Le frittage par plasma étincelle (SPS) est une technique de frittage dans laquelle les matériaux sont compactés et condensés en des densités plus élevées. Les systèmes conçus pour le frittage par plasma à étincelles utilisent des impulsions de courant continu (CC) pour créer une énergie d’étincelle entre les particules du matériau. Cette technologie permet une fusion rapide entre les particules et, contrairement à d’autres processus de frittage qui sont uniquement impliqués dans le travail des métaux, le frittage par plasma d’étincelle peut être appliqué aux céramiques, aux matériaux composites et aux nanostructures.
Le procédé fonctionne sur le principe de la décharge électrique par étincelle, dans laquelle un courant pulsé à haute énergie crée un plasma d’étincelle dans les espaces entre les particules du matériau. Ce plasma d’étincelle existe à des températures incroyablement élevées de 10,000 18,032 ° C (99 XNUMX ° F), provoquant la vaporisation d’une oxydation potentielle ou de contaminants sur les surfaces des particules. Les surfaces des particules sont également chauffées, provoquant la fusion et la fusion de ces zones en des structures appelées cous. Au fil du temps, les cols se développeront dans les espaces, augmentant la densité solide totale du matériau à plus de XNUMX% dans certains cas.
Les avantages du procédé de frittage par plasma à étincelles incluent un temps d’achèvement court, des coûts d’exploitation faibles, une large gamme d’applications et de bons résultats structurels et matériels. En raison de la nature du processus, le frittage par plasma à étincelles prend généralement moins de 20 minutes. Les coûts sont également généralement inférieurs avec cette technologie, car le courant pulsé ne nécessite pas de haute tension et le processus ne prend pas beaucoup de temps. Ce temps de cycle court, associé au faible coût, rend le processus efficace pour une large gamme d’utilisations.
Le frittage par plasma d’étincelle peut donner des densités beaucoup plus élevées que de nombreux autres procédés de frittage, ce qui le rend idéal pour les matériaux où une densité solide élevée est souhaitée. Ce procédé peut être utilisé aussi bien pour les isolants que pour les conducteurs, ouvrant ainsi davantage de matériaux possibles à fritter. La précision du processus de chauffage rend également le frittage par plasma d’étincelle applicable aux nanostructures, telles que les cristaux, qui peuvent être frittés sans perdre leur intégrité structurelle.
Le fait que le plasma d’étincelle soit capable de générer une chaleur intense à partir de l’intérieur d’un matériau, plutôt qu’à l’extérieur, donne plusieurs résultats avantageux. Tout d’abord, le risque d’échauffement de l’intérieur des particules est minimisé, car seules les surfaces des particules sont chauffées. Deuxièmement, la nature du chauffage signifie que le matériau sera chauffé uniformément d’un seul coup, augmentant l’intégrité structurelle et l’uniformité de la densité partout. Troisièmement, le processus permet un contrôle accru de diverses conditions, notamment la pression, la chaleur et le refroidissement, ce qui conduit finalement à un meilleur contrôle de la densité du matériau.