Le Mousse céramique usinée en aluminium utilisés pour la filtration des alliages de coulée liquides doivent présenter les propriétés suivantes : ① posséder une réfractarité adéquate et un faible coefficient de dilatation thermique afin de ne pas se ramollir, se déformer ni se fissurer sous l’action prolongée du métal en fusion à haute température ; ② présenter une résistance mécanique suffisante à température ambiante et à haute température, afin de résister aux vibrations lors du transport et de l’extrusion, ainsi qu’aux chocs du métal en fusion à haute température lors de l’utilisation ; 3. présenter une excellente stabilité chimique à haute température, afin de ne pas être érodé par le métal en fusion à haute température et d’éviter toute contamination du métal liquide.
1.21 Aperçu de l'évolution des matériaux filtrants céramiques poreux à l'étranger Les premiers Mousse céramique usinée en aluminium Il s'agissait du filtre en céramique alvéolaire destiné aux alliages d'aluminium, mis au point par Mollard et Davison de la société américaine Consolidated Aluminum Company en 1978, et dont le nom commercial était Selee/Al. En 1984, le filtre en céramique alvéolaire Selee/re, destiné à la filtration des métaux ferreux, a été développé. Selee/Al est un filtre en corindon aggloméré utilisant du phosphate d’aluminium (APO) comme liant. Sa température maximale d’utilisation est de 1 400 °C, et il peut également être utilisé pour d’autres alliages non ferreux. Hi-Tech Ceramics Co., Ltd., aux États-Unis, dans les années 1980. Au début, quatre types de mousses céramiques d’aluminium usinées destinées à la filtration des superalliages ont été développés avec succès ; leurs agrégats réfractaires étaient la mullite, le corindon, le corindon renforcé à la zircone (GTA) et la zircone partiellement stabilisée à la magnésie (PSZ). La résistance au feu du filtre est comprise entre 1 650 et 1 800 °C, la taille moyenne des pores est de Φ0,5 à 1 mm, l’épaisseur du squelette est de 0,23 à 0,69 mm, et le fluage à haute température (déformation par heure de l’échantillon sous une pression de 0,034 MPa et à 1 500 °C) est compris entre 0,074 et 0,7491 TP3T/h, tandis que l’efficacité de filtration atteint 92 à 991 TP3T. La société américaine Astromet produit également des filtres en céramique alvéolée destinés à la filtration de l’aluminium, du magnésium, du cuivre, de la fonte, de l’acier moulé, de l’acier inoxydable et d’autres alliages. Le matériau est principalement composé de corindon et de zircone mélangée à de l’oxyde de titane et du dioxyde de silicium, etc. Les recherches menées par l’entreprise montrent que : le filtre en céramique alvéolaire lié au phosphate ou au chromate se fissure dans la plage de 1 093 à 1 260 °C ; bien que le filtre fritté présente une bonne résistance aux chocs thermiques, il se ramollit aux alentours de 1 593 °C ; ces deux types de mousse céramique usinée pour l’aluminium ne sont généralement pas adaptés ou peu utilisés pour la filtration des alliages d’acier moulé et de fonte. Les États-Unis ont également mis au point avec succès un filtre en céramique alvéolaire frittée à base de matériau composite SiC-Al₂O₃ destiné à la filtration de la fonte ductile ; sa composition est la suivante : 50 % en poids de SiC, 40 % en poids d’Al₂O₃, le reste étant constitué d’adjuvants de frittage, de liants, etc. Autrefois les plus grands fabricants de céramiques poreuses au monde, les sociétés américaines Astro et Selee produisaient elles-mêmes leurs précurseurs en mousse plastique, façonnés à l’aide d’une machine de formage par trempage et laminage ; le corps vert est séché par micro-ondes, puis cuit en continu dans un four à rouleaux à haute température sous surveillance informatique ; la détection et le conditionnement ont été entièrement mécanisés, l’ensemble du processus de production ayant atteint un niveau technique élevé. Le Japon a également connu un développement rapide dans la mise au point et l’application de filtres en céramique alvéolée pour la fonderie, et ses matériaux sont la cordiérite (O₂), la mullite (etc.). La société japonaise Toshiba Ceramics Co., Ltd. (Toshiba) a déposé une demande de brevet en Allemagne en 1987 concernant les céramiques alvéolaires. La Mousse céramique usinée en aluminium Le brevet concerne un matériau composé de SiN₄, contenant plus de 1 wt% d'Al₂O₃, de SiO₂, de TiO₂, de MgO, ZrO₂, et Cr₂O₃ comme adjuvants de frittage. Elle est de 11 MPa ; en l'absence d'adjuvant de frittage, la résistance à la compression n'est que de 1 MPa.