بالنسبة لمن هم على دراية بالمواد المقاومة للحرارة المستخدمة لاحتواء الألومنيوم المنصهر وسبائكه، يبدو أن استخدام جزيئات الألومينا في مادة المرشح الرغوي الخزفي خيارًا بديهيًا.
يُعد الألومينا مادة خاملة كيميائيًا نسبيًّا في الألومنيوم المنصهر وسبائكه الشائعة، بما في ذلك سبائك المغنيسيوم. كما يُستخدم على نطاق واسع كمواد جسيمية في المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في صهر سبائك الألومنيوم المنصهرة وحفظها في الأفران. بالإضافة إلى ذلك، قبل تطوير مرشح الرغوة الخزفي القابل للتصرف، كان يُستخدم مرشح ذو طبقة من الألومينا على شكل صفيحة من أجل تصفية الألومنيوم المنصهر.
الـ مرشح السرير وهي عبارة عن وعاء تسخين كبير يحتوي على جزيئات الألومينا الرقائقية غير الملتصقة ببعضها، والتي يمكن استخدامها في عمليات الصب المتكررة لعدة أيام أو حتى أسابيع. وكما هو الحال في المرشحات ذات الطبقة السفلية والمواد المقاومة للحرارة، فإن التعرض المطول للمعدن المنصهر للركام غير الملتصق يتطلب استخدام مواد جسيمية خاملة كيميائيًا، مثل الألومينا.
ومع ذلك، تتميز الألومينا بمعامل تمدد حراري خطي مرتفع (8.0×10⁻⁶/°C)، ونظرًا للإجهاد الحراري العالي الناتج عن هذا المزيج، فإن الشكل العام للألومينا — مثل المرشحات الرغوية الخزفية — يعاني من ضعف في مقاومة الصدمات الحرارية. وتنتج التغيرات في التدرج الحراري عن التسخين غير المتساوي وارتفاع معامل التمدد الحراري. أثناء التسخين المسبق والتلامس الأولي مع المعدن المنصهر، قد تتعرض مادة مرشح الرغوة الخزفية للتمزق الحراري أو التقشر، مما يؤدي إلى تسرب مادة المرشح إلى السبيكة أو القضيب على شكل شوائب. بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون مرشح الألومينا الرغوي محصورًا في وعاء المرشح أثناء التسخين المسبق والاستخدام، قد ينشأ إجهاد ضغط جانبي عالٍ بسبب معدل التمدد الحراري العالي للمرشح، مما يؤدي إلى فشل المرشح تحت تأثير الضغط.
يُستخدم أورثوفوسفات الألومنيوم (Al(H₂PO₄)₃) على نطاق واسع كمادة رابطة مقاومة للحرارة في صناعة المعادن. ويتميز بقوة جيدة في الحالة الرطبة عند تجفيفه عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا، وانكماش منخفض في الحالة الرطبة، كما يتمتع بقوة جيدة خلال عملية الحرق اللاحقة. يُعد أورثوفوسفات الألومنيوم رخيصًا نسبيًا ومتوفرًا على نطاق واسع، كما يتطلب درجة حرارة حرق منخفضة نسبيًا (1100 درجة مئوية) للحصول على الرابطة النهائية لفوسفات الألومنيوم (AlPO4). لهذه الأسباب، ونظرًا للتكلفة المنخفضة نسبيًّا لأورثوفوسفات الألومنيوم، تُستخدم هذه المادة على نطاق واسع في صناعة المرشحات الرغوية الخزفية لترشيح الألومنيوم المنصهر. ومع ذلك، في العديد من سبائك الألومنيوم المتوفرة تجاريًّا، يتفاعل رابط فوسفات الألومنيوم الناتج بسهولة مع المغنيسيوم.
تقدم AdTech مرشح رغوي من سيراميك الألومينا لصهر الألومنيوم. يتميز المرشح بمقاومة عالية للصدمات الحرارية، ومقاومة عالية للتآكل، وقوة كافية، وإنتاج اقتصادي، وصديق للبيئة، وكثافة أقل مقارنةً بالتقنيات السابقة. تحتوي الملاط المستخدم في إنتاج مرشحات الرغوة الخزفية على الألومينا، والسيليكا، ومركب الكالسيوم، ومركب البورون، وغيرها. يتم تشريب الرغوة ذات الخلايا المفتوحة بهذه الملاط لتطاير الحامل وتلبيدها.
مزايا مادة الفلتر الرغوي المصنوع من سيراميك الألومينا
- مقاومة عالية للصدمات الحرارية — أثناء التسخين المسبق أو عند ملامسة المعدن المنصهر، يجب ألا تتشقق المادة أو تتقشر. وعندما يتم تركيب مادة الرغوة الخزفية في وعاء الترشيح, ، يجب أن يكون معدل تمدده الحراري منخفضًا لتقليل إجهاد الضغط الجانبي إلى أدنى حد.
- مقاومة التآكل: يجب ألا تتفاعل مادة الفلتر المصنوعة من رغوة السيراميك الألومينية بشكل ملحوظ في نطاق الاستخدام المتوقع (الوقت، ودرجة الحرارة، ومحتوى السبائك)، ويجب أن تحافظ على قابلية الألومنيوم المنصهر وسبائكه الشائعة للبلل.
- قوة انحناء وضغط كافية.
- اقتصاد الإنتاج.
- كثافة منخفضة ووزن خفيف، وسهلة التشغيل.