Ich denke, dass bloßes Berühren die Oberflächen nicht nahe genug bringt. Die Oberfläche eines Metalls ist normalerweise nicht perfekt. Vielleicht hat es eine Oxidschicht, die jeder Art von Reaktion widersteht. Wenn das Metall extrem rein ist und Sie zwei Teile davon extrem nahe beieinander bringen, verbinden sie sich. Es wird auch als Kaltschweißen bezeichnet.

Weitere Informationen:

• Was verhindert, dass sich zwei Metallteile verbinden?
• Kaltschweißen

Sie tun es, wie Feynman sagte. Wenn Sie zwei perfekt polierte Kupferstücke haben und diese in Kontakt bringen, schweißen sie automatisch (die Kupferatome wissen nicht, zu welchem ​​Stück sie gehören).

Aber im wirklichen Leben erlauben Öle, Oxide und andere Verunreinigungen diesen Prozess nicht.

Gefunden! Lesen Sie Feynmans eigene Worte (wobei $ \ mu $ = Reibungskoeffizient):

Wenn wir versuchen, absolut reines Kupfer zu erhalten, wenn wir die Oberflächen reinigen und polieren, entgasen Sie die Materialien im Vakuum, und treffen Sie alle erdenklichen Vorsichtsmaßnahmen, wir bekommen immer noch nicht $ \ mu $. Wenn wir das Gerät auch nur in eine vertikale Position neigen, fällt der Schieber nicht ab - die beiden Kupferstücke haften zusammen! Der Koeffizient $ \ mu $, der für relativ harte Oberflächen normalerweise kleiner als eins ist, wird um ein Vielfaches eins! Der Grund für dieses unerwartete Verhalten ist, dass die Atome, wenn sie alle gleich sind, nicht wissen können, dass sie sich in verschiedenen Kupferstücken befinden. Wenn es andere Atome gibt, in den Oxiden und Fetten und komplizierteren dünnen Oberflächenschichten von Verunreinigungen dazwischen, „wissen“ die Atome, wenn sie sich nicht auf demselben Teil befinden. Wenn wir bedenken, dass es Kräfte zwischen Atomen sind, die das Kupfer als Feststoff zusammenhalten, sollte klar werden, dass es unmöglich ist, den richtigen Reibungskoeffizienten für reine Metalle zu erhalten.

Das gleiche Phänomen kann beobachtet werden in einem einfachen hausgemachten Experiment mit einer flachen Glasplatte und einem Glasbecher. Wenn der Becher auf die Platte gelegt und zusammen mit einer Schnur gezogen wird, gleitet er ziemlich gut und man kann den Reibungskoeffizienten fühlen; es ist ein wenig unregelmäßig, aber es ist ein Koeffizient. Wenn wir jetzt die Glasplatte und den Boden des Tumblers nass machen und erneut ziehen, stellen wir fest, dass er bindet, und wenn wir genau hinschauen, werden wir Kratzer finden, weil das Wasser das Fett und die anderen Verunreinigungen von der Oberfläche heben kann. und dann haben wir wirklich einen Glas-zu-Glas-Kontakt; Dieser Kontakt ist so gut, dass er festhält und der Trennung so stark widersteht, dass das Glas auseinandergerissen wird. Das heißt, es macht Kratzer.

Quelle: http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_12.html

Zwei Gründe:

• Oxide
• Die Rauheit der Oberfläche

Wenn die Oberfläche rau ist, dann die Mehrheit von Die Oberfläche berührt den Luftspalt zwischen den beiden, nicht die gegenüberliegende Oberfläche. An den sich berührenden "Peaks" kann sich eine Bindung bilden, die jedoch im Vergleich zum Rest des Metalls schwach ist, da sich ein sehr kleiner Teil der Oberfläche tatsächlich gebunden hat. Zusätzlich adsorbieren Metalloberflächen Sauerstoff und bilden auf der Oberfläche Oxide / Sauerstoff-Monoschichten. Dies ist tatsächlich ein sichtbarer Prozess bei Metallen wie Natrium und Kalium (die Farbe ändert sich in kurzer Zeit). Bei allen Metallen kommt es jedoch immer noch zu einer ausreichenden Oxidbildung, da die Randmetalle ihre Valenzen nicht vollständig erfüllt haben. Sogar eine Monoschicht aus adsorbiertem Sauerstoff reicht aus, um das Schweißen der Oberflächen zu verhindern.

Wenn zwei saubere, flache Metalloberflächen zusammengebracht werden (normalerweise im Vakuum), führen sie tatsächlich Kaltschweißen a durch >. Dies ist für makroskopische Objekte aufgrund der perfekten Ebenheitsanforderung schwer zu erreichen, aber dennoch möglich. In der Praxis wird es häufiger zum Schweißen kleiner Dinge verwendet.

Ich glaube, dass dies aufgrund der besonderen Eigenschaften von Gold (Formbarkeit und mangelnde Korrosion) im Wesentlichen bei der Vergoldung der Fall ist.

Extrem flache Oberflächen können aufgrund von Verklebungen zusammenkleben zu Van der Waals Kräften sowie Luftdruck. Ich habe einmal versehentlich zwei optische Quarzfenster zusammengeklebt und hatte eine verdammt große Zeit, sie zu trennen.

Ich kann nichts dazu sagen, da ich nicht den Ruf dafür habe, aber ich habe einige relevante Kenntnisse aus meiner Forschung in den Materialwissenschaften.

Um das zu ergänzen, was DumpsterDoofus gesagt hat, ist es sehr Zwei Glas- oder Polymerstücke lassen sich leicht verbinden, wenn Sie sie sehr gut reinigen und die Oberfläche ionisieren. Nachschlagen Plasmapolymerisation.

Außerdem wären Sie überrascht, wie viel "Gunk" sich unter normalen atmosphärischen Bedingungen tatsächlich auf der Oberfläche eines bestimmten Materialstücks befindet. Es gibt einen Grund, warum viele Techniken zur Charakterisierung von Oberflächenmaterialien Ultrahochvakuum erfordern, da ich mich erinnere, dass es sich um etwa 1 Atomschicht / Sekunde Ablagerung unter $ 10 ^ {- 6} \, \ mathrm {torr} $ ( Quelle) handelt). Wenn Sie möchten, dass zwei Metalle ohne Anwendung von Wärme oder Kraft miteinander verbunden werden, müssen Sie ein besseres Vakuum erzeugen und dann die Oxidschicht entfernen.

Sie wären auch überrascht, wie viel organisches Material vorhanden ist Bedecke die Oberfläche von allem um dich herum. Ihre Finger produzieren Öl und sie haften an der Oberfläche von allem, was Sie berühren, und Ihre tote Haut blättert die ganze Zeit ab und bedeckt das Zeug um Sie herum. Sie können es bemerken, wenn Sie eine Metallprobe zu einem REM nehmen und Elektronen darauf schießen, um ein Bild der Oberfläche zu erhalten. Wenn sich organisches Material auf der Oberfläche befindet, wird der Bereich, in dem Sie Elektronen geschossen haben, nach einer Weile dunkel. Sie können es bemerken, wenn Sie herauszoomen oder herumschwenken. Dies ist auf eine Verunreinigung mit Kohlenwasserstoffen zurückzuführen, normalerweise durch die Öle an Ihren Fingern.

Metalle mit perfekt sauberen Oberflächen verbinden sich wie beschrieben, aber das ist im wirklichen Leben nicht der Fall, da eine dünne Sauerstoffschicht die Metalloberfläche blockiert.

Ähnlich wie sich Rost bildet, bedecken dünne Sauerstoffschichten jede metallische Oberfläche beim Kontakt.

Bindung ist viel mehr als der Austausch von Elektronen. Insbesondere, weil Elektronen, die Teil einer Elektronenwolke sind, nicht an Kristallbindungen teilnehmen.

Alle Metalle sind im Grunde genommen Kristalle - sie haben ein geeignetes Gitter. Um zwei Teile zu schweißen, müssen sie ein gemeinsames Gitter bilden (zumindest dort, wo sie geschweißt werden). Wenn Sie richtig schweißen, entsteht eine flüssige Phase zwischen (durch Wärme oder Strom), die kristallisiert.

Ich könnte mich irren, aber dieses Schweißen kann beobachtet werden. Wenn Sie zum Beispiel einige alte Eisenschrauben haben, die in ein Element eingeschraubt sind, das ebenfalls aus Eisen besteht (und nicht richtig geölt ist), können sie nach einiger Zeit sehr schwer zu lösen sein, was angeblich auf die Diffusion von Atomen zwischen beiden Teilen zurückzuführen war, was einfach war wegen der gleichen Gitterstruktur. Noch einmal: Ich habe dies als Anekdote in einer Physikvorlesung gehört, aber keine weiteren Beweise gesucht.

Um die Ideen des anderen zu diesem Thema zu ergänzen, spielt meiner Meinung nach auch das Konzept des "Oberflächenpotentials" eine große Rolle. Die Rauheit beeinträchtigt das Oberflächenpotential des Materials, da Lücken entstehen, in denen sich die beiden Metalle nicht verbinden können. Dies senkt das Oberflächenpotential des Materials.

Materialien wie Oxide, Öle oder andere Rückstände, die auf Metallen gefunden werden können, senken auch das Oberflächenpotential des Materials. Dieses Oberflächenpotential kann durch Van-Der-Waal-Wechselwirkungen, ionische Wechselwirkungen und andere polare unpolare Wechselwirkungen auf molekularer Ebene verringert werden. Jedes Molekül, das mit dem Metall in Kontakt kommt, sei es Luft an der Oberfläche oder zwischen Lücken aufgrund von Rauheit oder Rückständen, kann das Oberflächenpotential verringern.

Beispiel: Betrachten Sie die Bindung in einem Metall, das für Sie einfacher ist (in einem Halbleiter), wo Sie es gewohnt sind, Si-Si-Bindungen an jedes benachbarte Atom zu ziehen, jedoch auf der Oberfläche des Atoms können die Elektronen dies nicht binden, weil keine Elektronen mehr verfügbar sind. Dies führt dazu, dass Oberflächen aus Metall oder anderen Materialien wie Halbleitern extrem reaktiv sind: Sie bilden Oxidschichten oder reduzieren ihr Oberflächenpotential über die oben genannten Atom-Atom-Atom-Molekül-Wechselwirkungen. (Es ist einfacher, Silizium zu betrachten, da es Elektronen hat, die an seinen Kern "gebunden" sind, als ein reines Übergangsmetall, das "freie Elektronen" hat, die Menschen nicht als an den Kern gebunden betrachten.

Während ein einfacher Kontakt zwischen Metallen für die meisten Metalle nicht ausreicht, um sich zu verbinden, wird durch Relativbewegung die Fusion zwischen den Metallen erreicht (bei kleinen Kontakten). Ein häufiges Auftreten ist das Festfressen mechanischer Geräte aufgrund unzureichender Schmierung.

Ich glaube nicht, dass Schrauben aufgrund von Metall-Metall-Bindungen kleben - es ist meistens eine einfache Verzerrung, insbesondere der Gewinde und des Körpers der Schraube. Beschädigen Sie eine Schraube und setzen Sie sie auf engstem Raum ein.

Es hängt von der Reinheit des Metalls ab. Wenn die Oberfläche gut poliert ist, ist es tatsächlich möglich, Verbindungen mit den benachbarten Metallteilen herzustellen. Wenn jedoch Oxide und andere Verunreinigungen an der Oberfläche vorhanden sind, ist eine Bindung nicht möglich. Dies kann durch die Oberflächenenergie des Metalls erklärt werden. Nun, Sie können sehen, dass Metalle in der Pulvermetallurgie gebunden sind.