La sinterización por plasma de chispa (SPS) es una técnica de sinterización en la que los materiales se compactan y condensan en densidades más altas. Los sistemas diseñados para la sinterización por plasma de chispa utilizan pulsos de corriente continua (CC) para crear energía de chispa entre las partículas del material. Esta tecnología logra una fusión rápida entre partículas y, a diferencia de otros procesos de sinterización que están involucrados únicamente en el trabajo de metales, la sinterización por plasma de chispa se puede aplicar a cerámicas, materiales compuestos y nanoestructuras.
El proceso funciona según el principio de descarga de chispa eléctrica, en el que una corriente pulsante de alta energía crea plasma de chispa en los espacios entre las partículas del material. Este plasma de chispa existe a temperaturas increíblemente altas de 10,000 ° C (18,032 ° F), causando oxidación potencial o la vaporización de contaminantes en las superficies de las partículas. Las superficies de las partículas también se calientan, lo que hace que estas áreas se fundan y se fusionen en estructuras conocidas como cuellos. Con el tiempo, los cuellos se convertirán en espacios, aumentando la densidad sólida total del material por encima del 99% en algunos casos.
Las ventajas del proceso de sinterización por plasma de chispa incluyen un tiempo de terminación corto, costos operativos bajos, una amplia gama de aplicaciones y buenos resultados estructurales y de materiales. Debido a la naturaleza del proceso, la sinterización por plasma de chispa generalmente tarda menos de 20 minutos en completarse. Los costos también son generalmente más bajos con esta tecnología, ya que la corriente pulsante no requiere un alto voltaje y el proceso no toma mucho tiempo en completarse. Este corto tiempo de ciclo, junto con el bajo costo, hace que el proceso sea eficiente para una amplia gama de usos.
La sinterización por plasma de chispa puede producir densidades mucho mayores que muchos otros procesos de sinterización, lo que la hace ideal para materiales donde se desea una alta densidad de sólidos. Este proceso se puede utilizar tanto para aisladores como para conductores, lo que abre más materiales posibles para sinterizar. La precisión del proceso de calentamiento también hace que la sinterización por plasma de chispa sea aplicable a nanoestructuras, como cristales, que se pueden sinterizar sin perder su integridad estructural.
El hecho de que el plasma de chispa pueda generar un calor intenso desde el interior de un material, en lugar de desde el exterior, produce varios resultados ventajosos. En primer lugar, se minimiza el riesgo de calentamiento del interior de las partículas, ya que solo se calientan las superficies de las partículas. En segundo lugar, la naturaleza del calentamiento significa que el material se calentará uniformemente de una vez, aumentando la integridad estructural y la uniformidad de la densidad en todo momento. En tercer lugar, el proceso permite un mayor control de diversas condiciones, incluida la presión, el calor y el enfriamiento, lo que finalmente conduce a un mayor control de la densidad del material.