La soldadura en frío o soldadura por contacto es un proceso de soldadura en estado sólido en el que la unión se lleva a cabo sin fusión ni calentamiento en la interfaz de las dos partes a soldar. A diferencia de los procesos de soldadura por fusión, no hay ninguna fase líquida o fundida en la junta.
La soldadura en frío se reconoció por primera vez como un fenómeno general de los materiales en la década de 1940. Luego se descubrió que dos superficies limpias y planas de un metal similar se adherirían fuertemente si entraran en contacto mientras estaban en el vacío . La soldadura en frío a micro [1] y nanoescala [2], 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 forma de que los átomos "sepan" que están en diferentes piezas de cobre. Cuando hay otros átomos, en los óxidos y grasas y capas superficiales delgadas más complicadas de contaminantes en el medio, los átomos "saben" cuando no están en la misma parte.
- Richard Feynman , Las conferencias de Feynman , 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 de los primeros satélites se atribuían a veces 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. [3] El documento también cita un ejemplo documentado [4] 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 definidos de la excoriación , fretting , el pegarse, la fricción estática y la adhesión a la superposición en algunos casos. Por ejemplo, es posible que una unión sea el resultado de una soldadura en frío (o "vacío") y un desgaste (o desgaste o impacto). El rozamiento y la soldadura en frío, por lo tanto, no se excluyen mutuamente.
Nanoescala
A diferencia del proceso de soldadura en frío a macroescala, que normalmente requiere grandes presiones aplicadas, los científicos descubrieron que los nanocables de oro ultrafinos monocristalinos (diámetros inferiores a 10 nm) se pueden soldar en frío en segundos mediante contacto mecánico solo y bajo presiones aplicadas notablemente bajas. . [2] La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución y las mediciones in situ revelan que las soldaduras son casi perfectas, con la misma orientación cristalina, resistencia y conductividad eléctrica que el resto del nanoalambre . La alta calidad de las soldaduras se atribuye a las dimensiones de la muestra a nanoescala, los mecanismos de fijación 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 de aplicación general y, por lo tanto, ofrece una vista atomística de las etapas iniciales de la soldadura en frío macroscópica para metales a granel o película delgada metálica . [2]
Ver también
- Pilar (odontología) : un elemento de conexión
- Bloque patrón : un sistema para producir longitudes de precisión mediante el apilado de componentes
- Fuerza intermolecular : fuerza de atracción o repulsión entre moléculas y partículas vecinas.
- Litografía de nanoimpresión : método de fabricación de patrones de escala nanométrica utilizando un sello especial
- Tribología : ciencia e ingeniería de superficies que interactúan en movimiento relativo.
- Cementación al vacío : proceso natural de unión por contacto entre objetos en un vacío intenso
- Unión por contacto óptico : proceso mediante el cual dos superficies estrechamente conformadas se mantienen juntas mediante fuerzas intermoleculares.
- Soldadura por puntos : proceso en el que las superficies metálicas en contacto se unen mediante el calor de la resistencia a la corriente eléctrica.
Referencias
- ^ Ferguson, Gregory S .; Chaudhury, Manoj K .; Sigal, George B .; Whitesides, George M. (1991). "Adhesión por contacto de películas finas de oro sobre soportes elastoméricos: soldadura en frío en condiciones ambientales". Ciencia . 253 (5021): 776–778. doi : 10.1126 / science.253.5021.776 . JSTOR 2879122 . PMID 17835496 . S2CID 10479300 .
- ^ a b c Lu, Yang; Huang, Jian Yu; Wang, Chao; Sun, Shouheng; Lou, junio (2010). "Soldadura en frío de nanocables de oro ultrafinos". Nanotecnología de la naturaleza . 5 (3): 218–224. doi : 10.1038 / nnano.2010.4 . PMID 20154688 .
- ^ A. Merstallinger; M. Ventas; E. Semerad; BD Dunn (2009). Evaluación de la soldadura en frío entre superficies de contacto separables por impacto y fricción al vacío (PDF) . Agencia Espacial Europea. ISBN 978-92-9221-900-0. ISSN 0379-4067 . OCLC 55971016 . ESA STM-279 . Consultado el 24 de febrero de 2013 .
- ^ Johnson, Michael R. (1994). La anomalía de despliegue de la antena de alta ganancia de Galileo (PDF) . Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA. hdl : 2014/32404 . Archivado desde el original (PDF) el 8 de febrero de 2018 . Consultado el 1 de diciembre de 2016 .
Otras lecturas
- Sinha, K .; Farley, D .; Kahnert, T .; Solares, SD; Dasgupta, A .; Caers, JFJ; Zhao, XJ (2014). "Influencia de los parámetros de fabricación en la fuerza de unión de interconexiones flip-chip adheridas". Revista de ciencia y tecnología de la adhesión . 28 (12): 1167-1191. doi : 10.1080 / 01694243.2014.891349 .
- Kalpakjian (2005). Ingeniería y Tecnología de Fabricación (5ª ed.). Prentice Hall. pag. 981. ISBN 978-0-13-148965-3.