Filtre en mousse céramique pour la purification des alliages d'aluminium

Filtre en mousse céramique pour alliage d'aluminium

Dans la production de pièces moulées en aluminium, le taux de rebut dû à des défauts de coulée, tels que les inclusions non métalliques, atteint généralement 50% à 60% du nombre total de rebuts. Les défauts d’inclusion réduisent non seulement considérablement les propriétés mécaniques des pièces moulées, mais ont également un effet néfaste sur leurs propriétés d’usinage et leur aspect. La purification des alliages de coulée liquides et la réduction, voire l’élimination, des diverses inclusions non métalliques constituent sans aucun doute une mesure technique très importante pour obtenir des pièces moulées de haute qualité. Depuis les premiers résultats positifs des recherches sur les filtres en mousse céramique pour les alliages d’aluminium en 1978, la technologie des filtres en mousse céramique s’est développée rapidement. L’utilisation de la technologie des filtres en mousse céramique permet d’atteindre efficacement l’objectif de purification de l’alliage d’aluminium fondu.

Le filtre en mousse céramique (CFF) destiné aux alliages d'aluminium utilise de la mousse de polyuréthane comme support, qui est plongé dans un enrobage composé de poudre céramique, d'un liant, d'un adjuvant de frittage, d'un agent de suspension, etc., puis l'excès d'enrobage est éliminé par pressage. Le revêtement céramique est appliqué de manière homogène sur la structure de support pour former un corps vert, qui est ensuite séché puis cuit à haute température.

Filtres en céramique alvéolée se divisent en deux catégories : les matériaux de type « liant » et les matériaux de type « frittage ». Les premiers utilisent un liant pour agglomérer les particules fines de céramique entre elles, tandis que les seconds recourent au maintien à haute température pour fritter et fusionner les particules fines de céramique plus pures.

La structure squelettique unique en trois dimensions, constituée d'un maillage de trous courbes interconnectés, du filtre en mousse céramique ce qui lui confère une porosité ouverte pouvant atteindre 80%-90%, et présente les trois mécanismes de filtration et de purification suivants :

La première est l'interception mécanique. La deuxième est l'élimination des impuretés par rectification : l'effet de rectification du filtre remplit le canal situé en amont de celui-ci, ce qui permet à l'eau d'aluminium filtrée de s'écouler dans un flux laminaire régulier, atténuant ainsi les réactions d'oxydation et d'érosion de l'eau d'aluminium, ce qui facilite la flottation et la capture des inclusions, réduisant ainsi le nombre d’inclusions secondaires en aval du filtre. Le troisième mécanisme est l’adsorption en profondeur : les petites inclusions qui pénètrent dans le filtre sont adsorbées sur la structure ou piégées dans les recoins du réseau grâce au contact total avec le réseau céramique, dont le parcours d’écoulement est complexe.

Le filtre en mousse céramique destiné aux alliages d'aluminium utilise ces trois mécanismes de filtration et de purification pour éliminer efficacement les grosses inclusions ainsi que certaines petites inclusions en suspension, dont la taille peut descendre jusqu'à quelques dizaines de microns, présentes dans le métal en fusion.