Sinterización por plasma de chispa - Spark plasma sintering
La sinterización por plasma de chispa ( SPS ), también conocida como técnica de sinterización asistida por campo ( FAST ) o sinterización por corriente eléctrica pulsada ( PECS ), o compactación por presión de plasma ( P2C ) es una técnica de sinterización .
La principal característica del SPS es que la corriente continua o alterna pulsada o no pulsada pasa directamente a través del troquel de grafito , así como el compacto de polvo, en el caso de muestras conductoras . Se ha descubierto que el calentamiento por Joule juega un papel dominante en la densificación de los compactos de polvo, lo que da como resultado el logro de una densidad casi teórica a una temperatura de sinterización más baja en comparación con las técnicas de sinterización convencionales. La generación de calor es interna, a diferencia del prensado en caliente convencional , donde el calor es proporcionado por elementos calefactores externos . Esto facilita una velocidad de calentamiento o enfriamiento muy alta (hasta 1000 K / min), por lo que el proceso de sinterización generalmente es muy rápido (en unos pocos minutos). La velocidad general del proceso asegura que tiene el potencial de densificar polvos con nano tamaño o nanoestructura, evitando el engrosamiento que acompaña a las rutas de densificación estándar. Esto ha hecho de SPS un buen método para la preparación de cerámicas basadas en nanopartículas con propiedades magnéticas , magnetoeléctricas , piezoeléctricas , termoeléctricas , ópticas o biomédicas mejoradas . SPS también se utiliza para sinterizar nanotubos de carbono para el desarrollo de electrodos de emisión de electrones de campo . El funcionamiento de los sistemas SPS se explica esquemáticamente en un enlace de video. Si bien el término "sinterización por plasma de chispa" se usa comúnmente, el término es engañoso ya que ni una chispa ni un plasma están presentes en el proceso. Se ha comprobado experimentalmente que la densificación se facilita mediante el uso de una corriente.
Calefacción híbrida
Mediante una combinación del método FAST / SPS con uno o varios sistemas de calentamiento adicionales que actúan desde el exterior de los sistemas de herramientas de prensado, es posible minimizar los gradientes térmicos, lo que permite mejorar las velocidades de calentamiento con una homogeneidad optimizada simultáneamente.
En 2012 se instaló en España el mayor sistema de sinterización híbrida SPS-Hot Press del mundo y se está realizando la fabricación de grandes espacios en blanco de cerámica totalmente densos de hasta 400 mm con este sistema en el marco del FP7 European Project HYMACER -HYbrid sintering and advanced Mecanizado de cerámica técnica
Los equipos de sinterización por plasma de chispa, también conocidos como compactación por presión de plasma (P2C), están disponibles comercialmente ahora y ya no se limitan al trabajo de investigación de laboratorio. Productos como chalecos antibalas, boquillas de cohetes, compuestos de fibra de carbono y varios otros materiales híbridos se pueden producir a escala comercial utilizando estos equipos.
Ver también
- Lista de artículos sobre plasma (física)
- Sinterización asistida por corriente eléctrica : proceso de formación y unión de material por calor o presión