Materiais para filtros de espuma cerâmica, filtros de espuma cerâmica de alumina

Materiais cerâmicos para filtros de espuma

O uso dos materiais adequados para filtros de espuma cerâmica de alta temperatura nas fundições de alumínio afeta a produtividade. Os filtros de espuma cerâmica de alumina especialmente projetados pela AdTech são fabricados a partir da matéria-prima básica óxido de alumínio. São produzidos com porosidades que variam de 10 a 60 poros por polegada (PPI). Além disso, conjuntos combinados são produzidos com 20 a 30 PPI, sendo possíveis outras opções. Filtros de diferentes tamanhos e feitos sob medida são fabricados de acordo com as especificações.

A alumina possui um coeficiente de expansão térmica linear relativamente alto (8,0×10⁻⁶/°C), e peças monolíticas de alumina, tais como filtros de espuma cerâmica, apresentam baixa resistência ao choque térmico devido às elevadas tensões térmicas geradas pela combinação de gradientes térmicos decorrentes do aquecimento desigual e do alto coeficiente de expansão térmica. Durante o pré-aquecimento e o contato inicial com o metal fundido, o material do filtro de espuma cerâmica pode rachar ou se fragmentar devido ao choque térmico, resultando na liberação de material do filtro no lingote ou no tarugo, onde se torna uma inclusão. Além disso, quando um filtro de espuma de alumina é retido em uma cuba de filtragem durante o pré-aquecimento e o uso, podem ser geradas altas tensões de compressão laterais como resultado da alta taxa de expansão térmica do filtro, levando à falha por compressão do filtro.

O ortofosfato de alumínio (Al(H₂PO₄)₃) é amplamente utilizado como aglutinante refratário na indústria metalúrgica. Ele desenvolve boa resistência em estado cru durante a secagem a temperatura relativamente baixa, apresenta baixo encolhimento em estado cru e desenvolve boa resistência durante a queima subsequente. O ortofosfato de alumínio é relativamente barato, amplamente disponível e requer uma temperatura de queima relativamente baixa (1.100 °C) para se obter a ligação final de fosfato de alumínio (AlPO₄). Por essas razões, e devido ao seu custo relativamente baixo, o ortofosfato de alumínio é amplamente utilizado na fabricação de filtros de espuma cerâmica para filtragem de alumínio fundido.

A seguir, apresentam-se os requisitos ideais para os materiais de filtragem em espuma cerâmica:

1. Alta resistência ao choque térmico — o material não deve rachar nem lascar durante o pré-aquecimento ou ao entrar em contato com o metal fundido. O material deve apresentar baixa expansão térmica para minimizar as tensões compressivas laterais enquanto estiver encaixado no corpo do filtro.

2. Resistência à corrosão: O material do filtro de espuma cerâmica não deve reagir significativamente na faixa de aplicação prevista (tempo, temperatura, teor de liga) e deve permanecer imune à ação do alumínio fundido e de suas ligas comuns.

3. Resistência adequada à flexão e à compressão

4. É econômico de produzir.

5. O material filtrante, após o uso, deve ser seguro para manuseio e descarte.

6. Baixa densidade ou peso leve, para facilitar o manuseio pelo operador da fossa de fundição.