SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MAGNETIK BARIUM M-HEKSAFERRIT DENGAN DOPING ION Zn

PADA VARIASI TEMPERATUR RENDAH

ARIZA NOLY KOSASIH

1108 100 025

PEMBIMBING : Dr. M . ZAINURI M,Si

LATAR BELAKANG

• Barium Heksaferrit merupakan magnet keramik yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi.

Dwi Pangga (2011), berhasil mensintesis Barium Heksaferrit (BaFe12-2xCoxZnxO19) dengan metode kopresipitasi pada variasi konsentrasi ion doping Co/Zn dan menghasilkan prosentase Barium Heksaferrit terbesar pada konsentrasi x = 0,4 dengan temperatur kalsinasi 270oC dan substitusi ion doping tersebut tidak merubah struktur kristal Barium Heksaferrit.

Linda (2011), telah berhasil mensintesis Barium Heksaferrit (BaFe12-2xCoxZnxO19) dengan metode kopresipitasi pada variasi konsentrasi ion doping Co/Zn dan menghasilkan prosentase Barium Heksaferrit terbesar 83,19% pada konsentrasi x = 0,4 dengan temperatur kalsinasi 270oC yang mempunyai nilai koersivitas (Hc) sebesar 0,02 T dan magnetisasi remanensi sebesar 0,5 emu/gr.

Aghesti (2011), telah berhasil mensintesis komposit Barium Heksaferrit (BaFe12-2xCoxZnxO19) dengan Epoksi-Polianilin (PANi) sebagai material antiradar, sintesis berhasil pada konsentrasi variabel x = 0,6 yang memiliki penyerapan radar sebesar -37,12 dB pada range x-band (8,2 – 12,4 GHz).

Dian Y (2011), telah berhasil mensintesis Barium Heksaferrit dengan metode kopresipitasi pada variasi konsentrasi ion doping Zn dan menghasilkan prosentase Barium Heksaferrit (BaFe12-xZnxO19) terbesar pada konsentrasi x = 0,6 dengan temperatur kalsinasi 100oC.

RUMUSAN MASALAH

• Bagaimana pengaruh temperatur kalsinasi dengan variasi temperatur rendah terhadap prosentase Barium M-Heksaferrit?

• Bagaimana pengaruh ion doping Zn terhadap sifat kemagnetan

Barium M-Heksaferrit?

TUJUAN • Mengetahui pengaruh temperatur kalsinasi dengan variasi

temperatur rendah terhadap prosentase Barium M-Heksaferrit. • Mengetahui pengaruh ion doping Zn terhadap sifat kemagnetan

Barium M-Heksaferrit.

BATASAN MASALAH • Sintesis serbuk barium M-Heksaferrit dilakukan

dengan substitusi ion Zn.

• Variabel konsentrasi dalam BaFe12-2xZnxO19 digunakan x = 0,6 dengan variasi temperatur kalsinasi 80oC, 150oC, 200oC dan 280oC.

• Metode yang digunakan dalam sintesis adalah metode kopresipitasi.

• Identifikasi fasa Barium M-Heksaferrit dengan software High Score Plus (HSP).

• Karakterisasi serbuk Barium M-Heksaferrit dengan DSC/TGA, XRD, SEM-EDX dan VSM

MANFAAT

• menghasilkan serbuk Barium M-Heksaferrit yang tersubstitusi ion Zn dengan memiliki sifat softmagnetic

• dapat memberikan kontribusi dalam penelitian mengenai serbuk Barium M-Heksaferrit.

BARIUM HEKSAFERRIT

• tipe S (MeFe2O4) , tipe M (BaFe12O19), tipe W (BaMe2Fe16O27), tipe U (Ba4Me2Fe36O60), tipe X (Ba2Me2Fe28O46), tipe Y (Ba2Me2Fe12O22),tipe Z (Ba3Me2Fe24O41)

TIPE

BARIUM HEKSAFERRIT

• sol-gel, Iron exchange, salt melt, sintesis hidrotermal, metode kristalisasi gas, preipitasi hidrotermal, aerosol, kopresipitasi dan pemaduan mekanik.

CARA PEMBUATAN

BARIUM M-HEKSAFERRIT (BaFe12O19)

• Struktur heksagonal dengan space group P 63/mmc

• Memanjang ke arah sumbu z karena berisi 64 atom dengan a=b=5,89 Å dan c=23,2 Å.

• Ion-ion Ba+2 dan O-2 memiliki jari-jari ionik yang hampir sama yaitu Ba+2 = 0,135 nm dan

O-2 = 0,140 nm, keduanya bersifat non magnetik.

• Sedangkan ion Fe+3 bersifat magnet dengan jari-jari ionik 0,064 nm.

LATICE PARAMETER

Ba

O

Fe

Metode Kopresipitasi

Kopresipitasi merupakan salah satu metode basah yang melibatkan reaksi kimia -Ukuran partikel cukup kecil - kecenderungan beraglomerasi tinggi - sintesisnya mudah, pada temperatur rendah

Substitusi Ion Doping

Sifat Kemagnetan Barium M-Heksaferrit

Barium M-Heksaferrit digunakan sebagai salah satu bahan pembuatan material anti radar, karena mempunyai sifat kemagnetan yang bisa dirubah

XRD

SEM

VSM

Prekursor BaM

Penyaringan

Dibilas dengan

aquades hingga

pH=7

Drying 80oC selama 4 jam

FeCl3.6H2(aq)O

NH4OH(l)6,5M

Endapan

PREPARASI BAHAN

BaCO3(s), Zn(s), FeCl3.6H2O(aq),

NH4OH(l), HCl(l) 12,07M

HCl(l) 12,07M

Zn(s)

BaCO3(s)

Stirrer sampai

homogen dan tidak ada

endapan

Ditetesi H2O(aq) supaya

tidak kering

Endapan

berwarna oranye

kecoklatan

Kalsinasi 80o, 150oC, 200oC, 280oC

selama 4jam

Penghalusan

sampel dengan

mortar

DSC/TGA

Diagram alir

sintesis BAM

Gambar Pola difraksi prekursor Barium M-Heksaferrit • Prosentase fase BaFe11,4Zn0,6O19 sebesar 23,36 % • Fase Hematit (Fe2O3) sebesar 76,64 %.

Analisa hasil uji XRD menggunakan software Expert High Score Plus

Bam

Hematit

Pola difraksi serbuk Barium M-Heksaferrit tanpa pendopingan ion dengan kode database 1008841CIF (http//www.crystallography.net )

Analisa Thermal (Thermal Analysis)

Gambar Kurva DSC-TGA prekursor BaFe11,4Zn0,6O19

80oC 150oC 200oC

280oC

80oC 150oC 200oC

280oC

Gambar Serbuk Barium M-Heksaferrit yang dipanaskan pada temperatur (a) 80oC, (b) 150oC, (c) 200oC dan (d) 280oC

Analisis Hasil XRD

Digunakan PDF card dengan reference code yang paling sesuai yaitu 43-0002, 39-1433, 27-1029 dan 07-0276 untuk fasa Barium M-Heksaferrit

Fe2O3

BaFe11,4Zn0,6O19

Fasa Lain

Perlakuan BaM (%) Hematit (%) Fasa Lain (%)

Prekursor 23,36 76,64 0

80C 26,97 38,37 34,65

150C 72,54 8,96 18,49

200C 28,98 71,02 0

280C 0 100 0

Fraksi Volum Fasa

Hasil SEM

Gambar Hasil elemen-elemen EDX dari serbuk Barium M-Heksaferrit pada temperatur 150oC

Tabel Wt% dan At% serbuk Barium M-Heksaferrit

Penelitian yang dilakukan oleh Philip Shepherd, dkk untuk pengamatan ukuran 3,5 – 10 μm

Morfologi a) dan b) BaM dengan perbandingan Fe : Ba 10,5 dan Fe2+ : Fe3+ 2:8. a) 200oC / 4jam. b) 250oC / 4jam. c) dan d) BaFe11,3Al0,7O19 dengan perbandingan Ba 9,5 dan Fe2+ : Fe3+ 2:8. c) 230oC / 4jam dan d) 250oC / 4jam.

PENELITIAN LAIN

JENIS Mr

(emu/gr)

Hc (Tesla) Mmax(emu/

gr)

Prekursor 0,005 0,013 0,4

80oC 0,01 0,011 0,49

150oC 0,01 0,008 0,55

200oC` 0,01 0,011 0,5

280oC 0,012 0,023 0,53

1. Temperatur kalsinasi sangat berpengaruh terhadap pembentukan serbuk Barium M-Heksaferrit .

2. Telah diperoleh fraksi volume terbesar fasa Barium M-Heksaferrit yaitu pada temperatur kalsinasi 150oC sebesar 72,54%.

3. Tersubstitusinya ion Zn pada serbuk Barium M-heksaferrit mempengaruhi sifat magnetik bahan.

4. Kurva histerisis bahan serbuk Barium M-Heksaferrit dengan temperatur kalsinasi 150oC, menunjukkan sifat softmagnetic dengan magnetisasi remanensi (Mr) sebesar 0,01 emu/gr, medan koersivitas (Hc) sebesar 0,00825 Tesla dan mempunyai magnetisasi tertinggi terjadi ketika medan koersivitas (Hc) sebesar 1 Tesla dengan magnetisasi sebesar 0,55 emu/gr.

KESIMPULAN