PENGARUH WAKTU
MILLING
TERHADAP SIFAT FISIS,
SIFAT MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA MAGNET
BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
EKA F RAHMADHANI
130801041
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGARUH WAKTU
MILLING
TERHADAP SIFAT FISIS,
SIFAT MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA MAGNET
BARIUM HEKSAFERIT
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
EKA F RAHMADHANI
130801041
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA MAGNET BARIUM HEKSAFERIT
OLEH:
NIM : 130801041 EKA F RAHMADHANI
DisetujuiOleh: 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,
PERSETUJUAN
Judul : Pengaruh Waktu Milling Terhadap Sifat Fisis, Sifat Magnet
Dan Struktur Kristal Pada Magnet Barium Heksaferit Kategori : Skripsi
Nama : Eka F Rahmadhani Nomor Induk Siswa : 130801041
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,
PERNYATAAN
PENGARUH WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA 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
PENGARUH WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT MAGNETIK DAN STRUKTUR KRISTAL PADA MAGNET PERMANEN
BARIUM HEKSAFERIT
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan Magnet Barium Heksaferit dengan bahan baku serbuk BaFe12O19 komersil. Serbuk barium heksaferit di milling dengan variasi waktu 3
jam, 6 jam, 12 jam, dan 24 jam menggunakan HEM (High Energy Milling). Bahan kemudian dikeringkan pada suhu 100℃ selama 24 jam. Selanjutnya serbuk digerus menggunakan hand mortar, setelah serbuk menjadi halus, ukuran partikel serbuk dikarakterisasi menggunakan Particle Size Analysis (PSA). Dari hasil pengujian PSA diperoleh nilai partikel yang cenderung naik, tetapi pada waktu milling 24 jam, nilai partikel cenderung menurun, hal itu disebabkan karena terlalu lama waktu milling maka terjadi penggumpalan (aglomerasi). Kemudian serbuk BaFe12O19 diukur
densitas serbuk menggunakan Pycnometer. Dari pengukuran densitas serbuk diperoleh nilai yang cenderung naik, tetapi saat waktu milling 24 jam nilai densitas serbuk cenderung menurun akibat aglomerasi. Kemudian serbuk dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD). Dari pola XRD diperoleh fasa dominan BaFe12O19 dan fasa minor Fe pada serbuk hasil milling 3 jam, dan diperoleh fasa
dominan Fe dan fasa minor BaFe12O19 pada serbuk hasil milling 6 jam, 12 jam dan
24 jam, hal ini disebabkan karena rontoknya bola-bola besi pada saat waktu milling berlangsung. Kemudian serbuk dikarakterisasi menggunakan VSM (Vibrating Sample Magnetizer) dan diperoleh sifat magnetik permanen, sifat magnetik saturasi, remanensi, koersivitas dan energi produk yang cenderung menurun. Dari hasil VSM dapat dilihat bahwa hasil milling 3 jam memiliki sifat magnetik terbaik, kemudian dilakukan kompaksi dan sintering dengan variasi temperatur 900℃, 1000℃, 1100℃, dan 1200℃ pada serbuk BaFe12O19 dengan waktu milling 3 jam. Dari Hasil sintering
dengan variasi suhu diperoleh bulk density yang cenderung naik dan nilai fluks magnetik yang terbaik diperoleh pada suhu sintering 1100℃.
EFFECT OF MILLING TIME ON PHYSICAL PROPERTIES, MAGNETIC PROPERTIES, AND CRYSTAL STRUCTURE ON BARIUM
HEXAFERRITE MAGNET
ABSRACT
Barium hexaferrite magnet has been made with BaFe12O19 comercial powder raw
material. Barium hexaferrite powder in milling with variations of time 3 hours, 6 hours, 12 hours and 24 hours using HEM (High Energy Milling). Then the sample was dried at 100℃ for 24 hours. Then the sample was crushed using hand mortar. After a fine sample measured particle size using PSA (Particle Size Analysis). From the results of testing PSA obtained values of particles that tend to rise, but at 24 hours milling value of the particles tends to decrease due to the occurrrence of aglomeration. Then measured powder density using pycnometer. Of powder density measurements obtained values tend to rise, but when the milling 24 hours density value tends to decrease due to aglomeration. Then the powder is characterized using X-Ray Diffraction. From the XRD pattern, the dominant phase of BaFe12O19 and Fe
minor phase in the 3 hours milling powder was obtained, and the dominant phase of Fe and the minor phase of BaFe12O19 on the powder of milling 6 hours, 12 hour, and
24 hours, This is due the loss of iron ball during milling process. Then powder in characterization using VSM (Vibrating Sample Magnetizer) and obtained remanent magnetic properties, saturation magnetic properties, remanence, coercivity and product energy that tend. From VSM results can be seen that the result of 3 hours milling has the best magnetic properties, then compacted and sintered with variations of temperature 900℃, 1000℃, 1100℃, dan 1200℃ on the millingresult 3 hours. From result with temperature variation obtained by bulk density which tends to rise and best magnetic flux value obtained at 1100 temperature.
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian 4
1.7 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 Pengertian Magnet 6
2.2 Medan Magnetik 7
2.3 Sifat-sifat magnet permanen 10
2.3.1 koersivitas 10
2.3.3 Temperatur curie
2.3.4 Medan anistropi
2.4Bahan Magnetik 11
2.4.1Bahan diagmatik
2.4.2 Bahan paramagnetik
2.4.3 Bahan Ferromagnetik
2.4.4 Anti Ferromagnetik
2.4.5 Bahan Ferrimagnetik
2.5Material magnet Lunak dan Keras 12
2.5.1 Magnet lunak(soft magnetic) 13
2.5.2 Magnet keras (hard magnetik) 14
2.6Magnet Keramik
2.7Mechanical Milling 16
2.7.1 Tipe Milling 16
2.7.2 Bahan Baku 17
2.7.3 Bola Giling 17
2.7.4 Wadah Penggilingan
2.7.5 Kecepatan Milling
2.7.6 Waktu Milling
2.8 Proses Kompaksi (penekanan) 19
2.9 Proses Sintering
2.10 Karakterisasi Material Magnet 20
2.10.1 Sifat Fisis 20
2.10.2 XRD (X-Ray Diffraction) 22
2.10.3 PSA (Particle Size Analysis)
2.10.4 VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 29
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 30
3.1.1 Tempat Penelitian 30
3.2 Alat dan Bahan 30
3.2.1 Bahan 30
3.2.2 Alat 30
3.3 Variabel Eksperimen 31
3.4 Diagram Alir Penelitian 33
3.5Prosedur Penelitian 34
3.5.1 Penentuan komposisi serbuk 34
3.5.2 Proses Milling 34
3.6Pengujian 34
3.6.1 Sifat fisis 35
3.6.2 Karakterisasi Serbuk 35
3.6.3 Analisa struktur kristal 36
3.6.4 Analisa sifat magnet 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 38
4.1 Karakterisasi Sifat Fisis
4.1.1 Densitas serbuk 38 38
4.2 Analisa ukuran diameter partikel serbuk BaFe12O19
4.3 Analisa Struktur Kristal serbuk Magnet BaFe
39
12O19
4.3.1 Pengujian XRD 40 40
4.4 Karakterisasi sifat magnet dengan VSM 42
4.5 Densitas Bulk BaFe12O19
4.6 Pengujian kuat medan magnet dengan Gaussmeter 45 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 47
5.1 Kesimpulan 47
5.2 Saran 47
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
1. Hasil Pengujian densitas serbuk BaFe12O19
2. Hasil Pengukuran PSA untuk serbuk BaFe
38
12O19
3. Besaran magnetisasi dan medan magnet dengan pengaruh
39
waktu milling 42
4. Hasil pengujian Densitas Bulk magnet BaFe12O19
5. Hasil Pengukuran Kuat medan magnet serbuk BaFe
44
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
1. Momen Magnetik dari sifat paramagnetik 9
2. Momen Magnetik dari sifat Ferromagnetik 10
3. Arah domain dalam bahan ferromagnetik 10
4. Arah domain dalam bahan anti ferrimagnetik 11
5. Kurva Histerisis Magnet Lunak 12
6. Kurva Histerisis Magnet Keras 13
7. Struktur Kristal 15
8. Diagram Alir Penelitian 33
9. Grafik Densitas serbuk dari setiap waktu milling 38
10. Grafik Hasil Pengukuran PSA 40
11. Grafik Hasil Pengujian XRD 41
12. Kurva Histerisis serbuk BaFe12O19
13. Grafik Densitas Bulk BaFe
42
12O19
14. Grafik Fluks Magnetik terhadap Suhu Sintering dengan
40
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lamp
1. Peralatan dan Bahan Penelitian 51
2. Data – Data Hasil Pengukuran Densitas 54
