Pengaruh Perlakuan Panas terhadap Sifat Magnetik, Permitivitas dan Permukaan Komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 ( x = 0,3 dan 0,5 )
Patricius Purwanto * , Ade Mulyawan  dan Yosef Sarwanto
Pusat Sain dan Teknologi Bahan Maju -BATAN, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang Selatan-15413,
*e-mail: ppurwanto88@gmail.com
Abstract
Composite of Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 has  been  made  by  powder  metallurgy  techniques.  Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 were  made with mixing of BaCO 3 ,  La 2 O 3 and  Fe 2 O 3 with  a  specific  weight  ratio.  The materials composite tobe made with the technique of powder metallurgy with milling method for 2  hours and heat  treatment  at 800  °C,  900  °C  and  1000  °C  for  5  hours.  After  the  heat  treatment tobe  done characterization with using Scanning Electron Microcope ( SEM ) to observe the surface morphology and  magnetic  properties  with  Vibrating  Sample  Magnetometer  (VSM)  to  study  the  magnetic properties. The composite of Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 show that the magnetic moment and the magnetic field strength decrease with increasing temperature sintering. Permittivity of Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 relatif stable af frequence 1 Hz to 100 kHz. The results of surface morphology is known that the morphology of the granulars of composite Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 , regular  grains with increasing temperature of sintering, the spectrum EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) showed some dominant element indicate that is have same phase  of  analysis  and  formation  composite  magnetic. The  composite  of Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 show that  the  magnetic  moment  and  the  magnetic  field  strength  decrease  with increasing temperature sintering
Keywords: Composite Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 , magnetic, pearmitivity, surface.

## PENDAHULUAN
Penelitian  bahan  magnet yang  telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya, meliputi paramter magnet yaitu kuat medan (Hc),  momen  magnet rimanen  (Mr)  dan momen magnet jenuh (Ms). (P. Sebayang & Mulyadi. 2011; A.  Katoch  et  al.2013). Ketidakmurnian  fasa  pada  bahan  magnet tergantung    pada  proses  pembuatan    dan kehomogenitas  fasa  dan  perlakuan  panas ( S.I. Srikrishna Ramya & C.K. Mahadevan.2014).
Bahan  magnet  ferrite  yang    terdapat pada besi dalam bentuk oksida besi (Fe 2 O 3 )
yang  disebut  hematite    dan magnetite (Fe 3 O 4 ). Hematite digunakan sebagai bahan magnet keras, sedangkan magnetite sebagai bahan  magnet  lunak (M.J.  Molaei  et  al. 2012; A. Singh et al.2010). Efek temperatur sintering terhadap sifat magnet dan struktur kristal  serta  sifat  listrik  telah  dipelajari (Novizal et al.2014; P. Purwanto et al.2016). Sifat struktur bahan komposit magnet telah dipelajari  dan  diteliti  oleh  peneliti  untuk mendapat  bahan  komposit  yang  dapat menyerap  gelombang  atau  dikenal  dengan bahan absorber (A. Singh et al. 2010; N.K. Singh; Sameer Duggal & Gagan Deep Aul.
2014).  Untuk  mengetahui  bahan  komposit yang baik, perlu dilakukan penelitian bahan komposit  pada  permukaan  bahan  untuk mengetahui  morfologi  permukaan.  Dengan mengetahui  morfologi  permukaan  bahan komposit  dapat  mengetahui  secara  visual tentang serapan gelombang serta karakterisasi  sifat  magnet  dan  listrik (Priyono & Azwar Manaf. 2010; Ashima et al. 2012).
Dari  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan  peneliti  sebelumnya,  selanjutnya dilakukan pembuatan magnet untuk absorber, digunakan bahan sebagai berikut : Fe 2 O 3, BaCO 3 dan  La 2 O 3 .    Dengan perbandingan persen berat didapat komposisi bahan Fe 2 O 3 , BaCO 3 dan La 2 O 3 .
Pembuatan  magnet  untuk  absorber  anti radar  masih  banyak  dikembangkan,  salah satunya adalah komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 .
Pembuatan komposit magnet Ba (2-x) La
(x) Fe 2 O 5 dengan  menggunakan  metode metalurgi  serbuk.  Proses pembuatan  bahan magnet meliputi  proses  preparasi  serbuk, milling, sintering,  dan  pendinginan  lambat. Proses metalurgi
serbuk
dengan
menggunakan
milling lebih baik dibandingkan  penggerusan  dengan  mortal. Kelebihannya  dengan milling waktu  lebih lama dan diperoleh serbuk lebih homogen.
Parameter  yang  akan  diteliti  untuk mengetahui  sifat  bahan  magnet  dilakukan dengan
VSM dan SEM yang
mengidentifikasikan sifat  magnet  dan morfologi permukaan.
Hasil yang diharapkan  dari    bahan  campuran  berupa komposit  berbasis  bahan  magnet  yang dapat  dimanfaatkan  untuk  absorber  dengan memenuhi persyaratan yang sudah ditentukan.

## METODE PENELITIAN
Tata Kerja.
Komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dibuat dengan  metode  metalurgi  serbuk  dengan perbandingan berat. Bahan yang diperlukan sebagai berikut : BaCO 3 (Aldrich, kemurnian  99,9  %),  La 2 O 3 (Aldrich, kemurnian  99,9  %)  dan  Fe 2 O 3 (Aldrich, kemurnian
99,9 %). Perbandingan
komposisi berat ditunjukkan pada Tabel 1.
Persamaan  kimia  untuk  pembuatan komposit adalah :
(2-x)BaCO 3 + (x/2)La 2 O 3 + Fe 2 O 3 Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 + (2-x)CO 2 + ( x/4)O 2
Ketiga bahan tersebut dicampurkan kedalam    wadah Vial sebanyak  10  gr  dan dilakukan milling selama  2  jam.  Setelah milling dipanaskan selama 5 jam pada suhu 800 o C,  900 o C dan  1000 o C didinginkan
dengan  lambat.  Dilanjutkan dengan pengujian sifat  magnetik  dan    morfologi permukaan. Peralatan yang digunakan yaitu VSM  merek  OXFORD,  LCR-meter  merek HIOKI-3523-50  dan  SEM  merek  JEOL- JSM-6510-LA,  peralatan  ini  berada  di PSTBM-BATAN.
Tabel 1. Komposisi Ba (2-x) Sr (x) Fe 2 O 5 X BaCO 3 (gr) La 2 O 3 (gr) Fe 2 O 3 ( gr) 0,3 6,2825 0,8711 2,8463 0,5 5,6326 1,4753 2,8901 HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Sifat Magnet Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 .
Gambar 1,  menunjukkkan  hubungan antara momen magnet terhadap kuat medan magnet  pada  bahan Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 untuk x= 0,3 dan 0,5.
Pada gambar 1a, kurva histerisis yang baik  yaitu  pada  suhu  sinter  T 3 =  1000 ˚ C, sedangkan  pada    suhu  sinter  T 1 =  800 ˚ C dan  T 2 =900 ˚ C  belum  terbentuk  kurva histerisis yang berati pada x=0,3 pada suhu sinter  bahan tersebut bersifat paramganetik.
Gambar  1b,  kurva  histerisis  sudah terbentuk  seiring  dengan  naiknya  suhu sinter,  dari kurva  histerisis  tersebut  bahwa momen  magnet  remanen  dan  momen
magnet  jenuh  tidak  teratur    seiring  dengan naiknya suhu sinter, sedangkan kuat medan magnet  (Hc)  tidak  teratur  seiring  dengan naiknya suhu sintering.  Dari  gambar 1(a-b) dihitung  nilai  momen  magnet  Ms,  Mr  dan Hc yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Pada  Tabel  2, menunjukkan bahwa moment magnetik jenuh ( Ms) dan momen magnet  remanen  ( Mr ) serta  kuat  medan magnet ( Hc ) pada bahan Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 naik naiknya suhu sinter.
Tabel 2. Parameter Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 X T ( ˚ C ) Ms (emu/g) Mr (emu/g) Hc (10 k.Oe) 0,3 800 0,263 0,069 0,071 900 2,526 1,190 0,256 1000 0,572 0,001 0,009 0,5 800 1,811 0,964 0,235 900 3.753 2,017 0,283 1000 2,059 0,609 0,192
b. Permitivitas Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 Permitivitas listrik pada bahan komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 turun seiring dengan  naiknya frekuensi,  ditunjukkan pada Gambar 2. Permitivitas pada komposit pada Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 menggunakan model persamaan :
ε = C p .t/ε o A
dimana: C p adalah kapasitan (pF), t adalah ketebalan  sampel dalam  cm, A adalah  luas  permukaan  dalam  cm 2 dan ε o adalah  permitivitas  dalam  ruang  hampa mempunyai nilai 8,854×10 -2 pF/cm.
Permitivitas suatu  bahan  naik  dan turun  banyak  faktor  dari  percobaan  yang telah dilakukan. Menurut ( Padma Kumar P, et al.2006), permitivitas pada bahan saling berhubungan dengan kapasitansi dan konduktivitas,  sehingga  parameter sifat
listrik tergantung  banyak  faktor  seperti interstisi, ukuran ion, suhu, struktur kristal, komposisi dan perubahan fasa.
Kurva  permitivitas  terhahap  frekuensi tampak  pada  frekuensi  dibawah  1  Hz  nilai permitivitas  tinggi,  sedangkan  frekuensi diatas  1  Hz  permitivitas  mempunya  nilai stabil seiring dengan naiknya frekuensi . Hal ini  ditunjukkan  pada  Gambar  2,  dengan komposisi yang  berbeda (  x  =  0,3  dan  x  = 0,5 ).
Gambar 1. Hubungan antara momen terhadap kuat medan magnet pada Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 (a) x=0,3   (b) x=0,5
b a
Gambar 2. Permitivitas Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dengan vaiasi suhu sinter (a) x = 0,3  (b). x = 0,5.
c. Permukaan Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5
Morfologi permukaan Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dengan variasi suhu sinter dan komposisi
dengan pembesaran 10000 X,
diperlihatkan pada Gambar 3 dan Gambar
4.
Dari Gambar 3,  tampak  morfologi permukaan  komposit  Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dengan  x  =  0,3  tampak butiran  sudah terbentuk  tetapi  masih  kelihatan  rongga
antara butiran. Sedemikian juga pada komposit dengan x =  0,5  morfologi  permukaan,  tampak terlihat  tidah  jauh  berdeda  dengan  komposit pada x =0,3 , ditunjukkan pada Gambar 4.
Dari  Gambar 3  dan  Gambar  4,  morfologi permukaan komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 , perbedaan  ukuran  butiran  tidak  tampak  jelas, sehingga  untuk  menjelaskan  hubungan  antara morfologi permukaan dengan  sifat kemagnetan dan permitivitas belum  dapat  dijelaskan  secara lebih mendalam.
b a
Gambar 3.  Morfologi permukaan pada  komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 untuk x = 0,3 dengan variasi suhu sinter  a). T 1 = 800 ˚ C  b). T 2 = 900 ˚ C  c). T 3 = 1000 ˚ C a c b
Gambar 4.  Morfologi permukaan pada komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 untuk x = 0,5 dengan variasi suhu sinter  a). T 1 = 800 ˚ C  b). T 2 = 900 ˚ C  c). T 3 = 1000 ˚ C
Pada Gambar 5, menunjukkan
spektrum EDS pada suhu perlakuan panas ( suhu sinter ) pada  T sinter = 800 ̊ C dan T sinter =  1000 ̊ C.  Dari  analisis  spektrum EDS diperoleh hasil unusr yang terdeteksi yang ditunjukkan pada Tabel 3a dan 3b.
Dari Tabel 3, unsur La tidak terdeteksi pada  x  =0,3  dan  x=0,5  pada  suhu  sinter
T=  800 ° C,  sedangkan  pada  suhu  sinter
1000 ° C dengan  x=0,5 yang terdeteksi.  Unsur Cu dan Au terdeteksi merupakan sampel holder. Unsur-unsur  lain  yang  terdeteksi  merupkan pengotor  dalam  pembuatan  komposit Ba (2-
x) La (x) Fe 2 O 5 .  Dari  hasil  pengamatan  dengan EDS, sedemikian hingga bahwa pengaruh suhu sinter dan proses  pencampuran dengan metode milling.
c b a
Gambar 5 .  EDS  permukaan pada komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dengan perlakuan panas T sinter =
800 ˚ C, a). x = 0,3 b). x = 0,5
Gambar 6 .  EDS  permukaan pada komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dengan perlakuan panas T sinter =
1000 ˚ C, a). x = 0,3 b). x = 0,5 a b a b
Tabel 3a. Hasil EDS Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dalam % berat, Tsinter = 800 ˚ C. Unsur x = 0,3 x = 0,5 O 24,67 16,67 Al 0,64 0,61 Cl --- 0,61 Fe 12,75 21,18 Ba La 33,20 --- 44,55 --- Cu 2,00 2,72 C 26,75 13,66 Tabel 3b. Hasil EDS Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 dalam % berat,Tsinter = 1000 ˚ C. Unsur x = 0,3 x = 0,5 O 12,24 23,50 Al 0,79 0,94 Cl 0,44 --- Fe 22,90 11,01 Ba La 49,29 --- 28,35 13,06 Au 14,33 9,78 Cu --- 2,48 C --- 8,93

## KESIMPULAN
Komposit Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 telah  dibuat dengan metalurgi serbuk.  Hasil pengukuran sifat  magnetik  komposit  Ba (2-x) La (x) Fe 2 O 5 memperlihatkan  bahwa  momen  magnetik dan  kuat  medan  magnet  turun  seiring dengan  naiknya  suhu  sinter . Permitivitas
kompositnya  relatif  stabil  pada  kisaran frekuensi 1 Hz sampai 100 kHz. Perubahan morfologi  permukaan  komposit
Ba (2-
x) La (x) Fe 2 O 5 terutama  pada  butiran    tidak signifikan  terhadap    suhu  sinter. Dari  hasil penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa perlakuan  panas pada  komposit Ba (2-
x) La (x) Fe 2 O 5. dapat mempengaruhi perubahan  pada  parameter  magnet,  bentuk butiran dan morfologi permukaan.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Peneliti  mengucapkan  terima  kasih kepada    teman-teman  di BSBM-PSTBM yang telah membantu  dalam penelitian ini. Peneliti  mengucapkan  terima  kasih  atas pemakaian  alat VSM  dan  SEM. Peneliti mengucapkan  terima  kasih  atas  dukungan dana DIPA-2016.

## DAFTAR PUSTAKA
A. Katoch, T. Singh, B.S. Sandhu.2013.
Influence  of  Doping  of  Rare  Earth Ion  on  Structural  Electrical  and Dielectric Properties of SrM-

## Hexaferrite.  International Journal of
Research  in  Advant  Technology.1:
456-465.
Ashima  et  al.  2012.  Rietveld  Refinement, electrical  Properties  and  Magnetig Characteristics  of  Ca-Sr  Substituted Barium  Hexaferites. Journal  of Alloy and Compounds.513: 436-444.
A.  Singh  et  al.2010.  Electrical  and
Magnetic  Properties  of  Rare  Earth Substituted  Strontium  Hexaferrites. Journal  of  Ceramic  Processing Research.11: 241-249.
M.J.  Molaei  et  al.  2012.  Synthesis  and Characterization of BaFe 12 O 19 /Fe 3 O 4 and BaFe 12 O 19 /Fe/Fe 3 O 4 Magntic Nanocomposite. Powder
Technology.211: 292-295.
N.K.  Singh,  Pritam  Kumar,  Radheshyam Rai.  2011.  Comparative  Study  of
Structure,  Dielecctric  and  electrical Behavior of Ba(Fe 0.5 Nb 0.5 )O 3 Ceramics  and  Their  Solid  Solution With  BaTiO 3 . Advance  Materials Letters.2: 200-205.
Novizal, A. Manaf, M. Hikam.2014. Effect
of Temperature on Ba (1- x) Sr x Fe 11.4 Ti 0.3 Mn 0.3 O 19 (  x=0.3,  0.7) Against Crystallite Size
Characterization  and  Properties  of Sof Magnetic. International Journal of  Engineering  &  Technology.14  : 88-92.
Padma  Kumar,P., and  S.  Yashonath.  2006. Ionic conduction  in the solid state. Journal of chemical Science 118 :
134-154.
P. Purwanto, W.A. Adi  and Yunasfi. 2016.
Effect  of  Heat  Treatment  on  The
Crystal Structure,
electrical Conductivity and surface of Ba (1.5) Sr (0.5) Fe 2 O 5 Composte. The 4th  International  Conference  on
Advance
Material
Conference
Science  and  Technology  (ICAMST- 2016). Malang.
P.  Sebayang  &  Mulyadi.  2011.  Kajian
Struktur  Mikro  Terhadap  Sifat Magnetik  pada  Magnet  Permanen Ba 0.6 Fe 2 O 3 . Telaah  Jurnal  Ilmu Pengetahuan dan Teknologi.29 : 55-
62.
Priyono  &  Azwar  Manaf.  2010.  Material
Magnetik  Barium  Heksaferit  Tipe- M  Untuk  material  Anti  Radar  Pada Frekuensi  S-Band. Jurnal  Sains
Materi Indonesia.11: 75-78.
Sameer  Duggal  &  Gagan  Deep  Aul.  2014.
Review  on  Effect  of  Electric Permittivity and Magnetic Pearbility
Over Microwive Absorbing Materials  at  Low  Frequencies. International Journal of Engineering and Advance Technology.3: 12-19. S.I. Srikrishna Ramya & C.K. Mahadevan.2014. Effect of Calcination on the Electrical Properties and Quantum Confinement of Fe2O3 Nanoparticle. International Journal of Research In
Engineering and Technology.3:
570-573.