Les filtres en mousse céramique destinés à la fonderie présentent une bonne stabilité chimique, une résistance spécifique élevée, une résistance aux hautes températures et aux chocs thermiques, une grande surface spécifique, ainsi que de nombreux autres avantages. Ils sont largement utilisés dans la métallurgie, l'industrie chimique, la protection de l'environnement et d'autres domaines. En métallurgie, le filtre en mousse céramique constitue l’une des méthodes efficaces pour purifier l’aluminium en fusion. Des études montrent que ce type de filtre permet également de réduire la teneur en hydrogène de l’aluminium en fusion. Grâce à leur bonne efficacité sur les scories, à leur simplicité d’utilisation, à leur facilité d’association avec d’autres composants et à leur faible coût, ils sont devenus une méthode de purification courante dans l’industrie de transformation de l’aluminium. Les exigences en matière de qualité de l’aluminium étant de plus en plus élevées, les exigences relatives aux plaques filtrantes en mousse céramique sont elles aussi de plus en plus strictes.
Structure des filtres en mousse céramique destinés à la fonderie
Procédé de fabrication d'un filtre en mousse céramique Il s'agit généralement d'une éponge en polyuréthane trempée dans une suspension céramique ; on en retire l'excédent, on la laisse sécher, puis, après cuisson à haute température, elle se solidifie pour former un matériau céramique poreux tridimensionnel dont la structure est similaire à celle de la bulle d'origine.
Si l'on considère l'efficacité et l'intensité de la filtration, la fabrication des filtres en mousse céramique ne repose plus sur une structure réticulaire tridimensionnelle, mais sur un réseau de canaux interconnectés, sinueux et d'épaisseur irrégulière. Ce type de paroi irrégulière joue un rôle clé dans la capture des minuscules inclusions présentes dans l'aluminium fondu : c'est ce qu'on appelle le filtre à lit profond. Il s'agit là d'une différence fondamentale entre le tamis et le filtre en mousse céramique destiné à la coulée de plaques. Cette structure réticulaire tridimensionnelle augmente le chemin d'écoulement de l'aluminium fondu, permet à celui-ci d'entrer en contact avec la plaque filtrante et accroît la capacité d'adsorption des particules d'inclusions.
Mécanisme de filtration du filtre en mousse céramique
Les filtres en mousse céramique destinés à la fonderie ont pour principale fonction d'éliminer les inclusions présentes dans la masse d'aluminium en fusion. Ces inclusions se présentent généralement sous trois formes : des oxydes métalliques, des poussières de matériaux réfractaires et d'autres particules étrangères introduites au cours du processus de fusion.
Il existe trois méthodes pour éliminer les particules en suspension dans la masse fondue :
- Sédimentation : accumulation de particules au fond de la masse fondue.
- Flottants – un mélange de particules flottantes rassemblées à la surface de la masse fondue.
- Filtration : séparation des particules de la masse fondue à l'aide d'un milieu poreux.
La sédimentation naturelle se produit généralement lorsque la densité des particules est élevée ; pour les particules plus grossières, d’une taille inférieure à 90 µm, la sédimentation statique n’est pas très efficace. Lors du dégazage, les bulles peuvent faire remonter les particules d’inclusion à la surface de la masse fondue, mais ce mécanisme ne permet pas d’éliminer les petites inclusions de 30 à 40 µm. L'avantage du filtre en mousse céramique pour la fonderie réside dans sa capacité à éliminer des particules d'inclusion bien plus petites que le diamètre de ses alvéoles. Les filtres en mousse céramique séparent les inclusions grâce à trois mécanismes : le tamisage, la sédimentation (gâteau de filtration) et la filtration en lit profond.