Spekaný prášok

Spekanie prášku zahŕňa zvýšenie teploty surového výlisku (vylisovanej časti prášku) na určitú úroveň a udržiavanie na tejto teplote počas určitého času.Teplota spekania je zvyčajne medzi 70 % a 90 % teploty tavenia práškového kovu.To spôsobí, že sa medzi časticami prášku zlisovanými v kompaktu vyskytnú spojovacie mechanizmy.Priľnavosť v surovom výlisku je slabá a tento lisovaný nespekaný diel má zvyčajne dostatočnú štrukturálnu integritu, aby sa s ním dalo manipulovať.Lepenie, ku ktorému dochádza počas spekania, značne spevňuje diel.

Počas spekania jednotlivé časticové štruktúry zanikajú a materiál sa formuje ako hmota.Konvenčné spekanie neodstráni všetku pórovitosť dielu, avšak ďalej znižuje pórovitosť.Okrem zníženia objemu môže spekanie tiež izolovať oblasti vzájomne prepojenej otvorenej pórovitosti v surovom výlisku.Tieto izolované oblasti sa stanú uzavretou pórovitosťou, pretože sú odrezané od vonkajšieho prostredia.Spekanie je charakteristické vyhorením aditív v prášku, ktoré boli potrebné pre predchádzajúce stupne spracovania.Odstránenie už nepotrebných zložiek, ako sú mazivá, spojivá a deflokuláty, je nevyhnutné na udržanie čistoty materiálu konečného produktu.Okrem zvýšenia pevnosti a hustoty materiálu dielu spekanie tiež zvyšuje ťažnosť, tepelnú vodivosť a elektrickú vodivosť.K zmršťovaniu dôjde počas spekania, ale bude sa počítať pri riadení faktorov výrobného procesu.

Mechanizmy, ktoré spôsobujú spájanie počas spekania, sú rôzne a zložité.Za hlavný mechanizmus, ktorým dochádza k spájaniu, sa považuje difúzia, pričom mechanizmy sa budú líšiť v závislosti od faktorov výrobného procesu a vlastností prášku.Niektoré ďalšie mechanizmy, ktoré sa môžu vyskytnúť spolu s difúziou, sú plastický tok, rekryštalizácia, rast zŕn, transport materiálu v kvapalnej fáze a transport materiálu v plynnej fáze.Fyzikálne vlastnosti rôznych typov väzby môžu byť odlišné.Väzba častíc pomocou dvoch rôznych mechanizmov je znázornená nižšie.Difúzne spojenie zmenšuje vzdialenosť medzi časticami a zmenšuje priestor.Fázový transport materiálu pridáva materiál, pričom častice udržiavajú rovnakú vzdialenosť od seba.

Mechanizmy spájania počas spekania sú komplikované a rozdielne, avšak za hlavnú hnaciu silu, ktorá spôsobuje toto spájanie častíc, sa považuje zníženie energie v dôsledku zmenšenia plochy povrchu.Prášky s väčším povrchom budú mať vyššiu hnaciu silu smerom k spojeniu a zníženiu tejto potenciálnej energie.

Pri spekaní dochádza aj k legovaniu rôznych kovových práškov.Teplota spekania musí byť vždy nižšia ako teplota topenia aspoň jednej zo zložiek prášku.V niektorých prípadoch je teplota spekania vyššia ako teplota topenia jedného z materiálov, ale nižšia ako teplota topenia druhého materiálu.Toto sa nazýva spekanie v kvapalnej fáze.Spekanie v kvapalnej fáze môže eliminovať pórovitosť a vyrábať diely s vynikajúcimi materiálovými vlastnosťami.