تعمل المرشحات الخزفية الرغوية المستخدمة في عمليات الصب على إزالة الشوائب غير المعدنية من سائل سبائك الألومنيوم، وتستخدم معالجة الصهر بالفلوس داخل الفرن. وقد أصبحت تقنية الترشيح بالرغوة الخزفية خارج الفرن منذ فترة طويلة وسيلة مهمة لتنقية الألومنيوم المنصهر.
ويظهر ذلك جليًّا في تكنولوجيا معالجة الصهر، بما في ذلك عمليات إضافة السبائك والتنقية والتكرير. ويُعد صهر سبائك الألومنيوم الخطوة الأولى في عملية معالجة سبائك الألومنيوم، كما أنه حلقة حاسمة في هذه العملية.
مرشحات رغوية خزفية يُعد ”for Casting» نوعًا من المنتجات الخزفية المسامية التي تصل نسبة المسامية المفتوحة فيها إلى 80-90%، وكثافة حجمية لا تتجاوز 0.3-0.6gcm، وتتميز بهيكل شبكي ثلاثي الأبعاد فريد وبنية مسامية متداخلة.
تم تطوير أول لوحة ترشيح خزفية رغوية على يد ف. ر. مولارد ون. د. دافيسون من شركة «كونسوليداتد ألومنيوم» في الولايات المتحدة عام 1978، واستُخدمت في نظام صب سبائك الألومنيوم. ونُشرت نتائج أبحاثهما في المؤتمر السنوي للسبك الأمريكي في أبريل 1980.
تعمل المرشحات الخزفية الرغوية المستخدمة في عمليات الصب على تصفية وإزالة الشوائب، مما يسهم بشكل كبير في تحسين جودة السبائك وتقليل معدل الفاقد. ومنذ ذلك الحين، تم تعزيز الأبحاث والتطوير في مجال مواد المرشحات الخزفية الرغوية في صناعة المعادن.
يستخدم إنتاج مرشح الرغوة الخزفية (CFF) عمومًا بنية شبكية ثلاثية الأبعاد ومسامًا متصلة من الرغوة العضوية كحامل، حيث يتم غمرها في ملاط خزفي خاص ذي خاصية التكسوتروبيا، ويتم اعتماد عملية بثق خاصة باستخدام الأسطوانات لتوزيع الملاط الخزفي بالتساوي على الهيكل العظمي للحامل، ثم يتم تجفيفها وتصلبها، ثم حرقها عند درجة حرارة عالية.
آلية تنقية المواد الخزفية الرغوية
1. من خلال عمليات الترشيح الميكانيكي، مثل الغربلة، والاعتراض بالصدم بالقصور الذاتي، والاعتراض بالانتشار، والاحتكاك، والترسيب، تكون كفاءة الترشيح متناسبة مع فتحة شبكة السيراميك الرغوي. فكلما كانت فتحة الشبكة أصغر، زادت القدرة على اعتراض الجسيمات الصغيرة.
2. تأثير الطبقة الرسوبية أو طبقة الكعكة المرشحة. مع ترسب الجسيمات في المادة المنصهرة، وبفضل الجدران الداعمة المتشابكة غير المستوية ذات الشكل المتعرج، تتحسن القدرة على احتجاز الجسيمات المتنوعة.
3. إن السطح الخشن الناتج عن الفجوات الموجودة على سطح الإطار الشبكي يزيد من مساحة التلامس بين تيار الألومنيوم المنصهر والسطح الصلب الخزفي، مما قد يؤدي إلى زيادة عدم انتظام تدفق الجسيمات في تيار الألومنيوم المنصهر، وهو ما يساعد على احتجاز الجسيمات الصلبة وترسبها. .
4. نظرًا لوجود شقوق وثقوب دقيقة على سطح هيكل الإطار الشبكي، يتم ترسيب الفلوريد مسبقًا، الذي يتمتع بقدرة ارتباط قوية بجزيئات Al₂O₃، مما يعزز تكوين طبقة ترشيح كاملة وامتصاص كيميائي قوي، كما أن القدرة على احتجاز جزيئات الشوائب المتبقية تكون أقوى.
