Descobriu-se agora que é possível obter filtros aprimorados para metal fundido se a espuma cerâmica for fabricada a partir de uma composição que inclua carboneto de silício, alumina, sol de sílica coloidal e uma proporção menor de fibra de aluminosilicato.
De acordo com a invenção, propõe-se um filtro de espuma cerâmica fabricado a partir de uma composição que compreende carboneto de silício, alúmina, sílica derivada de solo de sílica coloidal e fibras de aluminosilicato, e que foi cozido a uma temperatura tal que o filtro apresenta uma matriz cerâmica na qual as fibras de aluminosilicato estão substancialmente dissolvidas.
Os filtros para metal fundido são preferencialmente formados a partir de uma suspensão aquosa com um teor de sólidos que compreende 20 a 50 % em peso de carboneto de silício, 20 a 50 % em peso de alumina, 1,5 a 5,0 % em peso de sílica derivada de solo de sílica coloidal e 1 a 3 % em peso de fibras de aluminosilicato.
A granulometria do carboneto de silício é, de preferência, de 1 a 80 mícrons, e a granulometria da alumina é, de preferência, de 1 a 40 mícrons. As fibras de aluminosilicato têm, de preferência, um comprimento de 60 mícrons a 3 mm. Os solos de sílica coloidal estão disponíveis no mercado e apresentam um teor de sílica compreendido entre 30 e 50 % em peso. A suspensão aquosa utilizada para produzir o filtro da invenção conterá, portanto, habitualmente de 5 a 10 % em peso de solo de sílica coloidal.
O filtro de espuma cerâmica pode ser fabricado utilizando um processo conhecido de fabricação de espuma cerâmica, no qual uma espuma orgânica, geralmente uma espuma de poliuretano, é impregnada com uma suspensão aquosa de material cerâmico contendo um aglutinante; a espuma impregnada é seca para remover a água; e, após a secagem, a espuma impregnada é cozida para queimar a espuma orgânica, produzindo assim uma espuma cerâmica.
Durante a fabricação, o filtro de espuma cerâmica O material da invenção deve ser cozido a uma temperatura mínima de 1.150 °C. De preferência, a temperatura de cozimento situa-se na faixa de 1.200 °C a 1.300 °C.
Portanto, de acordo com outra característica da invenção, propõe-se um processo de fabricação de um filtro de espuma cerâmica que compreende a formação de uma suspensão aquosa contendo carboneto de silício, alumina, um sol de sílica coloidal e fibras de aluminosilicato, a impregnação de uma espuma orgânica com a suspensão, a secagem da espuma impregnada para eliminar a água e a queima da espuma impregnada e seca a uma temperatura de pelo menos 1.150 °C.
Quando o filtro é cozido, a sílica coloidal, as fibras de aluminosilicato e as partículas mais finas de alumina interagem para formar uma matriz cerâmica que envolve o carboneto de silício e as partículas mais grossas de alumina, possuindo uma fase aglutinante primária de silicato de alumínio. A dissolução substancial das fibras de aluminosilicato na matriz cerâmica pode ser demonstrada por meio de um exame microscópico do filtro de espuma cerâmica utilizando um microscópio eletrônico de varredura (MEB).
A suspensão também pode conter outros aditivos para melhorar as propriedades de aplicação da suspensão durante a impregnação da espuma orgânica. Exemplos desses aditivos são agentes reológicos, como argila, sílica pirogênica ou espessantes orgânicos, adjuvantes de revestimento, como álcool polivinílico, e agentes antiespumantes.
Se desejado, os filtros da invenção podem ser ainda mais aprimorados por meio do revestimento com um material cerâmico adicional da mesma composição, após a secagem e antes da queima da espuma orgânica impregnada. Quando os filtros são revestidos dessa maneira, a massa de revestimento constituirá geralmente de 5 a 10 % em peso do filtro acabado.
Os filtros da invenção são mais resistentes e menos quebradiços do que os filtros de carboneto de silício com ligante fosfato e, por serem mais resistentes, é possível utilizá-los em seções mais finas, ou seja, da ordem de 15 mm ou menos.