L'utilisation de filtres en mousse céramique pour éliminer les inclusions dans l'industrie de la fonderie est bien connue.
Le filtre en mousse céramique fonctionne selon le principe de la filtration en lit profond, dans lequel les impuretés dont la taille est inférieure à celle des pores restent retenues sur toute la section transversale du filtre. La rétention des impuretés dans la filtration en lit profond est considérée comme le résultat de deux processus successifs : le transport des impuretés vers les sites de rétention du média filtrant et l'adsorption des particules sur ces sites.
Procédé de fabrication de filtres en mousse céramique
Le filtre en mousse céramique est fabriqué en imprégnant une mousse de polyuréthane réticulée d'une suspension céramique, en éliminant l'excès de suspension par pressage d'une éponge imprégnée de cette suspension, puis en séchant le revêtement céramique, en cuisant l'éponge et en frittant le corps.
De la poudre d’alumine ainsi que différents rapports de bentonite et d’eau sont ajoutés au mélange de poudres afin de préparer une boue céramique. La teneur en céramique de la boue est de 45 % en poids, ce qui correspond au taux idéal pour permettre à la boue de pénétrer dans la céramique. Lorsque l'éponge imprégnée de céramique sèche, la bentonite lie les particules d'alumine entre elles à la surface de l'éponge. Cette liaison persiste même pendant la combustion de l'éponge en polyuréthane. Aucun dommage céramique n'a été observé après la combustion de l'éponge. Par conséquent, la morphologie de l’éponge est reproduite fidèlement sur la mousse céramique crue brûlée par le polyuréthane à 500 °C, ce qui permet d’obtenir une mousse céramique d’Al₂O₃ peu résistante. Afin de renforcer la mousse et de la transformer en filtre moulé, la mousse crue est frittée à 1 250 °C pendant 60 minutes. On obtient ainsi un filtre moulé en aluminium hautement poreux. Étonnamment, aucun retrait n’a été observé, et la porosité ainsi que la structure réticulaire sont uniformes. Les pores sont reliés à des ouvertures nécessaires à la filtration des inclusions.
Des essais de coulée montrent que l'utilisation de filtres en mousse céramique peut donner de bons résultats pour filtration de l'aluminium fondu. Le filtre en céramique ainsi obtenu peut également servir à réguler le débit dans le canal d'écoulement, de manière à éviter toute turbulence et la formation d'un film d'oxyde plissé lors de l'écoulement de la masse fondue. Ces filtres moulés sont particulièrement adaptés à la filtration des masses fondues d'aluminium. Par conséquent, le filtre en mousse céramique d'alumine ainsi produit peut être utilisé dans l'industrie de la fonderie d'aluminium en tant que filtre de coulée.