Pour ceux qui connaissent bien les matériaux réfractaires utilisés pour contenir l'aluminium fondu et ses alliages, l'utilisation de particules d'alumine dans un matériau filtrant en mousse céramique semble être un choix évident.
L'alumine est relativement inerte chimiquement dans l'aluminium fondu et ses alliages courants, y compris les alliages de magnésium. Elle est également largement utilisée sous forme de particules dans les matériaux réfractaires destinés à la fusion et au maintien à température des alliages d'aluminium fondus dans les fours. De plus, avant la mise au point d'un filtre en mousse céramique jetable, on utilisait un filtre à lit d'alumine en forme de plaque pour filtrer l'aluminium fondu.
Le filtre de lit Il s'agit d'un grand récipient de chauffage contenant des particules d'alumine en paillettes non agglomérées, qui peut être utilisé pour des coulées répétées pendant plusieurs jours, voire plusieurs semaines. Comme dans le cas des filtres à lit et des matériaux réfractaires, l'exposition prolongée du métal en fusion à un agrégat non aggloméré nécessite l'utilisation de matériaux particulaires chimiquement inertes, tels que l'alumine.
Cependant, l'alumine présente un coefficient de dilatation thermique linéaire élevé (8,0 × 10⁻⁶/°C) et, en raison des contraintes thermiques importantes générées par cette combinaison, la forme globale des pièces en alumine, telles que les filtres en mousse céramique, offre une faible résistance aux chocs thermiques. Les variations de gradient thermique sont dues à un chauffage inégal et à un coefficient de dilatation thermique élevé. Lors du préchauffage et du premier contact avec le métal en fusion, le matériau du filtre en mousse céramique peut se rompre sous l’effet de la chaleur ou se décoller, ce qui entraîne la migration de particules du matériau du filtre dans le lingot ou la billette sous forme d’inclusions. De plus, lorsque le filtre en alumine expansée est confiné dans la cuvette de filtration pendant le préchauffage et l’utilisation, des contraintes de compression latérales élevées peuvent être générées en raison du taux de dilatation thermique élevé du filtre, entraînant une défaillance par compression de celui-ci.
L'orthophosphate d'aluminium (Al(H₂PO₄)₃) est largement utilisé comme liant réfractaire dans l'industrie métallurgique. Il présente une bonne résistance à l'état cru lorsqu'il est séché à une température relativement basse, un faible retrait à l'état cru, ainsi qu'une bonne résistance lors du processus de cuisson ultérieur. L'orthophosphate d'aluminium est relativement bon marché, largement disponible et nécessite une température de cuisson relativement basse (1 100 °C) pour obtenir la liaison finale au phosphate d'aluminium (AlPO₄). Pour ces raisons, et en raison du coût relativement faible de l’orthophosphate d’aluminium, ce matériau est largement utilisé pour fabriquer des filtres en mousse céramique destinés à la filtration de l’aluminium fondu. Cependant, dans de nombreux alliages d’aluminium disponibles dans le commerce, la liaison de phosphate d’aluminium ainsi obtenue réagit facilement avec le magnésium.
AdTech propose filtre en mousse céramique d'alumine pour l'aluminium en fusion. Le filtre présente une résistance élevée aux chocs thermiques, une grande résistance à la corrosion, une résistance mécanique suffisante, un coût de production économique, un caractère respectueux de l'environnement et une densité inférieure à celle des solutions existantes. La pâte de fabrication des filtres en mousse céramique contient de l'alumine, de la silice, des composés de calcium, des composés de bore et d'autres composants. La mousse à cellules ouvertes est imprégnée de cette suspension afin de volatiliser et de fritter le support.
Avantages du matériau filtrant en mousse céramique d'alumine
- Haute résistance aux chocs thermiques : lors du préchauffage ou au contact du métal en fusion, le matériau ne doit ni se fissurer ni s'écailler. Lorsque le matériau en mousse céramique est installé dans le cuve de filtration, il doit présenter un faible coefficient de dilatation thermique afin de réduire au minimum les contraintes de compression latérales.
- Résistance à la corrosion : le matériau filtrant en mousse céramique d'alumine ne doit pas présenter de réaction notable dans la plage d'application prévue (durée, température, teneur en alliage) et doit conserver sa mouillabilité par l'aluminium fondu et ses alliages courants.
- Résistance suffisante à la flexion et à la compression.
- Économie de production.
- Faible densité et poids réduit, facile à utiliser.