스파크 플라즈마 소결(SPS)의 역사는 1960년대에 금속 분말을 압축하기 위한 스파크 소결 방법이 개발되어 특허를 획득한 시기로 거슬러 올라갑니다.
그러나 높은 장비 비용과 낮은 소결 효율로 인해 널리 사용되지는 못했습니다.
이 개념은 1980년대 중반부터 1990년대 초반까지 더욱 발전하여 플라즈마 활성화 소결(PAS)과 스파크 플라즈마 소결(SPS)이 등장하게 되었습니다.
SPS는 펄스 전류를 이용해 분말 입자를 가열 및 소결하는 급속 소결 기술로, 빠른 가열 속도, 짧은 소결 시간, 제어 가능한 조직 구조 등의 이점을 제공합니다.
스파크 플라즈마 소결의 역사는 어떻게 되나요? (4가지 주요 단계)
1. 초기 개발(1960년대)
초기 스파크 소결 방법은 1960년대에 금속 분말을 압축하는 데 중점을 두고 개발되었습니다.
이 방법은 잠재력에도 불구하고 높은 비용과 비효율성으로 인해 산업 응용 분야에서 채택이 제한되었습니다.
2. 진화와 발전(1980~1990년대)
이 개념은 1980년대 중반부터 1990년대 초반까지 크게 발전했습니다.
연구자와 엔지니어들은 기술을 개선하여 PAS와 SPS를 개발했습니다.
이러한 새로운 소결 방법은 초기 스파크 소결의 한계를 극복하고 더 높은 효율과 더 낮은 비용을 목표로 설계되었습니다.
3. SPS의 기술적 특징
SPS는 펄스 전류를 사용하여 분말 입자를 직접 가열하므로 빠른 가열과 소결이 가능합니다.
이 방법은 소결 공정에 플라즈마가 관여하기 때문에 플라즈마 활성화 소결 또는 플라즈마 보조 소결이라고도 합니다.
SPS는 기존 소결 기술에 비해 더 빠른 가열 속도, 더 짧은 소결 시간, 더 낮은 소결 온도, 소결 재료의 미세 구조에 대한 더 나은 제어 등 여러 가지 이점을 제공합니다.
이러한 특징 덕분에 SPS는 금속, 세라믹, 복합 재료는 물론 나노 구조 및 그라데이션 재료를 포함한 다양한 재료를 제조하는 데 특히 적합합니다.
이러한 장점에도 불구하고 SPS는 그 메커니즘을 완전히 이해하기 위한 이론적 연구가 더 필요하다는 과제에 직면해 있습니다.
또한 복잡한 형상과 고성능 재료 생산에 대한 요구를 충족하기 위해 SPS 장비의 범용성을 높이고 완전 자동화된 시스템을 개발해야 할 필요성이 있습니다.
4. 최근 개발 및 적용 사례
특히 첨단 산업에서 첨단 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 SPS는 인기를 얻고 있습니다.
독특한 특성과 구조를 가진 소재를 생산할 수 있는 능력 덕분에 다양한 분야에서 핵심적인 기술로 자리 잡았습니다.
지속적인 연구를 통해 효율성을 개선하고, 적용 분야를 확장하며, 산업적 요구에 더 적합하도록 기술을 개선하는 데 초점을 맞춰 SPS의 잠재력을 계속 탐구하고 있습니다.
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