BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT …

PENGARUH PENAMBAHAN Fe PADA PEMBUATAN

BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN

SIFAT MAGNET

SKRIPSI

HAFSAH KHAIRUNNISA

120801084

‘

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2017


PERNYATAAN



SIFAT MAGNET

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa

kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Oktober 2017

HAFSAH KHAIRUNNISA

120801084


PENGHARGAAN

Alhamdulillahi robbil’alamin, segala puji dan syukur kepada Alloh SWT

telah memberi rahmat serta hidayah-Nya yang senantiasa melimpah kepada

penulis sehingga mampu melaksanakan dan menyelesaikan skripsi ini dengan

judul “PENGARUH PENAMBAHAN Fe PADA PEMBUATAN BONDED

MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT MAGNET” sebagai

salah satu syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan Sarjana (S1) jurusan

Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat

dalam memberikan bimbingan, dukungan, semangat dan doa kepada penulis. Oleh

karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terima

kasih kepada:

1. Dr. Kerista Sebayang, M.Sc, sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.

2. Dr. Perdinan Sinuhaji sebagai ketua Departemen Fisika dan seluruh Bapak/Ibu

Staf pengajar serta pegawai Administrasi di Departemen Fisika Universitas

Sumatera Utara yang telah memberikan pendidikan dan fasilitas kepada

penulis selama perkuliahan.

3. Awan Maghfirah, S. Si., M. Si., sebagai sekretaris Departemen Fisika serta

sebagai dosen pembimbing yang telah sabar membimbing dan memberi

banyak masukan kepada penulis.

4. Dr. Kerista Sebayang, MS. dan Drs. Herli Ginting, MS, selaku dosen penguji

yang telah memberikan saran dan masukan serta membimbing penulis dalam

penyelesaian skripsi ini.

5. Ir. Muljadi, M. Si. sebagai dosen pembimbing di Pusat Penelitian Fisika LIPI

yang telah membagikan ilmu pengetahuan serta sabar membimbing penulis

untuk menyelesaikan skripsi ini, pembimbing lapangan dan staf pegawai team

magnet Ibu Nenen, Bapak Dame, Bapak Candra, Bapak Arif Eko, Bapak


Lukman, Bapak Amat yang sudah meluangkan waktunya dan dan banyak

memberi saran dalam proses penelitian di P2F LIPI.

6. Kedua orang tua ku yang tercinta, Bapak Drs. Sahru Romadona Siregar dan

Ibu drg. Nauli Efiarti, M. Kes., yang telah sangat sabar mendukung,

membimbing, dan seantisa mendoakan juga memberikan bantuan moril serta

materil kepada penulis. Dan kepada abang dan adik-adik semua yang selalu

memberi perhatian dan semangat.

7. Faza Amilivia Roviqi sebagai guru, kakak, dan sahabat yang sudah mau

mendengarkan keluhan dan memberikan banyak motivasi.

8. Bapak Yukinun sebagai wali serta semua guru, pengurus dan teman-teman di

Pondok Pesantren Al Falah yang telah memberi semangat dan motivasi.

9. Bapak Kustono dan istri yang sudah menyedikan makan dan meminjamkan

sepeda selama proses penelitian di LIPI dan semua tetangga di PAC

PUSPITEK, LDII.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk

penyempurnaan skripsi ini. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi

orang yang membacanya

Medan, Februari 2018

Penulis




SIFAT MAGNET

ABSTRAK

Pembuatan dan karakterisasi bonded magnet NdFeB telah berhasil dilakukan dengan menggunakan bahan baku serbuk NdFeB dan serbuk Fe. Variasi komposisi serbuk NdFeB dan serbuk Fe adalah 100:0, 95:5, dan 90:10 (%berat). Proses milling kedua bahan baku dilakukan dengan metode wet milling (toluene) menggunakan Planetary Ball Mill (PBM) selama 30 menit kemudian serbuk dikeringkan dengan oven. Selanjutnya, sebuk hasil milling dicampur dengan epoxy dengan perbandingan serbuk dan epoxy 96:4 (%berat) dari total massa sampel 5,2 gram kemudian dicetak secara isotropi pada tekanan 70 kgF selama 2 menit menggunakan Magnetic Field Press. Selanjutnya sampel pelet di simpan pada glove box sampai mengering. Karakterisasi material meliputi: Pengukuran diameter partikel, densitas, sifat magnetik (VSM), dan fluks magneik dengan Gaussmeter. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahn Fe meningkatkan sifat fisis dan menurunkan sifat magnet. Densitas dan kuat medan magnet terbaik

diperoleh pada penambahan Fe 5% yaitu sebesar 5,5 g/cm3 dan

1408,4 G. Nlai Mr=6,41 kG, Ms = 10,25 kG, Hc = 3,885 koe, dan BHmax = 4,31 MGOe

Kata kunci: Bonded magnet NdFeB, penambahan Fe, binder epoxy, sifat fisis, sifat magnet.


THE EFFECT OF ADDITIONAL Fe IN

MANUFACTURING BONDED MAGNET NdFeB ON PHYSICA;

PROPERTIES AND MAGNETIC PROPERTIES

ABSTRACT

Preparation and characterization of bonded magnets NdFeB has been successfully performed using NdFeB powder and Fe powder as raw materials. Variations in thecompotition of NdFeB powder and Fe powder are 100: 0, 95:5, and 90:10 (%wt). Milling process both raw materials was conducted by wet milling (toluene) using Planetary Ball Mill (PBM) for 30 minutes and then powder dried by oven. Furthermore, the powder of the milling product was mixed with epoxy with the ratio of powder and epoxy 96:4 (wt%) and then compacting isotropy at a pressure of 70 kgF using Magnetic Field Press of 5,2 gram from total mass of the sample. Furthermore, pellet samples are stored in the glove box until it dries. Material characterization includes: Measurement of particle diameter, density, magnetic properties (VSM), and magneic flux with Gaussmeter. The results showed that Fe enhancer improved physical properties and decreased magnetic properties. The density and strength of the best magnetic field were

obtained at the addition of Fe 5% is 5.5 g /cm3 and 1408.4G. Mr. N = 5.41 kG,

Ms = 10.25 kG, Hc = 3.885 koe, and BHmax = 4 , 31 MGO

Keywords: Bonded magnet NdFeB, additional Fe, binder epoxy, physical properties, magnetic properties.


DAFTAR ISI

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL x

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR LAMPIRAN xii

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 2

1.3. BatasanMasalah 2

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. SistematikaPenulisan 3

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Magnet Secara Umum 5

2.2. Klasifikasi Bahan Magnet 6

2.2.1. Bahan Diamagnetik 7

2.2.2. Bahan Paramagnetik 7

2.2.3. Bahan Ferromagnetik 8

2.2.4. Bahan Anti Ferromagnetik 10

2.2.5. Bahan Ferrimagnetik 10

2.3. Magnet permanen dan Magnet Lunak 11

2.4. Histeresis Loop 13


2.4.1. Koersifitas 13

2.4.2. Remanen 14

2.5. Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB) 16

2.6. Proses Fabrikasi Magnet Permanen NdFeB 17

2.7. Bonded Magnet Neodymium iron Boron (NdFeB) 18

2.8. Besi (Fe) 18

2.9. Binder Epoxy 20

2.10. VSM (Vibrating Sample Magnometer) 21

2.11. Densitas 22

2.12. Mikro Struktur dan Miroskop Optik 22

2.13. Image-J 23

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat danWaktu Penelitian 25

3.1.1 Tempat Penelitian 25

3.1.2 Waktu Penelitian 25

3.2. Peralatan danBahan 25

3.2.1 Alat penelitian 25

3.2.2 Bahan penelitian 26

3.3. Diagram Alir percobaan 27

3.4. Proedur Percobaan 28

3.4.1. Preparasi bahan serbuk 28

3.4.1.1. Pencampuran Bahan Baku 28

3.4.1.2. Proses Milling 28

3.4.1.3. Pengeringan Serbuk Basah 28

3.4.2. Preparasi Sampel Uji (pelet) 28

3.4.2.1. Pencampuran Bahan 29

3.4.2.2. Proses Kompaksi 29

3.4.2.3. Proses Magnetisasi 29

3.4.3. Karakterisasi 29

3.4.3.1. Analisa Sifat Magnetik Serbuk 29

3.4.3.2. Analisa Densitas 30

3.4.3.3. Analisa Densitas fluks magnetik 30

3.4.3.4. Analisa tekstur Permukaan 31


3.4.3.5. Analias Ukuran Partikel 31

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Karakterisasi Sifat Fisis 32

4.1.1 Hasil Pengujian OM (Optical Microscope) 32

4.1.2 Hasil pengujian densitas 33

4.2 Karakterisasi Sifat Magnet 35

4.2.1 Hasil Pengujian VSM 35

4.2.2 Hasil Pengujian Gaussmeter 36

BAB 5.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 37

5.2. Saran 37

DAFTAR PUSTAKA


DAFTAR TABEL

Halaman

2.1.

Parameter kemagnetan beberapa bahan ferromagnetik 12

2.2 Sifat NdFeB 17

2.3 Informasi dasar unsur besi 19

4.1 Data hasil perhitungan diameter rata-rata partikel 33

4.2 Data hasil densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi pengayaan Fe

0%, 5% dan 10 (%wt) 34

4.3 Data hasil pengujian sifat magnetik sampel pelet bonded magnet

NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) 36

4.4 Nilai Fluks Magnetik pada sampel pelet bonded magnet NdFeB

dengan variasi penambahan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt)

menggunakan Gaussmeter 36


DAFTAR GAMBAR

Hala

man

2.1 Skema (a) nikel paramagnetik dan (b) nikel ferromagnetik 9

2.2 Perbedaan koersifitas dan koersifitas intrinsik 14

2.3 Kurva magnetisasi 15

a. Induksi awal (B) versus medan magnet (H).

b. Loop histerisis (magnet lunak).

c. Loop histerisis (magnet keras).

2.4 Peralatan VSM (Vibrating Sample Magnetometer) (P2F LIPI) 21

4.1 Hasil foto menggunakan OM dan gambar setelah treshold

sampel dengan penambahan: (a) 0% Fe, (b) 5% Fe, dan (c) 10% Fe 32

4.2 Hubungan antara densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan

variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) 34

4.3 Kurva histeresis magnet NdFeB dengan variasi penambahan

Fe 0%, 5%, dan 10% (dalam %wt) 35

4.4 Grafik hubungan antara (%wt) Fe terhadap nilai fluks magnetik

pada pelet bonded magnet NdFe 37


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul

Lampiran

1. Gambar Bahan dan Peralatan

2. Perhitungan Nilai Bulk Densitas

3. Hasil Pengukuran VSM

4. Karakteristik NdFeB type MQPB+

5. Surat Keterangan Penelitian


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Magnet permanen merupakan material magnet dengan aplikasi luas yang banyak

digunakan pada industri-industri di Indonesia, namun pemenuhan komponen

magnet permanen sampai saat ini masih bergantung pada produk impor, seperti

dari Jepang dan China. Hal ini dikarenakan belum adanya produsen magnet

permanen lokal dalam negeri (Sardjono, 2012). Dari tahun 1990 hingga 2000

konsumsi magnet meningkat mencapai 12,2% untuk setiap tahunnya.

Diperkirakan pada tahun 2000 nilai produksi magnet dunia mencapai $ 6,5 juta

(Deswita, 2007).

Berkembangnya industri mainan dan makin tingginya pemakaian alat

listrik rumah tangga memberikan peluang yang baik pada pengembangan dan

produksi magnet bonded. Magnet komposit ini dibuat dari bahan magnet yang

dicampur atau diikat (bonded) dengan bahan pengikat bukan magnet, seperti

bahan polimer (Yulianti, 2005).

Magnet permanen yang terbuat dari bubuk memiliki sifat mekanik yang

rendah. Tekanan mekanis yang terjadi pada magnet selamaperakitan dan dalam

pekerjaan normal dapat merusak mereka. Hal ini diperlukan untuk

mengembangkan magnet dengan sifatmekanik yang lebih baik. Sifat mekanik

magnet tergantung terutama pada komposisi magnet: jumlah serbuk magnetik

keras, jumlahresin dan teknologi manufaktur. Mencampur bubuk magnetik keras

dengan bubuk logam adalah salah satu cara untuk meningkatkansifat mekanik dari

material komposit magnetik keras. Penambahan serbuk logam meningkatkan juga

ketahanan korosi dari bahankomposit, dan sifat aplikasi magnet ini lebih tinggi

dibandingkan dengan magnet tanpa penambahan. Pembuatan material

kompositdengan penambahan bubuk logam mirip dengan pembuatan magnet

tanpa penambahan tetapi biaya yang digunakan dapat lebih rendah. (M. Dark,

2006).

Untuk memenuhi kebutuhan magnet permanen, dalam penelitian ini

dipelajari pembuatan bonded magnet dengan mencampurkan bahan serbuk Fe dan


serbuk Neodymium Iron Boron (NdFeB) komersil type MQPB+ dengan resin

epoxy, karena mempunyai sifat thermoset dan mudah dibentuk. Bonded magnet

merupakan magnet komposit atau magnet yang terdiri dari dua bahan, yaitu

matriks dan filler.

1.2.Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah penelitian ini adalah:

1. Bagaimana cara pembuatanbonded magnet NdFeB dengan penambahan Fe

dan binder resin epoxy?

2. Bagaimana pengaruh penambahan Fe 0%, 5% dan 10% (dalam %wt)

dalam bonded magnet NdFeB terhadap sifat fisis?

3. Bagaimana pengaruh penambahan Fe 0%, 5% dan 10% (dalam %wt)

dalam bonded magnet NdFeB terhadap sifat magnet?

1.3.Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka

perlu ada pembatasan masalah penelitian, yaitu sebagai berikut :

1. Sampel yang digunakan adalah serbuk NdFeB tipe MQP-B+, serbuk Fe

dan epoxy resin.

2. Variasi penambahan serbuk Fe 0%, 5%, dan 10% (dalam %wt) pada

serbuk NdFeB.

3. Karakterisasi bahan NdFeB hasil yang akan dilakukan meliputi :

a. Pengujian densitas untuk mengetahui densitas dari pelet magnet

permanen bonded NdFeB dengan penambahan serbuk Fe dan resin

epoxy.

b. Metode OM (Optical Microscope), untuk melihat ukuran partikel.

c. Karakterisasi sifat magnet dengan VSM (Vibrating Sample

Magnetometer) dan Gaussmeter


1.4.Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk menguasai teknik preparasi serbuk NdFeB dan Fe melalui metoda

wet milling process dengan menggunakan media toluen.

2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serbuk Fe 0%, 5%, dan 10%

(dalam %wt) pada serbuk NdFeB terhadap bulk densitas dan sifat magnet

dalam pembuatan bonded magnet NdFeB.

3. Untuk mengetahui penambahan optimum dari serbuk Fe yang dapat

menghasilkan sifat fisis dan sifat magnet yang lebih baik dalam bonded

magnet NdFeB.

1.5.Manfaat Penelitiaan

Dari tujuan yang telah disebutkan di atas, maka dalam penelitian ini diharapkan

manfaat dari penelitian adalah sebagai berikut:

1. Menambah pengetahuan baru pada dunia industri khususnya dalam pembuatan

magnet.

2. Memperoleh material magnet komposit NdFeByang lebih baik dengan

penambahan serbuk Fe

1.6.Sistematika Penulisan

Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan sistematika sebagai

berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang

akan diteliti tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat

penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan

untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram

alir penelitian, prosedur penelitian, pengujian sampel.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data

yang diperoleh dari penelitian.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari

penelitian dan memberikan saran untuk penelitian yang lebih

lanjut.


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Pengertian Magnet Secara Umum

Material magnet merupakan suatu benda atau bahan yang mempunyai daya tarik

terhadap benda yang mempuyai unsur logam atau besi di sekelilingnya. Magnet

memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub kutub selatan. Bila kedua kutub

berlawanan saling berhadapan maka akan terjadi gaya tarik menarik. Sedangkan

bila kedua kutub dihadapkan maka akan terjadi tolak menolak. Sejak zaman

dahulu telah diketahui beberapa bijih mineral atau batuan warna metalik bersifat

menarik partikel besi. Mineral atau batuan itu disebut magnetik atau batuan

bermuatan

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan

magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani, magnitis lithos yang

berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada

masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana

terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub

magnet adalah daerah yang berada pada ujung-ujung magnet dengan kekuatan

magnet yang paling besar berada pada kutub-kutubnya. Walaupun magnet dapat

dipotong-potong sampai kecil, potongan tersebut akan tetap memiliki dua kutub.

Pada tahun 1819 diketahui bahwa ada hubungan antara fenomena-

fenomena listrik dan magnet. Pada tahun itu seorang sarjana bangsa Denmark

Hans Christian Oersted (1770-1851) mengamati bahwa sebuah magnet yang

dapat berputar akan menyimpang apabila berada didekat kawat yang dialiri arus.

Dua belas tahun kemudian, setelah bertahun-tahun mengadakan percobaan,

Faraday menemukan bahwa akan ada aliran arus sebentar dalam sebuah circuit,

apabila arus dalam circuit lain didekatnya dimulai alirannya atau diputuskan.

Tidak lama kemudian setelah itu diketahui bahwa gerakan magnet menjauhi atau

mendekati circuit itu menimbulkan efek yang sama. (Sears, 1963)

Kemudian pada tahun 1821, Michael Faraday membuat suatu penemuan

penting. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnit


kompas biasa dapat menyimpang jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak

berjauhan. Hal ini membuat Michael Faraday menyimpulkan bahwa, jika magnet

didekatkan, yang akan bergerak adalah kawat yang dialiri listrik. Bekerja atas

dasar dugaan ini, Michael Faraday berhasil membuat suatu skema yang jelas

dimana kawat akan terusmenerus berputar berdekatan dengan magnit sepanjang

arus listrik dialirkan ke kawat. Sesungguhnya penemuan ini Faraday merupakan

motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus listrik untuk

membuat sesuatu benda bergerak. Meskipun masih sangat primitif, penemuan

Michael Faraday ini merupakan “nenek moyang” dari semua motor listrik yang

digunakan dunia saat ini. Penemuannya berupa penggunaan arus listrik untuk

membuat benda bergerak adalah pembuka jalan yang luar biasa untuk penemuan-

penemuan motor listrik selanjutnya. Namun kegunaan praktisnya masih terbatas

karena belum ada metode untuk menggerakkan arus listrik selain dari baterei

kimiawi sederhana yang ada pada saat itu. Faraday yakin, pasti ada suatu cara

penggunaan magnit untuk menggerakkan listrik, dan beliau terus-menerus mencari

jalan bagaimana menemukan metode tersebut. Kini, magnit yang tak berpindah-

pindah tidak mempengaruhi arus listrik yang berdekatan dengan kawat (Stephen

M, 2011).

Magnet terbaik umumnya mengandung besi metalik. Namun, ternyata

bahwa unsur lain pun menampilkan sifat magnetik; selain itu, material

bukanlogam pun dapat memiliki sifat magnet. Dalam teknologi modern kini

banyak digunakan magnet logam maupun magnet keramik. Selain itu

dimanfaatkan pula unsur lain untuk meningkatkan kemampuan magnetik sehingga

memenuhi persyaratan. (Van Vlack, 1984)

2.2.Klasifikasi Bahan Magnet

Bahan magnetik adalah suatu bahan yang memiliki sifat kemagnetan dalam

komponen pembentuknya. Berdasarkan perilaku molekulnya di dalam Medan

magnetik luar, bahan magnetik terdiri dari: Diamagnetik, Paramagnetik,

Feromagnetik, Anti Ferromagnetik dan Ferrimagnetik.


2.2.1. Bahan Diamagnetik

Diamagnetik merupakan sifat universal dari atom karena terjadi gerakan elektron

pada orbitnya mengelilingi nukleus. Elektron dengan gerakan seperti ini

merupakan suatu rangkaian listrik, dan dari hukum Lenz diketahui bahwa gerakan

ini diubah oleh medan yang diterapkan sedemikian rupa sehingga menimbulkan

gaya tolak. (Smallman,R.E. 2000). Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan

medan magnet atomis masing-masing atom/ molekulya adalah nol, tetapi medan

magnet akibat orbit dan spin elektronnya tidak nol (Halliday & Resnick, 1978).

Konstribusi diamagnetik yang berasal dari elektron valensi kecil, tetapi

apabila berasal dari kulit tertutup kontribusi sebanding dengan jumlah elektron di

dalamnya dan dengan kuadrat radius “orbit”. Pada berbagai logam, efek

diamagnetik ini dikalahkan oleh kontribusi paramagnetik yang berasal dari spin

elektron. Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen.

Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam

atom akan mengubah gerakannya sedemikian rupa sehingga menghasilkan

resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan dengan medan magnet

luar tersebut.

Material diamagnetik mempunyai suseptibilitas magnetik negatif kecil,

yang berarti akan bersifat lemah terhadap medan magnetik luar yang diberikan.

(Matthew,2013).

Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron. Karena

atom mempunyai elektron orbital, maka semua bahan bersifat diamagnetik. Suatu

bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut

mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik

hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis

gaya. Permeabilitas bahan ini: μ< μ0 dengan suseptibilitas magnetik bahan: χm <

0. Nilai bahan diamagnetik mempunyai orde -10-5m3/kg. Contoh bahan

diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng.

2.2.2. Bahan Paramagnetik

Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-

masing atom/ molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total


seluruh atom/ molekul dalam bahan nol, hal ini disebabkan karena gerakan atom/

molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom

saling meniadakan (Halliday & Resnick, 1978).

Setiap elektron berperilaku seperti magnet kecil dan dalam medan

magnetik memiliki salah satu dari dua orientasi, yaitu searah atau berlawanan

dengan arah medan, tergantung pada arah spin elektron tersebut. Oleh karena itu,

energi elektron berkurang atau bertambah dan dapat dipaparkan secara mudah

dengan teori pita. Jadi, apabila kita menganggap bahwa pita level energi terbelah

menjadi dua bagian pada gambar 2.1a, dan masing – masing bagian terdapat

elektron dengan spin berlawanan, maka bila terdapat medan, beberapa elektron

akan mengubah keterikatan dari pita yang satu ke pita yang lain sampai kedua pita

mempunyai level energi Fermi sama. (Smallman,R.E. 2000).

Di bawah pengaruh medan eksternal, mereka mensejajarkan diri karena

torsi yang dihasilkan. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin

yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan

oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar.

Dalam bahan ini hanya sedikit spin elektron yang tidak berpasangan,

sehingga bahan ini sedikit menarik garis-garis gaya. Dalam bahan paramagnetik,

medan B yang dihasilkan akan lebih besar dibanding dengan nilainya dalam

hampa udara. Suseptibilitas magnet dari bahan paramagnetik adalah positif dan

berada dalam rentang 10-5 sampai 10-3 m3/Kg, sedangkan permeabilitasnya

adalah μ > μ0. Contoh bahan paramagnetik : alumunium, magnesium dan

wolfram. (Nicola,2003).

2.2.3. Bahan Ferromagnetik

Bahan ferromagnetik mempunyai resultan medan magnet atomis besar, hal ini

disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ini banyak spin

elektron yang tidak berpasangan, masing-masing spin elektron yang tidak

berpasangan ini akan menimbulkan medan magnetik, sehingga medan magnet

total yang dihasilkan oleh satu atom menjadi lebih besar (Halliday & Resnick,

1989).


Ferromagnetisme, seperti paramagnetisme, berasal dari spin elektron.

Namun, pada material ferromagnetik, dihasilkan magnet permanen dan ini

menunjukkan bahwa ada kecenderungan dari spin elektron untuk tidak berubah

arah meskipun medan ditiadakan. Mengenai struktur pita, ini berarti bahwa

setengah pita terkait dengan satu pin secara otomatis berkurang apabila level

kosong di puncak diisi oleh elektron dari puncak lainnya (Gambar 2.1b) dan

perubahan energi potensial berkaitan dengan transfer ini disebut energi pertukaran.

Jadi, meskipun secera energetik memang dimungkinkan adanya keadaan dimana

semua spin berada dalam satu arah, terdapat faktor bertentangan yaitu prinsip

pengecualian Pauli, karena apabila spin berada dalam satu arah banyak elektron

harus memasuki keadaan kuantum lebih tinggi yang berarti terjadi peningkatan

energi kinetik.

Gambar 2.1. Skema (a) nikel paramagnetik dan (b) nikel ferromagnetik

(Raynor,1958)

Pada logam ferromagnetik terjadi pengarahan spin elektron secara spontan, karena

interaksi yang kuat, meski tidak diterapkan suatu medan. Akan tetapi suatu

spesimen besi dapat berada dalam kondisi tanpa magnetisasi karena pengarahan

seperti itu terbatas di daerah kecil, atau domain, yang secara statistik saling

bertentangan. Domain ini berbeda dengan butir logam polikristalin dan dalam satu

butir terdapat beberapa domain. Dengan penerapan medan magnetik, domain

dengan orientasi yang diutamakan tumbuh dengan mendifusi domain lain oleh


migrasi batas domain sehingga seluruh spesimen mengalami magnetisasi.

(Smallman,R.E. 2000).

2.2.4. Bahan Anti Ferromagnetik

Bahan yang menunjukkan sifat antiferomanetik, momen magnetik atom atau

molekul, biasanya terkait dengan spin elektron yang teratur dalam pola yang

reguler dengan tetangga spin (pada sublattice berbeda) menunjuk ke arah yang

berlawanan. Hal ini seperti ferromagnetik dan ferrimagnetik,suatu bentuk dari

keteraturan magnet. Umumnya, keteraturan antiferromagnetik berada pada suhu

yang cukup rendah, menghilang pada di atas suhu tertentu. Suhu Neel adalah suhu

yang menandai perubahan sifat magnet dari antiferromagnetik ke paramagnetik.

Di atas suhu Neel bahan biasanya bersifat paramagnetik.

Pada bahan antiferromagnetik terjadi peristiwa kopling momen magnetik

di antara atom-atom atau ion-ion yang berdekatan. Peristiwa kopling tersebut

menghasilkan terbentuknya orientasi spin yang anti paralel. Satu set dari ion

magnetik secara spontan termagnetisasi di bawah temperatur kritis (dinamakan

temperatur Neel). Temperatur menandai perubahan sifat magnet dari

antiferromagnetik ke paramagnetik. Susceptibilitas bahan anti ferromagnetik

adalah kecil dan bernilai positif. Susceptibilitas bahan ini di atas temperatur Neel

juga sama seperti material paramagnetik, tetapi di bawah temperatur Neel,

susceptibilitasnya menurun seiring menurunnya temperatur. (Matthew,2013).

2.2.5. Bahan Ferrimagnetik

Material Ferrimagnetik seperti ferrit (misalnya Fe3O4) menunjukkan sifat serupa

dengan material ferromagnetik untuk temperatur di bawah harga kritis yang

disebut dengan temperatur Curie, TC. Pada temperatur di atas TC maka material

ferrimagnetik berubah menjadi paramagnetik. Ciri khas material ferrimagnetik

adalah adalah adanya momen dipol yang besarnya tidak sama dan berlawanan

arah. Sifat ini muncul karena atom-atom penyusunnya (A dan B) mempunyai

dipole dengan ukuran yang berbeda dan arahnya berlawanan. Material ini dapat

mempunyai magnetisasi walau dalam keadaan tanpa medan luar sekalipun.

Material ferrimagnetik seperti ferrit biasanya non konduktif dan bebas losses arus.


Ferimagnetik,material yang memiliki susceptibilitas yang besar tergantung

temperatur.

2.3.Magnet Permanen dan Magnet Lunak

Sifat – sifat kemagnetan permanen magnet dipengaruhi oleh kemurnian bahan,

ukuran bulir (grain size), dan orientasi kristal. Parameter kemagnetan juga

dipengaruhi oleh temperatur. Koersivitas dan remenensi akan berkurang apabila

temperaturnya mendekati temperatur curie (Tc) dan akan kehilangan sifat

kemagnetannya (Taufik, 2006).

Magnet permanen adalah suatu bahan yang dapat menghasilkan medan

magnet yang besarnya tetap tanpa adanya pengaruh dari luar atau disebut magnet

alam karena memiliki sifat kemagnetan yang tetap.

Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui terdapat pada:

1. Magnet Neodymium, merupakan magnet tetap yang paling kuat. Magnet

Neodymium (juga dikenal NdFeB, NIB, atau magnet Neo), merupakan

jenis magnet tanah jarang (Rare Earth) terbuat dari campuran logam

Neodymium. Tetragonal Nd2Fe14B memiliki struktur kristal yang sangat

tinggi uniaksial anisotropi magnetocrystalline (HA ~ 7 tesla). Senyawa ini

memberikan potensi untuk memiliki tinggi koersivitas (yaitu, ketahanan

mengalami kerusakan magnetik).

2. Magnet Samarium-Cobalt, salah satu dari dua jenis magnet bumi yang

langka, merupakan magnet permanen yang kuat terbuat dari paduan

Samarium dan Cobalt. Samarium-kobalt magnet memiliki produk-produk

energi maksimum (BH max) yang berkisar dari 16 oersteds megagauss-

(MGOe) menjadi 32 MGOe; batas teoretis mereka adalah 34 MGOe. Jenis

magnet ini dapat ditemukan di dalam alat-alat elektronik seperti VCD,

DVD, VCR Player, Handphone, dan lain-lain.

3. Magnet keramik, misalnya Barium Hexaferrite. Bahan ini digunakan untuk

membuat magnet permanen, seperti core ferit untuk transformator, dan

berbagai aplikasi lain. Ferit keras banyak digunakan dalam komponen

elektronik, diantaranya motor-motor DC kecil, pengeras suara (loud


speaker), meteran air, KWH-meter, telephone receiver ,circulator , dan rice

cooker.

4. Plastic Magnets

Fleksibel (Karet) magnet dibuat dengan mencampur ferit atau

bubuk Neodymium magnet dan pengikat karet sintetis atau alami.

Fleksibel (Karet) magnet dibuat dengan menggulung atau metode ekstrusi.

Magnet plastik biasanya diproduksi dalam bentuk lembaran strip atau yang

banyak digunakan dalam mikro-motor.

5. Magnet Alnico

Alinco magnet adalah magnet paduan yang mengandung

Alumunium (Al), Nikel (Ni), Cobalt (Co). Karena dari tiga unsur tersebut

magnet ini sering disebut Alinco. Sebenarnya magnet alinco ini tidak

hanya mengandung ketiga unsur saja melainkan ada beberapa unsur

mengandung besi dan tembaga, tetapi kandungan besi dan tembaga

tersebut relative sedikit. Alinco magnet dikembangkan pada tahun 1930-an

dengan metode sintering atau lebih umum disebut metode casting. Jenis

magnet ini dapat ditemukan di dalam alat-alat motor (kipas angin, speaker,

mesin motor). (Theresya,2014).

Tabel 2.1. Parameter kemagnetan beberapa bahan ferromagnetik

Material Remanensi (Br) Koersivitas BHmax

(Tesla) (Hc) (kA/m) (kJ/m3)

36Co Steel 0,96 18,25 7,42

Alnico 2 0,7 52 13,5

Alnico 5 1,2 57,6 40

Alnico DG 1,31 56 52

Ba0.6Fe2O3 0,395 192 28

Pt Co 0,645 344 76

SmCo5 0,9 696 160

Nd2Fe14B 1,3 1120 320

Bahan magnetik lunak (soft magnetic) dapat dengan mudah termagnetisasi

dan mengalami demagnetisasi. Magnet lunak mempertahan kan sifat magnet.


Magnet lunak (soft magnetic) menunjukkan histerisis loop yang sempit, sehingga

magnetisasi mengikuti variasi medal listrik hampir tanpa hysterisis loss. Magnet

lunak (soft magnetic) digunakan untuk meningkatkan fluks, yang dihasilkan oleh

arus listrik didalamnya. Faktor kualitas dari bahan magnetik lunak adalah untuk

mengukur permeabilitas yang sehubungan dengan medan magnet yangditerapkan.

Parameter utama lainnya adalah koersivitas, magnetisasi saturasi dan

konduktivitas listrik. Bahan magnetik lunak ideal akan memiliki koersivitas

rendah (Hc), saturasi yang sangat besar (Ms), remanen (Br) nol, hysterisis loss dan

permeabilitas yang sangat besar. Kurva histerisis bahan magnetik lunak

ditunjukkan pada Gambar 5, beberapa bahan penting magnetik lunak diantaranya

Fe, paduan Fe-Si, Ferit lunak (MnZnFe2O4), besi silikon dll (Poja Clauhan,

2010).

2.4.Histeresis Loop

Sifat-sifat magnet suatu bahan dapat diperlihatkan dalam kurva histerisis yaitu

kurva hubungan intensitas magnet (H) terhadap medan magnet (B). Seperti yang

ditunjukkan pada gambar 2.3.

2.4.1. Koersivitas

Induksi suatu bahan dapat dikurangi hingga mencapai nol dengan memberikan

medan magnet luar yang berlawanan sebesar Hc pada bahan itu. Medan magnet

Hc itu disebut koersifitas. Koersifitas sangat tergantung pada keadaan sampel,

yaitu dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti perlakuan panas maupun

deformasi. Seperti halnya dengan remanen, perbedaan pengertian dibuat antara

medan koersif dan koersifitas. Medan koersif adalah kuat medan magnet yang

diperlukan untuk mengurangi magnetisasi atau induksi magnetik sampai mencapai

nol dari nilai sembarang. Sedangkan koersifitas adalah kuat medan magnetik yang

diperlukan untuk menurunkan magnetisasi atau induksi magnetik sampai nol dari

keadaan magnetisasi jenuh. Koersivitas intrinsik dilambangkan dengan Hci adalah

kuat medan magnet pada saat magnetisasi dikurangi sampai nol. Pada bahan soft

magnetic Hc dan Hci bernilai hampir sama, dan biasanya tidak perlu ada

pembedaan diantara keduanya. Sedang pada bahan hard magnetic terdapat


perbedaan nyata antara Hc dan Hci. Koersifitas (Hc) adalah kuat medan magnet

eksternal yang diperlukan untuk membuat induksi magnetic sampel menjadi nol

sedangkan koersifitas intrinsik (Hci) adalah kuat medan magnetic eksternal yang

diperlukan untuk membuat magnetisasi bahan menjadi nol (Ahmad Y, 2006).

Perbedaan pengertian koersifitas dan koersifitas intrinsik ditunjukkan oleh gambar

2.2.

Gambar 2.2 Perbedaan koersifitas dan koersifitas intrinsik Koersivitas

digunakan untuk membedakan hard magnet atau soft magnet. Semakin besar gaya

koersivitasnya maka semakin keras sifat magnetnya. Bahan dengan koersivitas

tinggi berarti tidak mudah hilang kemagnetannya. Tinggi koersivitas, juga disebut

medan koersif, dari bahan feromagnetik. Koersivitas biasanya diukur dalam

Oersted atau ampere / meter dan dilambangkan Hc. (Pooja, 2010).

2.4.2. Remanen

Magnetisasi remanen adalah magnetisasi yang masih tersisa ketika medan magnet

luar dikurangi hingga nol atau remanensi terjadi pada saat intensitas medan

magnetik H berharga nol dan medan magnet B menunjukkan harga tertentu.

Dalam penggunaannya, istilah remanen (remanence) dibedakan dengan remanent .

Istilah remanen digunakan untuk menggambarkan keadaan magnetisasi atau

induksi yang tersisa setelah bahan mencapai kejenuhan kemudian medan magnet

luar dihilangkan hingga nol, sedang magnetisasi remanent digunakan untuk

menyatakan keadaan magnetisasi yang tersisa setelah bahan mengalamani

magnetisasi pada tingkat sembarang lalu medan magnet dikurangi hingga nol.

Oleh karena itu remanen menjadi batas atas untuk remanent. Bagaimanapun juga


koersivitas sangat dipengaruhi oleh nilai remanensinya. Oleh karena itu besar nilai

remanensi yang dikombinasikan dengan besar koersivitas pada magnet permanen

menjadi sangat penting (Jiles, 1996).

Magnet biasanya dibagi atas dua kelompok yaitu: magnet lunak dan

magnet keras. Magnet keras dapat menarik bahan lain yang bersifat magnet.

Selain itu sifat kemagnetannya dapat dianggap cukup kekal.Magnet lunak dapat

bersifat magnetik dan dapat menarik magnet lainnya. Namun, hanya memiliki

sifat magnet apabila berada dalam medan magnet dan sifat kemagnetannya tidak

kekal. Perbedaan antara magnet permanen atau magnet keras dan magnet lunak

dapat dilakukan dengan menggunakan loop histerisis.

Bila bahan magnet berada dalam medan magnet, H, “garis gaya yang

berdekatan” akan tertarik ke dalam bahan sehingga rapat fluks meningkat.

Dikatakan bahwa, induksi magnet, B meningkat. Dengan sendirinya, jumlah

induksi tergantung pada medan magnet dan jenis bahan. Pada contoh Gambar 2.3,

rasio B/H tidak linear, terjadi lompatan induksi mencapai level yang tinggi,

kemudian rasio tersebut hampir konstan dalam medan yang lebih kuat. (Van

Vlack, 1984)

Gambar 2.3 Kurva Magnetisasi (a) Induksi awal (B) versus medan magnet (H).

(b) Loop histerisis (magnet lunak) (c) Loop histerisis (magnet keras).

Baik induksi remanen (rapat fluks) dan medan koersif, B dan –HC masing-

masing, besar untuk magnet keras. Hasil perkalian BH merupakan patokan untuk

energi demagnetisasi.

Pada magnet lunak, terjadi penurunan kembali yang hampir sempurna jika

medan magnet ditiadakan. Medan magnet bolak-balik akan menghasilkan kurva


simetris dikuadran ketiga. Kurva histerisis magnet permanen sangat berbeda. Bila

medan magnet ditiadakan, induksi tersisa akan menghasilkan induksi remanen, Br.

Medan yang berlawanan, yang disebut medan koersif, -HC, diperlukan sebelum

induksi turun menjadi nol. Sama dengan magnet lunak, loop tertutup dari magnet

memiliki simetri 180o.

Karena hasil kali medan magnet (A/m) dan induksi (V.det/m2) merupakan

energi per satuan volume (J/m3) disebut dengan energi produk maksimum

(BH)max, luas daerah hasil integrasi di dalam loop histerisis adalah sama dengan

energi yang diperlukan untuk siklus magnetisasi mulai dari 0 sampai +H hingga –

H sampai 0. Energi yang dibutuhkan magnet lunak dapat diabaikan, magnet keras

memerlukan energi lebih banyak sehingga kondisi-ruang, demagnetisasi dapat

diabaikan. Dikatakan dengan magnetisasi permanen.

Magnet permanen dapat diberi indeks berdasarkan medan koersif yang

diperlukan untuk menghilangkan induksi. Patokan ukuran yang lebih baik adalah

hasil kali BH. Hasil kali BH maksimum lebih sering digunakan karena merupakan

barier energi kritis yang harus dilampaui. Magnet lunak merupakan pilihan tepat

untuk penggunaan pada arus bolak-balik atau frekuensi tinggi, karena harus

mengalami magnetisasi dan demagnetisasi berulang kali selama selang satu detik.

Spesifikasi yang agak kritis untuk magnet lunak adalah induksi jenuh (tinggi),

medan koersif (rendah), dan permeabilitas maksimum (tinggi). (Van Vlack, 1984)

2.5.Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)

Magnet NdFeB adalah jenis magnet permanen rare earth (tanah jarang)

yang memiliki sifat magnet yang sangat baik, seperti pada nilai induksi remanen,

koersivitas dan energi produk yang lebih tinggi pula apabila dibandingkan dengan

magnet permanen lainnya. Dengan memiliki sifat magnetik yang tinggi, dalam

aplikasinya magnet NdFeB dapat berukuran lebih kecil. Magnet logam tanah

jarang (rare earth) terbentuk dari 2 atom unsur logam tanah jarang yaitu

Neodymium, unsur lainnya adalah 14 atom Besi dan 1 atom Boron, sehingga

rumus molekul yang terbentuk adalah Nd2Fe14B. (Novrita, 2006)

Magnet permanen Neodymium-Iron-Boron memiliki energi produk yang

paling tinggi (mencapai 55 MGOe) dari keseluruhan material magnetik. Magnet


NdFeB mempunyai dua proses utama; proses serbuk dan melt quenching. Energi

produk yang tinggi dari tipe magnet ini berarti secara signifikan volume material

yang dibutuhkan lebih kecil untuk penggunaan yang sama dengan magnet lain

dalam jumlah besar yang diproduksi seperti Alnico dan Ferrit. Akan tetapi,

NdFeB memiliki kerugian, yaitu temperatur Curie yang rendah dan sangat rentan

terhadap korosi. Temperatur Curie yang rendah (312ᵒC) ini menyebabkan magnet

NdFeB tidak mungkin diaplikasikan pada suhu yang tinggi. (Matthew,2013).

Magnet NdFeB secara komersil telah diproduksi dalam bentuk serbuk oleh

seatu perusahaan, misalnya saja NdFeB yang digunakan dalam percobaan ini,

merupakan NdFeB tipe MQPB+ yang memiliki sifat-sifat magnet sebagai berikut:

Tabel 2.2. Sifat NdFeB

Temperature Curie 330 0C

Maximum Operating Temperature 130-150 0C

Energy Product atau Bhmax 15,3-16,1 MGOe

Koersivitas HC 6,7 kOe

Density 7,63 g/cm3

Temperature Coefficient of Br -0,11 % /0C

Temperature Coefficient of jHC -0,35 % /0C

2.6.Proses Fabrikasi Magnet PermanenNdFeB

Magnet NdFeB biasanya dibuat dengan cara teknologi logam serbuk (powder

metallurgy). Magnet NdFeB ini dapat dibuat dengan 3 cara (Novrita,2006) yaitu:

1. Teknik sintering, yaitu dengan cara teknologi logam serbuk yaitu dengan

cara milling, dicetak, sintering, surface treatment, magnetisasi dan

dihasilkan produk akhir. Magnet yang dihasilkan dengan teknik ini

menghasilkan energy produk (BHmax) yang paling tinggi.

2. Teknik Compression bonded, yaitu dengan cara mencampurkan serbuk

NdFeB dengan suatu binder/pelumas, dikompaksi dan kemudian

dipanaskan. Energi produk yang dihasilkan dengan teknik ini lebih rendah

bila dibandingkan dengan cara teknik sintering.

3. Teknik Injection Molding, yaitu dengan cara mencampurkan serbuk

NdFeB dengan suatu binder/pelumas dan kemudian diinjeksi. Energi


produk yang dihasilkan dengan cara teknik ini lebih rendah dibandingkan

dengan teknik sintering dan teknik Compression bonded.

2.7.Bonded Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)

Bahan Bonded Magnet merupakan magnet komposit yang dibuat dari serbuk

magnet yang dicampurkan dengan bahan matriks (pengikat/binder) yang bersifat

non magnet. Bahan bonded magnet dapat bersifat kaku (rigid) atau lentur

(flexible) tergantung dari jenis pengikat yang digunakan. Bahan NdFeB

mempunyai sifat kemagnetan yang unggul (BHmax) dan dapat diaplikasikan

dalam bidang industri otomotif, kesehatan dan elektronik. Adapun fungsi dari

matriks adalah untuk menyatukan butiran serbuk magnet menjadi satu kesatuan

dalam bentuk komposit. Selain itu, bahan matriks sangat berpengaruh terhadap

sifat mekanik, listrik, maupun stabilitas termal dari magnet komposit. (Ihsan,

2005)

Bonded Magnet ini memiliki kelemahan pada hasil material magnetnya.

Hal itu dikarenakan oleh magnet isotropik memiliki sifat yang lebih rendah dari

pada magnet yang disintering. Akan tetapi, disamping kelemahan tersebut, hasil

dari Bonded Magnet ini memiliki keutungan-keuntungan sebagai berikut:

a. Sederhana dan biaya produksi rendah.

b. Mudah dibentuk dan variasinya juga beragam.

c. Ketahanan mekanik yang cukup baik.

Bonded Magnet dengan campuran logam transisi tanah jarang (rare earth

permanent magnets) mempunyai sifat magnet unggul dibandingkan sifat magnetik

bonded ferrit. Hal tersebut terlihat secara signifikan, karena magnet bonded ferrit

mempunyai koefisien temperatur positif terhadap Hc yang berarti koersivitas

meningkat dengan peningkatan temperatur. (Deswita, 2007).

2.8.Besi (Fe)

Besi adalah unsure kimia dengan simbol Fe (dari bahasa Latin: zat besi). Dan

nomor atom 26 .Ini merupakan logam dalam transisi deret pertama. Besi

merupakan logam transisi yang paling banyak dipakai karena relative melimpah di


bumi. Besi juga merupakan elemen paling umum di Bumi, membentuk banyak

inti luar dan dalam bumi.

Besi juga diketahui sebagai unsur yang paling banyak membentuk dibumi,

yaitu kira-kira 4,7 – 5 % pada kerak bumi. Karakter endapan besi ini berupa

endapan yang berdiri sendiri namun seringkali ditemukan berasosiasi dengan

mineral logam lainya. Kadang besi sebagai kandungan logam tanah (residual),

namun jarang memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Kebanyakan besi ini hadir

dalam berbagai jenis senyawa oksida, endapan besi yang ekonomis umumnya

berupa Magnetite, Hematite, Limonite, dan Siderite. Dari mineral-mineral bijih

besi magnetite adalah mineral dengan kandungan Fe paling tinggi, tetapi terdapat

dalam jumlah kecil. Sementara hematite merupakan mineral bijih utama yang

dibutuhkan dalam industri besi.(Syukri, 1999).

Beberapa jenis endapan yang memungkinkan endapan besi bernilai

ekonomisyaitu :

1. Magnetik: Magnetite dan Titaniferous magnetite.

2. Metasomatik kontak: magnetite dan specularite.

3. Pergantian/replacement: magnetite dan hematite.

4. Sendimentasi/placer: hematite, limonite, dan siderite.

5. Kosentrasi mekanis dan residual: hematite, magnetite, dan limonite.

6. Oksidasi: limonite dan hematite.

Tabel 2.3 Informasi Dasar Unsur Besi

Nama Unsur Besi

Simbol Fe

Nomor Atom 26

Massa Atom 55.845 g/mol

Titik Didih 3143 K

Titik Lebur 1811K

Struktur Kristal BCC

Warna Perak keabu- abuan

Konfigurasi Elektron [Ar] 3d6 4s2


2.9.Binder Epoxy

Epoksi adalah suatu kopolimer, terbentuk dari dua bahan kimia yang berbeda. Ini

disebut sebagai "resin" dan "pengeras". Resin ini terdiri dari monomer atau

polimer rantai pendek dengan kelompok epoksida di kedua ujung. Epoksi resin

paling umum yang dihasilkan dari reaksi antara epiklorohidrin dan bisphenol-A,

meskipun yang terakhir mungkin akan digantikan dengan bahan kimia yang

serupa. Pengeras terdiri dari monomer polyamine, misalnya Triethylenetetramine

(Teta). Ketika senyawa ini dicampur bersama, kelompok amina bereaksi dengan

kelompok epoksida untuk membentuk ikatan kovalen. Setiap kelompok NH dapat

bereaksi dengan kelompok epoksida, sehingga polimer yang dihasilkan sangat

silang, dan dengan demikian kaku dan kuat. Proses polimerisasi disebut "curing",

dan dapat dikontrol melalui suhu, pilihan senyawa resin dan pengeras, dan rasio

kata senyawanya; proses dapat berlangsung beberapa jam. Beberapa formulasi

manfaat dari pemanasan selama masa curing, sedangkan yang lainnya hanya

memerlukan waktu, dan suhu ambien. Dalam bentuk asli epoksi resin keras dan

getas. Epoksi resin adalah termasuk kelompok plastik thermosetting. Yaitu tidak

meleleh lagi jika dipanaskan. Pengerasannya terjadi karena reaksi polimerisasi,

bukan pembekuan. Oleh karena itu epoksi resin tidak mudah didaur ulang.

Resin epoksi mampu bereaksi dengan pengeras yang cocok untuk

membentuk matriks silang dengan kekuatan besar dan daya ikat yang sangat baik

untuk berbagai macam subtrat. Hal ini membuat resin epoksi ideal untuk aplikasi

perekat yang membutuhkan kekuatan ikat tinggi. Beberapa karakteristik unik resin

epoksi yaitu hampir tidak mengalami penyusutan selama proses curing, ketahanan

kimia yang baik, kemampuan untuk mengikat subtrat yang tidak berpori dan

fleksibilitas yang besar (Goulding, 2003). Epoxie dikenal karena adhesi yang

sangatbaik, ketahanan kimia dan panasnya yang sangat baik, baik untuk sifat

mekanik yang sangat baik dan sifat isolasi listrik yang sangat baik, namun hampir

semua properti dapat dimodifikasi.Epoksi ini tahan lama, lemas dan liat, dapat

dibuat lapisan pelindung yang baik. Bahan ini terutama dipakai untuk cat dasar,

pelapis dan pernis, serta sebagai bahan pinggiran kaleng, drum, pipa tangki, dan

mobil-mobil tangki. Sebagai bahan perekat epoksi ini sangat menonjol. Juga telah

semakin meningkat pemakaiannya untuk mencetak, mengecor, dan melaminasi.


Lapisan atau lapisan gabungan, dari produk damar epoksi dan serat kaca telah

digunakan secara meluas dalam aliran listrik, pesawat udara, pipa saluran,

perumahan, tangki dan peralatan atau perkakas.

2.10. VSM (Vibrating Sample Magnetometer)

Vibrating Sample Magnetometer (VSM) merupakan salah satu jenis peralatan

yang digunakan untuk mempelajari sifat magnetik bahan. Dengan alat ini akan

dapat diperoleh informasi mengenai besaran – besaran sifat magnetik sebagai

akibat perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalan kurva histeresis,

sifat magnetik bahan sebagai akibat perubahan suhu, dan sifat – sifat magnetik

sebagai fungsi sudut pengukuran atau kondisi anisotropik bahan.

Gambar 2.3 Peralatan VSM (Vibrating Sample Magnetometer) (P2F LIPI).

Salah keistimewaan VSM adalah merupakan vibrator elektrodinamik yang

dikontrol menggunakan arus balik. Sampel dimagnetisasi dengan medan magnet

homogen. Jika sampel bersifat magnetik, maka medan magnet akan

memagnetisasi sampel dengan meluruskan domain magnet. Momen dipol magnet

sampel akan menciptakan medan magnet di sekitar sampel, yang biasa disebut

magnetic stray field. Ketika sampel bergetar, magnetic stray field dapat ditangkap

oleh coil. Medan magnet tersebar tersebut akan menginduksi medan listrik dalam

coil yang sebanding dengan momen magnetik sampel. Semakin besar momen

magnetik, maka akan menginduksi arus yang semakin besar.

Dengan mengukur arus sebagai fungsi medan magnet luar, suhu maupun

orientasi sampel, berbagai sifat magnetik bahan dapat dipelajari. Dalam penelitian

ini, nilai magnetisasi diukur selain untuk mengetahui kemampuan magnetik

nanosfer yang dihasilkan juga untuk mendapatkan informasi komposisi nanosfer.


Karakterisasi sifat magnetik dengan VSM, Data yang diperoleh dari karakterisasi

sifat magnet berupa kurva histeresis dengan sumbu x merupakan medan magnet

yang menginduksi sampel dalam satuan Tesla dan sumbu y merupakan

magnetisasi sampel dalam satuan emu/gram. (Thresya,2014)

2.11. Densitas

Salah satu sifat yang penting dari suatu bahan adalah densitas. Densitas

didefinisikan sebagai massa per satuan volum. Jika suatu bahan yang materialnya

homogen bermassa m memiliki volume v, densitasnya adalah

........................................................ (2.9)

dengan:

= densitas (gr/cm3)

m = massa sampel (gr)

V = volume sampel (cm3)

Secara umum, densitas suatu bahan tergantung pada faktor lingkungan

seperti suhu dan tekanan. (Young,D.H. 2002).

2.12. Mikrostruktur dan Mikroskop Optik

Struktur mikro merupakan butiran-butiran suatu benda logam yang sangat kecil

dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, sehingga perlu menggunakan

mikroskop optik atau mikroskop elektron untuk pemeriksaan butiran-butiran

logam tersebut. Struktur material berkaitan dengan komposisi, sifat, sejarah dan

kinerja pengolahan, sehingga dengan mempelajari struktur mikro akan

memberikan informasi yang menghubungkan komposisi dan pengolahan sifat

serta kinerjanya. (Ahmad Rifai M Nur Sagala, 2012).

Salah satu alat untuk analisa struktur mikroa dalah Optical Microscope.

Pada optical microscope, ketika cahaya dari lampu mikroskop melewati kondenser

dan kemudian melewati spesimen (spesimen dianggap adalah penyerap cahaya),

hanya sedikit saja cahaya yang melewati spesimen tanpa terganggu. Cahaya

tersebut disebut sebagai cahaya langsung atau cahaya tidak terdeviasi. Cahaya

pada mikroskop yang terpantul sering disebut mikroskopi metalurgical,

merupakan metode yang digunakan untuk fluorescence dan penggambaran


spesimen yang terlihat buram meski ketika diturunkan ketebalannya hingga 30

mikron. Rentang spesimen yang termasuk dalam kategori ini banyak sekali dan

termasuk logam, mineral, keramik dan berbagai jenis polimer, semikonduktor,

batubara, plastik, kertas, kayu, kain, dan material lainnya, karena cahaya tidak

mampu melewati spesimen tersebut, maka harus diarahkan langsung pada

permukaan dan akhirnya terpantul kembali ke objektif mikroskop baik oleh

refleksi spekular maupun terdifusi. (Davidson dan Abramowitz, 2002)

Dengan menerapkan teknik optical microscopy, mikroskop cahaya

digunakan untuk mempelajari mikrostruktur, dengan sistem optik dan iluminasi

adalah elemen dasarnya. untuk material yang buram pada cahaya tampak (semua

jenis logam, dan berbagai jenis keramik dan polimer), hanya permukaan

sampelnya yang diobservasi, dan mikroskop cahaya harus dipakai pada mode

pemantulan. Kontras pada gambar dihasilkan dari perbedaan pemantulan dari

berbagai bagian mikrostruktur. Investigasi dari tipe ini biasanya sering disebut

metallograhic, karena logam merupakan bahan pertama yang dianalisa memakai

teknik ini.

Persiapan specimen membutuhkan kehati-hatian dan ketelitian untuk

menampilkan detail penting mikrostrukturnya. Permukaan specimen pertama

harus diratakandan dipoles hingga halus dan seperti cermin. Hal ini dapat

dihasilkan dengan menggunakan kertas amplas.

2.13. Image-J

Image-J adalah software gratis (free-Software) untuk pengolahan gambar

digital berbasis Java yang dibuat oleh Wayne Rasband dari Research Services

Branch, National Institute of Mental Health, Bethesda, Maryland, USA (Podlasov,

2003) Penggunaan ImageJ dalam analisis gambar digital telah digunakan secara

luas dalam bidang kesehatan dan biologi (Abramoff Michael, 2004)

.Image-J merupakan perangkat lunak yang dapat diunduh secara gratis dari

http://rsb.info.nih.gov/ij/. Perangkat lunak yang telah diunduh dapat dipasangkan

ke komputer dengan menjalankan paket program tersebut. Ada dua macam versi

yang dapat diunduh melalui alamat tersebut yaitu versi-32 bit dan versi-64 bit.

Image-J dapat di-upgrade versi terbarunya dengan cara membuka Image-J lalu


mengklik Help > Update atau dengan cara membuka link

http://rsb.info.nih.gov/ij/upgrade/ (Ross Jacqui, 2009)


BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

3.1.1. Tempat Penelitian

Penelian ini dilaksanakan di Keltian Magnet, Pusat Penelitian Fisika LIPI

Puspiptek, Gedung 441 Serpong, Tangerang Selatan, Banten.

3.1.2. Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada 10 Oktober 2016 sampai 30 Desember 2016.

3.2. Peralatan dan Bahan Penelitian

Bahan Peralatan dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah

sebagai berikut:

3.2.1. Peralatan Penelitian

Peralatan Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai

berikut:

a. Spatula

Berfungsi sebagai alat untuk mengambil serbuk bahan baku pembuatan

sampel.

b. Neraca digital 3 digit

Berfungsi sebagai alat untuk menimbang bahan-bahan yang akan

digunakan dalam pembuatan sampel magnet NdFeB.

c. Shaker Mill

Berfungsi sebagai alat untuk mencampurkan serbuk magnet NdFeB

dengan polimer.

d. Cetakan (Moulding)

Berfungsi sebagai wadah cetakan sampel magnet berbentuk pellet.


e. Press

f. Cawan

Berfungsi sebagai tempat meletakkan sampel saat proses pengeringan.

g. Jangka Sorong Digital

Berfungsi sebagai alat ukur dimensi sampel magnet.

h. Magnet-Physic Dr. Steingroever GmbH Impulse magnetizer K-

Series Berfungsi sebagai alat magnetisasi sampel yang telah dicetak.

i. Gaussmeter

Berfungsi sebagai alat untuk mengukur besarnya medan magnet

permukaan sampel magnet.

j. VSM (Vibrating Sample Magnetometer) / Permeagraph

Berfungsi untuk menganalisa sifat magnet dalam bentuk kurva B-H.

k. Kotak Hampa Oksigen (Glove Box)

Berfungsi untuk menyimpan sampel dalam keadaan vakum

.

3.2.2. Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut:

a. Powder Neodymium Iron Boron (NdFeB) komersil type MQP-B+

Berfungsi sebagai bahan baku dalam pembuatan bonded magnet NdFeB.

b. Serbuk Fe

Berfungsi sebagai campuran bahan baku.

c. Resin epoxy (bahan polimer termoplastik)

Berfungsi sebagai binder (perekat) dalam bonded magnet NdFeB.

d. Toluen

Berfungsi untuk membasahi bahan serbuk agar tidak terbakar saat proses

milling


3.3. Diagram Alir Penelitian

Diagram alir dari pembuatan pelet bonded magnet NdFeB dengan penambahan

serbuk Fe dan perekat resin epoxy dapat dilihat pada gambar berikut:


Gambar 3.1 Diagram alir

penelitian 3.4.Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian dalam pembuatan bonded magnet NdFeB dengan variasi

pengayaan Fe. Tahap tersebut terdiri atas preparasi bahan serbuk (pencampuran


bahan, proses wet milling dan pengeringan serbuk). Pembuatan pelet

(pencampuran bahan, kompaksi, pengeringan dan karakterisasi pelet). Dan akan

dijelaskan sebagai berikut:

3.4.1. Preparasi Bahan Serbuk

3.4.1.1.Pencampuran Bahan Baku

Pencampuran bahan serbuk dilakukan di dalan glovebox (vacum + gas Ar),

denagn menimbang serbuk NdFeB type MQPB+ dan serbuk Fe menggunakan

neraca digital 3 digit. Dalam hal ini dilakukan variasi tanpa penambahan Fe dan

dengan penambahan Fe, dengan komposisi penambahan Fe 5% dan 10% (dalam

%wt) di dalam NdFeB. Maka ditimbang serbuk NdFeB 10 gram untuk 0% Fe,

serbuk NdFeB dan Fe sebanyak 9,5 dan 0,5 gram untuk 5 %wt Fe dan 9 dan 1

gram untuk 10 %wt Fe.

3.4.1.2.Proses milling

Serbuk dimasukkan ke dalam jar mill yang sebelumnya sudah diisi dengan 10 bola

milling yang memiliki ukuran bervariasi, lalu ditambahkan toluen sampai serbuk

dan bola terendam. Kemudian jar mill di tutup rapat dan dikeluarkan dari

glovebox. Dimasukkan kedalam shaker mill kemudian diketatkan antara shaker

mll dan jar mill dengan kunci agar tidak terlepas saat proses shake. Milling

dilakukan selama 30 menit.

3.4.1.3.Pengeringan Serbuk basah

Serbuk hasil wet milling dipindahkan pada botol kaca kemudian dimasukkan ke

dalan vakum dryer yang diatur suhunya sebesar 320C dan tekanan sebesar 10

mBar kemudian dibiarkan sampai serbuk mengering.

3.4.2. Preparasi Sampel Uji (Pelet)

3.4.2.1.Pencampuran Bahan


Bahan serbuk NdFeB dan NdFeB + Fe yang telah mengering kemudian dicampur

dengan epoxy 4%wt, dalam hal ini satu sampel pelet akan dibuat dengan dengan

serbuk sebanyak 5 gram, maka ditambahkan epoxy sebanyak 0,2 gram kemudian

ditambahkan lagi hardener sebanyak satu tetes lalu semua bahan diaduk rata

menggunakan spatula.

3.4.2.2.Proses Kompaksi

Setelah pencampuran selanjutnya dilakukan kompaksi pada masing – masing

variasi serbuk NdFeB dengan gaya 70 kgF dan ditahan selama 2 menit dengan

suhu ruangan 30ᵒC menggunakan alat kompaksi hidroulic press. Hasil kompaksi

berbentuk pelet. Sampel yang telah dikompaksi kemudian dipindahkan ke tatakan

pelet dan disimpan sementara di dalam glove box agar mengering dan tidak

teroksidasi.

3.4.2.3.Proses Magnetisasi

Setelah pelet mengering maka tahap terakhir adalah melakukan magnetisasi

sampel. Magnetisasi dilakukan dengan menggunakan Magnet-Physic

Dr.Steingroever GmbH Impulse Magnetizer K-Series dengan V= 1500 Volt dan I

yang dihasilkan sekitar 5,13 – 5,14 kA.

3.4.3. Karakterisasi

3.4.3.1.Analisa Sifat Magnetik Serbuk

Analisa sifat magnet dan kuat medan magnet sampel serbuk NdFeB dilakukan

menggunakan VSM (Vibrating Sample Magnetometer), salah satu jenis peralatan

yang digunakan untuk mempelajari sifat magnetik bahan. Dengan alat ini akan

diperoleh informasi mengenai besaran-besaran sifat magnetik sebagai akibat

perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalam kurva histerisis yang

dilengkapi dengan nilai induksi remanen (Br) dan gaya koersif (Hc), serta Momen

Magnetik sifat magnet bahan sebagai akibat perubahan suhu, dan sifat-sifat

magnetik sebagai fungsi sudut pengukuran atau kondisi anisotropik bahan. Pada

saat pengukuran berlangsung, terjadi proses magnetisasi pada sampel, sehingga

sampel akan memiliki sifat magnet setelah pengujian dilakukan.


Setelah diberi medan magnet luar bahan baru akan memilki medan magnet,

cara pemberian medan magnet ini dilakukan secara perlahan-lahan sehingga pada

kondisi tertentu, sampel benar – benar mencapai titik kejenuhan magnetisasinya

(saturasi) dan medan magnetnya searah dengan medan dari VSM. Kemudian

pemberian medan magnet ini diturunkan secara perlahan sehingga terbentuk

remanensi Br. Hal inilah yang menentukan magnet tersebut merupakan magnet

permanen. Koersivitas magnet sendiri didapat saat H mencapai nol dan dicapai

nilai remanen arah balik, -Br. Kemudian medan magnet H diberikan kembali

hingga mencapai saturasi (kejenuhan). Akhirnya akan diperoleh kurva B-H (kurva

histeresis) dari sampel serbuk yang diuji.

3.4.3.2.Analisa Densitas

Analisa densitas sampel pelet dengan cara menimbang massa pelet NdFeB

menggunakan neraca digital dan menghitung diameter dan tebal sampel pelet

NdFeB dengan menggunakan jangka sorong digital untuk memperoleh volume

pelet NdFeB.

Pengukuran ini dilakukan melalui perbandingan massa pelet NdFeB

dengan volume pelet NdFeB setelah diberikan perlakuan panas (Heat Treatment).

Kemudian nilai densitas pelet akan diperoleh dengan persamaan:

p =

............................................................. (3.1)

Dimana :

p = Densitas sampel pelet NdFeB (gram/cm3)

= massa sampel pelet NdFeB (gram)

= volume sampel pelet NdFeB (cm3)

3.4.3.3.Analisa Densitas Fluks Magnetik

Analisa densitas fluks magnetik sampel pelet magnet NdFeB dalam penelitian ini

menggunakan Gaussmeter (Model GM-2 AlpaLab, Inc). Analisa ini dilakukan

dengan cara mengambil sampel yang telah dimagnetisasi dengan menggunakan

pinset dan sampel diletakkan di atas sebuah wadah kertas atau tisu kemudian

ujung pendeteksi Gaussmeter diletakkan pada permukaan sampel pelet NdFeB,

selanjutnya ujung sensor pendeteksi digerak – gerakkan pada permukaan sampel


pelet. Kemudian nilai densitas fluks magnetik yang dihasilkan akan ditampilkan

pada display Gaussmeter. Penghitungan nilai densitas flus magnetik tersebut akan

diambil nilai peak tertinggi yang ditampilkan pada Gaussmeter.

3.4.3.4.Analisa Tekstur Permukaaan

Analisa tekstur permukaan dilakukan dengan menggunakan Optical Microscope

Bestcope dengan perbesaran maksimal 40x. Pelet yang akan dilihat tekstur

permukaannya sebelumnya dipoles sampai permukaan pelet rata dan mulus.

Kemudian sampel pelet diletakkan dimeja preparat pada mikroskop optikal dan

dilihat tekstur permukaanya yang ditampilkan pada monitor komputer.

3.4.3.5.Analisa Ukuran Partikel

Analisa ukuran partikel dilakukan dengan mengelola gambar yang di dapatkan

dari hasil Mikroskop OptikmenggunakanaplikasiImage J, dalam hal ini adalah

permukan pelet NdFeB hasil kompaksi.Dari image J didapat data diameter rata-

rata partikel.Analisasampelinimeliputitigatahap, yaitu :

1. Tahap persiapan gambar

Langkah pada tahap ini meliputi start open software Image-J > open file >

pilih menu Analyze > Set Scale (nm, µ m) > pilih menu Image> Crop

gambar.

2. Tahap threshold gambar

Tahap ini merupakan tahap segmentasi warna gambar. Pada tahap ini,

warna dibedakan menjadi warna partikel atau pori dan warna latar

belakang (baground). Langkah pada tahap ini adalah pilih menu Image >

Adjust > Threshold > Setting ukuran warna berdasarkan topografi gambar.

3. Tahap analisis gambar

Langkah dalam tahap ini adalah pilih menu Analyze > Set parameter > Ok,

pilih kembali menu Analyze > Analyze Particles. Nilai data hasil analisis

keluar dalam bentuk file Excel.


BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.Karakterisasi Sifat Fisis

4.1.1. Hasil Pengujian Optical Microscope (OM)

Pengujian dengan menggunakan optical microscope (OM) dilakukan pada

sampel berbentuk pelet yang bertujuan untuk melihat penyebaran partikel

pada permukaan sampel dan mengukur diameter partikel. Pengukuran

diameter partikel diolah dari hasil foto OM dengan menggunakan software

Image J. Hasil foto sampel dengan perbesaran 100 kali kemudian di-

treshold untuk melihat bentuk partikel-partikel yang akan dianalisis

diameternya. Hasil pengujian diameter partikel sampel pelet bonded

magnet NdFeB dengan variasi penambahan 0%, 5%, dan 10% Fe dapat

dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar cuplikan asli (belum diolah) Gambar hasil treshold

(a)

(b)


(c)

Gambar 4.1 hasil foto menggunakan OM dan gambar setelah treshold

sampel dengan penambahan: (a) 0% Fe, (b) 5% Fe, dan (c) 10% Fe.

Hasil perhitungan diameter sampel pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi

pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1. Hasil

perhitungan diameter rata-rata partikel.

No. Penambahan Fe (% wt) Diameter partikel rata-rata (nm)

1. 0 81,6

2. 5 76,9

3. 10 51,2

Dari tabel 4.1. maka dapat dilihat bahwa sampel dengan kandungan

10%Fe (% wt) diameter partikel diperoleh lebih kecil yaitu 51,2 nm. Hal ini

diperkirakan karena kandungan serbuk Fe dengan diameter partikel 136 nm lebih

banyak.

Hubungan antara ukuran partikel serbuk terhadap penambahan %Fe pada

NdFeB adalah berbanding terbalik, artinya semakin banyak %Fe yang

ditambahkan maka ukuran partikel semakin kecil. Hal tersebut sesuai dengan

hubungan antara ukuran partikel dengan densitas yang berbanding terbalik.

Semakin tinggi densitas serbuk, maka semakin kecil ukuran partikel yang

dihasilkan.

4.1.2. Hasil Pengujian Densitas

Hasil penelitian densitas dari sampel pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi

pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) dapat dilihat pada Tabel 4.1.


Tabel 4.2. Data hasil densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi

pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt)

Fe ( %wt ) Densitas pelet (g/cm3)

0 5,4

5 5,5

10 5,53

Dari Tabel 4.2. di atas dapat dibuat grafik hubungan antara densitas pelet bonded

magnet NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) seperti pada

gambar berikut ini:

Gambar 4.2. hubungan antara densitas pelet bonded magnet NdFeB dengan variasi

pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt)

Dari Grafik 4.2. dapat dilihat bahwa variasi penambahan serbuk Fe pada NdFeB

sangat berpengaruh terhadap nilai densitas bonded magnet NdFeB. Sampel pelet

dengan penambahan Fe 10% memiliki nilai densitas paling besar yaitu 5,53

g/cm3dibandingkan sampel pelet dengan penambahan 0% dan 5% Fe. Hubungan

antara penambahan jumlah Fe berbanding lurus dengan nilai densitas sampel pelet

bonded magnet NdFeB. (M.Drak, 2007)


4.2.Karakterisasi Sifat Magnet

4.2.1. Hasil PengujianVSM(Vibrating Sample Magnetometer)

VSM (Vibrating Sample Magnetometer) merupakanperalatan yang

digunakan untuk mempelajari atau menguji sifat magnetik suatu bahan. Pengujian

VSM dilakukan untuk memperoleh informasi mengenai besaran-besaran sifat

magnetik sebagai akibat perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalam

kurva histeresis yang dilengkapi dengan nilai induksi remanent (Br) dan gaya

koersif (Hc).

Hasil pengujian sifat magnet oleh VSM pada sampel magnet NdFeB

dengan variasi penambahan Fe akan ditunjukkan seperti pada gambar dibawah ini

:

Gambar 4.2. Kurva histeresis magnet NdFeB dengan variasi penambahan

Fe 0%, 5%, dan 10% (dalam %wt)

Untuk mengetahui nilai sifat magnetik dari hasil kurva histeresis pada

gambar 4.9 diatas akan ditunjukkan seperti pada tabel 4.3. dibawah ini :

Tabel 4.3. Data hasil pengujian sifat magnetik sampel pelet bonded magnet

NdFeB dengan variasi pengayaan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt)


Fe (%wt) Mr(kG) Ms(kG) Hc(kOe) Bhmax(MG

Oe)

0% 6,41 10,25 3,885 4,31

5% 6,17 10,54 5,146 4,38

10% 5,71 11,02 3,335 3,28

Dari hasil kurva histeresis dan tabel 4.3 diatas menunjukkan bahwa

magnet NdFeB dengan penambahan Fe merupakan hard magnetic material

(magnet permanen). Bahan magnet keras (magnet permanen) ditandai dengan

kurva histeresis yang besar dan nilai koersivitas (Hc) yang tinggi diatas 200Oe.

Koersivitas (Hc) merupakan besar medan magnet balik yang dibutuhkan untuk

meniadakan kemagnetan suatu bahan. Kekuatan magnet (magnetic field)

ditentukan oleh besarnya remanensi (Mr) dari suatu bahan. Remanensi (Mr)

merupakan magnet sisa yang terdapat pada bahan setelah pengaruh medan magnet

luar ditiadakan.

Hasil kurva histeresis di atas menunjukkan bahwa nilai koersivitas (Hc)

dan nilai remanansi (Br) lebih bensar pada penambahan 5 %wt serbuk Fe, sebesar

5,146 kOe dan 6,17 kG.nilai energi produk maksimum (BHmax) juga lebh tinggi

pada penambahn 5%wt serbuk Fe yaitu sebesar 4,38 MGOe. Besarnya nilai

produk maksimum didapat dari nilai maksimal perkalian antara B dan H pada

kuadran kedua kurva histeresis.

4.2.2. Hasil Pengujian Gaussmeter

Hasil pengujian kuat medan magnet menggunakan gaussmeter dapat dilihat

pada tabel 4.4.

Tabel 4.4. Nilai Fluks Magnetik pada sampel pelet bonded magnet NdFeB

dengan variasi penambahan Fe 0%, 5% dan 10 (%wt) menggunakan Gaussmeter

Fe ( %wt ) Fluks Magnetik (Gauss)

0 1205,3

5 1408,4

10 1170,5


Dari tabel 4.4. dia atas dapat dibuat grafik hubungan antara (%wt) Fe

dengan nilai fluks magnetik seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 4.4. Grafik hubungan antara (%wt) Fe terhadap nilai fluks

magnetik pada pelet bonded magnet NdFeB.

Dari hasil gambar 4.4. di atas menujukkan bahwa pada penambahan Fe

5%wt pada serbuk NdFeB memiliki nilai fluks magnetik tertimggi yaitu sebesar

1408,4 G dibandingkan dengan penambahn 0% dan 10% Fe. Pada bonded NdFeB

tanpa penambahan Fe nilai fluks magnetiknya adalah sebesar 1205,3 G tapi pada

penambahan 10% Fe nilai fluks magnetnya mengalami penuruan, yaitu menjadi

sebesar 1170,5 G.

Berdasarkan penelitian (Ayu, 2012) tentang korelasi ukuran butir dengan

sifat fisis dan sifat magnet, bahwa ukuran butir tidak secara langsung

mempengaruhi sifat magnet tapi berbanding lurus dengan nilai densitas.

Sementara pada hasil penelitian (Drak M, 2009) bahwa penambahan serbuk besi

menyebabkan penurunan sifat magnetik material komposit namun bermanfaat

dengan mempertimbangkan sifat mekanik


BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian tentang “Pengaruh penambahan Fe pada bonded

magnet NdFeB terhadap sifat fisis dan sifat magnet”, maka dapat dibuat

kesimpulan sebagai berikut :

1. Telah berhasil dilakukan pembuatan pelet magnet NdFeB dengan variasi

penambahan serbuk Fe dengan menggunakan perekat epoxy.

2. Berdasarkan analisa didapatkan bahwa penambahan serbuk Fe dapat

meningkatkan nilai densitas magnet NdFeB, tapi mengurangi nilai

magnetik bahan tersebut.

3. Berdasarkan hasil pengujian VSM dan Gaussmeter pada penambahan 5%

Fe memiliki sifat magnet terbaik dibandingkan dengan tidak ditambahkan

Fe juga dengan penambahan Fe 10% dengan Mr sebesar6,17 kG; Hc =

5,146 kOe dan BHmax = 4,38 MGOe

5.2. Saran

Untuk penelitian selanjutnya dalam pembuatan bonded magnet NdFeB

dengan penambahan serbuk Fe disarankan:

1. Pada pengujian ukuran pertikel sebaiknya menggunakan PSA (Particle

Size Analyzer) agar hasil yang diperoleh lebih mudah dan tepat.

2. Untuk penambahan pemahaman tentang kurva histersis dan nilai energi

produk (BHmax) pada bonded magnet NdFeB, seharusnya dilakukan

pengujian Permeagraph.

3. Mengingat NdFeB mudah korosi, sebaiknya pada pembuatan

mahnetNdFeB dilakukan pelapisan (coaing) agar sampel tidak mudah

korosi.


DAFTAR PUSTAKA

C. Kurniawan, dkk. 2015. AnalisisUkuranPartikelMenggunakan Free Softwere

Image J. PusatPenelitianFisika. LIPI.

Clauhan Pooja. 2010. Preparation and Characterization of Barium hexaferrite by

Barium Monoferrite. (In Materials and Metalurgical Engineering School

of physics and Material Science). [dissertation]. Punjab : Thapal

University Patiala.

Davidson dan Abramowitz. 2002. Optical Microscopy. John Wiley & Sons, Inc.

New York.

Deswita, Aloma Karo dan Sudirman. 2007. Pembuatan dan Karakterisasi Rigid

Bonded Magnet Berbasis Logam Tanah Jarang (Nd-Fe-B) berperekat

Resin Poliester. Jurnal Sains Materi Indonesia.

Drak, M. 2007. Corrosion of Nd-Fe-B Permanent Magnets. Journal of

Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Volume 20

Issues 1-2.

_______ 2007. Hard Magnetic Materials NdFeB/Fe with Epoxy Resin Matrix.

Volume 24 Issues 2.

2008. Manufacturing of Hard Magnetic Composite Materials Nd-Fe-B. Journal of

Achievements in Materials and Manufacturing Engineering.

Farr,Matthew. 2013. A Study On The Impact Of Surface and Bulk Oxidation On

The Recyclability Of NdFeB Magnets. [Thesis]. England : University of

Birmingham, Magnetic Materials Group.

Green Peace. 2006. April reports "our reproductive health and chemical

exposure".

Habibi Taufik. 2006. Pembuatan Magnet Komposit Berbasis Karet Alam dan

Serbuk Magnet Barium Ferrite (Studi kasus di Universitas Negeri

Semarang, Semarang). [Thesis]. Semarang: Universitas Negeri

Semarang. Pragram Sarjana S-1.

Halliday & Resnick. 1978. Fisika. Erlangga. Jakarta.

Ihsan, M. dkk. 2005. Ketahanan Korosi Bahan Magnet Berbasis Rigid Bonded

Magnet. Vol 7 No.1. Oktober 2005. Hal : 55-59


Jiles D. 1998. Introduction Ti Magnetism and Magnectic Material, 2nd Ed.

London New York: chapman and hall.

Novrita Idayanti., Dedi. 2006. Karakterisasi Komposisi Kimia Magnet NdFeB

dengan Energi Disfersive Spectroscopy (EDS). Edisi Kedua. Voume 20.

Ray Zailani. 2014. Hubungan Antara Ukuran Partikel pada Pembuatan Bonded

Permanen Magnet Nd-Fe-B Terhadap Struktur Mikro dan Sifat Magnet.

Medan : Universitas Sumatera Utara.

Ridha, Mohammad dan Darminto. 2016. Analisis Densitas, Porositas, dan

Struktur Mikro Batu Apung Lombok dengan Variasi Lokasi

menggunakan Metode Archimedes dan Software Image-J. Jurnal Fisika

dan Aplikasinya.InstitutTeknologi Sepuluh November.

Rifai, Ahmad. 2012. Meningkatkan Sifat Mekanis Tembaga Komersil Untuk

Bahan Propeller Kapal Nelayan Dengan Metode Accumulative Roll

Bonding. Medan : Universitas Sumatera Utara.

Sardjono,P., Kurniawan,C., Sebayang,P. dan Muljadi, 2012, “Aplikasi Magnet

Permanen di Indonesia (Data Pasar dan Pengembangan Material

Magnet), Seminar Nasional Ilmu Pengetahuan Teknik, 1-5.

Sears dan Zamensky. 1963. Fisika Universitas. Erlangga : Jakarta.

Smallman,R.E., R.J. Bishop. 2000. Metalurgi Fisik Modern & Rekayasa Material.

Erlangga. Jakarta.

Spaldin, Nicola. 2003. Handbook of Magnetic Material: Fundamentals and

Applications. Second Edition. University of California. Pages: 95-110

Syukri. 1999. Kimia Dasar. Jilid 2. Jakarta : UI Press.

Theresya.2014. Pengaruh Temperatur Heat Treatment dan Holding Time

Terhadap Sifat Fisis, Mikrostruktur dan Sifat Magnet Permanen Bonded NdFeB.

[Skripsi]. Medan : Universitas Sumatera Utara, Program Sarjana. Vlack,

Lawrence H. Van. 1984. Elements of Materials Science and Engineering.

5th Edition. Erlangga. Jakarta. 553-554.

Yani Ahmad. 2006. Penentuan Parameter Model Jiles-Atherton Dengan

Algoritma Genetika. [Tesis]. Jakarta : Universitas Indonesia.

Young, D. Hugh. 2002. Fisika Universitas. Jilid 1. Erlangga. Jakarta.


Yulianti E dan Mujamilah. 2005. Sifat Magnetik Bahan Komposit Berbasis

Serbuk Magnet Ndfeb Hasil Milling Dan Polimer Termoplastik Lldpe.

Tangerang : BATAN.


LAMPIRAN 1

Gambar Bahan dan Peralatan Penelitian

1. Bahan

Serbuk Fe serbuk NdFeB (MQPB+)

Toluen resin epoxy


2. Alat

Spatula

Neraca digital

Cetakan sampel

beaker glass

Vacum dryer Gaussmeter


Magnetic Field Press

Jangka sorong digital mikroskop optik

Magnetizer Glove box


Shaker mill (wet milling)

VSM


LAMPIRAN 2

Perhitungan Densitas Sampel Pelet Bonded Magnet NdFeB

1. Sampel untuk Fe 0%

Dik : m = 5,184 gr d = 1,89 cm

t= 0,52 cm

Dit : ρ = …?

Penyelesaian : = ( ) ( )

= 0,96 cm3

=

= 5,4 gr/cm3


Dik : m = 5,196 gr

d = 1,97 cm

t= 0,31 cm

Dit : ρ = …?


= 0,9 445cm3

=

= 5,5 gr/cm3



Dik : m = 5,198 gr

d = 1,89 cm

t = 0,52 cm Dit : ρ = …?


= 0,94 cm3

=

= 5,53 gr/cm3


LAMPIRAN 3 Data Hasil VSM

1. Fe 0%

2. Fe 5%


3. Fe 10%


LAMPIRAN 6

Karakteristik magnet NdFeB type MQPB+


BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT …

Documents

Transcript of BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT …