主要区别在于材料的导电性和化学反应性：火花等离子烧结（SPS）依赖于导电石墨模具，而电烧结锻造（ESF）则使用非导电陶瓷或复合材料模具。这一根本区别决定了电流如何通过组件以及最终零件的化学纯度。
核心要点 从石墨（SPS）转向陶瓷耗材（ESF）不仅仅是工具的更换；它消除了碳污染的来源。这使得ESF成为高精度应用的首选，在这些应用中，保持精确的表面化学和机械性能是必不可少的。
根本性的材料转变
火花等离子烧结（SPS）：依赖石墨
SPS通常采用石墨模具。由于石墨是导电的，它允许电流通过模具本身，从而有助于加热粉末压坯。
电烧结锻造（ESF）：转向陶瓷
ESF使用非导电陶瓷或复合材料模具。通过使用绝缘材料，ESF确保电流直接通过粉末，而不是通过模具壁绕过粉末。
对化学纯度的影响
SPS中的碳化风险
石墨模具在高温高压下具有化学反应性。这会导致碳扩散，即来自模具的碳原子迁移到工件表面。
这种称为碳化的现象会有效改变合金的化学成分。它会降低材料的预期性能，尤其是在敏感金属中。
使用ESF保持材料完整性
由于ESF模具是陶瓷的，它们在碳转移方面是化学惰性的。这完全消除了材料污染问题。
主要参考资料强调，这对于高碳钢部件（如100Cr6轴承钢）至关重要。ESF确保机械性能从核心到表面保持一致。
操作权衡和耐用性
模具磨损和寿命
SPS中使用的石墨模具容易磨损。热应力和化学反应性的结合会随着时间的推移而使模具表面劣化，影响尺寸公差并需要频繁更换。
增强的表面质量
ESF中使用陶瓷耗材可显著提高表面质量。由于模具不会劣化或与零件发生反应，最终组件的表面光洁度更清洁，减少了大量的后处理加工需求。
为您的应用做出正确选择
模具耗材的选择从根本上改变了烧结工艺对特定材料的适用性。
- 如果您的首要任务是化学纯度：选择ESF来加工活性合金或钢材，在这些材料中，避免表面碳化对于性能至关重要。
- 如果您的首要任务是表面光洁度：利用ESF实现卓越的表面质量，并减少石墨工具常见的磨损相关缺陷。
最终，转向ESF的陶瓷耗材解决了SPS中石墨模具固有的污染和磨损问题。
总结表：
| 特性 | 火花等离子烧结（SPS） | 电烧结锻造（ESF） |
|---|---|---|
| 模具材料 | 导电石墨 | 非导电陶瓷/复合材料 |
| 电流路径 | 通过模具和粉末流动 | 直接通过粉末强制流动 |
| 化学纯度 | 存在碳污染（碳化）风险 | 化学惰性；无碳转移 |
| 表面质量 | 易磨损和表面劣化 | 卓越的光洁度；高尺寸稳定性 |
| 耐用性 | 低（频繁更换模具） | 高（稳定的陶瓷工具） |
| 最适合 | 通用导电粉末烧结 | 高精度合金和轴承钢 |
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参考文献
- Alessandro Fais. Advancements and Prospects in Electro-Sinter-Forging. DOI: 10.3390/met12050748
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
