Les filtres en céramique poreuse présentent une structure poreuse en trois dimensions, de type réseau à pores ouverts interconnectés (mousse céramique), etc., dans laquelle la céramique est de préférence utilisée comme matériau filtrant pour le métal en fusion.
Le filtre en céramique poreuse est préparé en appliquant une suspension céramique sur une mousse de polyuréthane souple à mailles non cellulaires servant de matériau de base, puis en procédant à une carbonisation afin d’éliminer la mousse de polyuréthane par frittage. La couche métallique est appliquée sur le corps céramique poreux, recouvrant ainsi l’intégralité de la surface du treillis squelettique de ce dernier. Le corps céramique poreux présente des pores ouverts interconnectés en trois dimensions, dont la structure est sensiblement identique à celle de la mousse de polyuréthane réticulée. La cavité continue est formée à l'intérieur du squelette, à l'emplacement correspondant au substrat en mousse de polyuréthane. Les ouvertures constituent les canaux métalliques destinés à la fusion.
Dans le cas où l'on utilise une structure céramique poreuse constituée principalement du corps céramique poreux susmentionné comme filtre pour métal en fusion, la densité apparente du corps céramique poreux est de préférence comprise entre 0,3 et 0,6, ce qui permet d'obtenir une structure céramique poreuse présentant des propriétés mécaniques et une résistance mécanique élevées. La résistance thermique peut être obtenue avec une qualité suffisamment élevée pour supporter l’utilisation du métal en tant que filtre pour métal en fusion à haute température. Pour une structure céramique poreuse composée principalement d’un corps céramique poreux, il est également souhaitable que le diamètre moyen des ouvertures interconnectées en trois dimensions après la formation de la couche métallique soit compris entre 0,3 et 5 mm, et que celles-ci soient formées de manière à ne présenter aucun colmatage significatif dans aucune d’entre elles. De plus, en définissant la porosité de la structure céramique poreuse entre 75% et 95%, il est possible d’obtenir un débit élevé et une résistance suffisante.
La structure céramique poreuse comprend de préférence des matériaux composés principalement de dioxyde de silicium, d’oxyde d’aluminium et d’oxyde de magnésium, qui sont frittés à une température supérieure à 1 300 °C et présentent un point de ramollissement supérieur à 1 250 °C. La structure céramique poreuse, lorsqu’elle est préchauffée à une température proche de celle du métal en fusion devant être filtré à travers celle-ci, est capable de résister suffisamment au choc thermique et peut supporter ce choc thermique pendant l’opération de filtration.
Dans la structure céramique poreuse, un corps céramique poreux, tel qu’une mousse céramique, est formé sur la surface de la paroi du pore à travers lequel le fluide peut passer, avec une couche métallique, de sorte que le fluide s’écoule à travers la couche métallique tout en étant en contact avec celle-ci. Dans ce cas, le type de métal formant la couche métallique n’est pas particulièrement limité, et il peut être choisi de manière appropriée en fonction de l’usage prévu. Lorsque le métal en fusion à filtrer est de l’aluminium, du cuivre ou du fer, la couche métallique de revêtement est de préférence choisie parmi le platine, l’or, l’argent, le cuivre, l’étain, le laiton, le bronze et le nickel. L’utilisation de ces métaux en fonction du métal en fusion à filtrer permet de minimiser la lixiviation des impuretés métalliques solubles qu’il contient, ce qui évite une dégradation de la qualité du métal en fusion filtré. Au cours du passage du métal en fusion à travers les ouvertures interconnectées, les impuretés solubles et les impuretés solides incorporées sont éliminées par filtration.
La couche métallique étant déposée de manière à recouvrir l'intégralité de la surface des parois des pores de la structure céramique poreuse à travers laquelle le fluide peut s'écouler, lorsque le métal en fusion traverse les pores du filtre, la résistance à l'écoulement du métal en fusion est réduite. Par conséquent, le délai entre l’introduction du métal en fusion à l’entrée du filtre et le début de la filtration peut être considérablement réduit, et la filtration peut démarrer de manière satisfaisante même si la hauteur de pression initiale est abaissée. De plus, grâce à la mouillabilité améliorée, l’écoulement local du métal en fusion à l’intérieur du filtre est éliminé.
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