اسپارک پلاسما زینترینگ
جزییات عملیات

امکان استفاده از مواد گوناگون، دربر گرفتن دامنه وسیعی از مواد و سرعت بالای فرایند امکان ساخت مواد و قطعاتی از فلزات، سرامیک‌ها و پلیمرها و کامپوزیت‌ها تا FGMهای بسیار پیشرفته و نیمه رساناهای ترموالکتریکی را فراهم می‌کند. ویژگی افزایش سریع دما بوسیله خودگرمایی این امکان را می‌دهد که فرایند فشرده سازی و ساخت قطعه بدون از دست دادن ویژگی‌های اصلی ماده اتفاق بیفتاد، که در زینترینگ همرفتی به سختی امکان‌پذیر می‌باشد. سیستم SPS مزیت‌های بسیاری نسبت به سیستم‌های همرفتی مانند زینترینگ توسط پرس داغ یا پرس همگن داغ)HIP(یا کوره‌های خلاء دارد که از آن جمله می‌توان از راحتی در استفاده ، کنترل دقیق میزان انرژی زینترینگ، قابلیت تولید مجدد مواد، سرعت بالای زینترینگ، ایمنی و قابلیت اطمینان را نام برد. همچنین مصرف انرژی در این روش نسبت به روش پرس داغ همرفتی ۰۲–۳۲٪ کاهش پیدا می‌کند. در زمینه ترکیب محدوده وسیعی از مواد سرامیکی، فلز سرامیک و فلزی و همچنین در زینترینگ موادی چون آمورف‌ها و مواد سازنده قطعات الکترونیکی که به آسانی در دماهای بالا تنزل خواص پیدا می‌کنند به نتاج مطلوبی دست یافته‌است. فلزات بسیار فعال مثل تیتانیوم و آلومینیم، FRC(fiber reinforced)ceramicsهای مختلف مانند زیرکونیا و آلومینا که شامل الیاف و whiskerها هستند سوپر هادی‌ها و)FRM(fiber reinforced materialsهای فلزی، مواد مغناطیسی، آلیاژهای سخت و دیگر مواد پیشرفته نیز فرایندهای موفقیت‌آمیزی را در SPS سپری کرده‌اند. SPS همچنین در کامپوزیتهای ماتریسی فلزی)Metal Matrix Composites (MMC و مواد نانو کریستالی که زینترینگ آنها در روشهای همرفتی سخت است، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. مبانی تئوری فیزیک 
SPS یک فرایند جدید برای ساخت و عمل آوری مواد است که زینتر کردن و ذوب‌های اتصالی را در دمای پایین و زمان کوتاه به وسیله پرکردن فواصل بین ذرات پودرها با انرژی الکتریکی و ایجاد پلاسمای جرقه ای با دمای بالا به‌طور لحظه ای امکان‌پذیر می‌سازد. این روش به عنوان یک روش زینترینگ سریع، با استفاده از عملیات خود گرمایی از درون پودرها مشابه به ترکیب خود پخش شونده با دمای بالا (SHS) و زینترینگ مایکروویو عمل می‌کند. فرایند SPS بر پایه پدیده تخلیه جرقه الکتریکی انجام می‌پذیرد. انرژی بالا و ولتاژ پایین جریان پالسی جرقه ای به صورت لحظه ای یک دمای بالای متمرکز تا ده هزار درجه سانتیگراد بین ذرات ایجاد می‌کند که منجر به یک گرمایش بهینه و نفوذ الکترولیتی می‌گردد. محدوده دمای زینتزینگ SPS از کمترین تا بیشترین ۲۲۲۰ درجهسانتیگراد است که ۲۲۰ تا ۵۲۲ درجه‌سانتیگراد کمتر از زینترینگ همرفتی است. تبخیر، ذوب و زینترینگ در یک پریود کوتاه ۵ تا ۲۰ دقیقه ای کامل می‌شود که شامل بالا رفتن دما و تحت فشار قرار گرفتن می‌باشد. فرایند SPS که انرژی زیاد پالس‌ها را در نقطه اتصال دانه‌ها متمرکز می‌کند یک پیشرفت در زینترینگ نسبت به پرس داغ همرفتی و HIP محسوب می‌شود. کاربردهای دستگاه:
SPS به پیشرفت‌های زیادی در زمینه ترکیب و پردازش مواد پیشرفته جدید به ویژه در چهار حوزه زیر دست یافته‌است: ۱. تکنولوژی زینترینگ با سرعت بالا و کنترل رشد دانه و زینترینگ گرادیان دما (temperature gradi sintering) ۲. تکنولوژی اتصال جهت اتصال موادی از رده‌های مشابه و غیر مشابه و اتصال جامد به جامد. ۳. تکنولوژی عملیات سطحی جهت بهبود بخشی یا سختکاری سطوح که با لایه‌هایی توسط پلاسما اسپری پوشش داده شده ۴. تکنولوژی ترکیب و ساخت جهت یکپارچه سازی پلیمرها، رشد تک کریستال‌ها، ساخت مواد اوتکتیک و دیگر پردازش‌ها. SPS همچنین مزایایی در زمینه تکنولوژی تولید برای کاربردهای بیشماری علاوه بر ترکیب مواد ارائه می‌نماید
از مهم‌ترین مزیت‌های این روش نسبت به روش‌های دیگر می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: ۱. سرعت بالای تولید قطعات ۲. همگن بودن ساختار قطعات ۳. بهبود کیفیت قطعات ۴. ساخت قطعات کامپوزیت ۵. بهبود خواص مکانیکی قطعات ۶. عدم نیاز به دیگر فرایندهای پس ازتولید ۷. دقت بسیار بالای قحعات تولید شده