스파크 플라즈마 소결(SPS)이라고도 하는 플라즈마 소결 방식은 압력과 전기장을 사용하여 세라믹 및 금속 분말 컴파운드의 밀도를 높이는 소결 기술입니다.
이 방법을 사용하면 기존 소결 기술에 비해 소결 온도를 낮추고 시간을 단축할 수 있습니다.
이 공정은 가스 제거 및 진공, 압력 가하기, 저항 가열, 냉각의 네 가지 주요 단계로 이루어집니다.
SPS의 높은 소결 속도는 펄스 DC를 사용하여 입자 사이에 국부적인 고온과 플라즈마 방전을 발생시킴으로써 시료의 내부 가열로 인해 달성됩니다.
그 결과 입자가 용융 및 결합되어 조밀한 소결체가 형성됩니다.
플라즈마 소결 방식이란 무엇인가요? 4가지 주요 단계 설명
1. 공정 단계
가스 제거 및 진공
이 초기 단계에서는 소결 공정이나 최종 제품의 품질에 영향을 줄 수 있는 가스가 없는 환경을 조성합니다.
압력 적용
파우더 컴팩트에 압력을 가하여 소결 공정을 촉진하고 최종 제품의 밀도를 높입니다.
저항 가열
이 단계에서는 펄스 DC를 사용하여 샘플 내에서 열을 발생시킵니다.
분말 입자 사이의 전기 방전으로 인해 입자 표면이 수천 섭씨에 이르는 국소적이고 순간적인 가열이 발생합니다.
이 가열은 시료 부피 전체에 균일하게 분포되어 불순물을 기화시켜 입자 표면을 정화하고 활성화합니다.
냉각
입자가 녹고 결합된 후 샘플을 냉각하여 소결체를 고형화합니다.
2. SPS의 장점
높은 소결 속도
기존 소결에 몇 시간 또는 며칠이 걸리던 것에 비해 SPS는 몇 분 안에 소결 공정을 완료할 수 있습니다.
이는 내부 가열 메커니즘으로 인해 높은 가열 속도가 가능하기 때문입니다.
입자 크기 제어
높은 소결 에너지와 국소 가열로 입자 내 입자 성장을 방지하여 소결체 내 입자 크기를 효과적으로 제어할 수 있습니다.
다목적성
금속 가공에 국한된 다른 소결 공정과 달리 SPS는 세라믹, 복합재, 나노 구조물 등 다양한 소재에 적용할 수 있습니다.
3. 오해와 대체 명칭
"스파크 플라즈마 소결"이라는 용어는 실제로 플라즈마를 포함하지 않기 때문에 다소 오해의 소지가 있습니다.
따라서 이 공정을 보다 정확하게 설명하기 위해 전계 소결 기술(FAST), 전기장 소결(EFAS), 직류 소결(DCS)과 같은 대체 명칭이 제안되었습니다.
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