Para quienes están familiarizados con los materiales refractarios que se utilizan para contener el aluminio fundido y sus aleaciones, el uso de partículas de alúmina en el material filtrante de espuma cerámica parece una opción obvia.
La alúmina es relativamente inerte desde el punto de vista químico en el aluminio fundido y en sus aleaciones más comunes, incluidas las aleaciones de magnesio. También se utiliza ampliamente como material en forma de partículas en los materiales refractarios destinados a la fusión y el mantenimiento de aleaciones de aluminio fundido en los hornos. Además, antes del desarrollo de un filtro de espuma cerámica desechable, se utilizaba un filtro de lecho de alúmina en forma de placa para filtrar aluminio fundido.
El filtro de lecho es un recipiente de calentamiento de gran tamaño que contiene partículas de alúmina en forma de escamas no aglomeradas, que puede utilizarse para realizar fundiciones repetidas durante días o incluso semanas. Al igual que en los filtros de lecho y los materiales refractarios, la exposición prolongada del metal fundido a un agregado no aglomerado requiere el uso de materiales particulados químicamente inertes, como la alúmina.
Sin embargo, la alúmina presenta un elevado coeficiente de expansión térmica lineal (8,0×10⁻⁶/°C) y, debido a la elevada tensión térmica generada por la combinación, la forma general de los productos de alúmina —como los filtros de espuma cerámica— presenta una escasa resistencia al choque térmico. Los cambios en el gradiente térmico se deben a un calentamiento desigual y al elevado coeficiente de expansión térmica. Durante el precalentamiento y el contacto inicial con el metal fundido, el material del filtro de espuma cerámica puede romperse térmicamente o desprenderse, lo que provoca que el material del filtro se libere en el lingote o la palanquilla en forma de inclusiones. Además, cuando el filtro de alúmina espumada se encuentra confinado en la cubeta del filtro durante el precalentamiento y su uso, puede generarse una elevada tensión de compresión lateral debido a la elevada tasa de expansión térmica del filtro, lo que da lugar a un fallo por compresión del mismo.
El ortofosfato de aluminio (Al(H₂PO₄)₃) se utiliza ampliamente como aglutinante refractario en la industria metalúrgica. Presenta una buena resistencia en estado fresco cuando se seca a una temperatura relativamente baja, una baja contracción en estado fresco y, además, una buena resistencia durante el posterior proceso de cocción. El ortofosfato de aluminio es relativamente barato, se encuentra fácilmente y requiere una temperatura de cocción relativamente baja (1100 °C) para obtener el enlace final de fosfato de aluminio (AlPO₄). Por estas razones, y debido al coste relativamente bajo del ortofosfato de aluminio, este material se utiliza ampliamente para fabricar filtros de espuma cerámica destinados a la filtración de aluminio fundido. Sin embargo, en muchas aleaciones de aluminio disponibles en el mercado, el enlace de fosfato de aluminio resultante reacciona fácilmente con el magnesio.
AdTech ofrece filtro de espuma cerámica de alúmina para aluminio fundido. El filtro presenta una elevada resistencia al choque térmico, una alta resistencia a la corrosión, una resistencia mecánica suficiente, un proceso de fabricación económico, es respetuoso con el medio ambiente y tiene una densidad inferior a la de los filtros conocidos. La pasta de fabricación de los filtros de espuma cerámica contiene alúmina, sílice, compuestos de calcio, compuestos de boro y otros componentes. La espuma de célula abierta se impregna con la pasta para volatilizar y sinterizar el soporte.
Ventajas del material de filtro de espuma cerámica de alúmina
- Alta resistencia al choque térmico: durante el precalentamiento o el contacto con el metal fundido, el material no debe agrietarse ni desprenderse. Cuando el material de espuma cerámica se instala en el recipiente del filtro, debería tener un bajo coeficiente de expansión térmica para minimizar la tensión de compresión lateral.
- Resistencia a la corrosión: El material filtrante de espuma cerámica de alúmina no debe reaccionar de forma significativa en el rango de aplicación previsto (tiempo, temperatura, contenido de aleación) y debe mantener la humectabilidad del aluminio fundido y sus aleaciones habituales.
- Resistencia suficiente a la flexión y a la compresión.
- Economía de la producción.
- De baja densidad y peso ligero, fácil de manejar.