Pembuatan Magnet Permanen Barium Heksaferit dengan Subsitusi Ion Mn dan Ti pada Ion Fe sebagai Material Penyerap Gelombang Mikro

Abstract

Has been made permanent magnet based on BaFe12-2x)MnxTixO19 from technical grade materials of barium carbonate (BaCO3), hematite (Fe2O3), manganese oxide (MnO) and titanium oxide (TiO2) by solid state reaction method. Variables of the research is doping concentration of Mn and Ti ions performed for substituting of Fe ion in barium hexaferrite (BaFe12O19) materials which obtained by x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.6% mole, and the sintering temperature of 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, and 1250oC with holding time of 2 hours. Quantities observed were include porosity, density, flux density, hysteresis curves, microstructure analysis by XRD, SEM, and μXRF and the material absorption test by using VNA. From the observations indicate that the best calcination and sintering temperature is 1000oC and 1100oC with holding time for 2 hours. Doping Mn-Ti ions as a partial substitute Fe ion produce a single structure BaFe12O19 with lattice parameters a = b = 5,892 Å, c = 23 183 Å and V = 696 404 Å3, and the morphology is relatively homogeneous with the particle shape resembles a rod with a particle size < 2 μm. The BaFe(12-2x)MnxTixO19 magnetic materials is relatively dense with a porosity of < 0.2%, bulk density ranges from 3.66 – 4.18 g/cm3, the flux density magnetic value is a round 36.7 - 488 Gauss, remanensi Br < 1.25 kGauss, coercivity HCB < 1kOe and BHmax < 0.7MGOe. The BaFe(12-2x)MnxTixO19 magnetic materials has been made was given permeability values wich can be responsibility of microwave frequencies, especially at 0.6% mole Mn-Ti ions and in the frequency range is a round 4.3 – 4.33, and 8.85 GHz. The value of permittivity of that materials also has a particularly good respons at the frequency a round: 5 – 5.05, 5.92 - 5.95, 8.7 and 9.94 GHz. Reflection loss, RL is the best composition of Mn-Ti ions dopant at 0.4, 0.1 and 0.2% mole is equal to -25.6, -22.2 and -23.2dB, at frequency 7.9 and 9.1GHz respectively, and able to absorb > 90%, especially in the frequency range 4.75 - 4.96, 5.77 - 5.80, 8.02 to 8.05 and 9.07 - 9. 13 GHz.

Telah dibuat magnet permanen berbasis BaFe(12-2x)MnxTixO19 dari bahan baku barium carbonate (BaCO3), hematite (Fe2O3), manganese oxide (MnO) dan titanium oxide (TiO2) melalui reaksi padatan. Variabel penelitian yang dilakukan adalah kosentrasi doping ion Mn dan Ti sebagai subsitusi ion Fe pada bahan barium hexaferrite (BaFe12O19) dengan x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 dan 0.6% mol, serta suhu sintering 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, dan 1250oC yang masingmasing ditahan selama 2 jam. Besaran-besaran yang diamati meliputi porositas, densitas, fluks densitas, kurva histerisis, analisa mikrostruktur dengan XRD, SEM, dan μXRF serta uji absorpsi material tersebut dengan menggunakan VNA. Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa suhu kalsinasi dan sintering yang terbaik adalah 1000oC dan 1100oC masing-masing ditahan 2 jam. Doping ion Mn- Ti sebagai subsitusi sebagian ion Fe menghasilkan struktur tunggal BaFe12O19 dengan parameter kisi a = b = 5.892 Å, c = 23.183 Å dan V = 696.404 Å3, dan morfologinya relatif homogen dengan bentuk partikel menyerupai batang dengan ukuran partikel < 2 μm. Magnet BaFe(12-2x)MnxTixO19 relatif padat dengan porositas < 0.2%, bulk density berkisar 3.66 – 4.18 g/cm3, fluks density magnetik berkisar 36.7 – 488 Gauss, remanensi Br < 1.25 kGauss, koersivitas HCB < 1kOe dan BHmax < 0.7MGOe. Material magnetik BaFe(12-2x)MnxTixO19 yang dibuat menghasilkan nilai permeability yang dapat merespon gelombang micro terutama pada 0.6% mol ion Mn-Ti dan daerah frekuensi sekitar 4.3 – 4.33, dan 8.85 GHz. Dari nilai permittivity material ini juga memiliki respon yang baik terutama untuk daerah frekuensi 5 – 5.05, 5.92 – 5.95, 8.7 dan 9.94 GHz. Reflection loss, RL komposisi terbaik adalah pada doping 0.4, 0.1 dan 0.2% mol ion Mn-Ti yaitu sebesar -25.6,-22.2 dan -23.2dB masing-masing pada frekuensi 7.9 dan 9.1GHz, serta mampu menyerap > 90%, terutama pada daerah frekuensi 4.75 – 4.96, 5.77 – 5.80, 8.02 – 8.05 dan 9.07 – 9. 13 GHz.