Materiales filtrantes de espuma cerámica, filtros de espuma cerámica de alúmina

Materiales filtrantes de espuma cerámica

En las fundiciones de aluminio, el uso de los materiales adecuados para los filtros de espuma cerámica de alta temperatura influye en la productividad. Los filtros de espuma cerámica de alúmina, diseñados específicamente por AdTech, están fabricados a partir de óxido de aluminio como materia prima básica. Se fabrican con porosidades que varían entre 10 y 60 poros por pulgada (PPI). Además, se fabrican juegos combinados con una porosidad de 20-30 PPI, aunque existen otras opciones disponibles. Se fabrican filtros de diferentes tamaños y a medida según las especificaciones requeridas.

La alúmina tiene un coeficiente de expansión térmica lineal relativamente alto (8,0×10−6/°C), y las piezas monolíticas de alúmina, tales como filtros de espuma cerámica, presentan una escasa resistencia al choque térmico debido a las elevadas tensiones térmicas generadas por la combinación de los gradientes térmicos, provocados por un calentamiento desigual, y el elevado coeficiente de expansión térmica. Durante el precalentamiento y el contacto inicial con el metal fundido, el material del filtro de espuma cerámica puede agrietarse o desprenderse debido al choque térmico, lo que provoca la liberación de material del filtro en el lingote o la palanquilla, donde se convierte en una inclusión. Además, cuando un filtro de espuma de alúmina se sujeta en una cubeta de filtrado durante el precalentamiento y su uso, pueden generarse elevadas tensiones de compresión laterales como consecuencia de la elevada tasa de expansión térmica del filtro, lo que provoca la rotura por compresión del mismo.

El ortofosfato de aluminio (Al(H₂PO₄)₃) se utiliza ampliamente como aglutinante refractario en la industria metalúrgica. Desarrolla una buena resistencia en estado verde durante el secado a temperaturas relativamente bajas, presenta una baja contracción en estado verde y alcanza una buena resistencia durante la cocción posterior. El ortofosfato de aluminio es relativamente económico, se encuentra fácilmente disponible y requiere una temperatura de cocción relativamente baja (1.100 °C) para obtener el enlace final de fosfato de aluminio (AlPO₄). Por estas razones, y debido a que el ortofosfato de aluminio tiene un coste relativamente bajo, este material se utiliza ampliamente en la fabricación de filtros de espuma cerámica para la filtración de aluminio fundido.

A continuación se indican los requisitos ideales para los materiales de los filtros de espuma cerámica:

1. Alta resistencia al choque térmico: el material no debe agrietarse ni desprenderse durante el precalentamiento ni al entrar en contacto con el metal fundido. El material debe presentar una baja expansión térmica para minimizar las tensiones de compresión laterales mientras se encuentra colocado en el recipiente del filtro.

2. Resistencia a la corrosión: El material del filtro de espuma cerámica no debe reaccionar de forma significativa en el rango de aplicación previsto (tiempo, temperatura, contenido de aleación) y debe permanecer sin entrar en contacto con el aluminio fundido y sus aleaciones habituales.

3. Resistencia adecuada a la flexión y a la compresión

4. Su producción resulta económica.

5. El material filtrante, una vez utilizado, debe poder manipularse y eliminarse de forma segura.

6. Baja densidad o peso ligero para que el operario del foso de fundición pueda manipularlo con facilidad.