{"id":17192,"date":"2022-08-12T02:06:43","date_gmt":"2022-08-12T02:06:43","guid":{"rendered":"http:\/\/www.alalloycasting.com\/?p=17192"},"modified":"2022-08-25T02:32:40","modified_gmt":"2022-08-25T02:32:40","slug":"porous-ceramic-filter-slurry","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.alalloycasting.com\/fr\/porous-ceramic-filter-slurry\/","title":{"rendered":"suspension de filtre en c\u00e9ramique poreuse"},"content":{"rendered":"

filtre en c\u00e9ramique poreuse<\/a> L'impr\u00e9gnation par suspension impose des exigences strictes quant \u00e0 la composition de la suspension. Cet article d\u00e9crit le processus d'impr\u00e9gnation.<\/p>\n

impr\u00e9gnation de mousse (polym\u00e8re) organique<\/p>\n

Le proc\u00e9d\u00e9 d'impr\u00e9gnation par mousse organique a \u00e9t\u00e9 invent\u00e9 par Schwartzwalder en 1963. Il s'agit d'une m\u00e9thode consistant \u00e0 impr\u00e9gner une suspension c\u00e9ramique de mousse organique, puis \u00e0 br\u00fbler cette derni\u00e8re apr\u00e8s s\u00e9chage pour obtenir le produit final. La p\u00e2te de c\u00e9ramique de bonne qualit\u00e9 est appliqu\u00e9e de mani\u00e8re uniforme sur le r\u00e9seau de mousse organique, et les pores de type maill\u00e9 sont obtenus apr\u00e8s la combustion de la mousse organique.<\/p>\n

La taille des pores du produit final d\u00e9pend principalement de celle de la mousse organique et est \u00e9galement li\u00e9e, dans une certaine mesure, \u00e0 l\u2019\u00e9paisseur de la couche de suspension appliqu\u00e9e sur la mousse organique ; toutefois, la structure poreuse du corps poreux maill\u00e9 est pratiquement identique \u00e0 celle de la matrice de la mousse organique. Structure en r\u00e9seau tridimensionnel des pores. Le principe de formation des pores de ce proc\u00e9d\u00e9 est illustr\u00e9 \u00e0 la figure 1-1.<\/p>\n

Cette structure particuli\u00e8re lui conf\u00e8re des avantages significatifs en tant que mat\u00e9riau filtrant : (1) La perte de charge est faible lors du passage du fluide. (2) Grande surface sp\u00e9cifique et efficacit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e de contact avec le fluide. (3) L\u00e9g\u00e8ret\u00e9. Compar\u00e9 aux corps fritt\u00e9s en particules de c\u00e9ramique et aux tissus en fibre de verre traditionnellement utilis\u00e9s, ce type de filtre en c\u00e9ramique poreuse est utilis\u00e9 pour la filtration des fluides, en particulier pour la filtration des m\u00e9taux en fusion.<\/p>\n

(1) Il doit s'agir d'un mat\u00e9riau \u00e0 mailles ouvertes afin de garantir que la boue c\u00e9ramique puisse y p\u00e9n\u00e9trer librement et que les mailles adh\u00e8rent les unes aux autres, de mani\u00e8re \u00e0 former, apr\u00e8s cuisson, un squelette tridimensionnel poreux ;<\/p>\n

(2) Il doit pr\u00e9senter un certain degr\u00e9 d'hydrophilie, ce qui lui permet d'adsorber fermement la suspension c\u00e9ramique<\/p>\n

(3) La r\u00e9silience doit \u00eatre suffisante pour garantir que l'exc\u00e9dent de boue puisse \u00eatre rapidement resserr\u00e9 et retrouver sa forme ;<\/p>\n

(4) Il se volatilise \u00e0 une temp\u00e9rature inf\u00e9rieure \u00e0 celle de cuisson de la c\u00e9ramique et ne contamine pas celle-ci.<\/p>\n

\"filtre
suspension de filtre en c\u00e9ramique poreuse<\/figcaption><\/figure>\n

La poudre c\u00e9ramique est choisie en fonction des diff\u00e9rentes utilisations de la filtre en c\u00e9ramique poreuse<\/a> mat\u00e9riau en suspension mis au point. Par exemple, pour filtrer des m\u00e9taux non ferreux tels que l\u2019aluminium, le cuivre, le zinc, l\u2019\u00e9tain et d\u2019autres alliages \u00e0 bas point de fusion, on choisit g\u00e9n\u00e9ralement de la cordi\u00e9rite, de l\u2019alumine, de l\u2019Al\u2082O\u2083 et des mat\u00e9riaux de la s\u00e9rie Al\u2082O\u2083CrO\u2083 ; tandis que pour la fusion des m\u00e9taux ferreux et de leurs alliages, en raison de l\u2019activit\u00e9 chimique et de la temp\u00e9rature de coul\u00e9e plus \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n

L'utilisation du carbure de silicium comme filtre haute temp\u00e9rature ; l'utilisation de mat\u00e9riaux partiellement stabilis\u00e9s de la s\u00e9rie ZrO\u2082-Al\u2082O\u2083 et de mat\u00e9riaux filtrants de la s\u00e9rie magn\u00e9sium-aluminium pour filtrer l'acier en fusion permet de r\u00e9duire efficacement la teneur en inclusions de l'acier en fusion ; l'utilisation d'un composite cordi\u00e9rite-mullite sous forme de c\u00e9ramique permet de filtrer les particules issues des gaz d'\u00e9chappement des moteurs diesel. En conclusion, le choix de poudres c\u00e9ramiques adapt\u00e9es est essentiel pour la fabrication de mat\u00e9riaux filtrants c\u00e9ramiques poreux \u00e0 mailles, \u00e0 la fois performants et pratiques.<\/p>\n

La boue est principalement compos\u00e9e de poudre c\u00e9ramique, d'un solvant et d'additifs. En g\u00e9n\u00e9ral, on utilise de l'eau comme solvant, mais on recourt \u00e9galement \u00e0 des solvants organiques tels que l'\u00e9thanol. Outre les propri\u00e9t\u00e9s d'une suspension c\u00e9ramique classique, celle-ci doit \u00e9galement pr\u00e9senter une teneur en solides aussi \u00e9lev\u00e9e que possible (la teneur en eau est g\u00e9n\u00e9ralement comprise entre 10 et 40 % en poids, et la densit\u00e9 de la suspension entre 18 et 2,2 g\/cm\u00b3) ainsi qu'une meilleure thixotropie. La barbotine haute performance facilite non seulement le moulage, mais joue \u00e9galement un r\u00f4le important dans la garantie des performances des produits. Parall\u00e8lement, pour obtenir une barbotine mieux adapt\u00e9e au moulage par immersion, il est n\u00e9cessaire d\u2019ajouter une certaine quantit\u00e9 d\u2019additifs. Ces additifs se composent g\u00e9n\u00e9ralement des \u00e9l\u00e9ments suivants :<\/p>\n

(1) Liant. Ajout d'un liant \u00e0 la boue destin\u00e9e \u00e0 la fabrication de mailles filtre en c\u00e9ramique poreuse<\/a> La boue de liaison contribue non seulement \u00e0 am\u00e9liorer la r\u00e9sistance du corps cru apr\u00e8s s\u00e9chage, mais emp\u00eache \u00e9galement celui-ci de s'effondrer pendant le processus d'\u00e9limination des mati\u00e8res organiques, garantissant ainsi que le corps fritt\u00e9 final pr\u00e9sente une r\u00e9sistance m\u00e9canique suffisante. Les liants se divisent en liants inorganiques et liants organiques. Les liants inorganiques couramment utilis\u00e9s sont le potassium, le silicate de sodium, le borate, le phosphate, le sol d\u2019hydroxyde d\u2019aluminium et le sol de silice. Le type et les caract\u00e9ristiques du liant ont une grande influence sur les performances du produit. Il est tr\u00e8s important de choisir le liant appropri\u00e9 pour am\u00e9liorer les performances de la maille. Par exemple, l\u2019alumine poreuse est pr\u00e9par\u00e9e en utilisant un gel d\u2019hydroxyde d\u2019aluminium comme liant, ce qui am\u00e9liore consid\u00e9rablement la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion du filtre face \u00e0 l\u2019aluminium fondu.<\/p>\n

(2) Dispersant. Pour augmenter la teneur en solides de la suspension, il est n\u00e9cessaire d\u2019ajouter des dispersants aussi bien aux syst\u00e8mes \u00e0 base d\u2019eau qu\u2019aux syst\u00e8mes non aqueux. Les dispersants permettent d\u2019am\u00e9liorer la stabilit\u00e9 de la suspension, d\u2019emp\u00eacher la r\u00e9agglom\u00e9ration des particules et, par cons\u00e9quent, d\u2019augmenter la teneur en solides de la suspension. Il convient toutefois de noter que l\u2019effet des dispersants varie g\u00e9n\u00e9ralement selon les syst\u00e8mes de poudres. Pour le syst\u00e8me \u00e0 base d\u2019eau d\u2019Al\u2082O\u2083, seule la polyamine 25wt% pr\u00e9sente un bon effet dispersant ; pour le syst\u00e8me \u00e0 base d\u2019eau de SiC, le PEI (poly\u00e9thyl\u00e8neimine) est le dispersant id\u00e9al. En r\u00e9sum\u00e9, le choix d\u2019un dispersant appropri\u00e9 constitue un moyen important d\u2019augmenter la teneur en solides de la suspension.<\/p>\n

(3) Agent rh\u00e9ologique. Compte tenu des caract\u00e9ristiques de moulage de ce proc\u00e9d\u00e9, la suspension doit non seulement pr\u00e9senter une certaine fluidit\u00e9, mais aussi une bonne thixotropie ; en d\u2019autres termes, elle doit se trouver \u00e0 l\u2019\u00e9tat solidifi\u00e9 au repos, mais retrouver sa fluidit\u00e9 sous l\u2019action d\u2019une force externe. Les propri\u00e9t\u00e9s d'\u00e9coulement de la suspension garantissent que celle-ci p\u00e9n\u00e8tre dans la mousse organique pendant le processus d\u2019impr\u00e9gnation et recouvre uniform\u00e9ment les parois cellulaires du r\u00e9seau de la mousse. La thixotropie de la suspension permet de garantir que, lors de l\u2019immersion de la mousse et de l\u2019extrusion de l\u2019exc\u00e8s de suspension, la viscosit\u00e9 diminue sous l\u2019effet du cisaillement, ce qui am\u00e9liore la fluidit\u00e9 de la suspension et facilite le moulage. \u00c0 la fin du moulage, la viscosit\u00e9 de la suspension augmente, tandis que sa fluidit\u00e9 diminue. Cela permet \u00e0 la suspension adh\u00e9rant \u00e0 la paroi des alv\u00e9oles d\u2019\u00eatre facilement arrondie et mise en forme, \u00e9vitant ainsi une perte d\u2019uniformit\u00e9 des pores du produit due \u00e0 un colmatage important de l\u2019\u00e9bauche caus\u00e9 par l\u2019\u00e9coulement de la suspension. Pour am\u00e9liorer les propri\u00e9t\u00e9s rh\u00e9ologiques de la barbotine, en particulier sa thixotropie, les agents rh\u00e9ologiques ajout\u00e9s sont g\u00e9n\u00e9ralement des argiles naturelles (0,1 \u00e0 12 % en poids) telles que la bentonite, le kaolin et la carboxym\u00e9thylcellulose.<\/p>\n

(4) Tensioactif. Si la suspension c\u00e9ramique est \u00e0 base d\u2019eau, et si la mouillabilit\u00e9 entre le pr\u00e9curseur de mousse organique et la suspension est insuffisante, une suspension \u00e9paisse se fixera sur les parties entrecrois\u00e9es de la structure de la mousse lors de l\u2019immersion de celle-ci ; dans les cas les plus graves, cela entra\u00eenera, pendant le processus de frittage, le corps vert se fissure, et la r\u00e9sistance du filtre en c\u00e9ramique poreuse<\/a>La stabilit\u00e9 de la suspension est manifestement r\u00e9duite, voire compromise. C'est pourquoi on recourt g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 l'ajout d'un tensioactif pour am\u00e9liorer l'adh\u00e9rence entre la suspension c\u00e9ramique et la mousse organique afin de r\u00e9soudre ce probl\u00e8me, par exemple en ajoutant du PEI (poly\u00e9thyl\u00e8neimine), etc.<\/p>\n

(5) Agent anti-mousse. Afin d\u2019\u00e9viter que la p\u00e2te ne mousse pendant le processus d\u2019immersion et d\u2019extrusion de l\u2019exc\u00e8s de p\u00e2te, ce qui pourrait nuire aux performances du produit, il est n\u00e9cessaire d\u2019ajouter un agent anti-mousse, g\u00e9n\u00e9ralement un alcool de faible poids mol\u00e9culaire ou de la silicone. La mousse organique doit \u00eatre press\u00e9e \u00e0 plusieurs reprises pour en \u00e9liminer l\u2019air avant l\u2019impr\u00e9gnation de la p\u00e2te, puis celle-ci est impr\u00e9gn\u00e9e. Les m\u00e9thodes utilis\u00e9es comprennent la m\u00e9thode d\u2019adsorption \u00e0 pression atmosph\u00e9rique, la m\u00e9thode d\u2019adsorption sous vide, la m\u00e9thode de laminage m\u00e9canique et la m\u00e9thode de frottement manuel. Quelle que soit la m\u00e9thode d\u2019impr\u00e9gnation utilis\u00e9e, la p\u00e2te doit recouvrir enti\u00e8rement la mousse organique. Une fois la mousse organique impr\u00e9gn\u00e9e de p\u00e2te, il faut \u00e9liminer l\u2019exc\u00e8s de p\u00e2te. La cl\u00e9 de cette \u00e9tape r\u00e9side dans l\u2019uniformit\u00e9 de la force d\u2019extrusion. Il est n\u00e9cessaire d\u2019\u00e9liminer l\u2019exc\u00e8s de p\u00e2te et de veiller \u00e0 ce que celle-ci soit r\u00e9partie uniform\u00e9ment sur la paroi des pores du r\u00e9seau afin d\u2019\u00e9viter leur obstruction. La densit\u00e9 apparente du corps vert form\u00e9 doit se situer dans une plage comprise entre 0,4 et 0,8 g\/cm\u00b3. La production \u00e0 grande \u00e9chelle doit \u00eatre r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l\u2019aide d\u2019\u00e9quipements tels que des centrifugeuses ou des laminoirs.<\/p>\n

Le corps vert obtenu par extrusion de l'exc\u00e9dent de barbotine doit \u00eatre s\u00e9ch\u00e9 ; ce s\u00e9chage peut s'effectuer \u00e0 l'ombre, au four ou au micro-ondes. Lorsque la teneur en humidit\u00e9 est inf\u00e9rieure \u00e0 1,0 % en poids, le corps vert peut \u00eatre cuit. Afin de raccourcir le cycle de production, il est g\u00e9n\u00e9ralement n\u00e9cessaire de mettre en place un syst\u00e8me de s\u00e9chage adapt\u00e9.
\n