La méthode de frittage par plasma, également connue sous le nom de Spark Plasma Sintering (SPS), est une technique de frittage qui utilise la pression et un champ électrique pour augmenter la densité des poudres céramiques et métalliques compactes.
Cette méthode permet d'abaisser les températures de frittage et de réduire les délais par rapport aux techniques de frittage conventionnelles.
Le processus comprend quatre étapes principales : l'élimination des gaz et le vide, l'application de la pression, le chauffage par résistance et le refroidissement.
Le taux de frittage élevé de la SPS est dû au chauffage interne de l'échantillon, qui est obtenu par l'utilisation de courant continu pulsé pour générer des températures locales élevées et des décharges de plasma entre les particules.
Il en résulte une fusion et une liaison des particules, ce qui conduit à la formation d'un corps fritté dense.
Qu'est-ce que la méthode de frittage par plasma ? Les 4 étapes clés expliquées
1. Étapes du processus
Élimination des gaz et vide
Cette étape initiale permet de s'assurer que l'environnement est exempt de gaz susceptibles d'affecter le processus de frittage ou la qualité du produit final.
Application de la pression
Une pression est appliquée à la poudre compacte pour faciliter le processus de frittage et améliorer la densité du produit final.
Chauffage par résistance
Cette étape implique l'utilisation de courant continu pulsé pour générer de la chaleur dans l'échantillon.
La décharge électrique entre les particules de poudre entraîne un chauffage localisé et momentané des surfaces des particules, qui peut atteindre plusieurs milliers de degrés Celsius.
Ce chauffage est uniformément réparti dans tout le volume de l'échantillon, purifiant et activant les surfaces des particules en vaporisant les impuretés.
Refroidissement
Après la fusion et la liaison des particules, l'échantillon est refroidi pour solidifier le corps fritté.
2. Avantages du SPS
Taux de frittage élevé
La technologie SPS permet d'achever le processus de frittage en quelques minutes, alors que le frittage conventionnel nécessite des heures ou des jours.
Cela est dû au mécanisme de chauffage interne, qui permet des vitesses de chauffage élevées.
Contrôle de la taille des grains
L'énergie de frittage élevée et le chauffage localisé empêchent la croissance des grains à l'intérieur des particules, ce qui permet un contrôle efficace de la taille des grains dans le corps fritté.
Polyvalence
Le procédé SPS peut être appliqué à une grande variété de matériaux, y compris les céramiques, les composites et les nanostructures, contrairement à d'autres procédés de frittage qui sont limités au traitement des métaux.
3. Idées fausses et noms alternatifs
Le terme "frittage par étincelage" est quelque peu trompeur, car il ne fait pas appel au plasma.
Par conséquent, d'autres noms tels que Field Assisted Sintering Technique (FAST), Electric Field Assisted Sintering (EFAS) et Direct Current Sintering (DCS) ont été proposés pour décrire plus précisément le processus.
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