A sinterização por plasma de faísca (SPS) é um processo que utiliza corrente contínua pulsada para gerar aquecimento localizado através de descargas eléctricas entre partículas de pó.
Isto leva a uma rápida sinterização e densificação.
O processo é caracterizado por elevadas taxas de aquecimento e pela aplicação simultânea de temperatura e pressão.
Isto reduz significativamente o tempo de sinterização e permite um controlo eficaz da microestrutura.
Explicação das 5 etapas principais
1. Aquecimento por plasma
O processo inicia-se com a aplicação de corrente contínua pulsada.
Isto provoca descargas eléctricas entre as partículas de pó.
Estas descargas geram um aquecimento localizado e momentâneo das superfícies das partículas.
O aquecimento pode atingir vários milhares de graus Celsius.
Este aquecimento uniforme é facilitado pela distribuição uniforme das descargas de microplasma ao longo do volume da amostra.
2. Purificação e ativação das superfícies das partículas
As altas temperaturas provocam a vaporização das impurezas nas superfícies das partículas.
Isto leva à purificação e ativação destas superfícies.
Este passo é crucial, uma vez que prepara as partículas para a ligação.
3. Fusão e fusão
As camadas superficiais purificadas das partículas fundem-se e fundem-se umas às outras.
Isto forma "pescoços" entre as partículas.
Esta fusão é facilitada pela redução da distância entre as partículas.
Isto promove a difusão superficial e a difusão de defeitos de contorno.
4. Sinterização e densificação rápidas
A combinação de alta energia de sinterização, taxas de aquecimento rápidas (até 1000°C/min) e aplicação simultânea de pressão leva a uma alta densificação.
Este processo rápido pode ser concluído em minutos.
Este facto contrasta com os métodos de sinterização convencionais que podem demorar horas ou dias.
As elevadas taxas de aquecimento e os curtos tempos de permanência nas temperaturas de sinterização impedem o crescimento do grão.
Isto permite controlar o tamanho do grão e a microestrutura do corpo sinterizado.
5. Vantagens em relação à sinterização convencional
A SPS não requer pré-formação ou aditivos e ligantes.
Também permite a sinterização de materiais de alta densidade com temperaturas de sinterização mais baixas (200 a 250°C mais baixas do que os métodos convencionais).
Isto deve-se à aplicação simultânea de temperatura e pressão.
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