Das Funkenplasmasintern (SPS) ist ein Verfahren, bei dem Druck zur Erleichterung des Sinterprozesses eingesetzt wird.
Der Druck, der beim SPS verwendet wird, kann variieren, aber in der Regel wird unter ultrahohem Druck von bis zu 8 GPa (Gigapascal) gearbeitet.
Dieser hohe Druck trägt zur Neuanordnung der Körner bei und verringert die Diffusion während des Sinterprozesses.
Außerdem erhöht er die Materialdichte und beseitigt die Porosität.
Infolgedessen werden die Temperatur und die Dauer des Sinterns reduziert.
SPS ist eine relativ neue Technik, die mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Sinterverfahren bietet.
Der Sinterprozess dauert nur wenige Minuten, im Vergleich zu Stunden oder sogar Tagen, die für das herkömmliche Sintern erforderlich sind.
Diese hohe Sintergeschwindigkeit wird durch die hohen Heizraten ermöglicht, die durch die innere Erwärmung der Probe leicht erreicht werden können.
Die Heizraten bei SPS können 300°C/min überschreiten, was ein schnelles Erreichen der gewünschten Temperatur ermöglicht.
Bei der SPS führt die gleichzeitige Anwendung von Temperatur und Druck zu einer hohen Verdichtung.
Dies führt zu einem dichten Pressling bei Sintertemperaturen, die um 200 bis 250 °C niedriger sind als beim herkömmlichen Sintern.
SPS ermöglicht auch das Sintern von Pulvern in Nanogröße ohne nennenswertes Kornwachstum.
Dadurch eignet es sich für die Herstellung von nanostrukturierten Keramiken oder Nano-Verbundwerkstoffen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften.
Der Druck für die SPS wird durch einachsigen Druck und gepulsten Strom mit hoher Intensität und niedriger Spannung aufgebracht.
Der gepulste Gleichstrom durchdringt das Pulver und erzeugt eine Plasmaentladung zwischen den Partikeln, die eine schnelle Erhitzung und Sinterung bewirkt.
Das SPS-Verfahren findet in der Regel im Vakuum oder in einer kontrollierten Atmosphäre statt, um Oxidation zu verhindern und Reinheit zu gewährleisten.
Insgesamt bietet das SPS-Verfahren eine schnellere Sintergeschwindigkeit, eine präzise Steuerung von Temperatur und Druck sowie die Möglichkeit, Materialien mit einzigartigen Mikrostrukturen und Eigenschaften herzustellen.
Es wird häufig in der Materialwissenschaft, der Nanotechnologie und dem Maschinenbau zur Herstellung von keramischen, metallischen und Verbundwerkstoffen eingesetzt.
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