스파크 플라즈마 소결(SPS)에 사용되는 압력은 다양할 수 있지만 일반적으로 최대 8 GPa(기가파스칼)의 초고압에서 수행됩니다. SPS 중에 압력을 가하면 입자의 새로운 배열을 촉진하고, 소결 공정 중 확산을 줄이며, 재료 밀도를 높이고, 다공성을 제거하여 온도와 소결 시간을 단축할 수 있습니다.
SPS는 기존 소결 방식에 비해 몇 가지 장점을 제공하는 비교적 새로운 기술입니다. 기존 소결에 몇 시간 또는 며칠이 걸렸던 것에 비해 소결 과정을 완료하는 데 단 몇 분밖에 걸리지 않습니다. 이렇게 빠른 소결 속도가 가능한 이유는 시료의 내부 가열을 통해 쉽게 달성할 수 있는 높은 가열 속도 때문입니다. SPS의 가열 속도는 분당 300°C를 초과할 수 있어 원하는 온도에 빠르게 도달할 수 있습니다.
SPS에서는 온도와 압력을 동시에 가하면 고밀도화가 이루어지기 때문에 기존 소결보다 200~250°C 낮은 소결 온도에서 고밀도의 콤팩트한 제품을 만들 수 있습니다. 또한 SPS는 입자가 크게 성장하지 않고 나노 크기의 분말을 소결할 수 있어 우수한 기계적 특성을 가진 나노 구조 세라믹이나 나노 복합재 제조에 적합합니다.
SPS의 압력은 일축 압력과 고강도, 저전압 펄스 전류를 통해 가해집니다. 펄스 직류는 분말을 통과하여 입자 사이에 플라즈마 방전을 발생시켜 빠른 가열과 소결을 일으킵니다. SPS 공정은 일반적으로 산화를 방지하고 순도를 보장하기 위해 진공 또는 제어된 대기 환경에서 진행됩니다.
전반적으로 SPS는 더 빠른 소결 속도, 온도와 압력에 대한 정밀한 제어, 독특한 미세 구조와 특성을 가진 소재를 제작할 수 있는 기능을 제공합니다. 일반적으로 세라믹, 금속 및 복합 재료의 제조를 위해 재료 과학, 나노 기술 및 엔지니어링 분야에서 사용됩니다.
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