O uso de filtros de espuma cerâmica para remover inclusões na indústria de fundição é amplamente conhecido.
O filtro de espuma cerâmica opera no modo de filtração em leito profundo, no qual as impurezas menores que o tamanho dos poros permanecem em toda a seção transversal do filtro. Considera-se que a captura de impurezas na filtração em leito profundo seja o resultado de dois eventos consecutivos: o transporte das impurezas até os locais de captura no meio filtrante e a adsorção das partículas nesses locais.
Processo de fabricação de filtros de espuma cerâmica
O filtro de espuma cerâmica é produzido por meio da infiltração de uma pasta cerâmica em uma espuma de poliuretano reticulada, removendo o excesso da pasta por meio da compressão de uma esponja impregnada com a pasta, seguindo-se a secagem do revestimento cerâmico, a queima da esponja e a sinterização do corpo.
Pó de alumina e diferentes proporções de bentonita e água são adicionados à mistura de pós para preparar a pasta cerâmica. O teor de cerâmica na pasta é de 45 wt%, o que representa a proporção ideal para que a pasta penetre na cerâmica. Quando a esponja impregnada com cerâmica seca, a bentonita une as partículas de alumina na superfície da esponja. Além disso, essa camada continua a existir durante a queima da esponja de poliuretano. Não foi observado nenhum dano à cerâmica após a queima da esponja. Portanto, a morfologia da esponja é reproduzida com precisão na espuma cerâmica crua queimada pelo poliuretano a 500 °C, obtendo-se assim uma espuma cerâmica fraca de Al₂O₃. Para fortalecer a espuma e transformá-la em um filtro fundido, a espuma crua é sinterizada a 1250 °C por 60 minutos. Por fim, obtém-se um filtro fundido de alumínio altamente poroso. Surpreendentemente, não foi observado encolhimento, e obteve-se uma porosidade e uma estrutura de rede uniformes. Os poros estão conectados a aberturas necessárias para a filtragem de inclusões.
Testes de fundição demonstram que o uso de filtros de espuma cerâmica pode ser empregado com sucesso para filtragem de alumínio fundido. O filtro cerâmico produzido também pode ser utilizado para o controle do fluxo no canal de fluxo, de modo a evitar turbulências e a formação de uma película de óxido dobrada durante o fluxo da massa fundida. Esses filtros moldados são particularmente adequados para a filtragem de massas fundidas de alumínio. Portanto, o filtro de espuma cerâmica de alumina produzido pode ser utilizado na indústria de fundição de alumínio como filtro de fundição.