Tecnología de filtración con espuma cerámica, filtro de espuma cerámica para fundición

Tecnología de filtración con espuma cerámica

Durante la década de 1980, la tecnología de filtración con espuma cerámica experimentó una rápida y generalizada aceptación en el mercado para una amplia gama de productos de aluminio fabricados de alta calidad, entre los que se incluyen materiales de embalaje rígidos, láminas litográficas, productos aeroespaciales como láminas, placas, piezas forjadas y extrusiones; molduras con acabado brillante, tubos de condensadores, láminas metálicas, perfiles arquitectónicos, aleaciones de fundición y cables y alambres conductores de electricidad.

La rápida aceptación en el mercado y el posterior crecimiento de la tecnología de filtración con espuma cerámica en las fundiciones de aluminio de todo tipo y nivel de sofisticación se debieron a las siguientes razones:

Facilidad de uso y aceptación por parte del operador;
Flexibilidad operativa;
Posibilidad de drenar tras cada lanzamiento;
Bajos costes operativos variables;
Bajo coste de instalación;
Eliminación efectiva de la inclusión;
Requisitos de espacio reducido, lo que se traducía en una superficie mínima necesaria para la instalación.

El primer producto comercial filtros de espuma cerámica Se basaban en un material de grano de cromo-alúmina, un aglutinante de ortofosfato de aluminio y aditivos de bentonita y caolín para mejorar la reología de la lechada. El grano de cromo-alúmina era relativamente caro y planteaba un posible problema de eliminación debido a la preocupación por la presencia de cromo hexavalente, que es un carcinógeno conocido. Posteriormente, la formulación de cromo-alúmina fue sustituida por una formulación “totalmente de alúmina” que incorporaba fibra de aluminosilicato y un coloide mineral (aditivo de arcilla), aunque seguía utilizando el sistema aglutinante de ortofosfato de aluminio de los filtros de cromo-alúmina.

Esta formulación de filtro “totalmente de alúmina” se ha utilizado ampliamente en todo el mundo y se ha convertido en el “estándar del sector” para los filtros de espuma cerámica utilizados en las fundiciones de aluminio desde hace más de 25 años. A pesar del uso generalizado de los filtros de espuma de alúmina aglomerados con fosfato de aluminio, esta formulación presenta varias deficiencias importantes. Los filtros de fosfato de aluminio presentan una escasa resistencia al choque térmico, tienden a sufrir fallos de compresión lateral y pierden resistencia durante su uso debido al deterioro del aglutinante de fosfato de aluminio; además, tienen una escasa resistencia al ataque químico y a la erosión de la estructura del filtro. Por otra parte, los filtros usados pueden generar gas fosfina, lo que complica su eliminación.

El uso de grano de alúmina en un filtro de espuma cerámica parecería una opción obvia para cualquiera que esté familiarizado con los materiales refractarios utilizados para contener aluminio fundido y sus aleaciones. La alúmina es relativamente inerte químicamente en el aluminio fundido y sus aleaciones habituales, incluidas aquellas que contienen magnesio. También se utiliza ampliamente como material granulado en los refractarios empleados en los hornos, tanto para fundir como para contener aleaciones de aluminio fundido.

Además, antes de que se desarrollara el filtro de espuma cerámica desechable de un solo uso, se utilizaban filtros de lecho tabular de alúmina para filtrar el aluminio fundido. Filtros de cama Son grandes recipientes calentados que contienen granos tabulares de alúmina no aglomerados y que se utilizan para realizar fundiciones repetidas durante un periodo de varios días o incluso semanas. El prolongado tiempo de exposición del metal fundido a los materiales agregados no aglomerados, como en los filtros de lecho y los materiales refractarios, requiere el uso de un material granulado químicamente inerte, como la alúmina.