A sinterização por plasma de faísca (SPS) é uma técnica de sinterização rápida que utiliza corrente eléctrica pulsada para aquecer e densificar materiais em pó. O processo envolve três fases principais: aquecimento por plasma, sinterização e arrefecimento. A SPS oferece vantagens significativas em relação aos métodos de sinterização convencionais, incluindo tempos de processamento mais rápidos, taxas de aquecimento mais elevadas e a capacidade de produzir materiais com microestruturas e propriedades controladas.
Aquecimento por plasma:
Na fase inicial da SPS, uma descarga eléctrica entre as partículas de pó resulta num aquecimento localizado e momentâneo das superfícies das partículas até vários milhares de graus Celsius. Esta descarga de microplasma forma-se uniformemente em todo o volume da amostra, assegurando que o calor gerado é distribuído de forma homogénea. As altas temperaturas provocam a vaporização das impurezas concentradas na superfície das partículas, purificando e activando as superfícies. Esta purificação leva à fusão das camadas superficiais purificadas das partículas, formando "pescoços" entre elas.Sinterização:
A etapa de sinterização no SPS é caracterizada pela aplicação simultânea de temperatura e pressão, o que leva a uma alta densificação. Ao contrário da sinterização convencional, que pode levar horas ou mesmo dias, a SPS pode completar o processo de sinterização em apenas alguns minutos. Isto é conseguido através do aquecimento interno da amostra utilizando corrente contínua pulsada, que gera elevadas taxas de aquecimento. O curto tempo de permanência na temperatura de sinterização (normalmente 5 a 10 minutos) reduz ainda mais o tempo total de sinterização. O aquecimento rápido e os curtos tempos de sinterização evitam o engrossamento e o crescimento do grão, permitindo a criação de materiais com composições e propriedades únicas, incluindo materiais submicrónicos ou à nanoescala.
Arrefecimento:
Após a fase de sinterização, o material é arrefecido. Os ciclos rápidos de aquecimento e arrefecimento no SPS ajudam a manter a microestrutura fina do material sinterizado, uma vez que as altas temperaturas estão localizadas nas áreas superficiais das partículas, impedindo o crescimento de grão dentro das partículas.
Vantagens da SPS:
