600 ... 54 4.9 Foto SEMSampel Magnet Berbasis BaFe12O19 – SiO2Dengan
% wt SiO2 dan Suhu Sintering (oC) : (a) 20; 800, (b)20; 750,
DAFTAR LAMPIRAN
No. Judul Halaman
2.1 Arah Domain Magnetik Pada Material Diamagnetik Sebelum dan
Sesudah Diberi Medan Magnet Eksternal ... 8
