Pengaruh Temperatur dan Waktu Tahan Pada Sintesis Material besi Nitrida Berbasis Material Serbuk Fe3O4 Menggunakan Media Proses Gas Nitriding

Ramadhan, Alfin Indra (2021) Pengaruh Temperatur dan Waktu Tahan Pada Sintesis Material besi Nitrida Berbasis Material Serbuk Fe3O4 Menggunakan Media Proses Gas Nitriding. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

	Text 02111640000185_Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy
	Text 02111640000185-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Di dunia modern dan terus berkembang ini magnet banyak digunakan dalam produk teknologi. Contoh aplikasi yang membutuhkan magnet antara lain MRI (Magnetic Resonance Imaging) , pembangkit listrik tenaga nuklir dan otomotif. Dari berbagai pemanfaatan magnet di produk teknologi tersebut, terdapat pasir besi (ferrite) yang telah digunakan secara luas. Indonesia memiliki potensi bahan baku magnet yang melimpah di alam. Ironisnya, bahan baku tersebut kurang dikelola dengan baik. Untuk mengurangi angka impor material magnet, maka dilakukan penelitian riset mengenai produksi magnet menggunakan bahan baku yang terdapat di Indonesia. Pada penelitian ini menggunakan gas nitriding karena memiliki beberapa kelebihan, yaitu kontrol yang tepat dari potensi kimia nitrogen di atmosfer nitridasi dengan mengatur laju aliran gas nitrogen dan oksigen, dengan kontrol komputer modern terhadap atmosfer hasil nitridasi dapat dikontrol dengan ketat dan biaya peralatan yang relatif murah.
Pada penelitian ini menggunakan spesimen serbuk Fe3O4 yang telah melalui proses kopresipitasi. Pertama, sampel dibagi menjadi 6 variabel yang tiap sampelnya bermassa 10 gram. Proses selanjutnya adalah proses nitridasi yang dilakukan dengan menggunakan tube furnace yang berlokasi di Laboratorium Molina Pusat Unggulan IPTEK-Sistem Kontrol Otomotif (PUI-SKO) ITS. Pada penelitian ini dilakukan proses nitridasi dengan memanaskan sampel Fe3O4 pada variasi suhu 600ºC, 625ºC, dan 650ºC dengan waktu 2 jam dan 4 jam, dalam aliran gas NH3 sebesar 150 mL/min untuk mempertahankan tekanan gas NH3 sebesar 0,03 mPa. Hasil sintesis Fe-N kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD untuk menganalisis pembentukan dan komposisi fasa yang terjadi, SEM untuk mengetahui bentuk morfologinya, dan EDS untuk mengetahui komposisi atom pada kandungannya.
Sintesis fasa besi nitrida (Fe-N) berhasil dilakukan pada tiap variasi temperatur 600oC, 625oC, dan 650oC dengan fasa besi nitrida yang diperoleh adalah Fe3N dan Fe4N untuk variasi tempertatur pada waktu tahan 2 jam dan 4 jam. Laju reaksi pembentukan fasa pada sampel Fe3O4 selama proses nitridasi dipengaruhi oleh temperatur yang diberikan. Hal itu terlihat pada ketiga variasi temperatur dengan waktu tahan 2 jam, komposisi fasa yang terbentuk berbeda-beda. Peningkatan temperatur diikuti dengan penurunan komposisi fasa Fe3O4 dari 63.764%wt menjadi 25.087%wt dan komposisi fasa besi nitrida Fe3N tertinggi terdapat pada temperature 650 C yaitu sebesar 30.813%wt. Pada ketiga variasi temperature terdapat Fe2O3 yang berasal dari Fe3O4 yang ternitridasi secara tidak sempurna sehingga fasa Fe3O4 teroksidasi menjadi fasa Fe2O3. Pada ketiga variasi temperature didapatkan fasa Fe4N pada temperature 650 C sebesar 11.545%wt. untuk variasi waktu tahan 4 jam pada temperatur 625 C didapatkan fasa Fe3N sebesar 21.948% dan fasa Fe4N sebesar 29.045%. Hal ini terlihat adanya pengaruh dari variasi waktu tahan, karena fasa Fe3O4 semakin banyak yang berdifusi seiring lamanya waktu tahan yang diaplikasikan.
====================================================================================================
In this modern and growing world, magnets are widely used in technological products. Examples of applications that require magnets include MRI (Magnetic Resonance Imaging), nuclear power plants and automotive. Of the various uses of magnets in these technological products, there is iron sand (ferrite) which has been widely used. Indonesia has the potential for magnetic raw materials that are abundant in nature. Ironically, these raw materials are not managed properly. To reduce the number of imports of magnetic materials, a research study was conducted on the production of magnets using raw materials found in Indonesia. In this study, gas nitriding is used because it has several advantages, namely precise control of the chemical potential of nitrogen in the nitriding atmosphere by regulating the flow rate of nitrogen and oxygen gases, with modern computer control of the nitrided atmosphere, the results can be tightly controlled and equipment costs are relatively cheap.
In this study, Fe3O4 powder specimens have been through the coprecipitation process. First, the sample is divided into 6 variables, each of which has a mass of 10 grams. The next process is the nitriding process which is carried out using a tube furnace located at the Molina Laboratory, the Center for Excellence in Science and Technology-Automotive Control System (PUI-SKO) ITS. In this study, the nitriding process was carried out by heating Fe3O4 samples at various temperatures of 600ºC, 625ºC, and 650ºC for 2 hours and 4 hours, in a NH3 gas stream of 150 mL/min to maintain NH3 gas pressure of 0.03 mPa. The results of the Fe-N synthesis were then characterized using XRD to analyze the formation and composition of the phases that occurred, SEM to determine the morphology, and EDS to determine the atomic composition of the content.
The synthesis of the iron nitride (Fe-N) phase was successfully carried out at each temperature variation of 600oC, 625oC, and 650oC with the iron nitride phases obtained were Fe3N and Fe4N for temperature variations at 2 hours and 4 hours. The reaction rate of phase formation in the Fe3O4 sample during the nitriding process is influenced by the given temperature. This can be seen in the three variations of temperature with a holding time of 2 hours, the composition of the formed phase is different. The increase in temperature was followed by a decrease in the composition of the Fe3O4 phase from 63.764%wt to 25.087%wt and the highest iron nitride Fe3N phase composition was at a temperature of 650 C, which was 30.813%wt. In the three temperature variations there is Fe2O3 derived from Fe3O4 which is imperfectly nitrided so that the Fe3O4 phase is oxidized to the Fe2O3 phase. In the three temperature variations, the Fe4N phase at a temperature of 650 C was 11.545%wt. For variations in holding time of 4 hours at a temperature of 625 C, the Fe3N phase is 21.948% and the Fe4N phase is 29.045%. This can be seen from the effect of variations in holding time, because more and more Fe3O4 phase diffuses as the holding time is applied.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Magnetit, Besi Nitrida, Nitridasi Gas, Amonia, Temperature, Waktu Tahan,Magnetite, Iron Nitride, Gas Nitriding, Ammonia, Temperature, Holding Time.
Subjects:	T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN408.N56 Sand, Iron
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Alfin Indra Ramadhan
Date Deposited:	09 Sep 2021 06:32
Last Modified:	09 Sep 2021 06:32
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/91870

Actions (login required)

View Item