Soldadura en frio
soldadura en frío o soldadura por contacto es un proceso de soldadura de estado sólido en el que la unión se realiza sin fusión ni calentamiento en la interfaz de las dos piezas a soldar. A diferencia de la soldadura por fusión, no hay fase líquida o fundida en la unión.
La soldadura en frío se reconoció por primera vez como un fenómeno general de materiales en la década de 1940. Luego se descubrió que dos superficies limpias y planas de metal similar se adherirían fuertemente si se pusieran en contacto en el vacío (ver Fuerza de Van der Waals). La soldadura en frío a micro y nanoescala recientemente descubierta ha mostrado potencial en los procesos de nanofabricación.
La razón de este comportamiento inesperado es que cuando los átomos en contacto son todos del mismo tipo, no hay manera de que los átomos "conozca" que están en diferentes pedazos de cobre. Cuando hay otros átomos, en los óxidos y grasas y capas de superficie más complicadas delgadas de contaminantes entre sí, los átomos "saben" cuando no están en la misma parte.
—Richard Feynman, El Feynman Conferencias sobre Física, 12-2 Fricción
Las aplicaciones incluyen cables y conexiones eléctricas (como conectores de desplazamiento de aislamiento y conexiones de envoltura de cables).
En el espacio
Los problemas mecánicos en los primeros satélites a veces se atribuían a la soldadura en frío.
En 2009, la Agencia Espacial Europea publicó un artículo revisado por pares que detalla por qué la soldadura en frío es un tema importante que los diseñadores de naves espaciales deben considerar cuidadosamente. El artículo también cita un ejemplo documentado de 1991 con la antena de alta ganancia de la nave espacial Galileo.
Una fuente de dificultad es que la soldadura en frío no excluye el movimiento relativo entre las superficies que se van a unir. Esto permite que las nociones ampliamente definidas de irritación, fricción, fricción y adhesión se superpongan en algunos casos. Por ejemplo, es posible que una unión sea el resultado tanto de soldadura en frío (o "vacío") como de excoriación (o fricción o impacto). Por lo tanto, el excoriado y la soldadura en frío no son mutuamente excluyentes.
Nanoescala
A diferencia del proceso de soldadura en frío a escala macro, que normalmente requiere la aplicación de grandes presiones, los científicos descubrieron que los nanocables de oro monocristalinos ultrafinos (diámetros inferiores a 10 nm) se pueden soldar en frío en cuestión de segundos mediante solo contacto mecánico, y en condiciones notablemente inferiores. bajas presiones aplicadas. La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución y las mediciones in situ revelan que las soldaduras son casi perfectas, con la misma orientación del cristal, resistencia y conductividad eléctrica que el resto del nanocables. La alta calidad de las soldaduras se atribuye a las dimensiones de la muestra a nanoescala, los mecanismos de unión orientada y la rápida difusión superficial asistida mecánicamente. También se demostraron soldaduras a nanoescala entre oro y plata, y plata y plata, lo que indica que el fenómeno puede ser aplicable en general y, por lo tanto, ofrece una visión atomística de las etapas iniciales de la soldadura en frío macroscópica, ya sea para metales a granel o para películas metálicas delgadas.