Diffusion of boron in cobalt sinters

• Autorzy: Borowiecka-Jamrozek J. , Lachowski J.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0137

Warianty tytułu

PL

Dyfuzja boru w spiekach kobaltu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the process of diffusion taking place at the surface of sinters produced from Co Extrafine powder after saturation with boron. Boronizing was performed at a temperature of 950°C for 6 and 12 hours by applying B4C powder as a depositing source, NH4Cl + NaF as an activator and Al2O3 as an inert filler. The study involved determining the diffusion coefficient, which required analyzing the microstructure and thickness of the layers and the process time. The images obtained with a Leica DM-4000 optical microscope revealed a two-phase structure of the boride layers. The presence of the two phases, i.e. CoB and Co2B, was confirmed by X-ray diffraction (XRD). A model of diffusion of boron atoms into the cobalt substrate was developed assuming the reaction diffusion mechanism. This model was used to calculate the diffusion coefficient. It required taking account of the interatomic potentials of boron and cobalt. The calculation results were compared with the experimental data concerning the diffusion of boron in other materials.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu dyfuzji w warstwach powierzchniowych uzyskanych w wyniku nasycenia borem spieków otrzymanych z proszku kobaltu gatunku Co Extrafine. Warstwy otrzymano przy zastosowaniu proszkowej metody borowania opartej na wykorzystaniu mieszaniny o składzie: B4C jako składnik podstawowy stanowiący źródło boru, (NH4Cl + NaF) aktywator i Al2O3 jako wypełniacz. Zachowane były następujące parametry procesu: temperatura 950°C, czas 6h i 12h. Badania obejmowały wyznaczenie współczynnika dyfuzji w oparciu o strukturę, grubość uzyskanych i czas nasycenia warstw. Obserwacji naniesionych warstw dokonano za pomocą mikroskopu optycznego Leica DM-4000. Zdjęcia ujawniły dwufazową strukturę warstw borkowych. Badania rentgenowskie potwierdziły występowanie faz o składzie: CoB i Co2B. Zbudowano model dyfuzji atomów boru w strukturze kobaltu zakładając dyfuzję reaktywną. Obliczono współczynnik dyfuzji w oparciu o model atomowy dyfuzji wykorzystując potencjały oddziaływan pomiędzy atomami boru i kobaltu. Otrzymane wyniki porównano z danymi doświadczalnymi dyfuzji boru w innych materiałach.

Słowa kluczowe

EN

diffusion; sinter; cobalt; boronizing

PL

dyfuzja; spiek; kobalt; bor

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 4
• Strony: 1131--1136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Borowiecka-Jamrozek J.

• Faculty of Mechatronics and Machinery Design, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia PP 7, 25-314 Kielce, Poland

autor

Lachowski J.

• Faculty of Management and Computer Modelling, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia PP 7, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] K. Przybyłowicz, Badania procesu dyfuzjiwmetalach w okresie 70-lecia AGH, Zesz. Nauk. AGH, Met.-Odl., nr 1287, Kraków 1989.
• [2] B. Kastner, K. Przybyłowicz, Kinetyka dyfuzji boru w procesie naborowania stali, Hutnik 44, 2, 85-89 (1977).
• [3] L. S. Ljachowicz, Borirowanije stali. Izd. Metałłurgija, Moskwa, 1978.
• [4] K. Przybyłowicz, Teoria i praktyka borowania stali (Monografie, Studia, Rozprawy), Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2001.
• [5] Metals Handbook, Properties and Selection, Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials, V 2. ASM International, 1998, s 616.
• [6] Du. Yong, J. C. Schuster, Y. Aust In Chang, J. Zhangpeng, B. Huang, Athermodynamic description of the B-Co system: modeling and experiment, Zeitschrift fur Metallkunde 11; p. 1157-1163, Germany, November 2002.
• [7] Ed.Ch. P. Poolejr., Encyclopedic Dictionary of Condensed Matter Physics, Elsevier Academic Press, London 2004.
• [8] A. G. Matuschka, Boronizing. Carl Hanser Verlag, Munchen Vien 1980.
• [9] J. Wojewoda, P. Zięba, R. Onderka, R. Filipek, P. Romanow, Growth kinetics of the intermetallic formed in diffusion soldered interconnections, Archives of Metallurgy and Materials 51, 345-353 (2006).
• [10] P. Skrzyniarz, A. Sypień, J. Wojewoda-Budka, R. Filipek, P. Zięba, Microstructure and kinetics of intermetallic phase growth in Ag/Sn/Ag joint obtained as the results of diffusion soldering, Archives of Metallurgy and Materials 55, 123-130 (2010).
• [11] B. Kastner, K. Przybyłowicz, Examination of the Mechanism of Boron Saturated Layer Formation of Steels, Zesz. Nauk. AGH Met.-Odl. 2, 4, 463-480 (1976).
• [12] Z. M. Jarzębski, Dyfuzja w metalach i stopach, Wyd. Śląsk, Katowice 1987.
• [13] P. N. Parikov, W. I. Isajchev, Diffusija v metallakh i splavakh, Naukova Dymka, Kiev 1987.
• [14] J. Ciba i in, Encyklopedia pierwiastków, WNT, Warszawa 1996.
• [15] D. K. Belashchenko, V. V. Hoang, P. K. Hung, Computer simulation of local structure and magnetic properties of amorphous Co-Balloys, Journal of Non-Crystalline Solids 276, 169-180 (2000).
• [16] S. Mrowec, Teoria dyfuzji w stanie stałym, PWN,Warszawa 1989.