冷焊

冷焊是套用機械力、分子力或電力使得焊材擴散到器具表面的一種工藝（方法）。在微觀尺度下該現象與材料表面原子的擴散密切相關。

基本介紹

• 中文名：冷焊
• 外文名：Cold Welding
• 定義：：套用機械力、分子力或電力使得
• 用途：修復超差，塗層，納米組裝
• 種類：堆焊型冷焊機焊接銅鋁線冷焊機。

定義

套用機械力、分子力或電力使得焊材擴散到器具表面的一種工藝（方法）。常用於修復超差，塗層。在物理學中納米尺寸下必須考慮的一種特殊效應。

原理

冷焊種類

冷焊機可分為堆焊型冷焊機、貼薄片修復型的冷焊機、焊接銅鋁線冷焊機。其中前兩者用於修復金屬、鑄件表面的磨損、劃傷、氣孔、砂眼等細小缺陷；後者用於焊接銅線、鋁線等有色金屬線材，如電動機漆包線的焊接等。

堆焊型

利用充電電容，以10^-3~10^-1秒的周期，10^-6~10^-5秒的超短時間放電。電極材料與模具接觸部位會被加熱到8000~10000℃，等離子化狀態的熔融金屬以冶金的方式過渡到工件的表面。由於與母材之間產生了合金化作用，向工件內部擴散，熔滲，形成了擴散層，得到了高強度的結合。實現冷焊（熱輸入低）的原理是放電時間（Pt）與下一次放電間隔時間（It）相比極短，機器有足夠的相對停止時間，熱量會通過模具基本體擴散到外界，因此模具的被加工部位不會有熱量的聚集。雖然模具的升溫幾乎停留在室溫，可是由於瞬時熔化的原因，電極尖端的溫度可以到達10000℃左右。焊條瞬間產生金屬熔融，過渡到母材金屬的接觸部位，同時由於等離子電弧的高溫作用，表層深處開成像生了根一樣的強固的擴散層，呈現出高結合性，不會脫落。

堆焊型冷焊機用於鐵、鋼、鋁、銅等鑄造件裂紋、沙眼、凹坑、氣孔、磨損、缺口、劃傷等金屬表面缺陷的修補。冷焊機補焊後工件不產生熱裂紋、不變形、無色差、沒有硬點、熔接強度高，可進行機加工。金屬修補冷焊機常用於曲軸磨損、塑膠模具磨損、軋輥腐蝕洞眼、氣孔沙眼等修復領域。

貼薄片式

貼片式冷焊機業內叫工模具修補機。採用電阻焊原理修復模具等設備表面的磨損等缺陷。常用於工模具使用過程中產生的局部磨損、模具裂紋、模具生產過程中的切削過度、尺寸超差、稜角損傷、氬焊不足等加工缺陷。它可以將不鏽鋼等薄焊片（0.05-0.20mm）貼上到工件表面，每次貼上厚度最大等同與焊片厚度。該機器也可以將焊粉（或加工廢削），填充到缺陷處（如氣孔沙眼），經放電後修復。該冷焊機修復工件時整體上發熱很小，因此可以避免傳統焊接的變形、裂紋、變色等缺點，特別適合修補精細工件和不能進行高溫補焊修復的工件。

銅鋁線

銅線冷焊機、鋁線冷焊機又叫冷接機，冷壓焊機，冷焊鉗等名稱。是焊接銅線、鋁線的設備。可分為手鉗式、長柄式、台式、液壓型冷焊機等。焊接的有色金屬線規從0.08到25MM之間。

該冷焊機是靠壓力來焊接有色金屬，不需要用電 、用氣 、無需加熱 、也不需用填料和焊劑，焊接起來的電線結實牢固，常用於發動機漆包線的焊接。

納米線

超細金屬納米線之間的焊接是由美國萊斯大學的Lu等人在Nature Nanotechnology《自然 納米》上首次報導。研究者原位觀察到了金、銀納米線的奇特的冷焊行為：當兩根直徑小於 10 nm的單晶金納米線接觸時，即使外界不施加熱和壓力，它們也能自發地融合起來，形成無缺陷的完美單晶納米線。原位電學性能測試實驗表明焊接處有著良好的導電性能，原位力學拉伸測量實驗表明焊接處有著和完美納米線一樣的斷裂強度。 這一現象可能是在納米尺度下，晶格定向接觸和表面原子快速擴散的共同作用導致的。另外，冷焊現象也廣泛存在於金納米線和銀納米線甚至其他貴金屬超細納米線（特徵尺寸小於10納米）的焊接中。

套用

由於冷焊區別與傳統意義的焊接，冷焊劑的硬度、粘附力和強度特別高，幾乎沒有收縮率，能可靠的防止許多化學作用、物理應力和機械應力等，人們又稱其為“液體金屬”。採用合理的工藝，選擇適當的化學粘合材料（膠粘劑、密封劑、固持劑、修補劑等）將同種材料或異種材料連線在一起，實現連線、密封、固持、功能塗層，是冷焊當前的主要套用之一。

冷焊可以用來對一切金屬以及幾乎所有的其他各種原材料進行相互連線、固定焊接和密封，硬化後和金屬一樣能銼、刨、磨、銑、拋光、車、噴丸等,能用各種刀具進行加工。對於修復舊設備，減少製造過程的廢次品，具有重要意義。再者某些材料的連線用一般的焊接法時，由於焊接時溫度很高，不僅有損材料的強度，而且還容易變形，特別對薄型材料就更成問題。但這些問題對冷焊來說是不存在的，因為冷焊是在常溫下進行，同時接頭的應力能比較均勻地分布在全部膠面上，從而改善了金屬由於焊、鉚、螺栓連線所引起的上述部分問題，提高了疲勞壽命。

現隨著冷焊技術套用的成熟，高分子複合材料類冷焊套用較為穩定廣泛，而納米材料之間的冷焊則獲得越來越多的關注，包括納米組裝和先進制造，生物感測器，下一代微電子元件和晶片互聯技術等。

航空危害

概念

在空間高真空條件下，固體表面會失去所吸附的氣體，固體表面相互接觸時便發生不同程度的粘合現象，稱為粘著。如果除去氧化膜，使表面達到原子清潔程度，在一定的壓力負荷下可進一步整體粘著，即引起冷焊。這種現象可使太空飛行器上的一些活動部件出現故障，如加速軸承磨損、電氣活動觸點卡住、太陽電池翼伸展困難等。

預防

1、選擇不易發生冷焊的配偶材料，如常見的三氧化二鋁，和一些其他材料如三氧化二鉻、二硫化鉬等製成的薄膜，因為其能降低金屬之間的摩擦，將其貼附在航天其上能有效降低冷焊現象。
2、在接觸面上塗敷固體潤滑劑或設法補充液體潤滑劑也能降低冷焊現象。