Keramik Magnetik [PDF]

Citation preview

KERAMIK MAGNETIK Mita Mellenia Cindy Ayu Anggraini Farah Salsabila Fatiya Rizkiyani



02211840000057 02211840000062 02211840000083 02211840000094



PENGERTIAN



Apa itu? KERAMIK



MAGNET



MAGNET KERAMIK



Magnet Alam : magnet yang ditemukan di alam. Magnet alam dapat ditemukan pada bebatuan yang mengandung unsur magnet. Magnet buatan : magnet yang sengaja dibuat oleh manusia. berdasarkan sifatnaya magnet buatan dibagi menjadi 2 yaitu : ● ●



Magnet tetap (keras) adalah magnet yang sifat kemagnetannya tetap dan terjadi dalam waktu relatif lama. Contohnya magnet keramik Magnet sementara (lunak) adalah magnet yang sifatnya tidak tetap atau sementara.



SIFAT KEMAGNETAN



Sifat Kemagnetan Bahan Bahan magnetik adalah suatu bahan yang memiliki sifat kemagnetan dalam komponen pembentuknya. Sifat magnet suatu bahan ditimbulkan akibat adanya perputaran (spinning) dan pergerakan (movement) elektron yang mengelilingi inti atom. Sifat-sifat kemagnetan bahan pada material magnet dapat diklasifikasikan antara lain ferromagnetik, ferrimagnetik, paramagnetik dan diamagnetik 1.



Ferromagnetik



Ferromagnetik merupakan bahan yang memiliki nilai suseptibilitas magnetik positif yang sangat tinggi. Dalam bahan ini sejumlah kecil medan magnetik luar dapat menyebabkan derajat penyearahan yang tinggi pada momen dipol magnetik atomnya. 2.



Ferrimagnetik



Pada bahan yang bersifat dipol yang berdekatan memiliki arah yang berlawanan tetapi momen magnetiknya tidak sama besar. Bahan ferrimagnetik memiliki nilai suspebilitas tinggi tetapi lebih rendah dari bahan ferromagnetik, beberapa contoh dari bahan ferrimagnetik adalah ferrite dan magnetite



3. Paramagnetik Bahan paramagnetik adalah bahan – bahan yang memiliki suseptibilitas magnetik positif sangat kecil. Paramagnetik muncul dalam bahan atom – atomnya memiliki momen magnetik permanen yang berinteraksi satu sama lain secara sangat lemah. 4. Diamagnetik Bahan diamagnetik merupakan bahan yang memiliki nilai suseptibilitas negatif dan sangat kecil. Sifat diamagnetik ditemukan oleh faraday pada tahun 1846 ketika sekeping bismuth ditolak oleh kedua kutub magnet, hal ini memperlihatkan bahwa medan induksi dari magnet tersebut menginduksi momen magnetik pada bismuth pada arah berlawanan dengan medan induksi pada magnet



SIFAT MAGNET PERMANEN



Sifat Magnet Permanen Bahan keramik yang memiliki sifat magnetik umumnya berasal dari golongan ferit, yaitu bahan oksida yang tersusun oleh unsur hematit (𝛼-Fe2O3) sebagai komponen utamanya. Bahan ferit dari unsur hematit akan menunjukkan induksi magnetik spontan sekalipun tanpa ada stimulus dari medan magnet luar. Material ferit yang umum dikenal sebagai magnet keramik berasal dari bahan oksida besi atau ferit besi (ferrous ferrite) dengan rumus kimia: MO.6(Fe2O3), dimana unsur M dapat digantikan dengan unsur senyawa lain seperti Barium (Ba), Stronsium (Sr) atau Timbal (Pb). Sifat – sifat kemagnetan magnet permanen hard ferrite dipengaruhi oleh kemurnian bahan dan ukuran butir grain size. dan penentuan sifat magnet dapat ditentukan melalui koersivitas dan remanensi magnet tersebut.



Koersivitas Koersivitas adalah ketahanan bahan magnetik untuk mengubah magnetisasinya, atau besarnya kuat medan magnetik yang diaplikasikan untuk mendemagnetisasi (mengurangi magnetisasi bahan menjadi nol) bahan dari keadaan termagnetisasi saturasi. Koersivitas digunakan untuk membedakan hard magnet dan soft magnet. Semakin besar gaya koersivitasnya maka semakin keras sifat magnetnya. Bahan dengan koersivitas tinggi berarti tidak mudah hilang kemagnetannya. Koersivitas biasanya diukur dalam Mega Gauss Oersted (MGO) atau ampere meter dan dilambangkan Hc. Gaya koersif (Hc) adalah Medan daya yang digunakan untuk menghilangkan induksi remanen melalui proses induksi elektromagnetik. Pada besi lunak atau soft magnetic alloys besarnya gaya koersif yang dibutuhkan untuk menghilangkan induksi remanen lebih kecil daripada magnet permanen. Koersivitas dan magnet remanen memiliki hubungan yang saling mempengaruhi. Magnet remanen dapat menurun dengan meningkatnya koersivitas. Semakin rendah magnet remanen maka semakin semakin mudah arah medan magnet berganti arah pada temperatur tinggi.



Remanensi Induksi magnetik yang masih tersisa/tertinggal pada sirkuit magnetik (besi lunak) setelah menghilangkan pengaruh bidang magnetiknya (H=0). Ketika arus dialirkan pada kumparan lilitan pada besi lunak maka terjadi orientasi partikel yang terdapat pada besi sehingga mengubahnya menjadi kutub utara dan/atau kutub selatan. Proses remanensi juga ditentukan oleh saturasi magnetisasi.



Saturasi Magnetisasi Kondisi kejenuhan yang terjadi pada magnet, nilai medan magnet akan selalu konstan sekalipun medan eksternalnya dinaikkan terus. Saturasi magnetisasi untuk hard magnet permanen umumnya lebih besar dari pada soft magnet. Adapun kerapatan dari magnet berbahan ferit akan lebih rendah jika dibandingkan magnet dari logam-logam lain dengan ukuran yang sama. Oleh karenanya, nilai saturasi magnet dari bahan ferit relatif akan lebih rendah sehingga dapat dihilangkan.



Permeabilitas atau daya hantar magnet (μ)



Medan Anistropi



Parameter bahan untuk menentukan besarnya fluks magnetik. Bahan feromagnetik adalah jenis bahan yang memiliki permeabilitas paling tinggi yaitu dengan nilai μ lebih besar dari 1.



Medan anistropi HA, juga merupakan nilai intrinsik yang sangat penting dari magnet permanen karena nilai ini dapat didefinisikan sebagai koersivitas maksimum yang menunjukkan besar medan magnet luar diberikan dengan arah berlawanan untuk menghilangkan medan magnet permanen. Anistropi magnet dapat muncul dari berbagai sebab seperti bentuk magnet, struktur kristal, efek stress, dan lain sebagainya konsorsium magnet.



Permeabilitas dapat diukur dengan menempatkan bahan dalam suatu kawat yang lurus dan panjang atau dengan gulungan yang melingkar sehingga membentuk solenoida. Pengukuran dilakukan berdasarkan nilai resultan induksi kemagnetannya, sehingga diperoleh nilai μ yang kemudian diturunkan menjadi suseptibilitas relatif untuk mengetahui jenis bahan magnet.



PROSES PEMBUATAN



Proses Pembuatan Magnet Keramik Permanen Barium-Ferrite



Menghaluskan serbuk Ba-Ferrite (BaO.6Fe2O3)



Pembentukkan produk magnet permanen



Proses sintering



Serbuk Ba-Ferrite



milling



dryer



Pembentukan Produk Magnet Macam proses pembentukkan produk magnet permanen : -



bentuk ring/cincin



Isotropik Anisotropik



Proses Sintering Proses sintering adalah proses pembakaran terhadap produk yang telah dicetak. Proses ini memungkinkan terjadinya proses pemadatan terhadap sekumpulan serbuk bahan pada suhu dibawah titik leburnya sehingga terjadi pengurangan pori-pori, penyusutan, serta perubahan ukuran butir.



Lama waktu penahanan



Suhu sintering



Berdasarkan teori sintering bahwa semakin tinggi suhu sintering maka akan ada kecenderungan membesar ukuran butir atau terjadi grain growth, oleh karena itu untuk mencegah dapat terjadinya pertumbuhan butir maka perlu ditambahkan bahan aditif. Bahan aditif yang dapat digunakan B2O3(boron oxide), Na2O(sodium oxide), SiO2(silicon dioxide), dll. -



Suhu tanpa penambahan bahan aditif sekitar 1350 derajat celcius, dengan penambahan 0.6% B2O3 mampu menurunkan suhu sintering menjadi 1200 derajat celcius dan ukuran butir 1-2μm.



dengan menurunkan suhu sintering berarti dapat mengurangi pemakaian energi dalam proses pembakaran sekaligus menurunkan biaya produksi.



APLIKASI



Kegunaan Keramik Magnetik dan Aplikasinya 1.



Magnet kekuatan tinggi



2.



Magnetic resonance imaging



3.



Magneto optic materials



4.



Hard disc magnetik storage (Komponen elektronik)



5.



Kendaraan listrik (DC permanen magnet motor



DAFTAR PUSTAKA



Arif Billah. 2006. Pembuatan Dan Karakterisasi Magnet Stronsium Ferit Dengan Bahan Dasar Pasir Besi. Skripsi. Arghob Khofya Haqiqi , Sutikno, Masturi. 2015. Magnetic Power Electric Board Sebagai Media Ajar Untuk Meningkatkan Kreativitas Siswa Pada Pembelajaran Magnet. E-Jurnal Vol. 4. Martin Doloksairbu, Dkk. 2019. Peningkatan Koersivitas Dan Remanen Pada Magnet Permanen Nd-Fe-B Dengan Proses Difusi Batas Butir. Jurnal Metal Indonesia Vol. 4 No.1. Riska Ainun N. Dan Suasmoro. 2015. Sintering Material Zn0,9mg0,1tio3 Variasi Penambahan V2o5 Dengan Metode Reaksi Padat. Jurnal Sains Dan Seni Its Vol. 4, No. 2.



QUESTION AND ANSWER



TERMIN I 1. Filo Sofia (02211940005001) : sifat magnet dipengaruhi oleh kemurnian bahan dan ukuran butiran, apakah ada pengaruh dari kemurnian bahan ? jika ada bagaimana Jawaban : iya, sifat magnet dipengaruhi oleh kemurnian bahan dan ukuran butiran. Semakin murni bahan material yang digunakan (sedikit campuran) kekuatan magnetnya semakin besar. Dan semakin kecil ukuran partikel/butiran bahan, semakin banyak timbulnya ikatan antar partikel dan menyebabkan semakin besar kekuatan magnetnya. 2. Natasa Nurul (02211940005016) : hard magnet, apakah dilihat dari saturasinya. tadi disebutkan bahwa magnetik keramik itu bagusnya pakai ferrite tapi ferrite kan termasuk magnet lunak itu bagaimana? Jawaban : ferrite termasuk hard magnet bukan soft magnet, dimana hard magnet memiliki saturasi magnetisasinya umumnya lebih besar daripada soft magnet. 3. Afri kurnia (02211940005002) : lebih baik magnet dari alam atau buatan? dan untuk bahan ferrite itu lebih baik yang dari mana? Jawaban : untuk alam/buatan tergantung kebutuhan tetapi kebanyakan menggunakan bahan buatan karena dapat disesuaikan kebutuhan selain itu karena magnet alam jumlahnya terbatas karena tidak dapat diperbarui, untuk bahan ferrite yang baik ada pada jenis ferret garnet dikarenakan struktur kristalnya yang kuat.



TERMIN II 1. Fidhiyah Anas (02211940005006) : tadikan pake ba itu barium ferrite apakah tersedia di alam atau dr proses tertentu? kl dr proses gmna caranya? trs kan pasti ada impuritiesnya, nah itu apa kah hasilnya 100%barium atau ada impurities lain? Jawaban : terjadi proses tertentu yaitu pembuatan barium ferit dilakukan dengan mencampurkan hematit dengan barium karbonat. sintesis hematit dengan barium karbonat dapat dilakukan dengan metode sol gel, kopresipitasi, metalurgi serbuk dll. hasil barium ferit dengan metode tersebut dipengaruhi oleh persentase campuran bahan, kalsinasi, kompaksi, dan sintering. sebenarnya terdapat impuritis dalam proses pembuatan barium ferit karena berdasarkan jurnal tidak 100% barium ferit dapat dihasilkan namun tidak dijelaskan untuk impurities apa saja yang dihasilkan 2. Ferdi Saepullah (02211940005004) : Apa yang dimaksudkan dengan A dan B pada sifat magnet ferrimagnetik Jawaban : A dan B dimaksudkan dengan atom penyusunnya dimana misalkan Fe2O3 maka atom A Fe (Besi) dan atom B Oksigen dimana dari kedua atom tersebut memiliki dipol dan ukuran yang berbeda dan hal tersebut yang membedakan dengan antiferromagnetik. 3. Jonathan T (02511830000022) : salah satu permasalahan, apakah ada batas suhu maksimum untuk keramik magnet mengingat magnet keramik ini tahan akan suhu tinggi Jawaban : dari jurnal lembaga ilmu pengetahuan Indonesia (LIPI), suhu ketahanan untuk keramik magnet dari barium heksaaferit mencapai 700-750 oC namun Kelemahan barium heksaferrit adalah daya tarik magnetnya lemah. bahan lain magnet neodimium ( Nd2Fe14B), memiliki karakteristik yang benar-benar bertolak belakang dengan barium heksaferrit. Harga magnet ini Rp 1 juta per kilogram dan jauh lebih kuat, Sayang kekuatan magnet neodimium cepat hilang hanya tahan pada suhu 300 oC. sehingga dilakukan penggabungan dua jenis magnet tersebut untuk mendapatkan sifat unggulan keduanya.



TERMIN III 1. Indri K (01211740000013) : penambahan aditif, misal pembuatannya barium ferrite ditambahkan selain zat aditif B2O3 apa bisa? Jawaban : Bisa ditambahkan zat aditif lainnya, tentunya akan mengubah struktur kristalisasinya tetapi tidak berpengaruh banyak, selama saat melakukan sintering tidak melebihi temperature curienya maka tidak akan ada pertumbuhan butir yang berlebih sehingga tidak akan menurunkan sifat magnetiknya.



TERIMA KASIH