Явище дифузії - це процес, при якому в результаті тісного контакту між поверхнями молекули й атоми різних речовин починають змішуватися один з одним. Відбувається взаємопроникнення найдрібніших частинок речовини на молекулярному або атомарному рівні, при цьому концентрація цих речовин в шарі з'єднання автоматично вирівнюється і стає рівномірною. Завдяки цьому процесу був розроблений дифузний вид зварювання.

опис методу
Дифузія характерна для будь-яких речовин - газоподібних, рідких, аморфних і твердих, але по відношенню до трьох перших це явище не має такого вирішального значення для промисловості, як по відношенню до твердих речовин. При дотриманні певних умов - витримки по температурі, по тиску, при проходженні процесу в вакуумі або в середовищі, заповненої благородним газом, здатні змішуватися між собою навіть атоми твердих речовин різної природи, в тому числі такі різні, як метали і неметали.

Процес примусової дифузії твердих матеріалів з метою отримання міцного нерозривного з'єднання називається дифузійної зварюванням.
Найбільш часто в промисловості застосовується дифузійна зварювання в вакуумі, винайдена в СРСР в середині двадцятого століття Н. Ф. Козаковим. Процес відбувається в сильно розрідженому газовому середовищі, максимально наближеною до абсолютного вакууму - до 10 в мінус п'ятого ступеня мм. рт. стовпа.

Вакумування необхідно для з'єднання металів і неметалів у різних поєднаннях, яке неможливо при звичайній холодної зварюванні (наприклад, алюмінієвих листів). Крім того, необхідною умовою є сувора температурна витримка - нагрівання деталей, що з'єднуються до 0,5-0,7 їх температури плавлення.
Дифузійне зварювання - ізотермічний процес, що протікає при досить високій температурі і не дуже великому тиску - до 0,5 МПа. Залежно від матеріалу деталей, що зварюються процес з'єднання може тривати від кількох хвилин до кількох годин.

Галузь застосування
Дифузна зварювання - ідеальне рішення для з'єднань різнорідних матеріалів в різних поєднання, наприклад, стали і бронзи, сталі та кераміки тощо. Цей спосіб особливо ефективний, якщо треба домогтися міцного монолітного з'єднання різнорідних матеріалів без освіти грубого зварного або паечного шва. Його застосовують, якщо неможливо використовувати стандартні засоби кріплення, і в деяких інших випадках. Крім того, дифузійна зварювання приходить на допомогу, якщо необхідно зварювати дуже тугоплавкі метали, такі, як вольфрам і тантал. І цей же спосіб дозволяє створювати елементи високоточної електронної промисловості, різні датчики, напівпровідникові елементи.

Зокрема, дифузійна зварювання застосовується для створення:
• гільз рухових циліндрів (в основному для авіатехніки);
• гальмівних колодок і гальмівних дисків;
• елементів турбокомпресорів;
• штампів надвисокої твердості;

• металокерамічних виробів;
• складних композитів різних видів - зі скла і міді, металів з графітом, кварцом і навіть сапфіру
• з'єднань і важкооброблюваних сталевих і титанових сплавів підвищеної жаростійкості;
• створення напівпровідникових елементів.

Основна сфера застосування дифузійної зварювання - область високих технологій - авіаційної, космічної, інших видів важкого машинобудування. Але в той же час саме цей метод дозволяє створювати мікроскопічні деталі зі сфери складної електроніки.

переваги
Переваги у дифузійної зварювання наступні:
• прецизійна точність обробки;
• відсутність явно вираженого шва, монолітність з'єднання;
• можливість зварювати матеріали, що не сполучаються ніяким іншим способом (отримання складних композитів);
• можливість створювати вироби складної конструкції і конфігурації;
• мала витрата енергії;

• відсутність необхідності в застосуванні додаткових елементів, таких як присадки, електроди, припої та флюси (у ряді операцій є виняток - як прошарок використовується тонка золота і срібна фольга);
• екологічність зварювального процесу - немає бризок розплаву, шкідливих випромінювань і газових виділень, відсутня викид ультрафіолету;
• дуже висока міцність з'єднання;
• зручність створення пустотілих конструкцій, в тому числі композитних;
• економічність - в одній операції можна поєднати кілька різнорідних матеріалів.

Всі переваги роблять процес незамінним при певних умовах і відносять його до високотехнологічного виду. Однак у цього методу є і недоліки, до того ж досить істотні. 

недоліки
Головний з недоліків - сам апарат для дифузійної зварювання. Він являє собою складну установку, основні елементи якого - вакуумна камера з вакуумним насосом. У конструкції зварювального апарату для дифузійної зварювання також присутні преси, система охолодження, нагрівальні елементи і ряд допоміжних механізмів, виготовлених з жароміцних сплавів, так як зварювання виробляється при високій температурі.

Технічна складність зварювальної установки, її велика маса і загальна громіздкість увазі її високу базову вартість. Це перешкоджає повсюдному поширенню дифузійної зварювання, роблячи її рентабельною (в силу необхідності) в основному для складних виробництв, таких, як виготовлення напівпровідників в електроніці, а також деяких принципово важливих деталей в авіаційному та космічному машинобудуванні (і в деяких інших областях, де потрібно аналогічне якість).

Наявність камери накладає обмеження на розміри деталей, що зварюються - це другий істотний недолік.
Третім мінусом є необхідність дуже ретельного очищення і полірування поверхонь перед дифузійним контактом, оскільки будь-яка плівка забруднення стає непереборною перешкодою для дифузії.
Зверніть увагу, що в деяких особливих випадках сполучаються поверхні, навпаки, цілеспрямовано окислюються. Шар окислів може сприяти більш швидкому взаємопроникнення атомів. Така технологія використовується при з'єднанні скла і кераміки із застосуванням металевого підшару.

На різних виробництвах застосовують різні за габаритами, потужностям і призначенню установки дифузійної зварювання, такі, як П-114, П-115, УСДВ-630, ДСВ-901, МДВС-302 та інші.

технологія
Технологічні методи дифузійної зварювання можуть істотно різнитися між собою, так само, як розрізняються і з'єднуються матеріали. З принципової точки зору при зварюванні у вакуумі застосовують ті ж прийоми, що і в звичайній дифузійної (холодної) зварюванні, наприклад, алюмінію - це з'єднання деталей внахлест, стик-в-стик і шовним методом. Однак через різнорідності хімічних і фізичних властивостей матеріалів, яким належить перетворитися в нове композитне речовина, використовується безліч додаткових прийомів, що поліпшують і прискорюють процес дифузії - в кожному конкретному з'єднанні свої.

Зокрема, часто використовуються прокладки з металів з високою схильністю до дифузії - золота, срібла, нікелю, міді. В окремих техпроцесах матеріал прокладки або підшару потрібно додатково підігрівати, піддавати окисленню або сульфідування. Також в залежності від фізичних властивостей матеріалів, що зварюються підбираються унікально температура і тиск.