Pengaruh Kemurnian Bahan Baku (FeZOJ dan BaCO)Dalam Pembuatan MagnetPermanen Barium Ferit (Grace A. Mambu)

PENGARUH KEMURNIAN BAHAN BAKU (FeZOJ daD BaCOJ)DALAM PEMBUATAN MAGNET PERMANEN BARIUM FERIT

Grace A. Mambu, Endang S. B. Sudradjat, Dedi, daD M.Arifin HidayatPuslitbang TELKOMA -LIPI, Bandung

JI. Cisitu 21/154 D, Bandung, 40135E-mail: endang@telkoma.lipi.go.id t' 8 ~

ABSTRAK

PENGARUH KEMURNIAN BAHAN BAKU (Fe20J dan BaCO)DALAM PEMBUATAN MAGNET PERMANEN

BARIUM FERIT. Komponen elektronika yang menggunakan bahan magnet keras jenis Barium Ferit antara lain adalah meteran

air, meteran listrik, pengeras suara, motor listrik clan mainan anak. Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan magnet keras

jenis Barium Ferit selama ini adalah bahan dengan kemurnian tinggi yaitu bahanjenis pro-analisa. Sedangkan untuk mengejar nilai

ekonomis dari barang yang dihasilkan maka, bahan baku yang digunakan harus mempunyai harga yang bersaing.Berdasarkan

penelitian yang telah dilakukan diperoleh bahan baku (Ba2CO3 and Fe203) jenis teknik dapat menghasilkan karakteristik sifat

magnet yang baik. Pengukuran dilakukan terhadap magnet yang terbuat daTi bahan baku murni dan bahan baku teknik dengan

menggunakan alat ukur Permagraph. Magnet yang terbuat daTi campuran bahan BaCO3 teknik daD Fe203 murni menunjukkan

hasil yang relatif lebih baik daTi campuran bahan BaCO3 murni clan Fe203 murni, dengan karakteristik magnet sebagai berikut ;lnduksi Remanen (B) = 2,18 kG, Gaya Koersif (HI;) = 1,48 Oe, clan Produk Energi Maksimum (BH),naks = 1MGOe.

Kata Kunci : Kemumian bahan baku, pembuatan magnet permanen, barium tent

ABSTRACT

THE EFFECT OF PURITY RAW MATERIALS (FeZOJ AND BaCO) TO PRODUCE PERMANEN MAGNETBARIUM FERRITE. Todays electronic devices, espel.:ially those using Barium Ferrite Hard Magnetic Material as the rawmaterial, have been used in many application, i.e., tor Water Meter, Electrical Meter, Loud Speaker, DC motor and Toys. Rawmaterials ussually employed tor the above applications are high purity pro analysis grade. Nowadays, many researchers arelooking for economical grade materials (BazCO3 and FezO) tor making Barium Ferrite Hard Magnetic Devices, it was found thatthe magnetic properties had a good performance. Permagraph Magnet Physik has been used to measure the magnetic propertiesof the above magnetic devices. Magnetic properties of permanen magnet which obtain BaCO3 technical grade and FezO3proanalysis {Remanence Induction (Br) = 2.18 kG; Coercivity (Hc) = 1.48 Oe; Maximum Energy Product (BH) max = I

MGOe} were better than permanen magnet which obtain BaCO3 and FezO3 proanalysis raw materials.

Key Words: The purity of row materials, permanen magnet, barium t'erite

PENDAHULUAN

bahan baku, pencampuran bahan, penggerusan,kalsinasi, penghalusan hasil kalsinasi, pembentukan,sinterisasi, pemolesan dan karakterisasi. Untukkarakterisasi sifat-sifat magnet menggunakan alatPermagraph yaitu untuk melihat besarnya remanen (Br),koersifitas (Hc), energi produk maksimum (BH)maks.

Pacta saat pengukuran berlangsung terjadi prosesmagnetisasi pacta bahan sampel, dimana selesaipengukuran bahan sudah memiliki sifat magnetik yangpermanen. Sifat-sifat magnet permanen berdasarkankurva histerisis adalah sebagai berikut ; sulitdimagnetisasi dan didemagnetisasi, koersifitas tinggi(Hc), dengan Hc yang tinggi maka dapat mempertahankanorientasi momen magnetiknya untuk waktu yang lama,sebagai sumber gaya gerak magnet dalam kumparanmagnetik, remanensi tinggi (Br), energi magnetik (BH)maksyang besar,histerisis loss besar, permeabilitas (J!) kecil..

Besarnya sifat magnet suatu bahan dapat

Salah satu penggunaan magnet Barium Ferit di

bidang elektronika adalah motor listrik dan loudspeaker

( pengeras suara ). Magnet permanen Barium Ferit

ternJasuk kOOalam F erit kerns yang memiliki struktur kristal

hexagonal dengan rumus umum MO.Fe2O} dimana M

adalah Barium (Ba). Telah diketahui bahwa ada industri

magnet untuk keperluan pembuatan pengeras suara di

Indonesia tetapi 98 % produksinya dieksport clan sangat

kecil yang dipasarkan di dalam negeri yaitu kurang lebih

2 %. Industri tersebut sebagian besar masih

menggunakan bahan baku impor, padahal cukup banyak

bahan baku yang ada di dalam negeri. Berdasarkan hal

tersebut dilakukan penelitian pengaruh kemurnian bahan

baku (BaCO) clan Fe2O}) dalam pembuatan magnet Bariunl

Ferit sebagai usaha untuk mendapatkan sifat magnet

permanen yang optimum dengan biaya produksiserendah mungkin. Proses pembuatan magnet Barium

F erit ill lengkapnya terdiri daTi tahap-tahap : pemilihan

't'7

Prosiding Seminar Nasional Bahan NJagnel ISerpong, 11 Oklober2000 ISSN1411-7630

Proses pembuatan magnet Barium Hexaferit dapatdilakukan diantaranya dengan sistim kering yaitumereaksikan oksida-oksida atau karbonat dari unsurpembentuknya dalam bentuk serbuk. Reaksi yangberlangsung adalah reaksi padatan pacta temperaturtinggi (6). Tahapan proses; Preparasi bahan baku,formulasi awal, pencampuran dan penggerusan, kalsinasi1100 "C selama 3 jam., penggerusan basil kalsinasi,

penyaringan, penghalusan, kompaksi (25 kN), sinterisasi(1250 "C selama 1 jam), pemolesan, karakterisasi danevaluasi.

Dalam percobaan ini bahan baku serbuk bariumkarbonat dan besi oksida disiapkan dengan perbedaankualitas bahan baku pembentuk magnet berbeda sepertidalam Tabell.

diketahui melalui kurva histerisis, daTi kurva tersebutdapat diketahui besarnya induksi remanen (Br),koersifitas (Hc), dan energi produk maksimum (BH)maks'Apabila suatu bahan magnet yang berada dalamkeadaandimagnetisasi (B=O), diberi medan magnet loaf H yangmembesar secara kontinu akan mencapai titik rnaksimumpada titik A (garis OA). Harga B pada saat itu adalah Bs(magnetisasi jenuh). Jika suatu magnet lOaf ini ditunmkansecara kontinu, maka kurva B-H tidak mengikuti garisOA tetapi mengikuti garis AB. Pada saat H berharga 0maka induksi magnet B akan mempunyai harga Br (induksimagnet remanen). Untuk mengembalikan B menjadi 0diperlukan medan negatif -Hc (gaya koersifitas ) dititik C. Jika medanmagnet ditunmkan terns maka akandicapai induksi magnet jenuh negatif (-Bs) pada titik D.Jika medan negatifH dibalik maka kurva akan mengikutigaris DEFA, sampai mencapaiharga Bs lagi, sehinggadiperoleh kurva histerisis.

Sellin koersivitas daD remanensi, parameterpenting yang lain untuk ferit keras adalah nitro (BH)maksyang terjadi pada kuadran kedua kurva histerisis sepertiterlihat pada Gambar I. Besarnya energi produkmaksimum ditentukan oleh persamaan ; (BH)maks = (Br/2)x (Hd2) = BrHd4.

Sedangkan alat yang digunakan dalam penelitianini adalah : Ball mi II (untuk menggerus dan mencampur),Furnace Thermolyne 47900 (untuk kalsinasi dansinterisasi). Saringan berukuran 200 urn, Lumpang ag-ate, pelat alumina (untuk tatakan contoh pada waktusinterisasi), cawan alumina (untukmwadah contoh pactasaat kalsinasi), Permagraph (alat ukur sifat magnet).

Komposisi kimia yang dibuat adalahperbandingan mol BaO terhadap Fe2O3 adalah 1:5,6,Jumlah SiO2 sebanyak 0,6 % berat, CaO sebanyak 0,75 %berat dan PYA sebanyak 1,5 % berat kalsin.

Serbuk besi (II) oksida dan barium karbonatdicampur dalam ball mill. Digerus se1ama 6 jam untuk

mempero1eh campuran yang homogen. Campuran yangtelah homogen dikalsinasi di dalamfurnace thennolyne47900 pacta temperatur 1100 °C selama tigajam, kalsindan additive yang1erdiri daTi CaO sebanyak 0,75% danSiO2 sebanyak 0,6 %dari beratklasin (6), digiling secarabasahjuga di dalamball millkeramik, putaran:t: 110 rpm.Lama penggilingan 16 jam, perekat PV A sebanyak 1,5 %ditambahkan 8 jam sebelum penggilingan selesai.Hasilnya dikeringkan di dalam oven sambil diaduk secaraperiodik agar PYA tidak terpisah. Setelah keringdihaluskan dengan mortar agate dan disaring dengansaringan 200 mesh supaya homo gen. Serbuk ka1sin,5 gram setiap percobaan, dicetak dengan tekanankompaksi 3 ton/cm2, Hasi1 cetakan disinterdalam furnacethermolyne 47900 pada temperatur 1250 °C dan ditahanse1ama 30 menit. Hasil sinterisasi setelah dipolesdilakukan pengukuran sifat magnetnya dengan

menggunakan Permagraph yang dapat menghasilkankuIVa hysterisis loop yang dilengkapi dengan nilai induksi

Garnbar Kurva histeri.~is

PERCOBAAN

Komposisi magnet yang akan dibuat mengacupacta komposisi magnet pengeras suara dengan rumusmolekul BaO.6Fe2O) (Barium hexaferit) dengan cara pudermetalurgi. Pembuatan refit keras didasarkan alas cara-cara pembuatan keramik secara umum. bahan-bahandasar yang dipergunakan berbentuk partikel-partikelserbuk dengan distribusi ukuran tertentu. Melaluitahapan proses preparasi yang cukup ketal, serbukcampuran yang terdiri daTi beberapa senyawa oksidamaupun karbonat disiapkan untuk tahap pembentukanmelalui teknik kompaksi, yang dilanjutkan dengansintering terhadap bahan pacta temperatur tertentu.Tahapan preparasi serbuk ini terdiri alas beberapa prosesyang sangat menentukan karakteristik bahan yangdiinginkan, baik karakteristik fisik nmupun kinrianya, yangakhirnya menentukan suat magnet bahan keramik.

38

Pengaruh Kemurnian Bahan Bakll (FezO3 dan BaCO.,)Dalam Pemhuatan MagnetPermanen Barium Ferit (Grace A. Mamhu)

remanen (Br), gaya koersif (Hc) dan produk energimaksimum (BH),nw' Hasilnya dievaluasi dengan caramembandingkan terhadap leon.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan pembuatan bahanmagnet Barium Ferit tersebut di alas dapat ditarikkesimpulan bahwa tingkat kemurnian bahan bakumemegang peranan penting dalam pembuatan magnetBarium Ferit, daTi hasil percobaan ini hasil paling baikdiperoleh dari sampel B dengan nilai Br = 2,18 kG, Hc =

1,48 KOedan(BH)maks= 1 MGOe.

BASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil pengukuran contoh magnet denganPermagraph, diperoleh karakteristik magnet sepertitercanturn dalam Tabel2.

Tabel 2. Karakteristik sifat magnet basil percobaan UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terinm kasih kepada :1. Dr. Masbah R. Tagore, Kapuslitbang Telkoma LIPI

yang te1ah memberikan dukungan dalam penelitianini.

2. Ir. Sukarna Djaja, APU. yang te1ah memberikanbimbingan penu1isan.

DAFTARPUSTAKA

[1]. ARENDT, R.H.,J. Appl. Phy 44(1973)3300.[2]. CALLISTER W.D., Material... Science and

Engineering, John Wiley & Sons Inc., New York,

(1985),p.519.[3]. GOLDMAN A., Modern ferrite Technology, Van

Nostrand, New York, (1990).[4]. LYMAN T. Metal Hand Book, "Magnetik, Electrical

and Others Special- Purpo...e Materials, Permanent

MagnetMaterial ', SuEd., Vol. I, (1972), p.782[5]. P. T. SUMIMAGNE UTAMA, "Ferrite Magnets

Manufacturing Plant In Indonesia", Cilegon,(1991).[6]. SUMITOMO, "Permanent Magnet Design for

Magnet Manufacture"', Internal Report, Sumitomo

Special Metals, (1993).

39