Pembuatan Magnet Barium Hexaferrite Dengan Variasi Tekanan Kompaksi - Bagian I

Barium Hexaferrite Scanning Electron
Foto SEM (Scanning Electron Microscope) Serbuk Magnet

Latar Belakang


Kebutuhan dunia akan magnet pada umumnya dan magnet permanen pada khususnya menunjukkan perkembangan yang cukup pesat. Magnet permanen banyak digunakan pada perangkat multimedia, media perekam, dan komponen mobil[14]. Sampai saat ini produk magnet khususnya magnet permanen yang ada di indonesia 100% masih berbasis impor. Penguasaan teknologi produksi magnet permanen diharapkan dapat memberikan nilai tambah yang signifikan, dengan mepertimbangkan belum adanya produsen magnet permanen lokal untuk kebutuhan magnet permanen dalam negeri. Kebutuhan magnet dalam negeri cukup tinggi dilihat dari data bahwa rata rata industri manufaktur membutuhkan magnet permanen 25-30 ton/bulan[23].

Magnet yang baik mampu menghasilkan nilai fluks magnet yang tinggi dari volume medan magnet yang diberikan, memiliki stabilitas magnetik yang baik terhadap temperature dan waktu, serta memiliki ketahanan (koersivitas) yang tinggi terhadap pengaruh demagnetisasi [13]. Jenis magnet berdasarkan koersivitasnya dapat dibedakan menjadi soft magnetic dan hard magnetic.

Jenis hard magnetic kemagnetannya dapat bertahan permanen dan soft magnetic kemagnetannya tidak permanen jika sifat magnetiknya dihilangkan. Sifat magnetik dari magnet dapat bertahan apabila magnet berada dalam suatu medan magnet [30].

Magnet barium hexaferrite (BaFe12O19 atau BaO.6Fe2O3) merupakan jenis magnet permanen yang mempunyai nilai koersivitas (Hc) dan saturasi magnet (Magnetism Saturation) yang memiliki sifat kimia yang stabil dan tahan korosi[3].

Pembuatan magnet ferrite melalui teknologi serbuk meliputi proses preparasi serbuk, pencampuran serbuk, kompaksi dan sintering yang pada saat bersamaan dilakukan holding time Proses kompaksi bertujuan untuk membentuk bahan menjadi bentuk baru sesuai yang di inginkan. Ada beberapa penelitan tentang magnet yang parameternya adalah tekanan kompaksi.

Pada penelitian yang dilakukan Paulus menyatakan bahwa tekanan kompaksi yang meningkat menyebabkan nilai koersivitas yang ada pada bahan juga ikut naik, dengan parameter tekanan kompaksi 4,5, dan 6 ton. Kemudian pada penelitian shokrolahhi tentang softmagnet dengan parameter tekanan kompaksi 400, 800, dan 1200 MPa menyatakan bahwa tekanan kompaksi memberikan pengaruh pada nilai densitas yang meningkat.

Dengan latar belakang sudah dijelaskan diatas, maka perlu dilakukan penelitian untuk membuat hard magnetic menggunakan bahan Barrium Carbonat (BaCo3) dengan Iron (II) Oxide (Fe2O3) dengan variasi tekanan kompaksi. Kemudian dilakukan pengamatan sifat fisisnya dan sifat kemagnetannya.

Perumusan Masalah


Berdasarkan uraian latar belakang diatas rumusan masalah yang dapat diambil yaitu, bagaimanakah karaterisasi sifat magnet dan sifat fisis pada pembuatan magnet barrium hexaferrite dengan variasi tekanan kompaksi.

Batasan Masalah

Pembatasan masalah diperlukan agar tujuan penelitian lebih terfokus dan memperkecil ruang lingkup. Maka batasan masalah yang dipakai pada penelitian ini yaitu :
  • Menggunakan serbuk BaCO3 dan Fe2O3 standart analis.
  • Mencampurkan kedua jenis serbuk sesuai stoikiometri.
  • Menggunakan serbuk berukuran 0,053 – 0,074 mm.
  • Menggunakan satu jenis cetakan dengan ukuran diameter sampel yang dihasilkan 5 mm.
  • Menggunakan tekanan kompaksi 200, 300 dan 400 MPa.
  • Menggunakan temperatur 11000C dan holding time 30 menit saat proses sintering.
  • Melakukan pengukuran sifat magnetik berdasarkan kurva hysterisis loop M-H.
  • Melakukan studi pengaruh variasi tekanan kompaksi dengan nilai koersivitas.
  • Melakukan studi pengaruh variasi tekanan kompaksi dengan nilai magnetisasi remanen dan induksi remanen.
  • Mengamati sifat fisis dari bentuk morfologi permukaan magnet dengan alat Scanning Electron Microscopy.

Tujuan dan Manfaat


Penelitian ini bertujuan untuk:
  • Mengetahui karakterisasi sifat magnet pada magnet keras Barrium Hexaferrite.
  • Mengetahui sifat fisis pada magnet keras Barrium Hexaferrite.
Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
  • Menambah referensi pada penelitian di bidang material khususnya di dunia kemagnetan.
  • Mengetahui proses pembuatan magnet keras jenis Barrium Hexaferrite.


Tinjauan Pustaka


Studi tentang pengaruh tekanan kompaksi dan waktu penahanan temperature sintering terhadap sifat magnetik dan kekerasan pada pembuatan iron soft magnetic dari serbuk besi telah dilakukan. Material serbuk besi yang digunakan mempunyai ukuran partikel 100 mesh. Serbuk besi ini dikompaksi dengan tekanan 4,5 dan 6 ton kemudian di sinter pada temperature 1000 0C dengan waktu penahanan 30,60, dan 90 menit.

Nilai Induksi remanen magnetic yang paling tinggi diperoleh pada tekanan kompaksi 6 ton dan holding time 30 menit yaitu sebesar 14 Gauss, dan nilai Induksi remanen magnetic paling rendah diperoleh pada tekanan 4 ton dan holding time 90 menit yaitu sebesar 6 Gauss.

Nilai kekerasan magnet paling tinggi berada pada tekanan kompaksi 6 ton dan holding time 90 menit sebesar 562,7 HV, dan nilai kekerasan magnet paling rendah berada pada tekanan kompaksi 4 ton dan holding time 30 menit sebesar 491,5 HV.

Maka nilai induksi remanen magnetic akan meningkat dengan meningkatnya tekanan kompaksi dan akan menurun dengan semakin lamanya waktu penahanan temperature sintering.

Studi tentang pengaruh variasi komposisi dan proses pendinginan terhadap sifat induksi remanen dan densitas bahan magnet Barrium Hexaferrite telah dilakukan. Proses pembuatan magnet Barrium Hexaferrite dengan menggunakan bahan dasar Fe2O3 dan BaCO3 melakukan dengan variasi komposisi pada persentase massa BaCO3 terhadap Fe2O3 dan melakukan variasi kecepatannya pada proses pendingian.

Pada studi ini menggunakan variasi komposisi 5%, 10%, 15%, 16,68% (komposisi ideal), 20%, 25%, 30%. Dan melakukan variasi pada proses pendinginannya didalam furnace, pendinginan di udara terbuka, pendinginan dengan air (suhu kamar), dan pendinginan dengan air 40C. Melakukan karakterisasi pada magnet Barrium Hexaferrite meliputi induksi remanen (Br), densitas dan struktur mikro magnet.

Nilai Br terbesar adalah 39,25 Gauss yang didapatkan pada komposisi ideal (berdasarkan stoikiometri) dan pada proses pendinginan diperoleh data paling cepat dengan media air dingin 40C. Sedangkan dari hasil struktur mikro dapat dikaitkan hubungan antara ukuran butir dengan nilai induksi remanen yang dihasilkan oleh tiap sampel.

Studi tentang aplikasi magnet permanen di Indonesia di bidang data pasar dan pengembangan Material Magnet. Didapat data data PT. Multi Instrumensasi, Bandung membutuhkan 24.000 buah perbulan, PT Epson memerlukan magnet jenis Nd mencapai 600.000 buah pertahun, PT Asmo dan PT Mistuba masing masing membutuhkan magnet permanen 25-30 ton/bulan, semua kebuthan magnet masih berbasis impor.

Kemudian melakukan uji coba produksi massal skala industry, menghasilkan magnet 500-1000 pcs/hari. Karakterisasi magnet berbasis logam tanah jarang mengahsilkan nilai remanensi magnet (Br) sebesar 6,25 kG dengan nilai kuat medan magnet permukaan 1,2 kG. Dan memenuhi targe remanensi lebih dari 6 kG dan kuat medan magnet permukaan lebih dari 1 kG. Magnet yang dihasilkan merupakan magnet berjenis ferit dengan system proses isentropic pressing.

Kualitas magnet yang dihasilkan bernilai 450-500 Gauss, nilai tersebut telah mencapai lebih dari 90% dari spesifikasi yang dibutuhkan. Karena untuk meteran air spesifikasinya minimal 600 Gauss.

Studi tentang struktur bahan magnet Barium Hexaferrite pada metoda metalurgi serbuk. Pembuatan material magnet dumilai dari penggabungan bahan dasar BaCO3 dengan Fe2O3 dan dilanjutkan proses kalsinasi pada temperature 1300C yang dilanjutkan kompaksi isotropi dan proses sinter. Dari hasil studi struktur mikro dapat ditunjukkan bahwa proses sinter sangat mempengaruhi koersifitas bahan.

Menyatunya antar granula dimulai pada temperature 1100 0C, tetapi dari kajian lebih lanjut proses penyatuan ini belum sempurna yang ditunjukkan dengan koersifitas intrinsiknya yang masih sangat kecil. Sedangkan temperature sinter pada 1150 0C menghasilkan koersifitas tertinggi yang mencapai 112.236 kA/m. Dari kajian struktur mikro penyatuan granula telah mencapai sempurna pada temperature tersebut, tetapi telah mulai terbentuknya fasa-fasa baru.

Written By

Amateur Full-Stack Developers and Full-Stack UI Designer • Powered by love and coffee • Portofolio on dribbble.com/sanengineer