BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan akan magnet permanen setiap tahun semakin meningkat terutama untuk kebutuhan hardware komputer dan energi. Suatu magnet permanen harus mampu menghasilkan densitas fluks,b magnet yang tinggi dari suatu volume magnet tertentu, stabilitas magnetik yang baik terhadap efek temperature dan waktu, serta memiliki ketahanan yang tinggi terhadap pengaruh diamagnetisasi. Pada prinsipnya, suatu magnet permanen haruslah memiliki karakteristik minimal dengan sifat kemagnetan remanen, Br dan koersitifitas intrinsik J H c, serta temperature curie, T c yang tinggi. Dalam 100 tahun belakangan, berbagai kelas magnet permanen telah dikembangkan oleh para peneliti. Di awal abad 19 baja martensit digunakan sebagai magnet permanen. Dengan kandungan Co ~ 30 s/d 40 % dapat dihasilkan magnet permanen dengan B r ~0,90 T dan (BH) max ~7,6 kj.m -3. (M.M.Ccaig,1987) Magnet baja martensit dengan kandungan cobalt ini merupakan magnet terbaik pada masa tersebut. Namun dalam beberapa puluh tahun terakhir, telah terjadi perkembangan yang pesat dalam penelitian dibidang magnet permanen sehingga sejumlah fasa magnetik baru dengan energi yang lebih tinggi telah ditemukan. Magnet Alnico misalnya, pertama sekali diperkenalkan pada tahun 1930-an memiliki nilai (BH) max dua kali lipat magnet baja. Pada tahun 1950-an dikembangkan magnet permanen kelas keramik dengan formula MO(Fe 2 O 3 ) 6 dimana M adalah Barium atau stronsium yang kemudian dikenal sebagai magnet Ferrite, yang memiliki energi dan remanen yang lebih rendah dari magnet ferrit namun memiliki koersitivitas yang jauh lebih tinggi. Kemudian tahun 1970-an untuk pertama kali ditemukan magnet kelas tanah jarang (rare earth ermanent magnets), yaitu Sm 2 Co 17 yang memiliki polarisasi, remanen dan korsitifitas yang tinggi. (G.Hoffer,1966) Namun eksploitasi magnet kelas ini mengalami kesulitan dikarenakan harga Co yang sangat mahal serta ketersediaan unsur Sm yang terbatas di bumi. 1
2 Sehingga popularitas magnet ini dikalangan industri pemakai menurun. Dalam perkembangannya, dibutuhkan material magnetik dengan kekuatan kemagnetan yang lebih tinggi dari sebelumnya. Pada tahun 1980 ditemukan magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB) yang memiliki sifat magnet yang tinggi (remanensi, koersitivitas, dan BH maks ) jika dibandingkan dengan magnet permanen yang telah ditemukan sebelumnya. Magnet ini mulai dikomersilkan sejak November 1984 (Novrita,2006) Karakteristik magnet permanen yang paling tinggi saat ini adalah Neodymium Iron Boron (NdFeB) yang memiliki nilai produk energi maksimum sampai dengan 450 kj/m 3. (Novrita,2007) Namun, selain memiliki sifat magnet yang tinggi (remanensi, koersitivitas, dan BH maks ) magnet NdFeB ini memiliki Temperatur Curie (T c ) yang rendah, sehingga sulit untuk diaplikasikan pada suhu tinggi. Bahan ini juga memiliki ketahanan korosi yang relative rendah sehingga dalam aplikasinya diperlukan surface treatmen melalui coating atau pelapisan (M.Drak, 2007) Dalam aplikasinya magnet NdFeB dapat berukuran lebih kecil, dan dapat digunakan dalam berbagai bidang, seperti pada peralatan elektronik, motor listrik, sensor/tranduser, industri otomotif, industry Petrokimia, produk peralatan kesehatan, dll. (Novrita,2006) Teknologi magnet untuk menghasilkan material magnetik dengan kualitas tinggi sangat ditentukan oleh teknologi proses material. Untuk itu perlu dilakukan penelitian pembuatan magnet ini, mengingat magnet NdFeB memiliki kelebihan dan sangat menguntungkan. Pada Penelitian ini akan dilakukan pembuatan bahan magnet NdFeB menggunakan metode mechanical milling. Metode mechanical milling ini dipilih karena metode ini disamping memiliki memiliki beberapa keunggulan untuk skala komersial, diantaranya metode ini sangat sederhana, murah dan loss dari produk yang dihasilkan sangat kecil sehingga sangat efektif untuk kapasitas yang relatif besar, juga merupakan metode pencampuran yang dapat menghasilkan produk yang sangat homogen. (Prijo sardjono,2010)
3 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang masalah sebelumnya, maka penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini. Diantaranya: 1. Bagaimana efek variasi waktu Rotary Ball Mill serbuk NdFeB dengan Metode Dry Milling dan Wet Milling terhadap mikrostruktur, densitas dan sifat magnetik? 2. Bagaimana cara pembuatan magnet NdFeB yang memiliki karakterisasi yang lebih baik dari penelitian penelitian sebelumnya. 1.3 Batasan Masalah Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka perlu ada pembatasan masalah penelitian. Adapun yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini yakni : 1. Bahan baku serbuk NdFeB yang digunakan adalah serbuk NdFeB tipe MQP-B+ 10118-70. 2. Variabel variabel yang mempengaruhi nilai fluks density magnetik sampel adalah waktu milling, temperatur dalam proses curing, dan waktu penahanan dalam proses curing, namun dalam penelitian ini, variabel yang divariasikan adalah waktu rotary ball mill. Dalam penelitian ini dilakukan variasi waktu milling yaitu 1 jam, 5 jam, 10 jam, dan 20 jam dalam kondisi dry mill dan wet mill. 3. Parameter parameter yang dianalisa antara lain analisa densitas serbuk magnet NdFeB yang digunakan dengan alat piknometer, analisa ukuran partikel serbuk magnet NdFeB menggunakan PSA, analisa struktur serbuk NdFeB yang dilakukan dengan XRD, analisa Bulk Density pelet magnet NdFeB dengan menggunakan metode Archimedes, pengamatan mikrostruktur pelet magnet NdFeB yang dilakukan dengan alat SEM dan analisa sifat magnet pelet magnet NdFeB yang dilakukan dengan Gaussmeter.
4 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai pada Penelitian ini adalah: 1. Menguasai preparasi serbuk NdFeB dengan metode Rotary Ball Mill. 2. Mengetahui efek variasi waktu milling serbuk NdFeB dengan variasi waktu 1 jam, 5 jam, 10 jam, dan 20 jam, dengan metode Dry Milling dan Wet milling terhadap karakterisasi mikrostruktur, densitas, dan sifat magnetnya. 3. Mengetahui waktu optimum Rotary Ball Mill yang dapat menghasilkan diameter partikel terkecil. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: 1. Menjadi rujukan bagi penelitian penelitian selanjutnya. 2. Menguasai teknologi pembuatan magnet permanen NdFeB. 3. Mengetahui korelasi antara ukuran partikel bahan dengan densitas, dan juga mengetahui korelasi antara Ukuran partikel dengan sifat magnet bahan. 1.6 Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Uji Material Keramik dan Gelas, kelompok Rekayasa Material, Pusat Penelitian Fisika LIPI Gd. 440 Kawasan PUSPITEK Serpong, Desa Setu, Kecamatan Setu, Kota Tangerang Selatan, Kode Pos 15310, Provinsi Banten, Indonesia. 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.
5 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 selanjutnya.