La sinterizzazione al plasma di scintille (SPS) è un processo che utilizza la corrente continua pulsata per generare un riscaldamento localizzato attraverso scariche elettriche tra le particelle di polvere.
Ciò porta a una rapida sinterizzazione e densificazione.
Il processo è caratterizzato da elevate velocità di riscaldamento e dall'applicazione simultanea di temperatura e pressione.
Ciò riduce significativamente il tempo di sinterizzazione e consente un controllo efficace della microstruttura.
5 fasi chiave spiegate
1. Riscaldamento al plasma
Il processo inizia con l'applicazione di corrente continua pulsata.
Questo provoca scariche elettriche tra le particelle di polvere.
Queste scariche generano un riscaldamento localizzato e momentaneo delle superfici delle particelle.
Il riscaldamento può raggiungere diverse migliaia di gradi Celsius.
Questo riscaldamento uniforme è facilitato dalla distribuzione uniforme delle scariche di microplasma in tutto il volume del campione.
2. Purificazione e attivazione delle superfici delle particelle
Le alte temperature provocano la vaporizzazione delle impurità sulle superfici delle particelle.
Ciò porta alla purificazione e all'attivazione di queste superfici.
Questa fase è fondamentale in quanto prepara le particelle all'adesione.
3. Fusione e fusione
Gli strati superficiali purificati delle particelle si fondono e si uniscono l'uno all'altro.
Si formano così dei "colli" tra le particelle.
La fusione è facilitata dalla ridotta distanza tra le particelle.
Ciò favorisce la diffusione superficiale e la diffusione dei difetti al contorno.
4. Sinterizzazione e densificazione rapide
La combinazione di alta energia di sinterizzazione, velocità di riscaldamento rapido (fino a 1000°C/min) e applicazione simultanea di pressione porta a un'elevata densificazione.
Questo processo rapido può essere completato in pochi minuti.
Ciò contrasta con i metodi di sinterizzazione convenzionali che possono richiedere ore o giorni.
Le elevate velocità di riscaldamento e i brevi tempi di permanenza alle temperature di sinterizzazione impediscono la crescita dei grani.
Ciò consente di controllare la dimensione dei grani e la microstruttura del corpo sinterizzato.
5. Vantaggi rispetto alla sinterizzazione convenzionale
L'SPS non richiede preformatura o additivi e leganti.
Inoltre, consente di sinterizzare materiali ad alta densità con temperature di sinterizzazione più basse (da 200 a 250°C in meno rispetto ai metodi convenzionali).
Ciò è dovuto all'applicazione simultanea di temperatura e pressione.
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