A sinterização por plasma de faísca (SPS), também conhecida como sinterização por corrente eléctrica pulsada (PECS), é uma técnica que utiliza uma corrente eléctrica direta pulsada (DC) para aquecer e consolidar rapidamente materiais em pó sob baixa pressão atmosférica e força uniaxial.
Este método é conhecido pela sua capacidade de atingir taxas de aquecimento e arrefecimento muito elevadas, o que pode levar à densificação de materiais a temperaturas significativamente mais baixas em comparação com os métodos de sinterização convencionais.
5 Pontos-chave explicados
1. Corrente eléctrica direta pulsada (DC)
No SPS, a corrente eléctrica é pulsada, o que significa que é ligada e desligada em ciclos.
Esta pulsação pode variar em duração e frequência, dependendo dos parâmetros específicos do processo.
A corrente direta é aplicada através da matriz de grafite e, se o material for condutor, através do próprio material.
Esta aplicação direta de corrente permite a geração de calor diretamente no material, um processo conhecido como aquecimento por efeito de Joule.
2. Geração de calor e aquecimento/arrefecimento rápido
A matriz e o material actuam como elementos de aquecimento devido à corrente aplicada.
Este mecanismo de aquecimento direto permite taxas de aquecimento muito elevadas, até 1000°C/min, e taxas de arrefecimento até 400°C/min.
Estas taxas rápidas são cruciais para minimizar os processos de engrossamento e manter as nanoestruturas intrínsecas do material, mesmo após a densificação total.
3. Densificação a temperaturas mais baixas
O aquecimento rápido e a aplicação direta de corrente melhoram o processo de sinterização, permitindo que a densificação ocorra a temperaturas que são tipicamente centenas de graus mais baixas do que as necessárias nos métodos de sinterização convencionais.
Isto é particularmente benéfico para materiais que podem degradar-se a temperaturas mais elevadas.
4. Mecanismos de melhoria da sinterização
A aplicação de corrente eléctrica na SPS pode ativar vários mecanismos paralelos que melhoram a sinterização, tais como a remoção de óxidos da superfície, a electromigração e a electroplasticidade.
Estes mecanismos ajudam na ligação e densificação das partículas, levando à formação de materiais com propriedades e composições únicas.
5. Aplicações e vantagens
A SPS é amplamente utilizada para o processamento de uma variedade de materiais, incluindo materiais nanoestruturados, compósitos e materiais gradientes.
A tecnologia é particularmente vantajosa para a criação de materiais com estruturas submicrónicas ou à escala nanométrica e compósitos com propriedades únicas que não podem ser obtidas através de métodos de sinterização convencionais.
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