Filtro para metal fundido con cerámica porosa

Filtro para metal fundido

Los filtros cerámicos porosos presentan una estructura porosa similar a una red de poros abiertos (espuma cerámica) interconectados tridimensionalmente, etc., en la que la forma cerámica se utiliza preferentemente como material filtrante para metal fundido.

El filtro cerámico poroso Se prepara recubriendo con una pasta cerámica una espuma de poliuretano flexible de malla no celular, que sirve de material base, y posteriormente carbonizándola para eliminar la espuma de poliuretano mediante sinterización. La capa metálica se aplica al cuerpo cerámico poroso, cubriendo toda la superficie de la estructura reticular del cuerpo cerámico poroso. El cuerpo cerámico poroso presenta poros abiertos interconectados tridimensionalmente, con una estructura porosa sustancialmente idéntica a la de la espuma de poliuretano reticulada. La cavidad continua se forma en el interior del esqueleto, en correspondencia con el sustrato de espuma de poliuretano. Las aberturas constituyen el canal metálico para la fusión.

En el caso de utilizar una estructura cerámica porosa compuesta principalmente por el cuerpo cerámico poroso mencionado anteriormente como filtro de metal fundido, es deseable que la densidad aparente del cuerpo cerámico poroso sea de entre 0,3 y 0,6, lo que da como resultado una estructura cerámica porosa con elevadas propiedades mecánicas y resistencia mecánica. Se puede obtener una resistencia térmica de calidad suficientemente alta como para soportar el uso del metal como filtro de metal fundido a altas temperaturas. En el caso de una estructura cerámica porosa compuesta principalmente por un cuerpo cerámico poroso, también es deseable que el diámetro medio de las aberturas interconectadas tridimensionalmente tras la formación de la capa metálica sea de 0,3 a 5 mm, y que estén formadas de manera que no se produzca una obstrucción significativa en ninguna de ellas. Además, al definir la porosidad de la estructura cerámica porosa entre el 75% y el 95%, se puede obtener una alta tasa de flujo y una resistencia suficiente.

La estructura cerámica porosa incluye, preferiblemente, aquellos materiales compuestos principalmente por dióxido de silicio, óxido de aluminio y óxido de magnesio, que se sinterizan a una temperatura superior a 1300 °C y tienen un punto de reblandecimiento superior a 1250 °C. La estructura cerámica porosa, fabricada con cerámica, cuando se precalienta a una temperatura cercana a la del metal fundido que se va a filtrar a través de ella, es capaz de soportar suficientemente el choque térmico y puede resistir dicho choque durante la operación de filtrado.

En la estructura cerámica porosa, se forma un cuerpo cerámico poroso —como la espuma cerámica— sobre la superficie de la pared del poro por el que puede pasar el fluido, junto con una capa metálica, de modo que el fluido fluye a través de la capa metálica mientras entra en contacto con ella. En este caso, el tipo de metal que forma la capa metálica no está especialmente limitado, y puede seleccionarse adecuadamente en función de la finalidad de uso. En el caso de que el metal fundido que se va a filtrar sea aluminio, cobre o hierro, la capa metálica de recubrimiento se selecciona preferiblemente entre platino, oro, plata, cobre, estaño, latón, bronce y níquel. Al utilizar estos metales en función del metal fundido que se vaya a filtrar, es posible minimizar la lixiviación de las impurezas metálicas solubles presentes en él, lo que provocaría una disminución de la calidad del metal fundido filtrado. En el proceso por el que el metal fundido pasa a través de las aberturas interconectadas, se filtran las impurezas solubles y las impurezas sólidas incorporadas.

Dado que la capa metálica se deposita de forma que cubre toda la superficie de las paredes de los poros de la estructura cerámica porosa por la que puede pasar el fluido, cuando el metal fundido atraviesa los poros del filtro, se reduce la resistencia al flujo del metal fundido. Por lo tanto, el tiempo que transcurre desde la introducción del metal fundido en la entrada del filtro hasta el inicio de la filtración puede reducirse significativamente, y la filtración puede iniciarse de forma adecuada incluso si se reduce la altura de presión inicial. Además, gracias a la mejora de la humectabilidad, se elimina el flujo local de metal fundido en el interior del filtro.