Le filtre métallurgique ne peut éliminer que les inclusions déjà présentes dans le flux liquide, et seules les impuretés infusibles peuvent être éliminées par le filtre à métal fondu. L'idée de réduire les inclusions dans les pièces moulées est aussi ancienne que le moulage lui-même. Dans les années 1920 et 1930, un système de canaux de coulée a été utilisé pour concevoir un sac à scories destiné à piéger les inclusions dans les métaux ferreux présentant une forte différence de densité entre les inclusions métalliques et le métal fondu. Le canal de coulée plat est utilisé pour augmenter la capacité du canal à piéger les inclusions et s’avère efficace pour les inclusions sous forme de film d’oxyde. L’élément filtrant a été conçu dans les années 1960 pour capturer les particules grossières. Filtres en mousse céramique a commencé à être utilisé dans des applications industrielles dans les années 1970, principalement pour les alliages d'aluminium. Depuis les années 1980, il est utilisé pour la fonte, et son application à l'acier moulé a permis par la suite de remplacer la conception complexe des canaux de coulée par un filtre, avec de meilleurs résultats.
Mécanisme de filtration d'un filtre métallurgique
Grâce à ce mécanisme de filtration, la face avant (entrée) du filtre retient les particules de grande taille, plus grandes que ses mailles.
Le mécanisme de filtration par « gâteau » est constitué des inclusions initialement retenues à la surface du filtre. Les inclusions de plus petite taille sont retenues par celles de plus grande taille.
Le mécanisme de filtration en profondeur s'effectue dans l'ensemble du volume du filtre. Ce principe repose sur l'adhérence des impuretés à la paroi du filtre en céramique et sur l'adhérence mutuelle entre ces impuretés.
Le filtre en mousse céramique repose sur un système de structure cellulaire pentaédrique interconnectée. Il est fabriqué en trempant de la mousse de polyuréthane dans une suspension céramique appropriée. Une fois la mousse calcinée, on obtient la structure du filtre en céramique. Sa porosité est déterminée par celle de la mousse utilisée. La porosité est évaluée en nombre de pores par pouce (254 mm), exprimée en ppi (pores par pouce, c'est-à-dire le nombre de pores par pouce). Dans le moulage, on utilise généralement des filtres présentant une porosité de 20, 30 et 50 ppi. La valeur ppi n’est pas la valeur réelle ; il s’agit simplement d’un code. La valeur ppi réelle est inférieure à la valeur indiquée.
L'écoulement du métal dans le canal de coulée est généralement turbulent. Cette turbulence provoque l'érosion de la paroi du profilé et l'oxydation du métal, ce qui entraîne une augmentation des inclusions et le piégeage de gaz. Le régime d'écoulement dépend du type d'alliage, de la forme du système de coulée, des changements de direction de l'écoulement du métal et de la vitesse d'écoulement. Lorsqu'il traverse le filtre, l'écoulement s'apaise : l'écoulement turbulent se transforme en écoulement laminaire. Après une certaine distance, la turbulence réapparaît, mais généralement à un degré moindre qu'avant le filtre. Ceci est très important pour la coulée d'alliages d'aluminium.