冷間溶接

冷間溶接または接触溶接は、溶接される 2 つの部品の接合面を溶融または加熱せずに接合する固体溶接プロセスです。溶融溶接とは異なり、接合部には液体または溶融相は存在しません。

冷間圧接は、1940年代に初めて一般的な材料現象として認識されました。その後、真空中で2つの同種の金属の清潔で平らな表面を接触させると、強く接着することが発見されました（ファンデルワールス力を参照）。マイクロ^[1]およびナノスケールの冷間圧接^[2]は、ナノファブリケーションプロセス での可能性を示しています。

この予期せぬ動作の理由は、接触している原子がすべて同じ種類の場合、原子はそれらが別の銅片にあることを「知る」ことができないからです。酸化物やグリース、そして中間のより複雑な汚染物質の薄い表面層に他の原子がある場合、原子はそれらが同じ部分にないことを「知る」のです。

— リチャード・ファインマン『ファインマン物理学講義』12-5 摩擦

用途には、ワイヤストックや電気接続（絶縁被覆除去コネクタやワイヤラップ接続 など）が含まれます。

初期の衛星の機械的な問題は、冷間溶接に起因すると考えられることがありました。

2009年に欧州宇宙機関は、冷間溶接が宇宙船設計者が慎重に考慮する必要がある重要な問題である理由を詳述した査読済み論文を発表しました。 ^[3]この論文では、 1991年にガリレオ宇宙船の高利得アンテナ で記録された例^{[4]も引用されています。}

難しさの 1 つは、冷間圧接では接合面間の相対的な動きが排除されないことです。このため、かじり、フレッティング、スティクション、接着という広義の概念が、場合によっては重複することがあります。たとえば、接合部が冷間 (または「真空」) 圧接とかじり (またはフレッティングまたは衝撃) の両方の結果である可能性があります。したがって、かじりと冷間圧接は相互に排他的ではありません。

通常、大きな圧力を加える必要があるマクロスケールの冷間圧接プロセスとは異なり、科学者らは、単結晶の極薄金ナノワイヤ（直径10nm未満）は、機械的接触のみで、非常に低い圧力で数秒以内に冷間圧接できることを発見した。^[2]高解像度透過型電子顕微鏡とその場測定により、溶接部はほぼ完璧であり、結晶配向、強度、電気伝導性はナノワイヤの残りの部分と同じであることが明らかになった。溶接部が高品質である理由は、ナノスケールのサンプル寸法、配向接着メカニズム、機械的に補助された高速表面拡散によるものである。金と銀、銀と銀の間でもナノスケールの溶接が実証されており、この現象は一般に適用できる可能性があり、したがってバルク金属または金属薄膜のマクロ的な冷間圧接の初期段階を原子レベルで観察できる可能性があることを示している。^[2]

• アバットメント（歯科）  – 歯科における接続要素
• ゲージブロックの絞り – 部品を積み重ねて正確な長さを生産するシステム
• 分子間力 – 分子と隣接する粒子間の引力または反発力
• ナノインプリントリソグラフィー – 特殊なスタンプを使用してナノメートル規模のパターンを製造する方法
• 光学的接触接合 – 2 つの密接に適合した表面が分子間力によって結合されるプロセス。
• スポット溶接 – 接触する金属表面を電流の抵抗による熱で接合するプロセス
• トライボロジー – 相対運動する表面の相互作用に関する科学と工学
• 真空接着 – 硬い真空中で物体同士を接触させる自然なプロセス

• Sinha, K.; Farley, D.; Kahnert, T.; Solares, SD; Dasgupta, A.; Caers, JFJ; Zhao, XJ (2014). 「接着接合されたフリップチップ相互接続の接合強度に対する製造パラメータの影響」。Journal of Adhesion Science and Technology。28 ( 12): 1167–1191。doi : 10.1080 /01694243.2014.891349。S2CID 136894947  。
• カルパクジャン、セロペ (2005)。製造エンジニアリングとテクノロジー(第 5 版)。プレンティス ホール。p. 981。ISBN 978-0-13-148965-3。

• ウィキソースの宇宙ミッション向け高度自動化/付録 4C に関連する作品
• {Coldweld データベースは 2023 年 1 月 26 日に Wayback Machine にアーカイブされました。| https://coldweld.aac-research.at/}}