Un filtro metallico poroso è realizzato con un mezzo in cui pori e canali attraversano la matrice. In base al processo produttivo e alla microstruttura, i materiali filtranti in polvere metallica sinterizzata si distinguono dai mezzi tessuti e da quelli in fibra. Bronzo, ferro, nichel e acciaio inox sono tra i metalli utilizzabili, con idoneità da verificare sul fluido e sulle condizioni operative.
Materiale
Introduzione ai metalli porosi
Rispetto alle schiume polimeriche, un metallo poroso può offrire maggiore resistenza meccanica, termica o al fuoco in configurazioni adatte. Rispetto alle ceramiche porose, può offrire conducibilità, lavorabilità, integrazione funzionale e una risposta diversa agli shock termici. Il confronto deve comunque riguardare leghe, porosità, geometria e servizio specifici.
Prestazioni termiche, acustiche, elettriche e di permeabilità possono essere combinate con densità apparente, rigidezza, assorbimento di energia e smorzamento. Queste proprietà non sono automatiche: dipendono dalla matrice, dal volume poroso, dalla distribuzione dei pori e dal processo di fabbricazione.
Tra i vantaggi da valutare nei materiali filtranti metallici porosi rientrano:
- Impiego come elemento filtrante in sistemi idraulici e pneumatici quando materiale e costruzione sono compatibili.
- Possibilità di controllare porosità, dimensione e distribuzione dei pori entro le capacità del processo produttivo.
- Resistenza e stabilità della filtrazione potenzialmente superiori a mezzi non metallici selezionati, da dimostrare nelle condizioni reali.
- Adattabilità ad ambienti complessi entro i limiti di lega, giunzioni, temperatura e pressione qualificati.
- Lavorabilità utile per produrre elementi piccoli, precisi o di geometria complessa, con tolleranze da concordare.
Classificazione dei materiali filtranti metallici porosi
Dal punto di vista del meccanismo, la ritenzione può essere prevalentemente di profondità o di superficie. Processo produttivo e microstruttura consentono una classificazione generale in tre famiglie:
1. Materiali filtranti da metallurgia delle polveri
Polveri di metallo o lega vengono preparate, formate e sinterizzate. Bronzo, ferro, nichel e acciaio inox sono esempi comuni. La disposizione delle particelle crea una rete di canali interconnessi che può svolgere una filtrazione di profondità.
Dimensione e distribuzione delle particelle, densità e spessore della matrice influenzano permeabilità e ritenzione. Se struttura e condizioni non sono controllate, il flusso può favorire migrazione o rilascio di particelle: integrità e compatibilità devono quindi essere verificate.
2. Materiali filtranti in rete metallica tessuta
Fili di diametro e trama definiti vengono tessuti o disposti in griglie geometriche e possono essere sinterizzati in uno o più strati. Diametro del filo, tipo di tessitura, orientamento e sovrapposizione regolano apertura e forma dei passaggi.
Questi mezzi lavorano prevalentemente per ritenzione superficiale e possono offrire resistenza meccanica, resistenza alla corrosione e pulibilità se la lega e la costruzione sono adatte. La capacità di trattenere contaminante prima dell'aumento di pressione differenziale può essere inferiore a quella di alcuni mezzi di profondità.
3. Materiali filtranti in fibra metallica
Fibre metalliche fini possono essere ottenute da filo lavorato o da metallo fuso e successivamente disposte e consolidate. Diametro, orientamento, densità e spessore del materassino regolano porosità, permeabilità e ritenzione.
La struttura fibrosa può combinare area, filtrazione di profondità e possibilità di formatura, ma non elimina automaticamente i limiti delle altre famiglie. Resistenza, perdita di carico, pulibilità e durata devono essere misurate sulla costruzione effettiva.
Caratteristiche dei filtri metallici porosi sinterizzati
- La categoria comprende mezzi con effetti di filtrazione differenti, tra cui rete in acciaio inox, rete sinterizzata, feltro metallico sinterizzato e polvere metallica porosa sinterizzata. La classe di prestazione deve essere definita con un metodo e un rating dichiarati.
- Il campo applicativo può includere farmaceutico, meccanica, energia, chimica, alimenti, raffinazione, acciaio, trattamento acque e attività sperimentali, subordinatamente ai requisiti del settore.
- Gli elementi in polvere sinterizzata possono offrire resistenza, distribuzione dei carichi e pori interconnessi; il risultato dipende da lega, porosità e processo.
- Pressatura e sinterizzazione libera consentono forme e dimensioni diverse. Temperatura e servizio ammissibili devono derivare da dati qualificati del materiale e del componente, non da un limite generico.
- La capacità di trattenere particelle fini o grossolane dipende dalla distribuzione dei pori e dalla validazione del rating; nessuna soglia micrometrica è implicita nella sola denominazione del materiale.
- Una struttura metallica resistente può consentire filtrazione in pressione e influire sulla velocità di separazione, ma efficienza e portata devono essere confermate al punto operativo previsto.