Technologie de filtration par mousse céramique, filtre en mousse céramique pour la fonderie

Technologie de filtration par mousse céramique

Au cours des années 1980, la technologie de filtration par mousse céramique a connu une adoption rapide et généralisée sur le marché pour une large gamme de produits en aluminium de haute qualité, notamment les matériaux d’emballage rigides, les feuilles lithographiques, les produits aérospatiaux tels que les tôles, les plaques, les pièces forgées et les profilés extrudés ; les garnitures à finition brillante, les tubes de condenseurs, les feuilles minces, les profilés architecturaux, les alliages de fonderie, ainsi que les câbles et fils conducteurs électriques.

L'adoption rapide par le marché et l'essor de la technologie de filtration par mousse céramique dans les ateliers de fonderie d'aluminium de tous types et de tous niveaux de sophistication s'expliquent par les raisons suivantes :

Facilité d'utilisation et acceptation par les opérateurs ;
Flexibilité opérationnelle ;
Possibilité de se régénérer après chaque lancement ;
Faibles coûts d'exploitation variables ;
Faible coût d'installation ;
Suppression efficace des inclusions ;
Un faible encombrement, ce qui se traduisait par un espace au sol minimal nécessaire à l'installation.

La première version commerciale filtres en mousse céramique étaient à base d’un matériau granulaire de chrome-alumine, d’un liant à base d’orthophosphate d’aluminium et d’additifs à base de bentonite et de kaolin destinés à améliorer la rhéologie de la boue. Le matériau granulaire de chrome-alumine était relativement coûteux et posait un problème potentiel d’élimination en raison des inquiétudes liées à la présence éventuelle de chrome hexavalent, substance cancérigène avérée. La formulation à base de chrome-alumine a ensuite été remplacée par une formulation “ entièrement à base d’alumine ” intégrant des fibres d’aluminosilicate et un colloïde minéral (additif argileux), tout en conservant le système de liant à base d’orthophosphate d’aluminium utilisé dans les filtres à chrome-alumine.

Cette formulation de filtre “ 100 % alumine ” a par la suite été largement utilisée dans le monde entier et est devenue la “ norme industrielle ” pour les filtres en mousse céramique utilisés dans les ateliers de coulée d’aluminium depuis plus de 25 ans. Malgré l’utilisation très répandue des filtres en mousse d’alumine liés au phosphate d’aluminium, cette formulation présente plusieurs inconvénients majeurs. Les filtres au phosphate d’aluminium présentent une faible résistance aux chocs thermiques, ont tendance à subir des défaillances de compression latérales et perdent en résistance au cours de leur utilisation en raison de l’attaque du liant à base de phosphate d’aluminium ; ils offrent par ailleurs une faible résistance aux attaques chimiques et à l’érosion de la structure du filtre. De plus, des gaz de phosphine peuvent se dégager des filtres usagés, ce qui complique leur élimination.

L'utilisation de grains d'alumine dans un filtre en mousse céramique semble être un choix évident pour quiconque connaît les matériaux réfractaires utilisés pour contenir l'aluminium fondu et ses alliages. L'alumine est relativement inerte chimiquement dans l'aluminium fondu et ses alliages courants, y compris ceux contenant du magnésium. Elle est également largement utilisée comme matériau granulaire dans les réfractaires employés dans les fours destinés à la fois à la fusion et au maintien à température des alliages d'aluminium fondus.

Par ailleurs, avant la mise au point du filtre en mousse céramique jetable à usage unique, on utilisait des filtres à lit d'alumine en plaques pour filtrer l'aluminium fondu. Filtres de lit Il s'agit de grandes cuves chauffées contenant des grains d'alumine tabulaires non agglomérés, utilisées pour des coulées répétées sur une période de plusieurs jours, voire plusieurs semaines. La longue durée d'exposition du métal en fusion aux matériaux agrégés non agglomérés, comme c'est le cas dans les filtres à lit et les matériaux réfractaires, nécessite l'utilisation d'un matériau granulaire chimiquement inerte tel que l'alumine.