Les filtres en céramique alvéolaires utilisent de la mousse de polyuréthane comme support ; celle-ci est plongée dans un enrobage composé de poudre de céramique, d’un liant, d’un adjuvant de frittage, d’un agent de suspension, etc., puis l’excès d’enrobage est éliminé par extrusion afin d’uniformiser la couche de céramique appliquée sur le support. Le squelette devient ainsi un corps vert, qui est ensuite séché puis cuit à haute température.
Les filtres en mousse céramique poreuse se divisent en deux catégories : les filtres liés et les filtres frittés. Les premiers sont obtenus à l'aide d'un liant qui agglomère de fines particules céramiques, tandis que les seconds sont obtenus par frittage à haute température de fines particules céramiques relativement pures.
Les filtres en céramique alvéolaires poreuse présentent une structure unique en réseau tridimensionnel de pores courbes interconnectés, avec une porosité pouvant atteindre 80% à 90%, et fonctionnent selon les trois mécanismes de filtration et de purification suivants.
1. Interception mécanique
2. Dépôts de rectificateur
L'effet de rectification du filtre permet d'amener le canal d'écoulement situé en amont du filtre à un état d'écoulement laminaire régulier pour l'eau d'aluminium filtrée, ce qui atténue les réactions d'oxydation et de corrosion de l'aluminium. Les inclusions peuvent ainsi être facilement mises en suspension et piégées, et le filtre permet de réduire le nombre d'inclusions secondaires.
3. Adsorption en profondeur
Les fines particules qui pénètrent dans le filtre sont retenues par la structure ou restent dans les interstices de la maille, grâce au contact total avec la maille en céramique dont les chemins d'écoulement sont complexes.
Grâce à ces trois mécanismes de filtration et de purification, il permet d'éliminer efficacement les grosses inclusions ainsi qu'une grande quantité de petites particules en suspension, dont la taille peut atteindre quelques dizaines de microns, présentes dans l'aluminium en fusion. L'efficacité de filtration du filtre en mousse céramique atteint 95%, ce qui réduit considérablement le taux de rebuts de coulée et le taux de retouches par soudure.
De plus, cela simplifie le système de canaux de coulée et améliore la structure métallurgique, ce qui permet d'augmenter le rendement et la productivité du processus de coulée, tout en améliorant la qualité interne, l'usinabilité et la maniabilité de la pièce moulée.
Par conséquent, le filtre en mousse céramique présente de bonnes perspectives d'application.
Dans la production de pièces moulées, le taux de rebut dû à des défauts de coulée (tels que les inclusions non métalliques) représente généralement entre 50% et 60% du nombre total de rebuts. Les défauts d’inclusion réduisent non seulement considérablement les propriétés mécaniques de la pièce moulée, mais nuisent également à ses performances d’usinage et à son aspect. La purification des alliages de fonderie liquides et la réduction, voire l’élimination, des diverses inclusions non métalliques constituent sans aucun doute une mesure technique essentielle pour obtenir des pièces moulées de haute qualité. Cette technologie de filtration à l’aide d’un filtre en mousse céramique poreuse permet d’atteindre efficacement l’objectif de purification des alliages de fonderie liquides.