Filtres pour la filtration de l'aluminium

À l'heure actuelle, on distingue cinq grands types de filtres utilisés pour la filtration de l'aluminium. Il s'agit des filtres en treillis métallique tissé recouvert de fibres de verre ou de céramique ; des lits compactés de particules d'alumine non agglomérées, sous forme de plaques ou de sphères ; des filtres en mousse céramique ; des particules d'alumine agglomérées de formes variées ; et des pièces céramiques extrudées. On peut distinguer les filtres jetables des filtres réutilisables (filtres à tubes poreux, filtres jetables chauffants). Les filtres à lit et les filtres à tubes poreux destinés à filtration de l'aluminium sont souvent utilisées pour les produits de grande capacité, composés d'un seul alliage (ou d'une même série) (tels que les corps de boîtes, les boîtes et les feuilles minces). Bien qu'elles conviennent à ces applications, elles ne sont pas rentables lorsqu'il faut remplacer de nombreux alliages ou lorsque l'espace disponible est très limité.

Ce filtre jetable répond aux exigences d'une efficacité de filtration moyenne, d'un remplacement aisé des alliages et d'un encombrement réduit. La filtration à l'aide de mousse céramique est un procédé complémentaire aux méthodes existantes de traitement des métaux ; elle est largement utilisée dans la fabrication de lingots et de pièces moulées de formes spéciales. Dans ce dernier cas, placé dans le canal d'écoulement, il permet non seulement d'empêcher la formation d'inclusions, mais aussi de favoriser un remplissage du moule en douceur et sans turbulence, de sorte qu'aucune réoxydation ni formation d'écume ne se produise en aval du filtre.

Le filtre en mousse céramique (CFF) est constitué d'un morceau de mousse céramique à cellules ouvertes présentant une épaisseur et une section transversale variables. En général, il présente un volume de vides interconnectés de 85%. La finesse de fabrication du filtre varie, généralement entre 10, 20 et 30 ppi (pores par pouce linéaire), et l'on observe une tendance vers des pores plus fins (50, 60, 80 ppi). D'après les essais, plus la taille des pores diminue, plus l'efficacité et la fiabilité du système de filtration augmentent. Une autre observation intéressante concernant la filtration de métaux très purs est que le filtre présente des performances médiocres pour les particules de petite taille (15 à 30 µm) par rapport aux particules comprises entre 30 et 60 µm.

Il a été constaté que, dans le cas du sable grossier, l'efficacité de filtration de l'aluminium fondu par les filtres en mousse céramique augmente avec le débit, la taille du filtre et une faible porosité, tandis que, dans le cas du sable fin, cette efficacité augmente à mesure que le débit diminue.

Dans le canal interstitiel, dans des conditions d’écoulement statique, les particules sont également piégées dans ce qu’on appelle “ l’eau morte ”. À cet endroit, tant qu’elles ne causent pas d’interférence excessive avec l’écoulement du métal, les inclusions peuvent former une légère adhérence, un amas lâche de matières en suspension, ou rester sans aucune adhérence. La libération des particules peut être provoquée par une variation du débit ou par des vibrations. Par conséquent, la rétention des particules ne peut être contrôlée que dans une certaine mesure, dans la plage de 1 à 30 microns, et la remise en suspension des particules retenues ne peut être exclue. C’est cette incertitude qui explique les risques liés à ces particules, plutôt que leur taille. Le filtre en mousse céramique peut être installé en amont de la station de coulée avec un investissement minimal. Cependant, sa durée de vie est limitée car les inclusions forment des gâteaux de filtration au cours de l’utilisation, augmentant ainsi la résistance à l’écoulement.