DİFÜZYON TEORİSİ
İçindekiler 1 )Difüzyonun Tanımı 2 )Difüzyon Mekanizmaları 2.1 )Boşluk Difüzyonu 2.2 )Ara yer Difüzyonu 2.3 )Halka Difüzyonu 3 )Fick Kanunları 3.1 )1.Fick Kanunu 3.2 )2.Fick Kanunu 3.3 )Fick Kanunları ile İlgili Örnekler 4 )Difüzyona Etki Eden Faktörler 4.1 )Sıcaklık 4.2 )Derişme 4.3 )Kristal Yapısı 4.4 )Gayrisafiyetler 4.5 )Tane Büyüklüğü 5 )Difüzyon İçin Gerekli Aktivasyon Enerjisi 6 )Difüzyon İle Yüzey Sertleştirme 6.1 )Karbürleme 6.2 )Karbonitrürleme 6.3 )Nitrürleme 7 )Isıl İşlemde Difüzyonun Önemi 8 )Difüzyon İle Alakalı Endüstriyel Uygulamalar 8.1 )Sementasyon 8.2 )Karbürüzasyon 8.3 )Kaynak ve Lehim 8.4 )Sinterleme Ve Toz metalurjisi 8.5)Diğer Uygulamalar
1.Difüzyonun Tanımı Malzemelerde faz dönüşümleri, içyapıların dengelenmesi ve ısıl işlemlerin gerçekleşmesi gibi temel oluşum mekanizmaları difüzyon esasına dayanır veya difüzyonla kontrol edilir. Difüzyon, ısıl etkenlerle teşvik edilen atomsal mertebedeki parçacıkların (atomların, iyonların ve küçük moleküllerin ) atomlar arası mesafelerden daha büyük (ve onun tam katları kadar ) uzaklıklara hareket etmesi demektir. Difüzyon, belli bir difüzyon sisteminde sıcaklık ve zamana bağlı bir atomsal yayınmadır. Döküm sonrası homojen bir içyapı oluşumu ve belirli bir tane büyüklüğü ve tercihli kristal yönlenmesi üretmek veya özellikle malzemelerin yüzey bölgesine dışarıdan, bilinçli olarak seçilen atomların( C;N;B gibi ) nüfuz etmelerini sağlamak için difüzyonun hızlandırılması istenirken, bazen de belirli bir süreç sırasında difüzyonu kısmen veya tamamen önleyerek de malzeme özelliklerinin iyileştirilmesi yoluna gidilebilir(su vererek hızlı soğutma ile difüzyonsuz faz dönüşümünün mantenzitik dönüşümünün sağlanması gibi). 2.Difüzyon Mekanizmaları Difüzyon farklı atomlar içeren malzemeler arasında meydana geldiği gibi saf katı malzemelerde de oluşur. Farklı atomlar içeren alaşımlarında boşluk difüzyonu ve ara yer difüzyonu olmak üzere başlıca iki önemli difüzyon mekanizması görülür. Ayrıca çok nadirde olsa halka difüzyon mekanizmasına da rastlanır. Saf katı malzemelerde ise kendi kendine difüzyon mekanizması etkindir. Saf katı bir malzemede atomlar kendi kafes pozisyonlarından başka bir kafes pozisyonuna hareket etmeleri olayına kendi kendine difüzyon denir. Kendi kendine difüzyon türü hemen hemen tüm metallerde meydana gelir. Şekil 1: Kendi kendine difüzyonda atomların hareketinin şematik olarak gösterimi Farklı atomlar içeren malzemelerin difüzyonuna örnek olarak, çinko atomlarının bakır içerisine difüzyonunu örnek verebiliriz.
Yüzeyi iyice temizlenmiş bir bakır kütlesi üzerine çinko levhası temas ettirildiğinde ilk etapta bakır-çinko ara yüzeyinin sol tarafında % 100 çinko atomları ve sağ tarafında ise % 100 bakır atomları vardır. Yüksek sıcaklıkta bir süre beklendikten sonra, ara yüzeyden difüzyon nedeniyle soldan sağa geçen çinko atomları ile sağdan sola geçen bakır atomlarının miktarları hemen hemen eşittir. Yeterince uzun bir süre beklenirse çinko atomları bakır içersinde gelişi güzel dağılmış hale gelecektir. Böylece iki element atomlarının karıştığı homojen bir yapı meydana gelmiş olacaktır. Alttaki şekillerde bu örnek anlatılmıştır. Şekil 2: Bakır ve çinkonun yüksek sıcaklık etkisinde difüzyonu 2.1 Boşluk Difüzyon Mekanizması Eğer kristal kafesi içerisinde bir atom boşluğu varsa komşu atomlardan bir tanesi kendi yerini terk ederek bu boşluğu doldurur. Hareket eden atomun kendi yeri ise boş kalır. Atomların bu şekildeki hareketlerine boşluk difüzyonu denir. Kristal kafesi içerinde ne kadar atom boşluğu varsa, boşluk difüzyonu o kadar çok etkilidir. Metaller yüksek sıcaklıklara çıkartıldıkları zaman, atom boşluklar artmaktadır. Eğer kristal kafesi içerisinde bir atom boşluğu varsa komşu atomlardan bir tanesi kendi yerini Dolayısıyla metallerin yüksek sıcaklıklardaki difüzyonunda, bu mekanizma oldukça önemli bir rol oynar. Şekil 3: Boşluk difüzyonunun şematik olarak gösterimi
2.2 Ara yer Difüzyon Mekanizması Kristal kafesi içerisinde mevcut olan küçük çaplı bir ara yer atomunun kafes ana atomları arasından geçmesi sonucu meydana gelen atom hareketine ara yer difüzyon mekanizması denir. Hidrojen, karbon, azot ve oksijen gibi ara yer boşluklarına girebilecek kadar küçük atomlar, bazı metaller içerisinde ara yer difüzyon mekanizması ile hareket ederler. Örneğin, karbon HMK kafese sahip demir içersinde ara yer difüzyon mekanizması ile hareket eder. Ara yer difüzyon mekanizması, boşluk difüzyon mekanizmasından daha hızlıdır. Çünkü ara yer atom yarıçapları çok küçük olduğu için, çok daha hızlı hareket edebilirler. Şekil 4: Ara yer difüzyonunun şematik olarak gösterimi 2.3 Halka Difüzyon Mekanizması Metallerde en yaygın olarak boşluk ve ara yer difüzyon mekanizmaları görüldüğü halde, nadiren de olsa karşılaşılan diğer bir difüzyon mekanizması ise, halka difüzyonudur. Halka difüzyonunda, birbirlerine değerek halka şeklinde bulunan atomlar, aynı yönde beraberce hareket ederek birbirlerinin yerini alırlar. Atomların bu şekildeki hareketlerine halka difüzyon mekanizması denir. Şekil 5: Halka Difüzyonunun şematik olarak gösterimi 3. Fick Kanunları 3.1) 1.Fick Kanunu: Bir malzeme içinde atomların yayınım hızı, birim zamanda birim düzlem alanı boyunca geçen atom sayısı olarak tanımlanan akı J ile ölçülebilir. 1. Fick kanunu net atom akısını açıklar. J = D c x
J : Atomsal yayınım akısı (atom/(m 2 s)) D: yayınım katsayısı (m 2 /s) c: atom konsantrasyonu Δc/ Δx: konsatrasyon gradyanı Konsantrasyon gradyanı yüksek iken başlangıçtaki akısı da yüksektir ve gradyan azalırken düzenli bir şekilde düşer. Yayınım katsayısı sıcaklığa, yayınım sisteminin türüne ve yapısına bağlıdır. Yayınım olayı hacim yayınımı, yüzey yayınımı ve tane sınırı yayınımı olmak üzere üç çeşittir. D = D 0 e Q RT Burada Q aktivasyon enerjisi (kal/mol), R gaz sabiti (8,314 J / molk) ve T mutlak sıcaklıktır. D 0 ve Q yayınım sistemine bağlı sabitler olup deneysel yolla ölçülebilirler. Difüzyon Sistemleri Yayınan atomlar Anafaz Do[cm 2 ] Q[K] Fe ɑ-fe 5 240 Ni ɑ-fe 0.5 275 Mn ɑ-fe 0.35 281 Cu Al 2 136 Zn Al 12 116 Sn Pb 4.1 108 Mg Al 1.2 117 Mo W 6.210 4 330 Bazı difüzyon sistemleri için difüzyon sabitleri
Sistem Q [Kj.mol 1 ] Terg[K] Q/Terg Cu / Cu 196 1356 0.14 Ag/ Ag 184 1234 0.15 Co/ Co 280 1760 0.16 ɑ-fe/ Fe 240 1810 0.14 W/W 594 3680 0.16 Kendi kendine difüzyon da aktivasyon enerjisi/ ergime sıcaklığı ilişkisi Küçük atomlar daha kolay yayınır. Belirli bir atom ergime sıcaklığı düşük dolayısıyla atomlar arası bağ daha zayıf olan ortamda daha kolay yayınır. Atomsal dolgu faktörü düşük ortamlarda yayınım daha az enerjiyi gerektirir. Düzensiz yapıya sahip ve atom sıklığı tanelere göre daha az olan tane sınırları boyunca yayınım daha kolay oluşur. Bu nedenle faz dönüşümleri ve korozyon olayları tane sınırlarında başlar ve daha hızlı oluşur. 3.2. Kompozisyon Profili (İkinci Fick Kanunu) İkinci Fick kanunu atomların dinamik veya durağan olmayan hallerini tanımlar. dc dt = D d2 c dx 2 şeklinde bir diferansiyel eşitliktir. Denklemin çözümü belirli bir durum için sınır kurallarına bağlıdır. Atom konsantrasyonun yüzeyden içeri doğru zamanla değişimi 2.Fick kanunu ile ifade edilir. D terimi sabit kaldıkça değişik şartlarda aynı konsantrasyon profili elde edilebilir. Bu özellik, belirli bir ısıl işlemin uygulanması için gerekli zaman üzerine sıcaklığın etkisini belirlemeyi sağlar. 2.Fick kanunu, 1.Fick kanununun türevidir. 2.Fick kanununun, yarı sonsuz katıya difüzyon durumunda çözümü: C x Co C C s o 1 erf 2 x Dt z 2 x Dt x=yüzeyden uzaklık(m) t: Difüzyon zamanı(sn)
C s : yüzey konsantrasyonu C 0 : Hacim konsantrasyonu C x : Yüzeyden x uzaklıktaki konsantrasyon Yüzey konsantrasyonu-uzaklık grafiği 3.3. Fick Kanunlarıyla ilgili Örnekler Bazı z değerleri için erf(hata Fonksiyonu) değerleri 1)1020 çeliğinden bir dişliyi 927 C'de karbonladığınızı düşünün. Yüzeyin 0.50 mm altında karbon miktarını %0.40'a çıkarmak için gerekli zamanı dakika cinsinden hesaplayın. (Fırın atmosferindeki karbon miktarının %0.90 ve çeliğin karbon miktarının %0,20 olduğunu kabul edin.) Cs Cx x erf Cs C0 2 Dt
2)1020 çeliğinden bir dişliyi bir önceki problemdeki gibi 927 C'ta gazla karbonlayacağımızı düşünelim. Bu kez 5 saatlik karbonlamadan sonra dişli yüzeyinin 0.50 mm altındaki karbon miktarını hesaplayın.( Atmosferdeki karbon miktarının %0.90, çeliğin karbon miktarının da %0.20 olduğunu kabul edin) Z = 0.521 kabul edelim. Şimdi bu Z - 0.521 değerine hangi hata fonksiyonunun uyduğunu bilmemiz gerekir. Bu sayıyı Tablo dan bulmak için verileri aşağıdaki tabloda olduğu gibi ara değerlememiz gerekir.
Dikkat edilecek olursa, 1020 çeliğinde karbonlama süresini 2,4 saatten 5 saate yükseltmek, dişli yüzeyinin 0.5 mm altındaki karbon miktarını % 0.4'ten sadece % 0.52'ye yükseltebilmektedir. 3)1000 C'lik ortam sıcaklığında, demir bir levhanın bir kenarı karbonca zengin bir atmosfere, diğer kenarı ise karbonca fakir bir atmosfere temas ettirilmektedir. Kararlı hal difüzyonunun söz konusu olduğu bu durumda, demir levhanın bir kenarından diğer kenarına doğru karbonun atom yayınım akısını hesaplayınız.(demir levhanın 2. Mm sindeki karbon konsantrasyonu 1 kg/m 3 ve 7. Mm de ise 0.5 kg/m 3 dür. 1000 C deki difüzyon katsayısı 3 10 11 m 2 /s dir.) Birinci Fick kanununa göre atom yayınım akısını hesaplayabiliriz. J = D C A C B = 3 10 11 1 0.5 x A x B 2 10 3 7 10 3 J = 3 10 11 100 J = 3 10 9 kg/m 2 saniye 4.Difüzyona(Yayınma) etki eden faktörler Yayınma katsayısı D genel olarak bir sabite bağlı değildir. Genellikle D, sıcaklık,yoğunluk ve kristal yapısı gibi birçok değişkenlerin fonksiyonudur.örneğin bütün bu değişkenlerin belirli değerlere sahip oldukları kabul edilirse yayınma katsayısı belirli bir sayı olarak alınabilir.ancak bu değere varırken genellikle bir veya daha çok değişkenin teker teker etkilerini göz önünde tutmak gerekir. 4.1. Sıcaklık Sıcaklığın difüzyona etkisi oldukça büyüktür. Sıcaklığın yayınma üzerindeki etkisi hakkında bir fikir vermek için Sıcaklıktaki her 20 C artış için yayınma katsayısı iki misli olur cümlesi yeterlidir. Yayınma katsayısı mutlak sıcaklığa şu denklemle bağlıdır: D = A. e Q RT
Bu denklemde A,Q ve R sıcaklığa bağlı değildir. Q, aktivasyon enerjisi; A,frekans faktörü R ise gaz sabitidir. Ancak denklemdeki T değişkeni sıcaklık olup yayınma(difüzyon) katsayısını doğrudan etkilemektedir. 4.2. Derişme Yayınma katsayısının derişme ile değişimi üzerinde pek az bilgi vardır.ancak genel olarak derişmenin değişmesiyle katsayında büyük değişmeler görülür.derişmenin etkisi arayer katı eriyiklerinde daha kolay anlaşılabilir.bazı örneklerde derişme bölgesinde yayınma katsayısının değerinin 3 kata kadar değiştiği görülebilmektedir. 4.3. Kristal Yapısı Kristal yapısının difüzyona etkisi bir örnek ile kolayca anlatılabilir. Demirin yüksek sıcaklıklarda hacim merkezli kübikten yüzey merkezli kübiğe allotropik bir dönüşme ile geçmesi ile demir atomlarının öz yayınması yaklaşık yüz kat daha çabuk gerçekleşir. Kristal yapısının bir diğer tesiri ise eriten metalin tek bir kristali içinde yayınma katsayısının doğrultu ile değişmesidir. Kübik metallerde bu anizotropi ya çok hafiftir veya hiç yoktur. Fakat Hacim kafesi Rombohedral(Trigonal kafes sistemi) olan metalin öz yayınma katsayısının karbon eksenine paralel ve dik ölçülmüş değerleri arasında yaklaşık bin katlık bir fark vardır. Ayrıca eğer bir kristal yapısı elastik zorlanmalara veya büyük ölçüde plastik şekil değiştirme ile distorsiyona uğratılırsa yayınmanın hız artar. 4.4.Gayrisafiyetler Genellikle az miktarlarda yabancı atomların varlığı eriyen atomların eriten metal içinde yayınması üzerinde nispeten önemsiz bir tesiri vardır. 4.5.Tane büyüklüğü Tane sınırı yayınması tane içi yayınmlarından daha süratli olduğundan küçük taneli metallerde yayınma daha hızlıdır. Ancak genel olarak yayınma hesaplarında tane büyüklüğü dikkate alınmaz. 5.Difüzyon için Gerekli aktivasyon enerjisi Difüzyon olayında atomlar bulundukları konumdan başka bir konuma geçebilmeleri için ilave bir enerjiye ihtiyaç duyarlar. Atomun difüzyonu için gerekli bu enerjiye aktivasyon enerjisi adı verilir. Bu duruma difüzyon engeli de denir. Atomların hareket edebilmesi için gerekli olan aktivasyon enerjisi metallerin ısıtılması ile sağlanabilir. Bir sonraki sayfadaki şekilde bir yer alan ve ara yer atomunun difüzyonu için gerekli aktivasyon enerjisi gösterilmektedir. Şekildeki hareket eden yer alan atom yeni yerine ulaşmak için çevre atomlarını sıkıştırarak geçmek zorundadır.
Bunun için aktivasyon enerjisi gereklidir.(q ile gösterilmiştir) Aynı şekilde ara yer atomunun ana kristal atomlarını sıkıştırarak geçebilmesi için enerjiye ihtiyacı vardır. Bu enerji sınırını aşmak için atomlar ısıtılır. Şekil 6:Difüzyon için gerekli olan aktivasyon enerjisinin şematik olarak gösterimi Şekilde ilk konumda kararlı halde olan atomlar istenen hareket için gerekli enerjiye sahip olduklarında hareket ederler, sonra tekrar kararlı haldeki düşük enerji seviyesine dönerler. Ara yer difüzyonu için gerekli aktivasyon enerjisi yer alan difüzyonu için gerekli olan enerjiden düşüktür. Çünkü ara yer atom yarıçapları ana kafes atom yarıçaplarından daha küçük olduğundan kolayca hareket edebilirler. 6.Difüzyon İşlemi ile Yüzey sertleştirme 6.1.Karbürleme Karbon difüzyonu 900 C ve üzerinde yapıldığında, bu işlem karbürlemedir. Karbürleme, karbon içeren bir ortamda yüksek sıcaklıklarda yeterli miktarda karbonun çelik yüzeyine difüzyonunu veya adsorpsiyonunu amaçlar. Gerekli karbon, verici ortamdan sağlanır. Sementasyon işlemiyle %0.1-0.2 C içeren düşük karbonlu çeliklerin yüzeyinde karbon miktarı, %0.7-0.8 C seviyelerine çıkarılabilir. Yüzey tabakasının karbon içeriği artırılırken, sürekli sementit ağının oluşmaması için karbonun %0,8 den düşük olması istenir. Soğutma ortamı olarak, çeliğin içerdiği karbon ve alaşım miktarı ile bağlantılı, su ve yağ kullanılabilir. Alaşım miktarı, yüzeydeki karbon miktarını da belirler. Normal olarak bu yüzeydeki karbon oranı, %0.65-%1.00 arasındadır.. Bu işlemlerde yüzeydeki difüzyon bölgesine "toplam karbürlenmiş derinlik" denir Bu işlem sırasında yüzeyde aşınmaya dayanıklı sert bir yapı elde edilirken, çekirdek/göbek ise darbelere dayanıklı tok orijinal yapı bir şekilde kalır.
Şekil 7:Karbürleme işlemi yapılmış bir malzeme yüzeyi Şekil 8:Karbürlenmiş ve yağda su verilmiş, b)karbürlenmiş ve havada soğutulmuş malzeme yüzeyleri Karbürleme işlemi; Katı, sıvı, gaz veya plazma ortamında yapılmaktadır. Karbürleme ortamının katı, sıvı veya gaz durumunda bulunmasına bağlı olmaksızın, atomsal karbon gaz fazı (CO) üzerinden meydana gelir. Karbürleme işlemi; dişli, mil, piston, zincir parçaları, zincir dişlileri ve makaralar, diskler, kılavuz yatakları, rulman yatakları, merdaneler, hesap makineleri ve daktilo parçalarının Sertleştirilmesinde kullanılır. 6.2.Karbonitrürleme Çeliğin yüzeyini sertleştirmede, karbon ve azot birlikte kullanıldığında, bu işleme karbonitrürleme denilir. Karbürlemeye nazaran, biraz daha düşük sıcaklıklar kullanılır. Soğutma ortamı olarak yağ kullanmak yeterli olur.560 760 C sıcaklıkları arasında, karbon
difüzyonu ile birlikte azotun kullanıldığı, bir termokimyasal işlemdir. Bu işlemde çok az (10-20 m) bir demir nitrür tabakası elde edilir. Bu, sert, gözenekli ve aşınmaya ve korozyona dayanıklı bir yüzeydir. Bu işlem sırasında oksidasyon işlemi de uygulanarak, korozyon dayanımı artırılabilir. Çeşitli çeliklere, özellikle alaşımsız düşük karbonlu çeliklere uygulanabilir. 6.3.Nitrürleme Nitrürleme, 500-550 C gibi düşük sıcaklıkta, yani demir esaslı malzemelerin ferrit faz bölgesinde uygulanan bir prosestir. Nitrürleme öncesi parçaların ısıl işlem görmesi (su verme + temperleme) ve daha sonra nitrürlenmesi gerekmektedir. Nitrürleme; toz, gaz, sıvı ve plazma nitrürleme şeklinde uygulanabilir. Nitrürleme yöntemine bağlı olarak yüzeyde, demir nitrürler ve altlığın içerdiği alaşım elementlerinin nitrürleri oluşur. Bu proses genellikle, sertleştirilip menevişlenmiş ve alüminyum, krom ve molibden içeren özel çeliklere uygulanır. Nitrürleme 500 C civarında ve 72 saate kadar sürebilen bir işlemdir. Sertlik derinliği az, fakat çok sert bir yüzey elde edilir. Nitrürleme, karbürleme ve karbonitrürlemeden tamamen farklıdır. Parçalar ısıl işlemden sonra soğutma ortamın daldırılmazlar. Aşağıda en yaygın nitrürleme yöntemleri hakkında kısa bilgiler verilmiştir. Yaygın nitrürleme yöntemleri hakkında genel bilgiler
Şekil 9:1035 çeliğinin azot gazı ile nitrürlenmiş yapısı Nitrürleme ve nitrokarbürleme bir çok gelişmiş ülkede endüstriyel anlamda kullanılan bir termokimyasal işlemdir. Otomobillerde dişli kutuları, takım elemanlarında (kesme kalıp takımları, kalıplar), basınçlı döküm parçaları, pres parçalan, hidrolik parçalar, plastik üreten ve işleyen parçalar kamera ve projektör parçaları gibi küçük parçaların aşınmaya korunmasında kullanılmaktadır. 7.Isıl İşlemde Difüzyonun Önemi Difüzyon işlemi, gittikçe gelişen imalat sanayinde yüzey işlemleri teknolojisinde- önemli bir kullanım alanı bulmaktadır. İmalat sanayinde uygulanan yüzey işlemleri özellikle aşınmaya ve korozyona dayanıklı, çok sert yüzey tabakalarının üretilmesini içerir.bu çeşit yüzey tabakalarının üretilmesi ise, difüzyonla yüzey bölgesine karbon, azot ve bor gibi atomların nüfuz ettirilmesi ve uygun intermetalik fazların oluşturulması esasına dayanır. İşlem yüzeyi C, N veya B atomlarınca zengin ortamlarla temas ettirilir. Katı-sıvı veya gaz ortamında (CO, NH, siyanürler, B, C gibi), difüzyon için gerekli yüksek sıcaklık verilir ve difüzyon derinliği (Xm) sıcaklık ve zaman seçimiyle tayin edilir. N- difüzyonu (nitrürasyon) ɑ-fe de gerçekleştirilirken, sementasyon ( C- difüzyonu) için γ Fe yapısına gerek vardır. İçerisinde zaten yeterli C bulunan çeliklerin su vererek sertleştirilmesinde, difüzyonun engellenmesi (hızlı soğutarak zaman verilmeden sıcaklığın düşürülmesi ) yoluna gidilir. Karbonlu çeliklerin hidrojen ortamında tavlanmasıyla, CH 4 oluşturularak yüzey bölgesinin karbonsuzlaştırılması ( dekarborizasyon ) ise difüzyon olayının ters yönde cereyan etmesine bir örnek teşkil eder.
8.Difüzyonla alakalı Bazı Endüstriyel Uygulamalar 8.1. Sementasyon işlemi Az karbonlu çeliklerin işlenmesi kolaydır fakat aşınma mukavemetleri düşüktür. Çeliğe şekil verdikten sonra sürtünmeye maruz kalacak yüzeylere sementasyon işlemi uygulayarak yüzeydeki karbon oranı arttırılır, sonra su vererek sertleştirilir. Sementasyonda aktif karbon ortamında az karbonlu çelik yüksek sıcaklıklara ısıtılır. Karbon atomlarının yayınması sonucu yüzeyde ince bir tabaka boyunca yüksek karbonlu bir yapı oluşur. Bu çeliğe su verilirse yüzeyi sert ve aşınmaya dayanıklı, içi yumuşak ve tok bir malzeme elde edilir. Örneğin motorların krank millerinin sürtünen yüzeyleri bu yöntemle sertleştirilir. 8.2. Galvanizasyon İşlemi Demirin korozyona karşı mukavemetini arttırmak için ergimiş çinko banyosuna daldırılır. Çinko yüzeysel yayınım sonucu demir yüzeyinde ince bir tabaka oluşturur. Böylece korozyona karşı koruma sağlanır. 8.3.Kaynak ve Lehim Yüksek sıcaklıkta basınç altında iki metal parçası arasında yayınım sonucu kaynak oluşur. Buna basınç veya demirci kaynağı denir. Ergime sıcaklığı 15350C olan demire basınç kaynağı 8000C civarında uygulanır.ergitmeli kaynak işleminde de iki metal parçası ergitilerek yüksek sıcaklıkta aralarında uzak mesafeli bir yayınım sağlanır. En iyi bileşim ergitme kaynağı ile sağlanır. Difüzyon kaynağı sonuç olarak metaller arası difüzyondan yararlanarak gerçekleştirilen bir birleştirme yöntemidir. Bu birleştirmede esas olan, birleştirilecek yüzeylerde metal-metal temasını sağlamak ve temas bölgesinde hızlı difüzyon için gerekli yüksek sıcaklığa, ya sürtünme ısısı üretilerek (sürtünme kaynağı), ya da basınç altında ısıtarak( basınç veya demirci kaynağı) ulaştırılmasıdır. Burada öngörülen (ve esas olan ) metal-metal teması, ara yüzey bölgelerinin oksit, cüruf ve her türlü reaksiyon ve absorpsiyon tabakasından arındırılmasıyla mümkün olur. Lehimde dolgu metalinin ergime sıcaklığı birleştirilecek ana metalinkinin çok altındadır. Lehim metalinin ergime sıcaklığı yükseldikçe yayınım derinliği artar ve daha mukavim bir bileşim sağlanır. Yumuşak lehimde bazı ergime-kullanma sıcaklıkları; Pb-Sn : 185 C Sn-Zn : 260 C Pb-Hg : 310 C Sert lehimde ise Ag-Cu-Zn : 620 C
Al-Si : 570 C Cu-Ni-Zn : 900 C 8.4.Sinterlemeve Toz Metalurjisi Sinterleme(pişirme) malzeme parçacıklarının birbirleriyle birleşmesini sağlayan ve kademeli bir şekilde parçacıklar arasındaki gözenek hacmini azaltan bir yüksek sıcaklık işlemidir. Sinterleme esnasında difüzyon işlemleri. Temas noktalarında atomlar difüz eder, körüler oluşturur ve sonunda boşlukları doldurur. 8.5.Diğer Uygulamalar: Polikristalli bir malzemede farklı yöntemlere sahip kristaller arasındaki düzensiz atomların enerjileri yüksektir. Komşu kristallerin birisinin kafes düzenine girerek düzenli yapıya geçmek isterler. Tane sınırlarının ötelenmesi (tane irileşmesi) anlamına gelen bu atomsal yer değiştirme hareketi için de aktivasyon enerjisine ulaşılması gerekir. Malzemenin yapısına (difüzyon sistemi) bağlı olarak aktivasyon enerjisinin düşük olması, yüksek sıcaklık ve bu sıcaklıkta tutma süresini, sonuçta oluşacak tane irileşmesini tayin eder. Özellikle çeliklerin yüksek sıcaklıkta uzun süre bekletilmesinin söz konusu olduğu ısıl işlemlerde tane irileşmesi kaçınılmaz olur (difüzyon tavlanmasında olduğu gibi); veya sıcaklık ve zaman faktörleri amaca ulaştırılacak kadar düşük (sadece gerekli) ölçülerde tutulur (su verme işleminde ɑ-γ tam dönüşümü için gereken en küçük t ve T değerlerinin seçilmesi gibi). Plastik malzemelerde pek çok endüstriyel işlemler uzun makro molekül zincirleri arasına küçük moleküllerin ve/veya atomların difüzyonunu gerektirir. Tekstil ürünlerinin pek çoğuna uygulanan boya maddelerinin nüfuziyeti, homojen dağılım ve kalıcılığı etkileyen uygun difüzyon parametreleri ile sağlanır. Buna karşılık gıda endüstrisinde ve gaz sızdırmaz plastik makine parçalarının imalinde difüzyon genellikle istenmez: Koruma amaçlı paketlemelerdeki istenmeyen difüzyon, bozulmalara yol açabilir.