Pengembangan Komposit Matrik BaFe12O19 Dengan Penguat Silika Sebagai Bahan Ferromagnetik

Ari Wibowo, Ir. Muhammad Waziz Wildan M.Sc., Ph.D., IPU

2013 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Magnet merupakan bahan teknik yang dewasa ini semakin meningkat kebutuhannya dengan meningkatnya industri otomotif dan kelistrikan. Kebutuhan material magnet di Indonesia sebagian besar masih diimpor dari luar negeri sehingga perlu dilakukan pengembangan secara mandiri. Barium hexaferrite merupakan jenis hard magnet yang mempunyai bentuk kristal hexagonal close packed. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan suhu optimum kalsinasi dan suhu sinter agar diperoleh kualitas bahan magnet yang terbaik. Dalam penelitian ini digunakan serbuk barium karbonat dan serbuk hematite, masing-masing berukuran 200 mesh. Kedua bahan tersebut dicampur dengan rasio (1 mol barium carbonate dan 6 mol hematite). Pencampuran dilakukan dengan menggunakan turbula mixer selama 6 jam. Campuran tersebut kemudian dipanaskan dengan variasi suhu 1050oC, 1100oC, 1150oC, 1200oC selama 3 jam. Campuran yang sudah dipanaskan selanjutnya diuji XRD untuk melihat fasa yang terjadi. Hasil pengujian dengan XRD menunjukkan pemanasan pada suhu 1100oC selama 3 jam memberikan hasil Barium hexaferrite yang optimum, sehingga suhu 1100oC dipilih untuk membuat serbuk Barium hexaferrite. Serbuk Barium hexaferrite dengan penguat SiO2 sebesar 0, 1, 2, 3 dan 4 wt.% dan dicetak dengan tekanan 23 MPa dengan metode uniaxial pressing untuk membuat spesimen uji kekerasan, densitas, bending, impak, kemagnetan dan SEM. Green body spesimen yang telah terbentuk disinter pada suhu 1000oC, 1100oC, 1200oC selama 3 jam di lingkungan udara. Hasil uji densitas menunjukkan bahwa spesimen dengan suhu sinter 1200oC dan komposisi silika 0 wt.% memiliki densitas tertinggi yaitu 4,32 g/cm3. Pada pengujian kekerasan, diperoleh kekerasan tertinggi pada suhu sinter 1200oC (SiO2 2 wt.%) dengan 764,6 VHN, kekuatan bending pada suhu sinter 1200oC (SiO2 4 wt.%) dengan 49,2 MPa dan kekuatan impak pada suhu sinter 1200oC (SiO2 3 wt.%) dengan 5,5 kJ/m2. Sedangkan uji kemagnetan menunjukkan bahwa spesimen yang disinter pada suhu 1100oC dan silika 0 wt.% memiliki sifat magnet tertinggi dengan BHmax 13,7 kJ/m3

Magnet is a material engineering that always increasing the need with the increasing of automotive and electrical industries. Magnet material needs in Indonesia are still largely imported from abroad so it is necessary to develop independently. Barium hexaferrite is kind of hard magnet which has a hexagonal close-packed crystal form. The purpose of this study is to obtain the optimum calcination temperature and sintering temperature in order to obtain better quality of magnetic materials. In this study, barium carbonate and hematite powder, with particle size of measuring 200 mesh were used as raw material. Both materials were mixed with a ratio (1 mol : 6 mol barium carbonate and hematite respectively). Mixing was done on the mixture by using a turbula mixer for 6 hours. The mixture was then heated up to the various temperature of 1050oC, 1100oC, 1150oC, 1200oC for 3 hours. The heated mixture was then tested by XRD to see the phases. XRD results of the samples indicated heating at a temperature of 1100oC for 3 hours giving optimum results hexaferrite barium, so the temperature of 1100oC was chosen to make the barium hexaferrite powder. Barium hexaferrite powder with SiO2 filler at 0, 1, 2, 3 and 4 wt.% were pressed with a pressure of 23 MPa by uniaxial pressing method to make green bodies. The green bodies were then sintered at temperature of 1000oC, 1100oC, 1200oC for 3 hours in an atmosphere environment. The density test results showed that the density of the specimen that sintered at temperature 1200oC and composition of silica 0 wt.% had the highest density 4,32 g/cm3. For Hardness testing, the highest hardness occurred on specimens at the sintering temperature of 1200oC (2 wt.% of SiO2) with 764,6 VHN, the highest bending strength at the sintering temperature of 1200oC (4 wt.% of SiO2) with 49,2 MPa and impact strength at sintering temperature of 1200oC (3 wt.% of SiO2) with 5,5 kJ/m2. While the magnetism test showed that specimens sintered at a temperature of 1100oC and 0 wt.% of silica has the highest magnetic properties with BHmax 13,7 kJ/m3

Kata Kunci : magnet, hematite, Barium hexaferrite, ferromagnetik, komposit, keramik