Метод фильтрации с использованием керамической пены применяется для фильтрации и удаления увлеченных твердых частиц из расплавов алюминиевых сплавов. Керамический пенообразный фильтр имеет структуру с открытыми порами, которая характеризуется тем, что множество соединенных между собой пустот окружено керамической сеткой. Использование фильтры из керамической пены значительно повышает эффективность фильтрации расплавленного алюминия.
На практике расплавленный алюминий, как правило, содержит включения твердых частиц, которые негативно влияют на качество конечного литого изделия. Эти включения обычно поступают из трёх источников.
Часть этих частиц представляет собой частицы оксида алюминия, которые втягиваются в поток расплава из плавающего слоя оксида на его поверхности, а часть увлечённых частиц — это фрагменты футеровки печи, перепускного желоба и других частей оборудования для работы с расплавленным алюминием, которые подвергаются эрозии и увлекаются потоком алюминия, а некоторые частицы представляют собой осадки нерастворимых примесей, таких как интерметаллиды, бориды, карбиды или осадки других соединений алюминия, например хлоридов. Когда эти включения появляются в готовом литом изделии после затвердевания расплавленного алюминия, они приводят к снижению пластичности конечного продукта или ухудшению его характеристик при механической обработке. Соответственно, желательно удалять увлечённые твердые частицы из потока расплавленного алюминия до того, как он будет разлит в твёрдое тело, которое может использоваться как есть или подвергаться операциям формовки, таким как прокатка, ковка, экструзия и т. д.
Процессы фильтрации, направленные на удаление взвешенных твердых частиц из жидкостей, осуществляются путем пропускания жидкости, содержащей твердые частицы, через пористый фильтрующий материал, который не пропускает эти частицы. Фильтрация расплавленного металла в целом и расплавленного алюминия в частности сопряжена с особыми трудностями, поскольку эта жидкость обладает настолько высокой агрессивностью, что найти фильтрующий материал, способный выдержать её воздействие, весьма сложно.
Как правило, для удаления увлеченных твердых частиц из расплавов алюминиевых сплавов перед литьем используются два метода фильтрации. Наиболее распространенным фильтрующим материалом является сетка из стеклоткани с открытым плетением, которая устанавливается в желобе для перекачки металла, вокруг выпускного отверстия или даже в ванне с расплавом в верхней части затвердевающего слитка. Эти сетки способны удалять из металла только крупные включения и легко разрываются в процессе эксплуатации, поскольку стеклянные волокна становятся очень хрупкими при температуре расплавленного алюминия.
В другом известном способе расплавленный алюминий фильтруется через слой сыпучих частиц оксида алюминия, например, пластинчатого оксида алюминия, однако этот метод часто страдает недостатками, обычно присущими слоевым фильтрам: через него проходит слишком много твердых частиц, наблюдается сильная склонность к образованию каналов, что препятствует эффективному использованию, а размер пор фильтра трудно контролировать; он довольно легко изменяется в условиях эксплуатации, так что даже при исходных надлежащих размерах его невозможно эффективно поддерживать. Кроме того, металл необходимо постоянно поддерживать в расплавленном состоянии, когда фильтр не используется.
Эксперименты доказали, что керамический пенопластовый фильтр особенно эффективен при фильтрации расплавленного металла, в частности расплавленного алюминия. Термостойкость фильтра особенно ценна в суровых условиях эксплуатации, характерных для фильтрации расплавленного металла. Кроме того, состав керамического фильтра не приводит к загрязнению металлов.