PENGARUH WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA MAGNET BARIUM HEKSAFERIT SKRIPSI EKA F RAHMADHANI

Transkripsi

1 PENGARUH WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA MAGNET BARIUM HEKSAFERIT SKRIPSI EKA F RAHMADHANI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

2 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 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

3 LEMBAR PENGESAHAN PENGARUH WAKTU MILLING TERHADAP SIFAT FISIS, SIFAT MAGNET DAN STRUKTUR KRISTAL PADA MAGNET BARIUM HEKSAFERIT OLEH: EKA F RAHMADHANI NIM : DisetujuiOleh: KomisiPembimbing Pembimbing 1, Pembimbing 2, (Prof. Dr Timbangen Sembiring M.Sc)(Ir. Muljadi, M.Si) NIP: NIP: Diketahui Oleh: Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Pusat Penelitian Fisika-Lipi Kepala, ( Dr. Perdinan Sinuhaji, MS)(Dr.Bambang Widiyatmoko, M. Eng) NIP: NIP :

4 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 : 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, (Prof. Dr. Timbangen Sembiring M.Sc )(Ir. Muljadi, M.Si) NIP: NIP: Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, ( Dr. Perdinan Sinuhaji, MS) NIP:

5 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 Eka F Rahmadhani

6 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 BaFe 12 O 19 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 BaFe 12 O 19 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 BaFe 12 O 19 dan fasa minor Fe pada serbuk hasil milling 3 jam, dan diperoleh fasa dominan Fe dan fasa minor BaFe 12 O 19 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 BaFe 12 O 19 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 Kata kunci : Barium heksaferit, sifat fisis, sifat magnetik, struktur kristal, waktu milling.

7 EFFECT OF MILLING TIME ON PHYSICAL PROPERTIES, MAGNETIC PROPERTIES, AND CRYSTAL STRUCTURE ON BARIUM HEXAFERRITE MAGNET ABSRACT Barium hexaferrite magnet has been made with BaFe 12 O 19 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 BaFe 12 O 19 and Fe minor phase in the 3 hours milling powder was obtained, and the dominant phase of Fe and the minor phase of BaFe 12 O 19 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. Keywords : Barium hexaferrite, physical properties, magnetic properties, crystal structure, milling time.

8 DAFTAR ISI Halaman PERSETUJUAN PERNYATAAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN i ii iii v vi vii xi xii xiv BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian Sistematika Penulisan 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pengertian Magnet Medan Magnetik Sifat-sifat magnet permanen koersivitas remanensi10

9 2.3.3 Temperatur curie Medan anistropi 2.4Bahan Magnetik Bahan diagmatik Bahan paramagnetik Bahan Ferromagnetik Anti Ferromagnetik Bahan Ferrimagnetik 2.5Material magnet Lunak dan Keras Magnet lunak(soft magnetic) Magnet keras (hard magnetik) Magnet Keramik 2.7Mechanical Milling Tipe Milling Bahan Baku Bola Giling Wadah Penggilingan Kecepatan Milling Waktu Milling 2.8 Proses Kompaksi (penekanan) Proses Sintering 2.10 Karakterisasi Material Magnet Sifat Fisis XRD (X-Ray Diffraction) PSA (Particle Size Analysis) VSM (Vibrating Sample Magnetometer) 28 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Tempat Penelitian Waktu Penelitian 30

10 3.2 Alat dan Bahan Bahan Alat Variabel Eksperimen Diagram Alir Penelitian Prosedur Penelitian Penentuan komposisi serbuk Proses Milling Pengujian Sifat fisis Karakterisasi Serbuk Analisa struktur kristal Analisa sifat magnet 36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Sifat Fisis Densitas serbuk Analisa ukuran diameter partikel serbuk BaFe 12 O Analisa Struktur Kristal serbuk Magnet BaFe 12O Pengujian XRD Karakterisasi sifat magnet dengan VSM Densitas Bulk BaFe 12 O Pengujian kuat medan magnet dengan Gaussmeter BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 47 DAFTAR PUSTAKA 48

11 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 1. Hasil Pengujian densitas serbuk BaFe 12 O Hasil Pengukuran PSA untuk serbuk BaFe 12O Besaran magnetisasi dan medan magnet dengan pengaruh waktu milling Hasil pengujian Densitas Bulk magnet BaFe 12 O Hasil Pengukuran Kuat medan magnet serbuk BaFe 39 12O 19 45

12 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 1. Momen Magnetik dari sifat paramagnetik 9 2. Momen Magnetik dari sifat Ferromagnetik Arah domain dalam bahan ferromagnetik Arah domain dalam bahan anti ferrimagnetik Kurva Histerisis Magnet Lunak Kurva Histerisis Magnet Keras Struktur Kristal Diagram Alir Penelitian Grafik Densitas serbuk dari setiap waktu milling Grafik Hasil Pengukuran PSA Grafik Hasil Pengujian XRD Kurva Histerisis serbuk BaFe 12 O Grafik Densitas Bulk BaFe 12O Grafik Fluks Magnetik terhadap Suhu Sintering dengan waktu milling 3 jam 45 40

13 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lamp 1. Peralatan dan Bahan Penelitian Data Data Hasil Pengukuran Densitas Data Hasil Vibrating Sample Magneo 58