BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Magnet permanen merupakan salah satu material strategis yang memiliki banyak aplikasi terutama dalam bidang konversi energi, sensor, dan elektronika. Dalam hal konversi energi magnet permanen merupakan komponen utama yang digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik maupun sebaliknya. Oleh karena itu, pengembangan magnet permanen menjadi perhatian penting dikalangan peneliti dan akademisi untuk menghasilkan magnet dengan kualitas terbaik dan efisiensi yang tinggi dalam aplikasinya. Kebutuhan akan magnet pada umumnya dan magnet permanen pada khususnya menunjukkan perkembangan yang cukup pesat. Dapat dilihat pada tahun 1990 hingga 2000 konsumsi magnet magnet meningkat mencapai 12,2% tiap tahunnya. Magnet permanen banyak digunakan pada televisi, telepon, komputer dan komponen mobil (Deswita, 2007 ). Sampai saat ini di Indonesia produk magnet khususnya magnet permanen yang ada dipasaran 100% masih berbasis impor. kebutuhan magnet permanen di Indonesia sangat tinggi dan menempatkan Indonesia menjadi pasar nomor 2 dunia (benecky, 2008). Perkembangan magnet permanen pada saat ini sangat difokuskan untuk magnet permanen energi tinggi. Salah satu bahan magnet yang dapat menghasilkan energy tinggi adalah jenis dari RE-Fe-B ( RE( Rearth Eart)= Nd, Pr) ( D.W scott dkk, 1996). Magnet permanen berjenis RE-Fe-B ini terbuat dari paduan logam tanah jarang berjenis Neodymium atau Praseodymium, logam Besi, dan Boron dengan fasa magnet Nd2Fe14B atau Pr2Fe14B yang memiliki struktur kristal tetragonal (j Fraden, 2010). Kelebihan lain dari magnet permanen berbasis RE-Fe-B ini adalah memiliki Induksi magnet saturasi yang tinggi mencapai 1,6 T atau 16 kg, dengan induksi remanensi tertinggi saat ini mencapai 1,53 T atau 15,3 kg dalam bentuk sintered magnet (Yuji kaneko dkk, 2006). Namun magnet permanen berbasis logam tanah jarang (rare earth)
2 ini juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu suhu curie relatif rendah sekitar 200-300 o C, sehingga sulit untuk diaplikasikan pada suhu tinggi. Bahan ini juga memiliki ketahanan korosi yang relatif rendah sehingga dalam aplikasinya diperlukan surface treatment melalui coating atau pelapisan.(yu.d. Yagodkin, 2001) Penelitian terbaru dalam bidang komposit material magnet berbasis paduan RE-Fe-B diarahkan menuju empat tujuan dasar: meningkatkan energi magnetik, yang berarti mengoptimalkan kapasitas magnetik; meningkatkan ketahanan terhadap korosi; optimalisasi proses produksi pada parameter proses; dan mengurangi substansi bahan magnet tanah jarang, tujuannya adalah mengurangi harga produksi dari material magnet akhir, tetapi tetap menjaga nilai yang tinggi dari energi produksi maksimum (Stajic Jasna, 2011). Usaha untuk meningkatkan ketahanan korosi magnet jenis Re-Fe-B ini telah banyak dilakukan, diantaranya adalah dengan menambahkan unsur aditif seperti SiO2, MgO, dan ZnO (MO Wenjian, 2008) maupun dengan memberikan proteksi luar dengan pelapisan bahan logam seperti Al, Ni, Zn, Cr, Cu, dan Sn (I. Skulj, 2008) Untuk memperkecil dampak negatif dari kerusakan yang ditimbulkan akibat korosi, maka diperlukan salah satu upaya untuk melakukan pencegahan awal (prevention of corrosion). Teknik pelapisan logam dengan menggunakan arus listrik searah (electroplating) merupakan salah satu pencegahan awal dari serangan korosi tersebut. Logam Ni merupakan logam pelapis yang baik untuk dekoratif tetapi masih mempunyai kekurangan pada daya lekatnya. Logam Ni mempunyai daya lekat yang kurang baik apabila dilapiskan langsung pada baja karbon. Pendeposisian logam pelapis dengan cara pack cementation memiliki daya lekat yang lebih baik dibandingkan dengan pelapisan electroplating. Kedua metode ini cukup sederhana dan murah bila dibandingkan dengan metode pelapisan komersial lain seperti pelapisan dengan penyemprotan (Thermal Spraying), pencelupan panas (Hot Dipping) dan lainlain (Agus Solehudin dan Wita S. 2008) Banyak material yang menggunakan pelapisan pelindung pada permukaannya agar tahan terhadap lingkungan. Salah satu metode untuk meningkatkan ketahan magnet permanen Pr-Fe-B dalam penelitian ini adalah dengan cara electroplating dimana material yang digunakan untuk pelapisan adalah nikel. Alasan menggunakan nikel karena pelapisan nikel sudah sangat popular di dunia plating dan beberapa
3 keuntungannya seperti tahan terhadap korosi, menambah keindahan benda yang dilapisi, menambah kekerasan, dan lain-lain. Melihat kekurangan magnet permanen berbasis RE-Fe-B yaitu mempunyai temperatur curie yang rendah sehingga mudah teroksidasi dan berdasarkan pada empat tujuan dasar diatas maka penelitian ini dibuat untuk meningkatkan ketahanan magnet Pr-Fe-B terhadap korosi yaitu dengan melapisi magnet bonded Pr-Fe-B dengan Ni menggunakan metode electroplating guna meningkatkan ketahanan magnet terhadap serangan oksidasi sehingga diharapkan dapat memperoleh magnet bonded Pr-Fe-B yang mempunyai karakteristik sifat fisis, magnetik baik dengan metode electroplating yang sederhana. 1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana pengaruh pelapisan Ni terhadap kuat medan magnet Pr-Fe-B 2. Bagaimana degradasi kuat medan magnet yang tidak dilapisi dan dilapisi Ni terhadap variasi waktu oksidasi pada temperatur 200 o C 3. Bagaimana kondisi sampel yang tidak dilapisi Ni terhadap perlakuan panas dan variasi waktu pemanasan 4. Bagaimana struktur mikro magnet Pr-Fe-B setelah proses oksidasi 1.3 Batasan Masalah Beberapa batasan perlu diberikan agar permasalahan yang akan dibahas menjadi terarah. Batasan tersebut adalah sebagai berikut : 1. Bentuk Magnet Pr-Fe-B yang akan di coating adalah berbentuk pelet 2. Elektroda yang digunakan pada proses electroplating adalah model elektroda ganda berbentuk pelat yang terbuat dari nikel murni. 3. Komposisi larutan elektrolit Ni-strike yang digunakan adalah NiCl2 (250 g/liter), HCl 37%, dan aquades. 4. Komposisi larutan elektrolit Ni-watts yang digunakan adalah NiCl2 (45 g/liter), NiSO4 (330 g/liter), CoSO4 (16,5 g/liter), dan H3BO3 (40 g/liter). 5. Temperatur larutan elektrolit Ni-watts yang digunakan selama proses electroplating adalah 50 C dengan ph 2-4.
4 6. Electroplating Ni-strike dilakukan selama 60 detik dengan rapat arus 500 ma/cm 2 sedangkan electroplating Ni-watts dilakukan selama 2 jam dengan rapat arus 50 ma/cm 2.ji oksidasi dilakukan dalam udara pada temperatur 120 o C dengan variasi waktu 1 jam, 4 jam, 9 jsm, 16 jam, dan 25 jam 7. Uji oksidasi dipercepat dengan menaikkan temperature menjadi 200 o C pada dengan variasi waktu 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, 60 menit, 4 jam, 9 jsm, 16 jam, dan 25 jampengujian yang dilakukan pada magnet Pr-Fe-B yang telah dilapisi adalah pengujian yang meliputi: uji sifat fisis, uji oksidasi, uji struktur mikro dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope) yang dilengkapi dengan EDS. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian yang ingin dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah: 1. Untuk melapisi magnet Pr-Fe-B dengan Nikel menggunakan metode electroplating 2. Untuk meningkatkan ketahanan magnet Pr-Fe-B terhadap degradasi lingkungan (oksidasi) 1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut: 1. Dapat mengetahui pengaruh pelapisan Ni terhadap kuat medan magnet sampel 2. Dapat meningkatkan ketahanan korosi terhadap pengaruh lamanya waktu oksidasi 1.6 Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium High Temperature Coating (HTC) Pusat Penelitian Fisika-LIPI Serpong, Laboratorium Rekayasa Material Pusat Penelitian Fisika-LIPI Serpong.
5 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah 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 prosedur penelitian, diagram alir penelitian, bahan penelitian dan peralatan penelitian 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.