TEKNIK, 40 (3), 2019, 142-148
doi: 10.14710/teknik.v40n3.25327               Copyright © 2019, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Analisis Struktur Pori dan Sifat Mekanik Paduan Mg-0,5Ca-4Zn Hasil Proses Metalurgi Serbuk dengan Variasi Komposisi
Foaming Agent CaCO 3 dan Temperatur Sintering
Ika Kartika 1* , Andi Mulya Ashari 2 , Adhitya Trenggono 2 , Franciska Pramuji Lestari 1 , Aprilia Erryani 1
1 Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI Gedung 470, Kawasan Puspiptek Serpong, Banten, Indonesia 15310
2 Teknik Metalurgi, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jenderal Sudirman KM.3 Cilegon, Banten, Indonesia 42435

## Abstrak
Paduan  Mg-Zn-Ca  dengan  struktur  berpori  memiliki  potensi  sebagai  implan  mampu  luruh  yang  dapat mengatasi  persoalan  dalam  dunia  medis.  Tujuan  studi  ini  adalah  membuat  paduan  implan  berpori  Mg- 0,5Ca-4Zn hasil proses metalurgi serbuk dengan variasi foaming agent CaCO 3 dan temperatur sintering. Struktur  pori  yang  dihasilkan  dalam  paduan  dikarakterisasi  dengan  menggunakan  x-ray  diffraction (XRD)  dan  scanning  electron  microscopy  (SEM).  Persentasi  porositas  dalam  paduan  dilakukan  dengan uji  archimedes  sesuai  ASTM  B311-93.  Hasil  identifikasi  senyawa  dalam  paduan  dengan  XRD menunjukkan  adanya  fasa  Mg,  MgO,  MgZn,  Mg 2 Ca  dan  fasa  intermetalik  Ca 2 Mg 6 Zn 3 .  Semakin meningkatnya  temperatur  sintering  dan  penambahan  CaCO 3 dalam  paduan  meningkatkan  pori  yang terbentuk  sehingga  menurunkan  densitas  dan  kekuatan  tekan  dari  paduan  Mg-0,5Ca-4Zn.  Pengamatan dengan SEM menunjukkan ukuran pori terbesar yang terbentuk adalah sebesar 106,62 – 435,22 µm yang dihasilkan dalam paduan 85,5Mg-0,5Ca-4Zn-10CaCO 3 pada temperatur sintering 650 °C.
Kata  kunci: foaming  agent  CaCO 3 ;  paduan  Mg-0,5Ca-4Zn;  proses  metalurgi  serbuk;  implan  mampu luruh; struktur berpori

## Abstract
[Title: Pore Structure and Mechanical Properties Analysis of Alloys Mg-0,5Ca-4Zn Powder Metallurgy Process Result with Variation of CaCO 3 Foaming Agent Composition and Sintering Temperature] Mg- Zn-Ca alloy with porous structure has the potential as a whole implant capable of overcoming problems in  the  medical  world.  The  purpose  of  this  study  is  to  make  an  alloy  of  Mg-0.5Ca-4Zn  porous  implants resulting  from  the  powder  metallurgy  process  with  variations  of  CaCO 3 foaming  agent  and  sintering temperature. The pore structure produced in the alloy is characterized by using x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The percentage of porosity in the alloy was carried out by the archimedes test according to ASTM B311-93. The results of identification of compounds in the alloy with XRD showed the presence of Mg, MgO, MgZn, Mg 2 Ca and intermetallic phase Ca 2 Mg 6 Zn 3 . Observation with  SEM  showed  that  the  largest  pore  size  formed  was  106.62  -  435.22  µm  which  was  produced  in an alloy  of  85.5Mg-0.5Ca-4Zn-10CaCO 3 at  a  sintering  temperature  of  650  °C.  Increasing  the  sintering temperature and CaCO 3 in the alloy increases the pore formed thus reducing the density and compressive strength of the Mg-0.5Ca-4Zn alloy.
Keywords: CaCO 3 foaming  agent;  Mg-0,5Ca-4Zn  alloy;  powder  metallurgy  process;  bioresorbable implant; porous structure

## 1. Pendahuluan
Magnesium  memiliki  struktur  kristal  berupa hexagonal close packed (HCP), kondisi ini menyebabkan magnesium memiliki mampu bentuk yang
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi.
E-mail: ikak061001@gmail.com
doi: 10.14710/teknik.v40n3.25327               Copyright © 2019, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
rendah  pada  temperatur  kamar.  Mekanisme  yang digunakan  dalam  peningkatan  sifat  mekanik  dalam magnesium  dengan  cara  penguatan  larutan  padat  ( solid solution  hardening ),  penguatan  endapan  ( precipitation hardening )  dan  penguatan  butiran  ( grain  refinement hardening )  (Radha  &  Sreekanth,  2017).  Paduan magnesium  ada  3  jenis  yaitu:  (1)  paduan  Al  (AZ91, AZ31),  (2)  paduan  logam  tanah  jarang  (AE21,  WE43) dan (3) paduan tanpa Al (MgZn, MgCa, MgMn). Paduan tanpa  alumunium  banyak  digunakan  dalam  aplikasi medis  karena  memiliki  sifat  biokompabilitas  yang  baik tanpa  menimbulkan  efek  samping  yang  merugikan  bagi tubuh  (Sankalp dkk., 2016).
Seng  (Zn)  adalah  elemen  yang  sangat  penting bagi  nutrisi  manusia  setelah  besi.  Zn  dalam  tubuh manusia  banyak  ditemukan  pada  ginjal,  hati,  pankreas, jaringan,  otot  dan  tulang.  Unsur  Zn  juga  merupakan salah  satu  material  yang  berpotensi  paling  baik  untuk meningkatkan  sifat  mekanik  dan  ketahanan  korosi  dari paduan Mg. Penambahan Zn ke dalam magnesium dapat memperhalus  permukaan  dan  meningkatkan  sifat mekanik  seiring  bertambahnya  kandungan  Zn  (Zhang, Wang  &  Geng,  2011;  Zheng,  Gu  &  Witte,  2010;  Xin dkk. ,  2008;  Seyedraoufi  &  Mirdamadi,  2013).  Zn  dapat meningkatkan kekuatan dan ductility magnesium dengan cara  penguatan  presipitasi.  Zhang,  Wang  dan  Geng (2011)  meneliti  paduan  Mg-Zn-Ca  dan  menyimpulkan bahwa  penambahan  unsur  Zn  sebanyak  1-4%  berat  ke dalam  magnesium  dapat  meningkatkan  sifat  mekanik. Akan  tetapi,  penambahan  yang  lebih  dari  itu  akan menurunkan ketahanan korosi pada paduan magnesium. Seyedraoufi dan Mirdamadi (2013) meneliti paduan Mg- Zn  dan  menyatakan  bahwa  Zn  dapat  memperhalus permukaan  ukuran  butiran  Mg.  Yang dkk. (2017) menyatakan bahwa penambahan Zn dapat memperhalus butiran  paduan  Mg-Zn-Mn  hasil  proses  ekstrusi  dan meningkatkan  kekuatan  tarik.  Kayhan dkk. (2015) mempelajari  pengaruh  penambahan  3-6%  berat  Zn dalam  matrik  Mg-Ca hasil  cor  dimana  terjadi peningkatan ketahanan korosi seiring dengan meningkatnya penambahan Zn.
Kalsium  adalah  elemen  yang  banyak  ditemukan pada  tulang  manusia  yang  dapat  mempercepat  proses penyembuhan  tulang  manusia.  Kalsium  memiliki  titik lebur  pada  temperatur  825 o C  (Pulagara,  Saini  & Dondapati,  2015).  Kalsium  memiliki  densitas  sebesar 1,55  g/cm 3 yang  mirip  dengan  densitas  magnesium sebesar  1,74  g/cm 3 .  Kalsium  berfungsi  sebagai  agen penghalus  butiran  paduan  magnesium  dan  penstabil ukuran  butiran  dengan  penambahan  lebih  dari  0,5% berat  kalsium  (Sankalp dkk. ,  2016).  Paduan  Mg-Ca menghasilkan  fasa  intermetalik  Mg 2 Ca  yang  dapat mengurangi laju korosi. Zhang, Wang dan Geng (2012) mempelajari  sifat  korosi  dari  paduan  Mg-Ca  dengan proses  metalurgi  serbuk.  Selain  itu,  Ca  dapat
meningkatkan  kuat  regang,  elongasi  dan  ketahanan korosi.  Batas  kelarutan  kalsium  dalam  magnesium sebesar  1,34%  berat.  Kalsium  yang  terlarut  dalam matriks  magnesium dapat  memperhalus butiran Mg dan meningkatkan  kekuatan  tanpa  menurunkan  elastisitas dari  Mg.  Penambahan  Ca  lebih  dari  1%  berat  dapat menimbulkan  fasa  intermetalik  yang  bersifat  getas (Radha & Sreekanth, 2017).
Logam  berpori  adalah  logam  yang  menarik,  yang mana  terdiri  dari  beberapa  kombinasi  sifat  mekanik, sifat  konduktivitas,  tahan  panas  dan  daya  serap  bunyi yang  baik.  Metode  pembuatan  logam  berpori  dengan pori  tertutup,  yaitu  melalui  proses  metalurgi  serbuk dengan  pencampuran foaming  agent . Foaming  agent dibutuhkan  untuk  menciptakan  pori  yang  kasar  pada paduan  Mg-Zn-Ca.  Mekanisme foaming  agent yaitu dengan  memanfaatkan  temperatur  dekomposisi  untuk membuat  busa  sehingga  material  akan  memiliki  pori, sebelum  penggunaan  CaCO 3 sebagai foaming  agent , TiH 2 sudah  terlebih  dahulu  dikenal  sebagai foaming agent untuk  material  berpori,  akan  tetapi  penggunaan TiH 2 memiliki  kekurangan  yaitu,  biaya  yang  tinggi, resiko  kebakaran,  keracunan  dan  menghasilkan  gas  H 2 (Gonzales, dkk .,  2013).  Pemilihan  CaCO 3 sebagai foaming agent lebih ekonomis,  mendapatkan pori yang halus  dan  mudah  mendapatkan  keseragaman  pori. CaCO 3 akan  terdekomposisi  dan  membentuk  gas  CO yang akan membentuk pori di dalam paduan Mg-Zn-Ca (Kennedy, 2012).
Dari penelitian sebelumnya dalam paduan 86Mg-Ca-3Zn  menggunakan  10%  berat  CaCO 3 pada temperatur sintering 650  °C  selama  10  dan  15  jam menunjukkan  intensitas  fasa  MgZn  lebih  tinggi dibandingkan  fasa  Mg 2 Ca  sehingga  meningkatkan kekuatan  mekanik  dari  paduan  (Erryani dkk. ,  2017).
Dalam  penelitian  ini  akan  dipelajari  pengaruh  variasi foaming agent CaCO 3 dan temperatur sintering terhadap distribusi  dan  ukuran  pori  dikaitkan  dengan  sifat mekanik yang diperoleh dari paduan berpori Mg-0,5Ca-4Zn.  Penambahan  unsur  Ca  dan  Zn  serta penggunaan  waktu  tahan sintering selama  10  jam sebagai  parameter  pada  studi  terdahulu  akan  dijadikan acuan dalam studi ini untuk keberhasilan pengembangan proses pembuatan paduan berpori MgCaZn.

## 2. Bahan dan Metode
Serbuk  logam  dari  Merck  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  memiliki  ketentuan  :  serbuk  Mg (kemurnian  98,5%  ukuran  partikel  0,06  –  0,3  mm), serbuk  Zn  (kemurnian  99%,  ukuran  partikel  <0,045 mm),  Ca  granular  (kemurnian  98%)  dan  CaCO 3 (kemurnian  98,96%,  ukuran  partikel  <0,003  mm).  Ca masih  berbentuk  granular  kasar,  sehingga  dibutuhkan
proses  reduksi  ukuran  partikel  Ca  dengan  metode grinding menggunakan shaker mill selama 2 jam.
Serbuk  logam  Mg,  Zn  dan  Ca  kemudian digabungkan  dengan  CaCO 3 sebagai foaming  agent dengan  rasio:  87,5Mg-0,5Ca-4Zn-8CaCO 3 ;  85,5Mg- 0,5Ca-4Zn-10CaCO 3 .  Proses milling dilakukan  dengan menggunakan shaker  mill selama  30  menit  agar  serbuk paduan  Mg-Ca-Zn-CaCO 3 menjadi  homogen.  Proses kompaksi  dilakukan  dengan  mesin  uji  tekan  pada temperatur  kamar  dengan  tekanan  100  MPa  selama  2 menit  dan  200  MPa  selama  3  menit  hingga  menjadi green  compact dengan  diameter  10  mm  dan  tinggi  10 mm.
Green  compact dipanaskan  dalam tube  furnace pada  temperatur sintering 650,  675  dan  700  °C  dengan waktu  tahan  selama  3  jam  pada  suasana  argon. Temperatur sintering ditentukan  berdasarkan  hasil differential  thermal  analysis (DTA)  dalam  paduan  Mg- Zn-Ca-CaCO 3 dan CaCO 3 yaitu pada rentang temperatur 599,9 – 722 °C (Andi, 2017).
Struktur  yang  terbentuk  dalam  paduan  setelah proses sintering dikarakterisasi  menggunakan x-ray diffraction (XRD ) merk Shimadzu XRD-7000. Jenis dan ukuran  pori  yang  dihasilkan  dalam  paduan  setelah proses sintering diamati dengan menggunakan scanning electron  microscopy-energy  dispersive  spectrometry (SEM  –  EDS)  merk  JEOL  JSM-6390A.  Sifat  mekanik dapat  diketahui  melalui  uji  kompresi  sesuai  standar ASTM  D695-02  dengan  alat  uji universal  testing machine (Shimadzu  AGS-10  KN)  pada  temperatur kamar  dengan  laju  sebesar  10  mm/min.  Pengujian porositas dan densitas menggunakan metode Archimedes  sesuai  standar  ASTM  B311-93  yakni menimbang    massa    sampel    di    udara  dan    massa sampel    yang    dibenamkan    di  dalam  air,  kemudian densitas sampel dihitung dengan menggunakan Persamaan 1.
(1)
Dimana  ρ b adalah  densiti  secara  teoritis  (gr/cm 3 ),  m 1 = berat kering sampel (gram), m 1 = berat sampel dalam air (gram),  m 3 =  berat  basah  sampel  (gram),  ρ air adalah densiti air (gr/cm 3 ).
Untuk  menghasilkan  porositas,  maka  setelah  diperoleh densitas, digunakan Persamaan 2.
(2)
Dimana  µ  merupakan  porositas,  ρ b merupakan  densiti basah (gr/cm 3 ), dan ρ t adalah densiti kering (gr/cm 3 ).
3. Hasil dan Pembahasan
3.1  Hasil Analisis XRD
Hasil  analisis  XRD  pada  2θ  =  10°  -  90°  untuk paduan  Mg-4Zn-0,5Ca-8CaCO 3 dan  Mg-4Zn-0,5Ca- 10CaCO 3 dengan  temperatur sintering 650,  675  dan 700 °C ditunjukkan pada Gambar  1a dan 1b. Fasa yang terbentuk  dalam  kedua  komposisi  adalah  Mg,  MgO, MgZn  dan  Mg 2 Ca,  sedangkan  dalam  paduan  Mg-4Zn- 0,5Ca-10CaCO 3 dihasilkan  fasa  intermetalik  lain  yaitu Ca 2 Mg 6 Zn 3 .  Fasa  Mg  terbentuk  karena  Mg  sebagai logam dasar dalam paduan.
(b)
Gambar  1. Hasil  XRD  paduan  Mg-0,5Ca-4Zn  pada temperatur sintering 650,  675  dan  700  °C  dengan komposisi foaming agent CaCO 3 (% berat) sebesar; (a) 8 dan (b) 10
Munculnya fasa intermetalik MgZn ketika penambahan  komposisi  Zn  >  4%  berat,  dimana  fasa MgZn  mengakibatkan  struktur  permukaan  Mg-Zn-Ca menjadi rapuh dan ketahanan korosi menjadi berkurang.
Fasa  kedua  Mg 2 Ca  bersifat  getas  dan  dapat mengurangi  elastisitas  paduan  Mg-Ca.  Li,  Hodgson  & Wen  (2011)  melakukan  penambahan  konsentrasi kalsium ke dalam paduan Mg-Ca dengan kandungan 0,5 sampai  20%  berat  Ca  dimana  dihasilkan  fasa  kedua
(a) (b)

## TEKNIK, 40 (3), 2019, 145
doi: 10.14710/teknik.v40n3.25327               Copyright © 2019, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
berupa  Mg 2 Ca  pada  batas  butir.  Menurut  laporan (Zhang,  Wang  dan  Geng , 2011),  kemunculan  fasa intermetalik Mg 2 Ca karena fasa ini akan terbentuk pada penambahan  unsur  Ca  >  0,5%  berat,  fasa  intermetalik Mg 2 Ca  dapat  menurunkan  ketahanan  korosi  pada paduan biner Mg-4Zn-XCa.
MgO yang terbentuk mengindikasikan bahwa pada proses sintering masih adanya oksigen, fasa MgO sangat dihindari  karena  dapat  menurunkan  ketahanan  korosi. Senyawa oksida berupa MgO tidak beracun pada tubuh, hanya  berakibat  pada  sifat  mekanik  dari  implan,  yaitu akan  meningkatkan  laju  korosi  dari  paduan  Mg (Gonzales dkk. , 2013).

## 3.2 Analisis SEM
Hasil  proses sintering dalam  paduan  Mg  dengan variasi  penambahan foaming  agent CaCO 3 ditunjukkan dalam Gambar 2 sampai dengan Gambar 4.
(a)

## (b)
Gambar  2 .  Foto  struktur  mikro  hasil  SEM  dengan temperatur sintering 650 °C  pada  paduan  Mg-Zn-Ca dengan foaming  agent CaCO 3 (%  berat)  sebesar;  (a)  8, dan (b) 10
Foto  hasil  SEM  paduan  Mg-Zn-Ca  hasil sintering pada  T  sebesar  650  °C  dengan  penambahan foaming agent CaCO 3 8 dan 10% berat ditunjukkan pada Gambar 2. Struktur yang terbentuk memiliki matriks Mg dengan
beberapa  pori  yang  dihasilkan.  Pada  gambar  tersebut teramati  bahwa  pori  yang  terbentuk  masih  berjenis  pori tertutup  ( closed  cell )  sehingga  belum  memiliki konektifitas  dengan  pori-pori  lainnya  yang  sudah terbentuk.  Jenis  pori  tertutup  ( closed  cell )  yang terbentuk dalam paduan dapat dibuktikan dengan  masih terlihatnya  dasar  permukaan  pada  lubang-lubang  pori secara  visual  dalam  foto  hasil  SEM  pada  Gambar  2. Hasil pengamatan pada Gambar 2a menunjukkan bahwa dengan  penambahan  CaCO 3 8%  berat,  pori  yang terbentuk  memiliki  ukuran  terkecil  20  µm  dan  ukuran terbesar  206,74  µm.  Pada  peningkatan  penambahan CaCO 3 sebesar  10%  berat,  ukuran  pori  terkecil  yang terbentuk adalah 106,62 µm, sedangkan ukuran terbesar berkisar  435,22  µm.  Peningkatan  temperatur sintering akan meningkatkan ekspansi dari CaCO 3. sehingga pada temperatur  675  °C  (Gambar  3),  pori  yang  terbentuk terlihat meningkat dibandingkan pada temperatur 650 °C (Gambar 2).
(a)
(b)
Gambar  3. Foto  struktur  mikro  hasil  SEM  dengan temperatur sintering 675 °C  pada  paduan  Mg-Zn-Ca dengan foaming  agent CaCO 3 (%  berat)  sebesar;  (a)  8, dan (b) 10
Gambar 3 menunjukkan foto SEM paduan Mg-Ca- Zn pada temperatur sintering 675 o C. Pada penambahan 8%  berat  CaCO 3 dalam  paduan,  teramati  pori  yang
doi: 10.14710/teknik.v40n3.25327               Copyright © 2019, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
terbentuk memiliki ukuran dari 79,92 µm sampai dengan 332,66 µm (Gambar 3a). Untuk penambahan 10% berat CaCO 3 dalam  paduan  dengan  temperatur sintering 675 o C,  ukuran  pori  yang  terbentuk  adalah  44,41  µm  – 271,92  µm  (Gambar  3b).  Hasil  pengamatan  terhadap Gambar  3a  menunjukkan  bahwa  pada  penambahan  8% berat  CaCO 3 dengan  temperatur sintering 675  °C,  pori yang terbentuk di permukaan sudah cukup homogen bila dibandingkan  dengan  penambahan  10%  berat  CaCO 3 pada  temperatur sintering yang  sama.  Peningkatan temperatur sintering akan  meningkatkan  ekspansi  dari CaCO 3 sehingga  pada  temperatur  675  °C  (Gambar  3) secara  visual  pori  yang  terbentuk  terlihat  meningkat dibandingkan temperatur 650 °C (Gambar 2).
(a)
(b) Gambar  4. Foto  struktur  mikro  hasil  SEM  dengan temperatur sintering 700 °C  pada  paduan  Mg-Zn-Ca dengan foaming  agent CaCO 3 (%  berat)  sebesar;  (a)  8, dan (b) 10
Gambar  4a  dan  4b  menunjukkan  foto  struktur dengan  SEM  dari  paduan  Mg-0,5Ca-4Zn  setelah  proses sintering pada  temperatur  700  °C  dengan  penambahan CaCO 3 sebesar 8 dan 10% berat. Teramati pada Gambar 4b,  pori  dengan  ukuran  lebih  kecil  terbentuk  pada penambahan  10%  berat  CaCO 3 ,  sedangkan  pada penambahan temperatur dan 8% berat CaCO 3 , pori yang terbentuk  tidak  memenuhi  permukaan  seperti  halnya
Gambar  4b,  akan  tetapi  diameter  pori  yang  terbentuk lebih besar. Ukuran pori yang terbentuk pada kondisi ini adalah  70  µm  –  406,05  µm  untuk  penambahan  CaCO 3 sebanyak 8% berat (Gambar 4a), dan ukuran 18,22 µm – 347,64  µm  untuk  penambahan  10%  berat  CaCO 3 (Gambar 4b).

## 3.2   Analisis Sifat Mekanik
Gambar 5a - 5c menunjukkan persentasi porositas, besarnya  densitas  dan  kekuatan  tekan  (MPa)  dalam paduan  Mg-0,5Ca-4Zn  dengan  penambahan foaming agent CaCO 3 sebesar 8 dan 10% berat.
(a) (b) (c)
Gambar  5. Grafik  antara  komposisi  CaCO 3 dan temperatur sintering dalam paduan Mg-0,5Ca-4Zn untuk
doi: 10.14710/teknik.v40n3.25327               Copyright © 2019, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
menghasilkan;  (a)  porositas  (%),  (b)  densitas  rata-rata (gr/cm 3 ), dan (c) kekuatan tekan (MPa)
Berdasarkan  grafik  hasil  uji  pada  Gambar  5a  -  5c, porositas yang dihasilkan dalam paduan pada umumnya meningkat  sedangkan densitas dan kekuatan tekan akan semakin menurun seiring dengan meningkatnya penambahan foaming  agent CaCO 3 dan  kenaikan temperatur sintering . Ditegaskan oleh Pulagara, Saini & Dondapati  (2015)  dalam  penelitiannya  menggunakan dolomit,  semakin  tinggi  penambahan  persen foaming agent ,  maka  semakin  tinggi  persen  pori  yang  terbentuk dan semakin rendah nilai densitas yang dihasilkan dalam paduan.  Hal  ini  disebabkan  karena foaming  agent CaCO 3 terdekomposisi  menjadi  gas  CO 2 sehingga menyebabkan  porositas  terbentuk.  Semakin  banyak foaming  agent CaCO 3 yang  diberikan,  maka  akan semakin  banyak  pula  CaCO 3 yang  terdekomposisi menjadi  gas  CO 2 .  Akan  tetapi  pada  penambahan  10% berat foaming agent dengan temperatur sintering 675 °C (Gambar  5),  terjadi  peningkatan  porositas  yang dihasilkan  bila  dibandingkan  dengan  temperatur sintering 700 °C. Menurut Syafri, Isranuri dan Suprianto (2013),  salah  satu  penyebab  lebih  rendahnya  persentasi porositas yang terbentuk dengan peningkatan temperatur sintering adalah  bahwa  paduan  Mg-0,5Ca-4Zn  tidak tersinter  dengan  sempurna,  sehingga  mempengaruhi proses  dispersi  antara  paduan  magnesium  dengan foaming  agent CaCO 3 yng  mengakibatkan  tidak terjadinya  proses  pembusaan  ( foaming )  yang  sempurna. Ketidak sempurnaan pembusaan menyebabkan penyebaran  pori  yang  tidak  merata.  Yang dkk. (2017) mengemukakan  bahwa  ketidaksempurnaan  dekomposisi foaming  agent dikarenakan  perbedaan  temperatur dekomposisi  antara foaming  agent CaCO 3 dengan temperatur lebur dari magnesium yaitu 650 °C. Porositas terendah  terdapat  pada  paduan  8%  berat  CaCO 3 (temperatur  sinter  650  °C)  yaitu  15%  dan  porositas terbesar  terdapat  pada  10%  berat  CaCO 3 (temperatur sinter 675 °C) yaitu 47,5% (Gambar 5a).
Faktor yang mempengaruhi nilai kuat tekan adalah porositas dan temperatur sintering yang berdampak pada sifat  mekanik  material.  Rendahnya  kuat  tekan  pada paduan  Mg-0,5Ca-4Zn  (Gambar  5c)  disebabkan distribusi  pori  yang  tidak  merata  pada  setiap  bidang paduan dan ukuran pori yang tidak homogen diakibatkan efek temperatur sintering (Gambar 2, 3 dan 4). Menurut Yang dkk. (2017)  bahwa  semakin  besar  temperatur sintering maka  akan  semakin  tinggi  laju  pelepasan  gas CO ke dalam paduan Mg-Zn-Ca yang akan menciptakan pori  yang  lebih  besar,  pori  yang  lebih  banyak  dan distribusi  yang  lebih  merata.  Perbedaan  kuat  tekan dikarenakan  perbedaan  komposisi foaming  agent dan temperatur sintering . Jika dilihat dari hasil XRD adanya fasa  intermetalik  Mg 2 Ca  dan  Ca 2 Mg 6 Zn 3 dapat
meningkatkan  sifat  mekanik  dari  paduan.  Paduan menjadi  lebih  keras,  akan  tetapi  lebih  mudah  terkorosi dibandingkan  bila  fasa  Mg  lebih  dominan  terbentuk dalam  paduan.  Dapat  disimpulkan  dari  data  hasil  uji tekan, bahwa semakin tinggi persentase porositas, maka semakin  kecil  nilai  kuat  tekan  yang  diperoleh  (Gambar 5a  dan  5c).  Penambahan  Zn  dapat  meningkatkan  sifat mekanik  untuk  mengimbangi  pori  yang  terbentuk  oleh foaming  agent .  Meskipun  kekuatan  tekan  paduan  Mg- Zn-Ca-CaCO 3 menurun dengan nilai persentase porositas  meningkat,  diperkirakan  dengan  hasil  sifat mekanik  yang  diperoleh  dari  paduan  ini  yang  berkisar antara  60  –  128  MPa  atau  0,6-0,128  GPa  (Gambar  5), maka hasil kekuatan tekan yang diperoleh dibagi dengan regangan  yang  terjadi,  dimungkinkan  hasil Young Modulus dari  paduan  ini  akan  mendekati  sifat  mekanik dari  tulang cancellous manusia.  Yusop dkk. (2012) memaparkan bahwa magnesium memiliki sifat fisik dan sifat  mekanik  yang  mendekati  tulang cortical (5-23 GPa) dan tulang cancellous (0,01-0,57 GPa) dibandingkan  paduan  Ti-6Al-4V  (114  GPa)  dan  baja tahan  karat  316L  (190  GPa),  dimana Young  Modulus magnesium paduan berkisar 41-45 GPa.

## 4. Kesimpulan
Analisis porositas paduan logam seluler Mg-0,5Ca- 4Zn dengan variasi foaming agent CaCO 3 sebesar 8 dan 10% berat dengan temperatur sintering 650, 675 dan 700 °C  dan  waktu  tahan  3  jam  telah  dilakukan.  Tren  yang muncul  adalah  semakin  meningkatnya  temperatur sintering  dan  penambahan  CaCO 3 dalam  paduan semakin  meningkatkan  pori  yang  terbentuk  sehingga menurunkan  densitas  dan  kekuatan  tekan  dari  paduan Mg-0,5Ca-4Zn. Pengamatan dengan SEM menunjukkan ukuran  pori  terbesar  yang  terbentuk  adalah  sebesar 106,62  –  435,22  µm  yang  dihasilkan  dalam  paduan 85,5Mg-0,5Ca-4Zn-10CaCO 3 pada  temperatur  sintering 650 °C.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Pusat Penelitian  Metalurgi  dan  Material  –  LIPI  yang  telah mendanai  penelitian  ini  dari  kegiatan  Kompetensi  Inti Tahun Anggaran 2018.

## Daftar Pustaka
Radha,  R., Sreekanth, D. (2017). Insight of magnesium alloys  and  composites  for  orthopedic  implant applications – a review . Journal of Magnesium and Alloys, 5(3), 286-312.
Sankalp,  A.,  Curtin,  J.,  Duffy,  B.,  Jaiswal,  S.,  (2016). Biodegradable  magnesium  alloys  for  orthopaedic applications: A review on corrosion,
biocompatibility and surface modifications. Journal Materials Science and Engineering C , 68, 948-963.
Zhang, B.P., Wang, Y., Geng, L. (2011). Biomaterials – Physics and Chemistry (p. 187), Rijeka: InTech. Zheng, Y.F., Gu, X.N., Witte, F. (2014). Biodegradable Metals. Journal Material Science and Engineering F , 77, 1-34.
Xin, Y., Huo, K., Tao, H., Tang, G., Chu, P. K. (2008). Influence  of  aggressive  ions  on  the  degradation behavior  of  biomedical  magnesium  alloy  in physiological  environment. Acta  Biomaterialia, 4, 2008–2015.
Seyedraoufi,  Z.S.,  Mirdamadi,  Sh.  (2013).  Synthesis, Microstructure  and  Mechanical  Properties  of Porous  Mg-Zn  Scaffolds. J  Mech  Behav  Biomed Mater. , 21, 1-8.
Yang,  D.,  Chen,  W.,  Lu,  J., Hu,  Z.,  Feng,  Y.,  Chen,  J., Jiang,  J.,  Ma,  A.,  Wang,  L.,  Wang,  H.  (2017). Fabrication  of  Cellular  Mg  Alloy  By  Gas  Release Reaction  Via  Powder  Metallurgi  Approach. Metal Powder Report , 72 (2), 124-127.
Kayhan,  S.M.,  Tahmasebifar,  A.,  Evis,  Z.,  Koc,  M. (2015). Effect of Manufacturing Conditions on the Mechanical  and  Corrosion  Behavior  of  Micro- tectured  AZ91D  Prepared  by  Powder  Metallurgy. 4M/ICOMM Conference, DOI :10.13140/RG.2.1.3988.8803.
Pulagara, V.N., Saini, S., Dondapati, R. S. (2015). Study of  Manufacturing  And  Mechanical  Properties  of Mg – Foam Using Dolomite as the Blowing Agent: A
Review. IOP Conference , DOI:10.13140/RG.2.1.4606.2243.
Gonzalez,  S.,  Pellicer,  E.,  Surinach,  S.,  Baro,  M.D., Sort,  J.  (2013). Biodegradable  and  Mechanical
Integrity  of  Magnesium  and  Magnesium  Alloys Suitable  fot  Implants (p.  316-317) . InTech. dx.doi.org/10.5772/55584.
Kennedy,  A.  (2012). Porous  Metals  and  Metals  Foams Made from Powder (p. 38) . InTech. Manufacturing Division,  University  of  Nottingham,  Nottingham. UK. 2012.
Erryani,  A.,  Lestari,  F.  P.,  Annur,  D.,  Amal,  M.I., Kartika,  I.  (2017).  Microstructure  and  Mechanical Study  of  Mg  Alloy  Foam  Based  on  Mg-Zn-Ca- CaCO 3 System. IOP  Conf.  Series;  Materials Science and Engineering, 202, 012028. Andi.  (2017). Pengaruh  Variasi  Komposisi  Foaming Agent dan Temperatur Sintering Paduan MgZnCa dengan  Foaming  Agent  CaCO 3 untuk  Aplikasi Implan  Mampu  Luruh .  Skripsi.  Universitas  Sultan Ageng Tirtayasa.
Li,  Y.,  Hodgson,  P.  D.,  Wen,  C.  (2011).  The  Effect  of Calcium and Yttrium Additions on the
Microstructure, Mechanical Properties and Biocompatibility  of  Biodegradable  Magnesium Alloys. Journal  of  Materials  Science ,  46(2),  365- 371.
Syafri, P., Isranuri, I., Suprianto. (2013). Studi Pengaruh Magnesium  terhadap Kekuatan  Impak  dan Mikrostruktur  Alumunium  Foam  Menggunakan 3%  CaCO 3 sebagai  Blowing  Agent. Jurnal  e- Dinamis , 5(1), 23-28.
Yusop,  A.  H.,  Bakir,  A.A.,  Shaharom,  N.A.,  Abdul Kadir,  M.R.,  Hermawan,  H.  (2012).  Porous Biodegradable Metals for Hard Tissue Scaffolds: A  Review. Int.  J.  Biomater .  Article  ID  641430, 10 pages,
doi:10.1155/2012/641430.