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 piezas que se van a soldar. A diferencia de la soldadura por fusión , no hay fase líquida ni fundida presente en la unión.
La soldadura en frío se reconoció por primera vez como un fenómeno general de los materiales en la década de 1940. Entonces se descubrió que dos superficies limpias y planas de un metal similar se adherirían fuertemente si se ponían en contacto en el vacío (véase la fuerza de Van der Waals ). La soldadura en frío a escala micro [1] y nano [2] ha demostrado tener 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 en capas superficiales delgadas más complicadas de contaminantes en el medio, los átomos "saben" que no están en la misma pieza.
— Richard Feynman , Las conferencias Feynman sobre física , 12-5 Fricción
Las aplicaciones incluyen cables y conexiones eléctricas (como conectores con desplazamiento de aislamiento y conexiones con envoltura de cables ).
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 problema importante que los diseñadores de naves espaciales deben considerar cuidadosamente. [3] El artículo 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 los conceptos ampliamente definidos de desgaste por fricción , fricción estática y adhesión se superpongan en algunos casos. Por ejemplo, es posible que una unión sea el resultado tanto de la soldadura en frío (o "al vacío") como del desgaste por fricción (o por impacto). Por lo tanto, el desgaste por fricción y la soldadura en frío no son mutuamente excluyentes.
A diferencia del proceso de soldadura en frío a escala macro, que normalmente requiere la aplicación de grandes presiones, los científicos descubrieron que los nanohilos de oro ultrafinos monocristalinos (con un diámetro inferior a 10 nm) se pueden soldar en frío en cuestión de segundos mediante contacto mecánico únicamente y con 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 de los cristales, resistencia y conductividad eléctrica que el resto del nanohilo. La alta calidad de las soldaduras se atribuye a las dimensiones de la muestra a escala nanométrica, los mecanismos de unión orientada y la rápida difusión superficial asistida mecánicamente . También se demostraron soldaduras a escala nanométrica 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 visión atomística de las etapas iniciales de la soldadura en frío macroscópica para metales a granel o películas delgadas metálicas . [2]
Trabajos relacionados con Automatización avanzada para misiones espaciales/Apéndice 4C en Wikisource