Spark plazma sinteriranje (SPS) je tehnika sinteriranja u kojoj se materijali zbijaju i kondenziraju u veće gustoće. Sustavi dizajnirani za sinteriranje s iskričnom plazmom koriste impulse istosmjerne struje (DC) za stvaranje energije iskre između čestica materijala. Ovom tehnologijom postiže se brzo stapanje između čestica i, za razliku od drugih procesa sinteriranja koji su uključeni isključivo u obradu metala, sinteriranje s iskričnom plazmom može se primijeniti na keramiku, kompozitne materijale i nanostrukture.
Proces funkcionira na principu električnog iskričnog pražnjenja, u kojem pulsirajuća struja visoke energije stvara iskričnu plazmu u prostorima između čestica u materijalu. Ova iskrista plazma postoji na nevjerojatno visokim temperaturama od 10,000 18,032° C (99 XNUMX° F), uzrokujući potencijalnu oksidaciju ili isparavanje kontaminanata na površinama čestica. Površine čestica se također zagrijavaju, uzrokujući taljenje ovih područja i spajanje u strukture poznate kao vratovi. Tijekom vremena, vratovi će se razviti u prostore, povećavajući ukupnu čvrstu gustoću materijala na iznad XNUMX% u nekim slučajevima.
Prednosti spark plazma sinteriranja uključuju kratko vrijeme završetka, niske operativne troškove, širok raspon primjena i dobre strukturne i materijalne rezultate. Zbog prirode procesa, sinteriranje iskre plazme općenito traje manje od 20 minuta. Troškovi su također općenito niži s ovom tehnologijom, budući da pulsirajuća struja ne zahtijeva visoki napon, a proces ne traje dugo da se završi. Ovo kratko vrijeme ciklusa, zajedno s niskom cijenom, čini proces učinkovitim za širok raspon upotreba.
Sparka plazma sinteriranje može dati mnogo veće gustoće od mnogih drugih procesa sinteriranja, što ga čini idealnim za materijale gdje se želi visoka gustoća čvrste tvari. Ovaj se proces može koristiti za izolatore kao i za vodiče, otvarajući više mogućih materijala za sinteriranje. Preciznost procesa zagrijavanja također čini sinteriranje iskre plazme primjenjivim na nanostrukture, kao što su kristali, koji se mogu sinterirati bez gubitka strukturnog integriteta.
Činjenica da je iskrista plazma sposobna generirati intenzivnu toplinu unutar materijala, a ne izvana, daje nekoliko povoljnih rezultata. Prije svega, rizik od zagrijavanja unutrašnjosti čestica je minimaliziran, jer se zagrijavaju samo površine čestica. Drugo, priroda zagrijavanja znači da će se materijal odjednom zagrijati jednoliko, povećavajući strukturalni integritet i ujednačenost gustoće u cijelom. Treće, proces omogućuje povećanu kontrolu različitih uvjeta, uključujući tlak, toplinu i hlađenje, što u konačnici dovodi do veće kontrole gustoće materijala.