اسپارک پلاسما زینترینگ
مکانیزم فرایند SPS

تخلیه جرقه‌های پلاسما ایجاد شده بین ذرات پودر، باعث ایجاد حرارت روی لایه بیرونی ذرات می‌شود. این افزایش حرارت سبب ذوب ناخالصی‌ها روی پوسته شده و این ناخالصی‌ها تحت تأثیر میدان الکتریکی ناشی از پالس‌های جریان الکتریکی همراه با گازهوای موجوود از میان پودرهوای فشرده شده خارجی می‌شود. پس از انجام عمل تبخیر، به علت بالا بودن دمای سطحی ذرات، لایه بیرونی در حالت پلاستیک قرارگرفته و تحت تأثیر فشار مکانیکی و ضربه حاصل از جرقه به یکدیگر فشرده می‌شوند. در شکل فرایند ایجاد جریان در ذرات نشان داده شده‌است.
همانگونه که در شکل مشاهده می‌شود، هنگامی که یک جرقه پلاسما در میان فضای خالی در ذره تخلیه می‌شود، درجه حرارت آن مقطع، را برای مدت بسیار اندک به شدت بالا می‌برد. بالا رفتن درجه حرارت سبب تبخیر ناخالصی و ذوب سطحی دره می‌شود و همانگونه که قبلاً اشاره شد، دو ذره تحت تأثیر فشار، به حالت گلویی به یکدیگر متصل می‌شوند. درطول فرایند SPS گرما عمدتاً بر روی سطح درات متمرکز می‌شود که این امر با توجه به سرعت بالای فرایند SPS باعث جلوگیری از رشد دانه‌ها و عدم تغییر عمده در ساختار مولکوولی قطعه می‌شود. در فرایند SPS فشار و نیروی وارده به قالب نقش بسیار مهمی در خروج گازهوا و رشد دانه‌ها دارد، لذا انتخاب نیروی مناسب یکی از پارامترهای بسیار مهم در این فرایند می‌باشد. پس از انتخاب نیروی مناسب، باید جریان و فرکانس لازم طراحی شود، که این امور نقوش تعیین‌کننده ای را در فرایند ایفا می‌نماید، زیرا با درنظرگرفتن جریان و فرکانس نامناسب امکان ذوب کامل و با عدم ایجاد حرارت و عدم پیوستگی یکنواخت وجود دارد.
همانند دیگر فرآیندهای سینتر، متراکم سازی در SPS نیز در مرحله اول از یک بدنه کاملاً متخلخل آغازمی شود. درآغاز اعمال فشار منتهی به تشکیل گلویی می‌شود. تشکیل گلویی ناشی از افزایش فشار به علت هندسه این نقاط بوده و به محض ایجاد گلویی، فشارهای نقطه ای در این مناطق شدیداً افت می‌کند
در این مرحله جریان پالسی اعمال شده و مسیرهای جریان الکتریکی در پودرهوای فلزی یا سرامیکی رسانا برقرارمی شود. دراین حالت نقطه محل جایی است که جریان به صورت یکنواخت از نمونه عبور نماید و تمرکز در کانال‌های موضعی وجود نداشته باشد. در ادامه جریان مجبور می‌شود، مسیری با حداقل مقاومت را انتخاب نماید که ترجیحاً این مسیرها از نقاط اتصال ذرات به یکدیگر عبورمی نماید) به جای ایجاد جرقه بین برات غیر متصل(در این فرایندها امکان استفاده از سرعت‌های گرمایش بسیار بالا (بیش از min/°C066) و
زمان نگهداری بسیار اندک (دقیقه) و قابلیت دست یابی به نمونه هوای کاملاً متراکم در دمای سینترینگ نسبتاً کوچک، معمولاً چند صد درجه کمتر از روش پرس گرم، امکان‌پذیر می‌باشد. در متراکم سازی، چهار فاکتور ایفای نقش می‌کنند:
انتقال حرارت سریع
فشار مکانیکی مورد استفاده نسبت به آنچه که در فرایند پرس گرم به کار گرفته می‌شود بیش تر است.
۳- استفاده از آهنگ گرمایش و سرمایش سری. ۴- استفاده از جریان مستقیم پالسی حاکی بر این است که نمونه‌ها نیز در معرض میدان الکتریکی قرار می‌گیرند.
به‌طور کلی باور بر این است که استفاده از فشار مکانیکی در از بین بردن تخلخل‌ها از بدنه و افزایش نفوذ مؤثر می‌باشد. انتقال حرارت از قالب به بدنه نیز در این فرایندها بسیار مؤثر می‌باشد، زیرا خود قالب به تنهایی به عنوان المنت حرارتی عمل می‌کند و لذا انرژی حرارتی مورد نیاز برای متراکم سازی با راندمان بالایی به نمونه منتقل می‌شود. اما همواره بحث بر سر این بوده‌است که نرخ متراکم سازی بهبود یافته، عمدتاً ناشی از به کار گرفتن پالس‌های DC با انرژی بالا می‌باشود.
بنابراین از آغاز، توسط مخترعین فرایند ادعا شده‌است که پالس‌ها تولید جرقه و حتی تخلیهٔ پلاسما در بین ذرات پودر می‌کنند، که این امور دلیل نامگذاری این فرایند می‌باشود. طوی بخش‌های اولیه فرایند سینترینگ جرقه یا تخلیه پلاسما سطوح پودرهوا را از گونه هوای جذب شوده همانند H2O یا CO2 تمیز می‌کند. در مراحل بعدی با حضور سطوح فعال شده و تمیز شده انتظار می‌رود که نفوذ مرز دانه ای افزایش یابد که با تخلیهٔ جرقه‌ها یا فرایند پلاسما، با هم دیگر انتقال ماده را افزایش می‌دهند و متراکم سازی و رشد دانه، تسهیل می‌شود. این که آیا پلاسما تولید می‌شود هنوز تأیید نشده‌است. علی‌الخصوص زمانی که پودرهوای سرامیکی نارسانا متراکم می‌شوند. اما از لحاظ عملی اثبات شده‌است که افزایش دانسیته با استفاده از پالس‌های DC بهبود می‌یابد و لذا این دسته از تکینیک‌ها را تحت عنوان سینترینگ با جریان الکتریکی پالسی3(PECS) یا متراکم سازی به کمک پالس الکتریکی4(EPAC) نامگذاری می‌شوند.