Spark Plasma Sintering (SPS), auch bekannt als Field Assisted Sintering Technology (FAST) oder Pulse Electric Current Sintering (PECS), ist eine schnelle Sintertechnik.
Es verwendet gepulsten Strom mit hoher Dichte, um Pulvermaterialien zu erhitzen und unter Druck zu setzen.
Dadurch werden sie in feste Teile verwandelt, ohne dass das Material schmilzt.
Diese Methode eignet sich besonders gut für die Verfestigung von Materialien, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu verarbeiten sind.
Zu diesen Materialien gehören Metalle, hochschmelzende Legierungen, Nanomaterialien und Ultrahochtemperaturkeramiken.
6 wichtige Punkte zum Verständnis
1. Erhitzungsmechanik
SPS nutzt gepulsten Gleichstrom, um ein Funkenplasma zwischen den Partikeln des Materials zu erzeugen.
Dieses Plasma wird bei extrem hohen Temperaturen erzeugt, häufig bei etwa 10.000 °C.
Dies reicht aus, um die Oberfläche der Partikel lokal zu schmelzen.
Durch dieses örtliche Schmelzen können sich die Partikel miteinander verbinden und eine feste Struktur bilden.
2. Druckanwendung
Neben der Erhitzung wird bei der SPS auch Druck auf das Material ausgeübt.
Dies unterstützt den Verdichtungsprozess.
Die Kombination aus Wärme und Druck verfestigt das Pulver effektiv zu einer festen Form.
3. Schnelle Verarbeitung
Einer der wichtigsten Vorteile der SPS ist ihre Schnelligkeit.
Im Gegensatz zu konventionellen Sinterverfahren, die Stunden oder Tage dauern können, kann SPS den Sinterprozess in nur wenigen Minuten abschließen.
Diese schnelle Verarbeitung ist auf die interne Erwärmung der Probe zurückzuführen.
Sie erwärmt das Material gleichmäßiger und effizienter als externe Heizmethoden.
4. Vielseitigkeit des Materials
SPS ist vielseitig und kann für eine breite Palette von Werkstoffen eingesetzt werden.
Dazu gehören Metalle, Keramiken, Verbundwerkstoffe und Nanomaterialien.
Diese Vielseitigkeit macht es zu einer idealen Methode für die Herstellung von Hochleistungswerkstoffen mit kontrollierten Mikrostrukturen.
5. Kontrolle der Korngröße
Die hohe Sinterenergie bei SPS ermöglicht eine effektive Kontrolle der Korngröße im gesinterten Material.
Da sich die hohe Temperatur auf die Partikeloberflächen beschränkt, haben die Körner im Inneren der Partikel keine Zeit, erheblich zu wachsen.
Dies trägt dazu bei, ein feines und gleichmäßiges Mikrogefüge zu erhalten.
6. Umweltverträglich
SPS gilt auch als umweltfreundlich.
Es erfordert keine Zusatzstoffe oder Bindemittel.
Es kann in einer kontrollierten Atmosphäre durchgeführt werden, wodurch das Risiko einer Verunreinigung verringert wird.
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