ANALISIS SIFAT FISIS, MAGNET, DAN MIKROSTRUKTUR
DARI VARIASI TEMPERATUR
SINTERING
BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN ADITIF SiO
2SKRIPSI
INTEN NATANAEL SIMAMORA
110801065
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ANALISIS SIFAT FISIS, MAGNET, DAN MIKROSTRUKTUR
DARI VARIASI TEMPERATURE
SINTERING
BARIUM
HEKSAFERIT DENGAN ADITIF SiO
2SKRIPSI
DiajukanuntukmelengkapitugasdanmemenuhisyaratmencapaigelarSarjanaS
ains
INTEN NATANAEL SIMAMORA
110801065
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : ANALISIS SIFAT FISIS, MAGNET, DAN
MIKROSTRUKTUR DARIVARIASI TEMPERATUR
SINTERING BARIUM HEKSAFERIT DENGANADITIF
SiO2
Kategori : SKRIPSI
Nama : INTEN NATANAEL SIMAMORA NIM : 110801065
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Agustus 2015
Disetujui oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,
(Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP : 195510301980031003 NIP : 195408171983031005
PERNYATAAN
ANALISIS SIFAT FISIS, MAGNET, DAN MIKROSTRUKTUR DARI VARIASI
TEMPERATURE SINTERING BARIUM HEKSAFERIT DENGAN ADITIF
SiO2
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2015
PENGHARGAAN
PujidansyukurkehadiratTuhan Yang MahaEsa, atas rahmat
dananugerah-NyapenulisdapatmenyelesaikanskripsiinidenganjudulAnalisis Sifat Fisis, Magnet, dan
Mikrostruktur dari Variasi Temperatur Sintering Barium Heksaferit dengan Aditif
SiO2yang telahditentukan.
Padakesempatanini penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Bapak Dr. Sutarman selaku Dekan dan seluruh Pembantu Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. BapakDr. Marhaposan Situmorang, sebagaiKetua JurusanFisika FMIPA USU
dan Bapak Drs. Syahrul Humaidi, MSc, sebagai Sekretaris Jurusan Fisika
FMIPA USU.
3. BapakDr. Anwar Dharma Sembiring, MS, sebagaiDosen Pembimbing, yang
telah banyak meluangkan waktu,pikiran, dan memberikansemangat
sertasaran-saran untuk membimbingpenulisdalammenyelesaikanskripsiini.
4. BapakProf. Drs. PerdameanSebayang, M.Sidan Prof. Dr. MasnoGinting, M.Sc,
sebagaiDosen Pembimbing di LIPI, yang telah banyak meluangkan
waktu,pikiran, dan memberikan semangat sertasaran-saran untuk
membimbingpenulisdalampenelitiantugasakhirdanmenyelesaikanskripsiini dan
seluruh pegawai LIPI yang telah memberi banyak bantuan selam penelitian
berlangsung.
5. Dosen penguji (Bapak Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si, Bapak Dr. Perdinan
Sinuhaji, MS, Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc, Bapak Junedi Ginting, M.Si)
yang telah memberi banyak saran sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas
akhir ini.
6. Seluruh Dosen Departemen Fisika FMIPA USU yang pernah menjadi dosen
pengajar selama penulis kuliah di Fisika USU terkhusus untuk Kak Tini, Kak
Yuspa, dan Bang Jo, sebagai pegawai di Departemen Fisika FMIPA USU.
7. Bapak B.Simamora dan Ibu R.br. Girsang, selaku orangtua yang selalu
perhatiandan dukungan doa yang begitubesardan dukungan semangat yang
sangatberartikepadapenulis.
8. Paman Yan Girsang,Bibi Sri, kakak Rizky dan abang, selaku orangtua wali yang
telah memberi dukungan semangat, dan doa selama penulis melakukan
penelitian di LIPI Serpong dan menyelesaikan skripsi ini.
9. Kakakpenulis Maria Donna, Ade Ratna Sari, Ully Hartati, Putri Lestari dan juga
abang Erikson Sinaga, Leo Sinaga, Parlin Nababan, yang telahbanyak memberi
dukungan,
doadansemangatkepadapenulisselamakuliahdanmenyelesaikanskripsiini.
10.Denny Syahputra Panjaitan, yang selalu menjadi tempat bertukar pikiran dan
memberikan waktu, doa dan dukungan semangat kepada penulis .
11.Chrisantayana Panjaitan, Desrawati Ritonga, Boby Lumban Tobing, Tri Putra
Pasaribu, Winda Gultom, Dessy Sembiring, Sendy Yolanda, Siska Renata
Sembiring, dan Meylisa Novita, selaku sahabat terbaik yang selalu memberikan
dukungan semangat, dan doa kepada penulis.
12.Nensi M. Panjaitan, Tabitaria M.Sianipar, Trisno Manurung, Lilis Sagita, Widya
Susanti, teman satu grupsebagai tempat bertukar pikiran selama melakukan
penelitian di LIPI Serpong.
13.Teman – teman Fisika Stambuk 2011 sebagai teman bertukar pikiran selama
perkuliahan dan teman berdiskusi dalam penyelesaian skripsi ini
14.Abang dan kakak S2 Fisika USU ( Bang Baharudin Hulu, Bang Taufik Hia,
Bang Ozzy Gea, Kak Imelda Hia, Kak Devy, Kak Arjuna Harahap) sebagai
teman bertukar pikiran selama penulis melakukan penelitian di LIPI Serpong.
Penulismenyadarisepenuhnyabahwadalampenulisanskripsiinimasihterdapatkekurang
an – kekuranganbaikdarisegiisi, struktur kata,
maupuntatabahasanyakarenapengetahuandanpengalaman yang dimilikipenulisterbatas,
semogaskripsiinidapatbermanfaatbagi yang membutuhkannya.
Inten Natanael Simamora
110801065
ANALISIS SIFAT FISIS, MAGNET DAN MIKROSTRUKTUR DARI VARIASI
TEMPERATURSINTERING BARIUM HEKSAFERIT DENGAN ADITIF SiO2
ABSTRAK
Telahdilakukanpembuatanmagnet permanen BaFe12O19 dengan penambahan aditif
SiO2dengan mengggunakan metode mechanical alloyingdengan milling time 24 jam.
SerbuktersebutkemudianditambahkanbahanperekatPoly Vinyl Alcohol(PVA) dan dicetak kering dengan tekanan 30 kgF/cm2 (8 kG). Hasil cetakan berupa pellet dengan diameter rata-rata 20 mm x 3 mm. Selanjutnyadilakukan proses
sinteringdenganmenggunakanvacuum furnace pada suhu 800oC, 900oC, 1000oC, dan 1100oC yang ditahanselama 2 jam. Sampel yang telah disintering kemudian dikarakterisasi yaitu meliputi karakterisasi sifat fisis (bulk density, porositas, linear shrinkage) dengan menggunkan metode Archimedes, dianalisisstrukturkristalnyadengan XRD dan Optical Microscope (OM), dimagnetisasidandiukurkurvahisterisisnya dengan permagrap.Dari hasil diketahui bahwa nilai densitas meningkat, porositas menurun sebandingdenganjumlah aditif SiO2, dan Linear Shrinkagemeningkat. Dari
hasilkarakterisasi fisis diperolehhasil yang terbaikyaitupadamilling time 24 jam dengan suhu 1100oC pada komposisi 7 %wt, dengannilaibulkdensity = 4,59 gr/cm3,porositas = 21,03%, dan linear shrinkage = 11, 79 %. Dari salah satu hasilanalisaXRD menunjukkanbahwatidakterbentukstruktur kristal baru, grainsize 15,6memiliki Br = 3,14 kGdanHc = 2,195kOe.
ANALYSIS OF PHYSICAL PROPERTIES , MAGNETISM, AND THE
MICROSTRUCTURES OF SINTERING TEMPERATURE VARIATION OF
BARIUM HEXAFERRITE WITH SiO2 ADDITIVE
ABSTRACT
Has waged manufacture of permanent magnet BaFe12O19 with the addition of additive
composition variation SiO2 with 5 and 7 (wt%) use traditional methods of mechanical alloying by milling time 24 hours. The powder is then added to the adhesive Poly Vinyl Alcohol (PVA) and dry printed with a pressure of 30 kg / cm2 (8 kG). The printed form of pellets with an average diameter of 20 mm x 3 mm. Sintering process is then performed using a vacuum furnace at a temperature of 800oC, 900oC, 1000oC, and 1100oC were held for 2 hours. Samples were then characterized sintering which includes the characterization of physical properties (bulk density, porosity, Linear Shrinkage), the crystal structure was analyzed by XRD and Optical Microscope (OM), magnetized and measured curves histerisisnya. Characterization was conducted on the physical properties, namely density, porosity, and Linear Shrinkage by Archimedes method, and analysis of microstructures with used XRD and OM. As for the analysis of magnetic properties using permagraph measurement results that have been magnetized by the Gaussmeter. From the results of measurements of density and porosity magnet BaFe12O19 with SiO2 additives showed that the density values tend to increase, the porosity decreases in proportion to the amount of additive SiO2, and Linear shrinkage increases. From the results of the physical characterization obtained the best results in milling time is 24 hours at 1100oC on komposisi7% wt, with bulk density = 4.59 g / cm3, porosity = 21.03%, and Linear shrinkage = 11, 79 %. From one analysis XRD results indicate that no new crystal structures are formed, grainsize 15.6 has Br = 3.14 kG and Hc = 2,195kOe.
DAFTAR ISI
1.6Sistematika Penulisan 6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1Pengertian Magnet 7
2.2 Medan Magnet 7
2.2.1 Medan Magnet Induksi 8
2.2.2 Momen Magnetik 8
2.2.3 Induksi Magnetik 9
2.2.4 Kuat Medan Magnetik 9
2.2.5 Intensitas kemagnetan 9
2.3 Material Magnetik 10
2.3.2 Magnet Remanen 10
2.3.3 Magnet Buatan 10
2.4 Sifat Kemagnetan Bahan 11
2.4.1 Bahan Diamagnetik 11
2.4.2 Bahan Paramagnetik 11
2.4.3 Bahan Ferromagnetik 12
2.5 Sifat Bahan Magnet 12
2.5.1 Barium Hexaferrite 12
2.5.2 Silika 14
2.6 Sintering 16
2.6.1 Tahapan Sintering 17
2.6.2 Klasifikasi Sintering 19
2.7 Karakterisasi Material Magnet Permanen Barium Heksaferit 19
2.7.1 Sifat Fisis 19
2.7.2 Sifat Magnet 21
2.7.3 Analisa Sruktur Kristal
2.7.3.1XRD (X-Ray Diffraction) 22
2.7.3.2OM (Optical Microscope) 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1Tempat dan Waktu Penelitian 24
3.2Peralatan dan Bahan 24
3.2.1 Peralatan 24
3.2.2 BahanPenelitian 25
3.3Diagram Alir Penelitian 26
3.4Proses Sintering 27
3.5Magnetisasi 28
3.6Karakterisasi Hasil 28
3.6.1 UjiDensitas
3.6.1.1Bulk Density 28
3.6.1.3Susut Bakar 30
3.6.2 Sifat Magnet 31
3.6.2.1Permagraph 31
3.6.3 Analisa Mikrostruktur 31
3.6.3.1XRD (X-ray Diffraction) 31
3.6.3.2OM (Optical Microscope) 32
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1Karakterisasi Sifat Fisis 34
4.2Analisis XRD (X-Ray Difraction) 40
4.3Mikrostruktur 41
4.4Sifat Magnet 43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan 48
5.2Saran 48
DAFTAR PUSTAKA 50
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Karakteristik Silika (SiO2) 14
Tabel 2 Bentuk kristal utama Silika (SiO2) 15
Tabel 3 Data Hasil Pengujian Bulk Density 34
Tabel 4 Data Hasil Pengujian Porositas 36
Tabel 5 Data Hasil Pengujian Linier Shrinkage 37
Tabel 6 Data Hasil Pengujian Volume Shrinkage 39
Tabel 7 Data pengujian sifat magnetik 42
Tabel 8 Data Pengujian kuat medan magnet 44
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Struktur kristal BaFe12O19 13
Gambar 2Struktur silika tetrahedral 15
Gambar 3 Diagram Alir 26
Gambar 4 Hubungan antara penambahan aditif SiO2 terhadap nilai bulk density 35
Gambar 5 Hubungan antara penambahan aditif SiO2 terhadap porositas 36
Gambar 6 Hubungan antara penambahan aditif SiO2 terhadap linier shrinkage 38
Gambar 7 Hubungan antara penambahan aditif SiO2 terhadap volume shrinkage 39
Gambar 8 Grafik Hasil Pengujian XRD 40
Gambar 9 Hasil OM dari sampel BaFe12O19 dengan aditif SiO2 suhu 800 oC 41
Gambar 10 Hasil OM dari sampel BaFe12O19 dengan aditif SiO2 suhu 900 oC 41
Gambar 11 Hasil OM dari sampel BaFe12O19 dengan aditif SiO2 suhu 1000 oC 41
Gambar 12 Hasil OM dari sampel BaFe12O19 dengan aditif SiO2 suhu 1100 oC 41
Gambar 13 Kurva Histerisis 43
Gambar 14 Hubungan antara penambahan SiO2 terhadap nilai fluks magnetik 45
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data-data hasil pengukuran densitas dan porositas. 49
Lampiran 2 Data-data hasil pengukuran linier shrinkage 50
Lampiran 3 Data-data hasil pengukuran kuat medan magnet. 51
Lampiran 4Data-data hasil pengujian Permagh. 52
