PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK PEMBUATAN
BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, SIFAT
MAGNET
OLEH
FEBRIANA LUMBAN BATU
NIM 130801087
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Pembimbing I, Pembimbing II,
(Ir. Muljadi M.Sc) (Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)
NIP : 195711161983121002 NIP : 195903101987031002
Diketahui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU Pusata Penelitian Fisika-Lipi
Ketua, Kepala,
(Dr. Perdinan Sinuhaji, MS) (Dr. Bambang Widyaatmokp, M.Eng)
PERSETUJUAN
Judul : Pengaruh Waktu Wet Milling Flakes NdFeB Untuk Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
Kategori : Skripsi
Nama : Febriana Lumban Batu
Nomor Induk Mahasiswa : 130801087
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(FMIPA) Universitas SumateraUtara
NIP : 195711161983121002 NIP : 195903101987031002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
(Dr. Perdinan Sinuhaji MS) NIP : 195903101987031002
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NDFEB UNTUK PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan bonded magnet flakes NdFeB dari proses wet milling HEM (High Energy Milling) dengan ditambahkan toulene pada saat penggilingan terhadap sifat fisis, mikrostruktur dan sifat magnetnya dengan variasi waktu milling yaitu 15 menit, 30 menit, 45 menit, dan 60 menit. Serbuk hasil wet milling kemudian dianalisa ukuran diamer partikel menggunakan PSA, dan struktur fasa kristalin dengan menggunakan XRD. Kemudian dilakukan pembuatan sampel uji berupa pelet dengan proses kompaksi dengan tekanan 80 kgf/cm2. Setelah didapatkan sampel pelet dilakukan pengeringan pada suhu 1000C selama 1 jam. Kemudian dilakukan karakterisasi sampel pelet dengan Optik Mikroskop untuk mengetahui grain size, bulk density, dam sifat magnet dengan meggunakan Gaussmeter dan VSM. Dari hasil penelitian diameter rata-rata partikel optimum pada waktu milling 60 menit, yaitu 40,30 µm. Hasil analisa XRD menunjukkan 2 fasa yang muncul, yaitu Nd2Fe14B sebagai fasa dominan dan Fe sebagai fasa minor. Densitas dan Fluks magnetik yang dihasilkan semakin meningkat dengan bertambahnya waktu milling. Namun pada pengujian VSM, sifat magnet optimum adalah pada waktu milling 45 menit dimana mempunyai energi produk maksimum sebesar 0,763 MGOe.
vi
INFLUENCE OF WET MILLING TIME OF FLAKES NdFeB ON MANUFACTURING OF MAGNET BONDED TO THE PHYSICAL
PROPERTIES, MICROSTRUKTURER, MAGNET PROPERTIES
ABSTRACT
Research about manufacturing of Flakes NdFeB magnet bonded from wet milling process HEM with toluene addition at milling time to the physical properties, microstructure and magnetic properties with milling time (15 minute, 30 minutes, 45 minutes and 60 minutes) has been done. Product powder of wet milling is used to analysis particle diameter size using PSA and crystaline phase structure using XRD. Then it compacted with a pressure of 80 kgf/cm2 to form pellet samples. And sample are dried at curing temperature of 1000C for an hour. And then sample pellets are characterizated using Optical Mikroskopy to analysis grain sizes, bulk density and magnetic properties using Gaussmeter and VSM. From the research known that the optimum average diameter particle are at milling time of 60 min, 40,30 um. XRD analysis shows there two phase formed, yaitu Nd2Fe14B as fasa dominant phase dan Fe as minor phase. Density and flux magnetic are getting increasing to the increasing of milling time. But VSM measurement, the optimum magnetic properties achieved at time milling of 45 minutes, it has maximum product energy, 0,763 MGOe.
Keyword : Flakes NdFeB, Wet Milling, Microstructure, Magnetic proporties
PERSETUJUAN
Judul : Pengaruh Waktu Wet Milling Flakes NdFeB Untuk Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Sifat Fisis,
Mikrostruktur, Sifat Magnet
Kategori : Skripsi
Nama : Febriana Lumban Batu
Nomor Induk Mahasiswa : 130801087
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 09 Juni 2017
Diketahui/ disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua, Pembimbing,
ii
PERNYATAAN
PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB UNTUK
PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS,
MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
Kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan,09 Juni 2017
FEBRIANA LUMBAN BATU
130801087
PENGHARGAAN
Tugas akhir merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Untuk memenuhi persyaratan diatas penulis mengerjakan tugas akhir
dengan judul : “PENGARUH WAKTU WET MILLING FLAKES NdFeB
UNTUK PEMBUATAN BONDED MAGNET TERHADAP SIFAT FISIS, MIKROSTRUKTUR, SIFAT MAGNET”. Yang dilaksanakan di Laboratorium Magnet P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Tangerang Selatan, Banten.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga akhir terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Kedua orangtua saya yang tersayang
Kamaruddin Lumban Batu dan Rentiamin Manik, kakak saya Mery kristina Lumban
Batu dan Doris Enjelina Lumban Batu, adik saya Riris Martogi Lumban Batu, Hirim
Marito Lumban Batu dan itoku Raja Efraim Sahat Martua Lumban Batu yang selalu
memberi motivasi dan semangat serta doa untuk saya selalu.
Kepada Bapak Kerista Sebayang selaku Dekan Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Bapak
Perdinan Sinuhaji MS selaku ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Bapak Perdinana Sinuhaji
MS, bapak Ir. Muljadi M.Sc selaku Dosen pembimbing yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Bapak Dr. Bambang Widyatmoko, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Pusat
Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Bapak Prof. Pardamean, Bapak Eko Arif M.Si,
Pak Lukman, Bapak Candra Kurniawan dan tak lupa Bapak Ahmad yang telah
memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Bapak Junedi Ginting M.Si selaku Dosen wali penulis selama mengikuti
perkuliahan. Seluruh Staf dosen, Pembantu Dekan, Pegawai Departemen Fisika
FMIPA USU.
Saya juga megucapkan terima kasih kepada orang terkasih Binsar Nainggolan
yang selalu memberi semangat dan motivasi dan doa saya dalam menyelesaikan
iv
motivasi, doa dan dukungannya yang tak henti-henti kepada penulis. Kepada teman
teman tersayang Kristin Hutagalung, Donna Frediska Lumbanbatu, krisdayanti
Napitupulu, Arnita sigalingging, Elprida Lingga, Emmy Rosinta, Rifandi, Gibson,
Andi, Niko dan seluruh teman – teman angkatan 2013, Adik-adik angkatan 2014,
2015 dan 2016 Fisika-USU yang tak bisa sebutkan namanya satu per satu.
Medan, 09 Juni 2017
Penulis
DAFTAR ISI
2.3.1 Bahan Diamagnetik 6
2.3.2 Bahan Paramagnetik 6
2.3.3 Bahan Ferromagnetik 7
2.3.4 Bahan Antiferromagnetik 7
2.3.5 Bahan Ferrimagnetik 8
2.4 Klasifikasi Magnet Material 8
2.4.1 Magnet permanen 9
2.4.2 Magnet Permanen NdFeB 9
2.4.3 Unsur Pemadu pada Magnet NdFeB 10
2.4.3.1 Neodymium 10
2.4.3.2 Besi (Fe) 11
2.4.3.3Boron (B) 12
2.4.4 Bonded Magnet NdFeB 13
2.4.5 Karakterisasi Magnet NdFeB Terhadap
Temperatur 13
2.4.6 Fabrikasi Magnet NdFeB 14
2.4.7Sifat-sifat Magnet Permanen 14
viii
2.7.4 Vibrating Sampel Magnetometer (VSM) 23
2.7.5 Mikrostruktur 25
2.5.2.2 Proses Kompaksi 33
2.5.2.3 Proses Magnetisasi 34
3.6 Pengujian 34
3.6.1 Analisa Ukuran Diameter Partikel Serbuk NdFeB 34
3.6.2 Sifat Fisis 34
3.6.3 Hardness 35
3.6.4 Difraksi XRD (X-Ray Difraction) 35 3.6.5 Analisi Mikrostruktur Sampel pelet NdFeB ( OM) 36
3.6.6 Sifat Magnet 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 38
4.1 Karakterisasi Ukuran Diameter Partikel Serbuk Magnet
NdFeB (PSA) 38
4.2 Karakterisasi Struktur Kristal serbuk Magnet NdFeb
( XRD) 39
4.3 Karakterisasi Mikrostruktur (OM) 40
4.4 Karakterisasi Bulk Density 42
4.5 Hardness 43
4.6 Karakterisasi Fluks Magnetik (Gaussmeter) 44 4.7 Karakterisasi Sifat Magnet (VSM) 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 47
5.1 Kesimpulan 47
5.2 Saran 48
DAFTAR PUSTAKA 49
x
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
1. Informasi Dasar Unsur Neodymium 11
2. Informasi Dasar Unsur Besi 12
3. Informasi Dasarr Unsur Boron 13
4. Hasil Pengukuran PSA Serbuk NdFeB 36
5. Hasil pengujian Bulk density 40
6. HubunganVariasiwaktu milling terhadapkekerasan
sampel pellet NdFeB 41
7. Hasil Pengujian sifat magnetik 42
8. Hasil Pengujiankuat medan magnet 44
DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
1. Arah domain bahan paramagnetik sebelum
diberi Medan magnet luar 7
2. Arah domain bahan paramagmanetik setelah
diberi Medan magnet luar 7
3. Struktur Atom unsur Neodymium 11
4. Struktur Atom Unsur Besi 12
5. Struktur Atom Unsur Boron 13
6. Perbedaan koersifitas dan koersifitas instrinsik 15
7. Geometri sebuah Difraktometer 22
8. Komponen Vibrating sample magnetometer 24
9. Bentuk Identer Vickers 26
10. Pengujian vickers 26
11. Garis Gaya Magnet 27
12. Grafik Hasil Pengukuran PSA Diameter serbuk
NdFeB hasil milling dengan Efek Variasi waktu
Milling 37
13. Pola XRD waktu milling selama 60 menit 38
14. Foto OM Mikrostruktur sampel NdFeB 39
15. Hubungan Densitas pelet NdFeB dengan waktu
milling 40
16. Grafik hubungan kekerasan dari pengaruh variasi
Waktu milling terhadap sampel pelet NdFeB 41
17. Hubungan Fluks Magnetik Pelet Magnet NdFeB
dengan waktu milling 43
18. Kurva Histerisis Flakes NdFeB Variasi waktu
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Judul Halaman
1. Foto Peralatan dan Bahan 53
2. Perhitungan Densitas Dari Dimensi Sampel
Berbentuk Pelet 56
3. Hasil Pengujian Partikel serbuk NdFeB denga PSA
(Particle Size Analyzer 57
4. Foto Pengujian Optical Mikroscopy denga Variasi
waktu milling. 59
5 Hasil Pengujian Hardness Vickers Sampel NdFeB
Terhadap Pengaruh Waktu Milling 60
