La sinterizzazione al plasma a scintilla (SPS) è una tecnica di sinterizzazione in cui i materiali vengono compattati e condensati in densità più elevate. I sistemi progettati per la sinterizzazione del plasma a scintilla utilizzano impulsi di corrente continua (CC) per creare energia di scintilla tra le particelle del materiale. Questa tecnologia consente di ottenere una fusione rapida tra le particelle e, a differenza di altri processi di sinterizzazione coinvolti esclusivamente nella lavorazione dei metalli, la sinterizzazione con plasma a scintilla può essere applicata a ceramiche, materiali compositi e nanostrutture.
Il processo funziona secondo il principio della scarica elettrica a scintilla, in cui una corrente pulsante ad alta energia crea plasma scintilla negli spazi tra le particelle nel materiale. Questo plasma scintilla esiste a temperature incredibilmente elevate di 10,000 ° C (18,032 ° F), causando la vaporizzazione di potenziali ossidazioni o contaminanti sulle superfici delle particelle. Anche le superfici delle particelle vengono riscaldate, causando la fusione e la fusione di queste aree in strutture note come colli. Nel tempo, i colli si svilupperanno negli spazi, aumentando in alcuni casi la densità solida totale del materiale oltre il 99%.
I vantaggi del processo di sinterizzazione con plasma scintilla includono brevi tempi di completamento, bassi costi operativi, ampia gamma di applicazioni e buoni risultati strutturali e di materiale. A causa della natura del processo, la sinterizzazione con plasma a scintilla generalmente richiede meno di 20 minuti per essere completata. Anche i costi sono generalmente inferiori con questa tecnologia, poiché la corrente pulsante non richiede un’alta tensione e il processo non richiede molto tempo per essere completato. Questo breve tempo di ciclo, unito al basso costo, rende il processo efficiente per un’ampia gamma di usi.
La sinterizzazione al plasma Spark può produrre densità molto maggiori rispetto a molti altri processi di sinterizzazione, rendendola ideale per materiali in cui si desidera un’elevata densità di solidi. Questo processo può essere utilizzato sia per gli isolanti che per i conduttori, aprendo più materiali possibili da sinterizzare. La precisione del processo di riscaldamento rende anche la sinterizzazione con plasma a scintilla applicabile a nanostrutture, come i cristalli, che possono essere sinterizzati senza perdere la loro integrità strutturale.
Il fatto che il plasma scintilla sia in grado di generare calore intenso dall’interno di un materiale, piuttosto che dall’esterno, produce diversi risultati vantaggiosi. Innanzitutto viene minimizzato il rischio di riscaldamento dell’interno delle particelle, in quanto vengono riscaldate solo le superfici delle particelle. In secondo luogo, la natura del riscaldamento significa che il materiale verrà riscaldato uniformemente tutto in una volta, aumentando l’integrità strutturale e l’uniformità della densità. In terzo luogo, il processo consente un maggiore controllo di varie condizioni, tra cui pressione, calore e raffreddamento, che alla fine porta a un maggiore controllo della densità del materiale.