;3-' I Prosiding Seminar Nasional Bahan Magnet I Serpong, 11 Oktober 2000 ISSN1411-7630 BAHAN Ba-Sr FERIT SEBAGAI KOMPONEN MAGNET SUBSTITUSI IMPOR UNTUK INSTRUMEN SEDERHANA R. Dadan Rumdan, Rio Seto Y. ABSTRAK J- ") di PPAU, Mikroelektronika -lib, JI. Ganesa No.1 0, Bandung BAHAN Ba-Sr FERIT SEBAGAI KOMPONEN MAGNET SUBSTITUSI IMPOR UNTUK INSTRUMEN SEDERHANA. Properti magnetik optimum Ba-Sr Ferit diperoleh melalui pengubahan temperatur sintering, waktu tahan, clan pengaturan laju waktu pendinginan dari temperatur sintering, kemudian mengamati perilakunya dengan mengukur parameter induksi remanensi (Br), gaya koersif (Hc), clan energi maksimum (BH)maks. Kondisi proses sintering terbaik yang menghilsilkan properti ini terjadi pada temperatur sintering 1125.C, waktu tahan 180 menit, clan laju pendinginan pada 2 kecepatan, 10.C/menit clan 40.C/menit. Hasil riset lain yang berhasil diamati adalah induksi remanensi Br ternyata dipengaruhi secara signifikan oleh perubahan temperatur sintering clan waktu tahan, sedangkan gaya koersif Hc clan energi maksimum (BH)maks hanya oleh perubahan temperatur sintering. Kata Kunci : Fent, komponen magnet, instrumen sederhana ABSTRACT Ba-Sr FERRIT AS MAGNETIC COMPONENT IMPORT SUBSTITUTE FOR SAMPEL INSTRUMENTS. The optimum Ba-Sr Ferrite magnetic property is found through varying the temperature of the sintering process, the holding time, and the cooling rate from the sintering temperature, and observing the behaviour by measuring the induction remanerce (Br), co~rcive force (Hc), and maximum energy (BH)max parameters. The best sintering condition that gives this property was achieved at sintering temperature 1125 C, holding time 180 minutes, and two cooling rate levels, 10 C/minute and 90.C/minute. Other results gained from the reseach were the influence of induction remanence due to variations in sintering temperature and holding time, and coercive force and maximum energy are only influenced by the variation of sintering temperature. Key Word: Ferrite, magnetic component, simple instrumel PENDAHULUAN Kebijakan kandungan lokal atau substitusi impor mempakan satu upaya untuk menempatkan lebih banyak komponen lokal di dalam instrumen dad produk elektronika. Kebijakan ini mendorong para peneliti untuk mendapatkan material yang sesuai yang dapat diperoleh lokal untuk menggantikankomponen impor. Salah satu hasil adalah pemanfaatan Ba-Sr Ferit yang sanggup menghasilkan rapat fluksi magnetik 1500 gauss, melebihi komponen magnet yang umum dipakai pada instmmen sederhana seperti meteran air dad sejenisnya dengan rapat fluksi magnetik dalam rentang 500-1000 gauss. Penerapan kebijakan substitusi impor mempakan upaya pemerintah agar industri dapat berkembang di Indonesia. Satu jenis industri yang perin dikembangkan adalah komponen, khususnya komponen magnetik. Spektrum aplikasi komponen magnetik yang begitu lebar ternyata masih belum roenarik menjadi sebuah industri yang potensial, padahal material dasar magnet seperti Ba-Sr Fent tersedia. Penelitian ini mencoba memanfaatkan material Ba-Sr Ferit untuk dijadikan komponen magnet dengan ruang lingkup kegiatan mencakup teknik dasar pembuatan atau manufaktur magnet permanen Ba-Sr Ferit menggunakan gabungan bahan teknis dad bahan pro analisis dan karakterisasi. Berdasarkan basil karakterisasi dapat ditentukan apakah magnet yang dibuat layak secara teknis menggantikan komponen impor. Yang Menjadi parameter keberhasilan dati peneltian yang dilakukan ini adalah besarnya nilai induksi remanen (Br), gaya koersif (Hc), dad energi maksimum [(BH)maks]. HIPOTESA Sifat kemagnetan Ba-Sr- Ferit dipengaruhi oleh beberapa variabel di dalam proses pembuatannya, salah satunya adalah sintering. Kondisi sintering yang dapat divariasikan adalah temperatur sintering, holding time atau waktu tahan pada temperatur sintering, dan laju pendinginan dati temperatur sintering. Pengaruh dari masing-masing parameter tersebut terhadap sifat 54
Bahan Ba;.Sr Ferit Sebagai Komponen Magnet Substitusi lmpor Untuk lnstrumen Sederhana (R Dadan Rumdan)
Prosiding Seminar Nasional Bahan Magnet I Serpong, 11 Oktober 2000 ISSN 1411-7630 Analisa pengaroh berbagaikondisi sintering terhadapkemagnetan dilakukanmenggunakan Yate salgorithm. Tiga tabel berikut memperlihatkan pengaroh tersebut terhadap nilai rata-rata Br, Hc, dan Bhmaks. Tabel 6. Gaya Koersif (Dc) Tabel 7. Energi maksimum (Bh)maks Tabe! 8. Data Pengujian Open Pore No. Berat I r Berat 2 (gr) re 4.8145 4.926 4.7936 4.8852 5 48201 48265 0 617 6 48821 5 201 03899 03899 3304 7 4748 47547 00067 00067 06516 I 8 47565 50151 01891 0 189.1 16~ I 56
Bahan Ba-Sr Ferit Sebagai Komponen Magnet Substitusi Impor Untuk Instrumen Sederhana (R Dadan Rumdan) Gambar 1. Contoh strukturmikro dati sampel magnet penelitian dilakukan dengan temperatur sintering 1250. C, holding time 60 menit, dad laju pendinginan 40.C. Gambar 2. Struktur mikro magnet meteran air Untuk mendukung ana1isa Yate s algorithm idealnya hams diketahui besar ukuran butir dan rasa bahan. Namun karena faktor teknis yang tidak bisa dihindarkan hal ini be1um bisa dilaksanakan. Analisis dati ketiga tabe1 (analisis Yate s Algorithm) di alas memberikan: 1. Variasi temperatur sintering dengan 1125 C dan 1250 C serta holding time pacta temperatur sintering selarna 60 menit dan 180 menit secara bersarna-sarna berpengaruh cukup signifikan terhadap induksi remanensi (Br) sampe1 magnet penelitian. 2. Gaya koersif (H c) dan energi maksimum (BHmaks) hanya dipengaruhi secara signifikan oleh variasi temperatur sintering. 3. Kondisi sintering yang menghasilkan gaya koersif, induksi remanensi dan Bf[ maksimum dati magnet penelitian yang paling bail. yaitu dengan temperatur sintering ll25 C, holding tinepada temperatur.\'interi ng se1arna 180 menit, se:dangkan laju pendinginan dapat dengan 1aju pendi.nginan 10 C/menit atau dengan laju pendinginan 40 C/menit. 4. Dari struktur mikro magne:t meteran air terlihat bahwa butir-butirnya cendernnt~ homogen dengan ukuran butir kurang dari 2 ~m. Sedangkan untuk magnet basil penelitian, secara wnum dati struktur mikronya terlihat bahwa ukuran butirnya cenderung tidak homogen dan acta butir-butirnya yang berukuran lebih dari 2 ~. Hal ini menyebabkan sifat kemagnetan dati magnet meteran air lebih baik dari magnet basil penelitian, karena ukuran butir memang berpengaruh terbadap sifat kemagnetan. Bila ukuran butir kecil (+ l~n) maka kemungkinan akan didapatkan butir dengan domain tunggal. Jika hal ini terjadi, maka bila sampel telah dimagnetisasi akan sui it untuk dihilangkan sifat kemagnetannya. Artinya bila medan magnet untuk magnetisasi dihilangkan, maka sampel akan tetap mempunyai nilai induksi remanen yang tinggi. Dan apabila sampel akan didemagnetisasi maka akan dibutuhkan medan magnet dengan arab yang berlawanan dengan medan magnet untuk magnetisasi yang sangat besar, artinya dibutuhkan gaya koersif yang besar. Hal inikarma bila butirkecil, maka akan banyak batas butir yang dapat menghambat pergerakan dinding domain sehingga proses demagnetisasi akan sulit. Bahkan bila butir hanya mengandung 1 domain (ukuran butir:i: 1 J.Ull, maka prdses demagnetisasi dengan pergerakan dinding domain tidak dapat terjadi karena yangada hanya barns butir.jadi proses demagnetisasi hanya dapat terjadi dengan pemutaran domain. Pacta material anisotropi yang uniaksial proses ini lebih sulit daripada pergerakan dinding domain. 5. Dari struktur mikro sampel penelitian tidak terlihat dengan jelas perbedaan ukuran butirnya. Tetapi secara umum ukuran butirnya tidak homo gen. Dari data basil pengujian ftaksi volume open pore dapat diketahui bahwa secara umum sampel dengan temperature sintering 1250 DC. Hal ini menandakan bahwa pacta sampel dengan temperatur sintering 1250 C terjadi proses diffilsi yang lebih banyak yang menyebabkan penutupan porositas yang lebih besar daripada sampel dengan temperatur sintering 1125 DC. Hal ini dapat berpengaruh terhadap sifat kemagnetan, terutama gaya koersifkarena porositas dapat menghambat pergerakan dinding domain sehingga proses demagnetisasi lebih sulit. Sehingga dengan porositas yang lebih banyak maka gaya koersif akan lebih besar. Hal ini dapat kita libat dari nilai Hc sampel-sampel yang disinter pacta temperatur 1125 C lebih besar dari sampel dengan temperatur sintering 1250 DC. Contoh kurva histerisis basil pengujian ditunjukan pacta Gambar 3.
Prosiding Seminar Nasional Bahan Magnet I Serpong, 11 Oktober 2000 ISSN 1411-7630 el".1.51 kg J -.25.0 kg H-Co11 Hc8.1.27 koe J -.5.0 kg J-Coil HcJ.3.17 koe J -.75.0 kg HI Hknie' 9 koe J -1.0 kg H2 BHmax..5 MG-Oe J -1.25.0 kg dh/dl 8A..76 kg J.1.5.0 kg H-Range HA.-65 koe J.1.75.0 kg J-Range Hs.-13.88 koe J -2.0 kg Real temp J -180.0 kg SoIl-Temp. J -200.0 kg Thickness (.'~I.At'Slk r,.", koell\ 1991 '~12/91 Al'ea JH26XI SPl Date: 05.0519: 0 JH26XI SPl Testld by: Dadan 3 Snape. Ring 3 Mellrial. Flrritl 4 Job for : Tuga5~knir le-5 Info BeSrFe-.~ le-5 Info BeSrFe-.~ 24 Info BaSrFe-.~ 45 mm Res.file BaSrFe-4~ 252&2 cm"2 Sample BaSrFe-.. Gambar 3. Kurva histerisis KESIMPULAN Beberapa kesimpulan dapat diambil dati basil analisis di atas:. 1. Variasi temperatur sintering dengan 1125 C. dad 1250 C serta holding time pada temperatur sintering selama 60 medii dan 180 medii secara bersama-sama berpengaruh secara signifikan terhadap induksi remanensi (Br) sampel magnet penelitian. 2. Gaya koersi.f (Hc) dad ere rgi maksimum (BHmaks) hanya dipengaruhi secara signifikan oleh variasi temperatur sintering. 3. Kondisi sintering yang rnenghasilkan gaya koersif, induksi remanen dad BH maksimum dati magnet pene1itian yang paling baik yaitu dengan temperatur sintering 1125 C, holding time pada temperatur sintering se1ama 180 medii, sedangkan 1aju pendinginan dapat dengan laju pendinginan 10 C/menit atau dengan 1aju pendinginan 40 C/menit DAFTARPUSTAKA [1]. GOLDMAN, ALEX, Modern Ferrite Technology, Van Nostrand Reinhold, (1990). [2]. CALLISTER, W. D, Materials Science & Engineering, John Willey & Sons, (1999). [3]. WOHLFART,E.P., Ferromagnetic Material, Publishing Company, (1982). [4]. E.P, BOX, GEORGE, Statistics for Elperimenter, John Willey & Sons, (1994). [5]. Inorganic Phases, Alphabetical Index, International Centre for Diffraction Data, (1983). [6J. REED, JAMES.S, Principles of Ceramics Processing, John Willey & Sons.Inc., (1995). 58