Tecnologia de filtragem com espuma cerâmica, filtro de espuma cerâmica para fundição

Tecnologia de filtração com espuma cerâmica

Durante a década de 1980, houve uma aceitação rápida e generalizada no mercado da tecnologia de filtragem por espuma cerâmica para uma ampla gama de produtos de alumínio fabricados de alta qualidade, incluindo materiais de embalagem rígidos, chapas litográficas, produtos aeroespaciais, tais como chapas, placas, peças forjadas e extrusões; acabamentos com acabamento brilhante, tubos de condensador, folhas metálicas, extrusões arquitetônicas, ligas de fundição e cabos e fios condutores elétricos.

A rápida aceitação no mercado e o crescimento subsequente da tecnologia de filtragem por espuma cerâmica nas oficinas de fundição de alumínio de todos os tipos e níveis de sofisticação devem-se às seguintes razões:

Facilidade de uso e aceitação por parte do operador;
Flexibilidade operacional;
Capacidade de se regenerar após cada lançamento;
Baixo custo operacional variável;
Baixo custo de instalação;
Remoção eficaz da inclusão;
Requisitos de espaço reduzido, o que significava uma área mínima necessária para a instalação.

O primeiro comercial filtros de espuma cerâmica eram baseados em um material granulado de cromo-alumina, um aglutinante de ortofosfato de alumínio e aditivos de bentonita/caulim para melhorar a reologia da pasta. O granulado de cromo-alumina era relativamente caro e criava um problema potencial de descarte devido a preocupações com a possível presença de cromo hexavalente, que é um conhecido carcinógeno. A formulação de cromo-alumina foi posteriormente substituída por uma formulação “totalmente de alumina” que incorporava fibra de aluminosilicato e um colóide mineral, o aditivo de argila, mantendo o uso do sistema aglutinante de ortofosfato de alumínio dos filtros de cromo-alumina.

Essa formulação de filtro “totalmente de alumina” tem sido amplamente utilizada em todo o mundo e se tornou o “padrão da indústria” para filtros de espuma cerâmica utilizados em instalações de fundição de alumínio há mais de 25 anos. Apesar do uso generalizado do filtro de espuma de alumina ligada com fosfato de alumínio, existem várias deficiências significativas nessa formulação de filtro. Os filtros de fosfato de alumínio apresentam baixa resistência ao choque térmico, tendem a sofrer falhas de compressão lateral e perdem resistência durante o uso devido ao ataque ao ligante de fosfato de alumínio; além disso, apresentam baixa resistência ao ataque químico e à erosão da estrutura do filtro. Ademais, pode ocorrer a geração de gás fosfina a partir dos filtros usados, o que complica o descarte.

O uso de grãos de alumina em um filtro de espuma cerâmica parece ser uma escolha óbvia para qualquer pessoa familiarizada com materiais refratários utilizados para conter alumínio fundido e suas ligas. A alumina é relativamente inerte quimicamente no alumínio fundido e em suas ligas comuns, incluindo aquelas que contêm magnésio. Ela também é amplamente utilizada como material granulado em refratários empregados em fornos, tanto para fundir quanto para reter ligas de alumínio fundidas.

Além disso, antes do desenvolvimento do filtro descartável de espuma cerâmica de uso único, utilizavam-se filtros com leito tabular de alumina para filtrar o alumínio fundido. Filtros de leito são grandes recipientes aquecidos que contêm grãos tabulares de alumina não aglomerados, utilizados para fundições repetidas ao longo de vários dias ou até semanas. O longo tempo de exposição do metal fundido aos materiais agregados não aglomerados, como nos filtros de leito e nos refratários, exige o uso de um material granulado quimicamente inerte, como a alumina.