Sinterizarea cu plasmă cu scânteie (SPS) este o tehnică de sinterizare în care materialele sunt compactate și condensate în densități mai mari. Sistemele concepute pentru sinterizarea cu plasmă cu scânteie utilizează impulsuri de curent continuu (DC) pentru a crea energie de scânteie între particulele materialului. Această tehnologie realizează o fuziune rapidă între particule și, spre deosebire de alte procese de sinterizare care sunt implicate exclusiv în prelucrarea metalelor, sinterizarea cu plasmă cu scânteie poate fi aplicată ceramicii, materialelor compozite și nanostructurilor.
Procesul funcționează pe principiul descărcării cu scântei electrice, în care un curent de impulsuri de energie mare creează plasmă de scântei în spațiile dintre particulele din material. Această plasmă cu scânteie există la temperaturi incredibil de ridicate de 10,000 ° C (18,032 ° F), provocând oxidarea potențială sau vaporizarea contaminanților de pe suprafața particulelor. Suprafețele particulelor sunt, de asemenea, încălzite, ceea ce face ca aceste zone să se topească și să fuzioneze împreună în structuri cunoscute sub numele de gâturi. În timp, gâturile se vor dezvolta în spații, crescând densitatea solidă totală a materialului la peste 99% în unele cazuri.
Avantajele procesului de sinterizare cu plasmă cu scânteie includ timp scurt de finalizare, costuri reduse de operare, gamă largă de aplicații și rezultate bune structurale și materiale. Datorită naturii procesului, sinterizarea cu plasmă cu scânteie durează, în general, mai puțin de 20 de minute. Costurile sunt, de asemenea, în general mai mici cu această tehnologie, deoarece curentul pulsatoriu nu necesită o tensiune ridicată, iar procesul nu durează mult timp pentru a se finaliza. Acest timp de ciclu scurt, împreună cu costul scăzut, face ca procesul să fie eficient pentru o gamă largă de utilizări.
Sinterizarea cu plasmă cu scânteie poate produce densități mult mai mari decât multe alte procese de sinterizare, ceea ce o face ideală pentru materialele în care se dorește o densitate ridicată a solidului. Acest proces poate fi folosit atât pentru izolatori, cât și pentru conductori, deschizând mai multe materiale posibile de sinterizat. Precizia procesului de încălzire face, de asemenea, sinterizarea cu plasmă cu scânteie aplicabilă nanostructurilor, cum ar fi cristalele, care pot fi sinterizate fără a-și pierde integritatea structurală.
Faptul că plasma cu scânteie este capabilă să genereze căldură intensă din interiorul unui material, mai degrabă decât din exterior, dă câteva rezultate avantajoase. În primul rând, riscul de încălzire a interiorului particulelor este minimizat, deoarece numai suprafețele particulelor sunt încălzite. În al doilea rând, natura încălzirii înseamnă că materialul va fi încălzit uniform în același timp, crescând integritatea structurală și uniformitatea densității pe tot parcursul. În al treilea rând, procesul permite un control sporit al diferitelor condiții, inclusiv presiunea, căldura și răcirea, ceea ce duce în cele din urmă la un control mai mare al densității materialului.