Les inclusions et les gaz présents dans le métal ont un impact significatif sur la résistance mécanique, la résistance à la fatigue, la résistance à la corrosion et la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte du matériau. Le contrôle efficace des inclusions oxydées dans la masse fondue afin d'améliorer la qualité des barres moulées et des tôles laminées est devenu un objectif commun poursuivi par les industries de la métallurgie, de la fonderie et des matériaux dans divers pays. À l'heure actuelle, les méthodes de purification de l'eau à base d'aluminium sont largement utilisées pour éliminer les inclusions présentes dans la masse fondue d'alliages d'aluminium. AdTech propose Filtres CFF pour l'aluminium liquide.
Formation d'inclusions dans l'eau d'aluminium
Certaines des inclusions présentes dans l'alliage d'aluminium proviennent directement de la charge, tandis que la plupart d'entre elles se forment au cours du processus de fusion et de coulée ; il s'agit principalement d'inclusions d'oxyde.
Inclusions d'oxydation primaire
Toutes les inclusions présentes avant la coulée sont appelées « inclusions d’oxydation primaires » ; celles-ci peuvent être classées en deux catégories en fonction de leur taille : d’une part, les grandes inclusions, dont la répartition dans la macrostructure est inégale, ce qui rend la structure de l’alliage discontinue et réduit la compacité de la pièce moulée. Elles constituent la source de la corrosion et l’origine des fissures, ce qui réduit manifestement la résistance et la plasticité de l’alliage ; l’autre catégorie est celle des inclusions finement dispersées, qui ne peuvent pas être entièrement éliminées après l’affinage. Elles augmentent la viscosité du métal en fusion et réduisent la capacité de l’aluminium à se rétracter sous forme liquide lors de la solidification.
Inclusions d'oxydation secondaire
Les inclusions d'oxydation secondaires se forment principalement au cours du processus de coulée. Lors de la coulée, l'aluminium liquide entre en contact avec l'air, et l'oxygène réagit avec l'aluminium pour former des inclusions oxydées. Au cours du processus de fusion, l'alliage d'aluminium entre en contact avec divers composants présents dans les gaz du four, ce qui entraîne la formation de composés tels que l'Al₂O₃. La présence d'Al₂O₃ dans l'aluminium liquide augmente la teneur en hydrogène de la masse fondue résiduelle ; la teneur en Al₂O₃ de l'aluminium liquide a donc une grande influence sur la formation de pores dans les pièces moulées en aluminium.
Méthode de purification de l'eau à base d'aluminium
La technologie des filtres en céramique alvéolée a fait son apparition dans les années 1970 et est aujourd’hui largement utilisée aux États-Unis, au Canada, au Japon, en France, en Australie et en Suisse. Il s’agit de la méthode la plus efficace pour éliminer les inclusions présentes dans la masse d’aluminium en fusion avant d’utiliser le filtre en mousse céramique orifice du filtre à plaque.
Ces dernières années, de nouvelles technologies de purification de l’aluminium fondu ont fait l’objet d’études tant en Chine qu’à l’étranger, telles que le traitement dynamique sous vide, la purification par dégazage continu par ultrasons et les filtres en céramique de corindon, qui ont donné de très bons résultats. Cependant, ces méthodes techniques sont relativement complexes et coûteuses, et il est difficile de les généraliser à grande échelle dans la production industrielle. Quant à la filtration à l'aide de filtres métalliques et de toiles en fibres, elle ne permet d'éliminer que les grosses inclusions présentes dans la masse fondue d'alliage d'aluminium, mais ne parvient pas à éliminer les inclusions inférieures au micron ; de plus, le filtre métallique risque de contaminer l'alliage d'aluminium. L'utilisation de plaques filtrantes en céramique alvéolée permet quant à elle de filtrer les petites inclusions et d'améliorer considérablement les propriétés mécaniques et l'aspect des pièces moulées.
Principe de purification de l'eau à l'aide de l'aluminium
Le plaque filtrante en mousse céramique Il est doté d’un réseau multicouche et de trous traversants multidimensionnels, qui communiquent entre eux. Lors du filtrage, l’aluminium en fusion transporte les inclusions le long des canaux sinueux et des pores, et celles-ci sont directement interceptées, adsorbées et déposées lorsqu’elles entrent en contact avec le squelette alvéolé de la plaque filtrante. Lorsque la masse fondue s'écoule dans le trou, le canal de la plaque filtrante est courbé ; la masse fondue qui traverse ce canal change alors de direction, et les inclusions entrent en collision avec la paroi du trou, où elles adhèrent fermement.