22 października 2021


W ostatnich latach obserwuje się coraz to większe zainteresowanie nowoczesnymi technikami wytwarzania części proszkowych. Spośród wielu nowych metod spiekania dużym zainteresowaniem świata nauki jak i przemysłu cieszy się metoda iskrowego spiekania plazmowego (ang. Spark Plasma Sintering). Metodą SPS możliwe jest spiekanie szerokiej gamy materiałów proszkowych począwszy od skali nano po skalę mikro proszków metali, ceramiki, związków międzymetalicznych jak i proszków kompozytowych.

Dariusz Garbiec

W czasie trwania procesu iskrowego spiekania plazmowego mamy do czynienia z jednoczesnym prasowaniem, jak i spiekaniem proszku. Przez grafitowe stemple, na które działa ciśnienie prasowania, matrycę oraz konsolidowany w niej proszek, przepływają impulsy prądu stałego.  Wydzielane ciepło Joule’a realizuje proces samonagrzewania proszku od środka. Prąd impulsowy może płynąć przez prasowany proszek w wyniku wyładowań łukowych w porach między zagęszczanymi cząstkami proszku lub tunelowania przez warstwę tlenków pokrywających powierzchnie proszku w miejscu ich kontaktu lub jej przebicia elektrycznego.

schemat-urzadzenia-do-spiekania-metoda-SPS
Schemat urządzenia do spiekania metodą SPS


Wyładowania łukowe w porach powodują powierzchniowe parowanie materiału i przejście pary w stan plazmy. Podczas parowania z powierzchni proszku usuwane są tlenki i zaadsorbowane gazy. Transport masy przebiega podobnie jak w konwencjonalnych procesach spiekania na drodze parowania i kondensacji, dyfuzji objętościowej, powierzchniowej i po granicach ziaren, jednak intensywność tych zjawisk jest znacznie większa niż w przypadku spiekania innymi metodami. Impulsowy charakter dostarczania energii wpływa na obniżenie energii aktywacji procesów dyfuzyjnych, dzięki czemu skróceniu ulega czas spiekania, zabezpieczając jednocześnie ziarna przed nadmiernym rozrostem, co umożliwia zachowywanie struktur spiekanych materiałów.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (62) Listopad 2012