高性能セラミック・フィルターの製造は、主に以下の点に依存している。 高分子スポンジ複製技術. .この工業プロセスでは、網目状のオープンセル・ポリウレタン・フォームにチキソトロピック・セラミックスラリー（通常は炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア）を含浸させる。発泡体が完全にコーティングされ、閉塞を防ぐために余分な材料が取り除かれた後、ユニットは乾燥と厳密に制御された焼成を受けます。焼結段階では、内部のポリマー発泡体が完全に燃焼し、相互に連結した空隙の精密なネットワークを持つセラミック複製が残る。この構造は、不純物を物理的に捕捉し、流れの乱れを滑らかにしながら、溶融金属を通過させます。.
セラミックフォームフィルターを支えるエンジニアリング
溶融金属濾過用の多孔質セラミックスの製造は、単に粘土を成形するだけではない。精密な化学工学と熱工学の挑戦なのです。において アドテック, 私たちは、セラミックフィルターの製造をレオロジー（物質の流れ）と熱力学のバランスとして捉えています。.
目標は、極度の熱衝撃（多くの場合、室温から1500℃以上まで数秒で上昇する）に耐え、クラックの発生しない構造を作り出すことである。これを達成するためには、製造ラインはミクロン・レベルまで変数をコントロールしなければならない。.
スポンジ・レプリケーション方式が優勢な理由
直接発泡させたり、固形ミックスに気孔形成剤を添加したりする方法もありますが、スポンジ複製法は依然として業界標準です。気孔径（PPIまたはPores Per Inchで測定）と全気孔率を最も安定的に制御できます。この方法によって、最終製品が溶融金属の静水圧に耐える機械的強度を持つことが保証されます。.
ステップ1：原材料の選択と準備
高品質フィルターの基本はパウダーです。一般的なセラミック・パウダーを単純に使用することはできません。粒度分布（PSD）を計算し、焼結時のタイトパッキングを確保しなければなりません。.
アグリゲート
集合体の選択は、フィルターの用途を定義する。.
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炭化ケイ素（SiC）： 主に鉄と銅の合金に使用される。耐熱衝撃性に優れている。.
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酸化アルミニウム（Al2O3）： アルミニウムろ過に最適。化学的に安定で、溶融アルミニウムによる腐食に強い。.
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ジルコニア（ZrO2）： 温度が1600℃を超える鉄鋼用途に必要。.
結合剤とレオロジー剤
焼成前にセラミック粒子をつなぎ合わせる「接着剤」が重要です。私たちはリン酸塩バインダーやコロイダルシリカを組み合わせて使用しています。しかし、完璧なコーティングの秘密は レオロジー改質剤. .これらの添加剤はスラリーの粘度を調整する。スラリーが濃すぎると内部の孔を詰まらせる。スラリーが薄すぎるとスポンジから流れ落ち、その結果、フィルターの骨格が弱くなり、溶融金属の圧力で崩壊する。.
表1：素材構成と用途マトリックス
| ベース素材 | メイン・コンポーネント | 焼成温度 (°C) | 主な用途 | 耐熱衝撃性 |
| アルミナ | Al₂O₃ (>85%) | 1100 – 1350 | アルミニウム合金 | グッド |
| 炭化ケイ素 | SiC (>70%) | 1150 – 1450 | 鉄、灰鉄、ブロンズ | 素晴らしい |
| ジルコニア | ZrO₂ (>95%) | 1600 – 1700 | 炭素鋼、ステンレス鋼 | 高い |
| ムライト | 3Al₂O₃-2SiO₂ | 1300 – 1500 | 低温アイロン | 中程度 |
ステップ2：重要なスラリーの準備
この段階で、平凡なフィルターとADtechのプレミアム・フィルターが区別される。スラリーの調製は多段階の混合プロセスである。.
ミキシング・プロトコル
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ドライミキシング： セラミックパウダーと固体添加物は、粒子径の均一な分布を確保するためにタンブリングされる。.
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液体添加： 水を単独で使うことはほとんどない。水、消泡剤、分散剤を混ぜて使う。液体は、高剪断攪拌下で粉末にゆっくりと加えられる。.
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脱気： スラリー中の気泡は致命的である。気泡がセラミック・コーティングにポケットを形成すると、溶融金属が衝突したときに亀裂が生じる弱点となります。当社では、真空脱気チャンバーを利用して、スラリーがスポンジに触れる前に、巻き込まれたガスを除去しています。.
チキソトロピー制御
スラリーは チキソトロピック. .つまり、攪拌された状態（コーティング工程中）では流動性を持ちますが、静止状態では素早く固化します。この性質により、スポンジがコーティングされると、セラミックはフォームの繊維上に留まり、フィルターの底に垂れて溜まることはありません。.
ステップ3：キャリアの準備（スポンジ）
ポリウレタン（PU）フォームは犠牲テンプレートとして機能する。これが最終製品のPPIを決定する。.
切断と検査
PUフォームの大きなパンは、7×7インチや23×23インチなど、鋳造工場が要求する特定の寸法にスライスされる。.
重要なチェック：フォームは “網状 ”でなければならない。つまり、フォームの支柱の間の細胞膜（窓）が完全に開いていなければならない。発泡体の窓（表面が光っている）が閉じていると、セラミックスラリーが浸透できず、フィルターが詰まってしまいます。私たちは熱網状チャンバーを利用して、未加工の発泡体に残っている細胞膜をすべて吹き飛ばします。.
ステップ4：含浸と余分な部分の除去
これが「セラミックフィルターの作り方」の物理的な核心である。.
イマージョン
切断された発泡体は、準備されたスラリーに浸漬される。自動化されたラインでは、プランジャーが水中に沈んだ発泡体を何度も圧縮する。この圧縮と弛緩の繰り返しにより、スポンジから空気が押し出され、重いセラミックスラリーがあらゆる空隙に吸い込まれる。.
ロールプレス（気孔率のプリセット）
浸したスポンジは基本的に泥の塊だ。多孔性はゼロだ。開放構造を復元するために、濡れたスポンジはあらかじめ設定されたローラーを通過する。.
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ギャップの距離： ローラー間の距離によって、支柱にスラリーがどれだけ残るかが決まる。.
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プレッシャーだ： 圧力が強すぎると、デリケートな泡の靭帯が損傷する。弱すぎると毛穴が詰まったままになる。.
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エアブラスト： 高PPIフィルター（50PPIや60PPIなど）の場合、ローラーだけでは不十分です。当社では、湿ったフィルターに圧縮空気を吹き付ける精密なエアノズルを採用し、支柱からコーティングを剥がすことなく、微細な経路を取り除きます。.
ステップ5：制御乾燥
濡れたフィルターを窯に入れることはできない。水はゆっくりと蒸発させなければなりません。セラミックコーティングの内部で水が急速に蒸気に変わると、コーティングが内側から破裂してしまいます（スポーリング）。.
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トンネル・ドライヤー フィルターは湿度管理されたトンネルを通って移動する。.
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温度勾配： 低温（40℃）・高湿度からスタートし、徐々に熱を上げ、湿度を下げていく。こうすることで、フィルターの中心から表面に水分を吸い上げます。.
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期間 この工程はフィルターの厚さにもよるが、通常12時間から24時間かかる。.
ステップ6：焼結とバーンオフフェーズ
焼成工程は、最終的なセラミックの結合を作り出します。これは高温のトンネルキルンやシャトルキルンで行われます。.
段階A：揮発（煙の段階）
300℃から600℃の間で、セラミック・コーティング内のポリウレタン・スポンジが分解し始める。これはデリケートな瞬間です。スポンジはガスに変わり、未焼成のシェルにひびが入るほど膨張することなく、多孔質のセラミック・コーティングを通って抜け出さなければなりません。ADtechのキルンでは、このゾーンで酸素を豊富に含んだ雰囲気を使用し、ポリマーのきれいな燃焼を保証しています。.
ステージB：セラミック・ボンドの形成
温度が1000℃を超えると、スラリー中の焼結助剤が活性化する。個々の粉末粒子が融合し始める。.
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炭化ケイ素用： シリカバインダーは、SiC粒子を固定するガラス状結合を形成する。.
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アルミナの場合： 固体焼結が起こり、粒界が融合する。.
ステージC：冷却
冷却は加熱と同じくらいゆっくり行わなければならない。急冷は熱応力を引き起こす。フィルターを数時間かけて室温まで下げ、構造的な完全性を保ちます。.
第7節 品質管理とパフォーマンス指標
フィルターを作るのは戦いの半分に過ぎない。ファウンドリーに出荷する前に、その性能を検証することは必須である。.
身体検査
自動ビジョンシステムはすべてのフィルターをスキャンする。彼らが探すのは
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毛穴の詰まり： スラリーが隙間を埋め、クリアにならなかった部分。.
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ひび割れ： 乾燥によるヘアライン骨折。.
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寸法： フィルターがキャスティングゲートにぴったり合うようにする。.
破壊試験
すべてのバッチから無作為にサンプルを取り出し、破棄する。.
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冷間破砕強度： フィルターをつぶして、どれだけの重さに耐えられるかを測定する。標準的な50x50x22mmのフィルターはかなりの圧力に耐えられるはずです。.
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熱衝撃試験： フィルターを1200℃に加熱し、冷水に落とす。フィルターは無傷でなければならない。粉々になれば、そのバッチは不合格となる。.
表2：一般的な欠陥と製造上の原因
| 欠陥の種類 | 外観 | 製造業における根本原因 |
| 盲目の毛穴 | エアフローをブロックするソリッドセラミック | スラリー粘度が高すぎる。 |
| ウェブ亀裂 | 支柱の小さな亀裂 | 乾燥が速すぎる。 |
| 低強度 | 崩れやすい | 焼結温度が低すぎる。 |
| コアの黒化 | 焼成後、中央が暗い | スポンジの不完全燃焼（窯内の酸素飢餓） |
ケーススタディベトナムにおけるスクラップ問題の解決
クライアント中堅アルミニウム鋳造工場
場所ベトナム、ハイフォン
日付2023年3月
挑戦：
この鋳物工場は、複雑なオートバイのエンジン部品を製造していました。鋳物中の非金属介在物や酸化膜が原因で、22%のスクラップ率が発生していました。濾過には基本的なガラス繊維メッシュを使用していましたが、大きな注湯の熱で溶けて破損していました。.
ADtechのソリューション：
我々は彼らの注湯温度（720℃）と流量要件を分析した。メッシュからADtechアルミナ・セラミック・フォーム・フィルター（40 PPI）に移行しました。.
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配置だ： 私たちは、硬質セラミック・フィルター・メディアに対応するために、ゲーティング・システムを再設計しました。.
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セレクション： 凝固前の鋳型への充填に必要な流速を制限することなく、微細な酸化物を捕捉するために40PPIを選択した。.
結果
導入後30日で、スクラップ率は22%から7%に減少した。セラミック構造は金属の流れを滑らかにし、乱流（酸化物を増加させる）を減少させました。顧客からは、加工面がきれいになり、下流での工具摩耗が減少したとの報告があった。.
なぜ “自家製 ”フィルターは失敗するのか
検索クエリでは、家庭でセラミックフィルターを作ることについてよく尋ねられる。趣味でセラミックフィルターを作ることは可能だが、溶けた金属に耐えられるものはほとんどない。.
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窯の制限： ほとんどのホビーキルンでは、シェルにヒビを入れることなくPUフォームを焼き切るために必要な正確な雰囲気制御ができない。.
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スラリーの化学： 工業用分散剤がなければ、自家製のスラリーは分離する。重い粒子は沈み、フィルターの上部には弱いコーティングが残る。.
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安全上の問題： 自家製のフィルターが注湯中に故障すると、保湿のために鋳型が溢れたり、爆発したりする可能性があります。産業安全のためには、認証されたADtechフィルターが唯一の有効な選択肢です。.
ADtechフィルター技術仕様
フィルターを注文または製造する場合、標準仕様を理解することは、適切な機械や製品を選択するのに役立ちます。.
表3：ADtech標準製造仕様
| プロパティ | アルミナ (Al2O3) | 炭化ケイ素（SiC） | ジルコニア（ZrO2） |
| 孔密度（PPI） | 10, 20, 30, 40, 50, 60 | 10, 20, 30, 40 | 10, 20, 30 |
| 気孔率（%） | 80 – 90% | 80 – 85% | 75 – 85% |
| かさ密度 (g/cm³) | 0.35 – 0.55 | 0.35 – 0.50 | 0.80 – 1.0 |
| 圧縮強度 | > 1.0 MPa | > 1.2 MPa | > 1.5 MPa |
| 最高使用温度 | 1200°C | 1500°C | 1700°C |
先進的な考察：エコロジカル・マニュファクチャリング
現代の製造業は、環境への影響に注意を払う必要があります。ADtechでは、次のことに重点を置いています：
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余剰スラリーのリサイクル： 含浸段階からのドリップオフは回収され、密度がモニターされ、ミキサーに再導入される。.
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スクラバーシステム： バーンオフ段階では、ポリウレタン・フォームからイソシアネートが放出されます。私たちは高温のアフターバーナーとスクラバーを利用して、これらのガスが工場の煙突から出る前に中和します。.
よくある質問 (FAQ)
セラミックフィルターの製造と応用に関する最も一般的な質問をご紹介します。.
1.フィルター内部の「スポンジ」に使われている主な素材は何ですか？
内部のスポンジは網目状のポリウレタン（PU）フォームでできている。高温できれいに燃焼し（揮発し）、セラミック構造内部に灰分をほとんど残さないことから選ばれた。.
2.セラミックフィルターの孔径はどのようにコントロールするのですか？
孔の大きさは、ベースとなるPUフォームのPPI（Pores Per Inch）によってすべて決まります。30PPIのスポンジからスタートした場合、最終的なセラミック・フィルターは、コーティングの厚みによって開口サイズが若干小さくなるものの、ほぼ30PPIになります。.
3.このフィルターは水のろ過に使えますか？
仕組みは似ているが、冶金用フィルターは溶融金属用に設計されている。水中のバクテリアや微細な沈殿物を捕らえるには、孔が大きすぎる。水フィルターは通常、別のプレス工程で作られたサブミクロンの開口部を持つ微多孔セラミックスを使用する。.
4.焼結温度が低すぎるとどうなりますか？
温度が低すぎると、セラミック結合が完全に形成されません。フィルターの見た目は正しくなりますが、機械的強度は低くなります。溶融金属の激しい流れにぶつかると、つぶれたり流れたりする可能性が高い。.
5.なぜピンクとグレーのフィルターがあるのですか？
色は材質を示す。ピンクまたは白は通常アルミナ（アルミニウム用）を示します。灰色または黒色は通常、炭化ケイ素（鉄/銅用）を示します。黄色または褐色は、通常ジルコニア（鉄鋼用）を示します。.
6.製造工程にはどのくらいの時間がかかりますか？
スラリーの混合から最終的な品質チェックまで、およそ3～4日かかる。これは、スラリーに必要な休息時間、ゆっくりとした乾燥曲線、長い焼成サイクルを考慮したものである。.
7.セラミックフォームフィルターの保存期間はどのくらいですか？
乾燥した環境で保管すれば、何年も長持ちします。ただし、セラミックは吸湿性があるため（空気中の水分を吸収する）、1～2年以内に使用するか、湿気の多い場所に置かれていた場合は、使用前にオーブンで乾燥させることをお勧めします。.
8.セラミックフィルターは再利用できますか？
金属鋳造に使用されると、フィルターは凝固した金属と捕捉された不純物で満たされます。これは鋳造スクラップ（ゲートシステム）の一部となり、通常は再溶解（セラミックはドロスとして上部に浮く）または廃棄される。.
9.ここでいう「サーマルショック」とは？
熱衝撃とは、冷たいフィルター（25℃）と溶融金属（700℃～1500℃）の温度差によって生じる急激な膨張を指します。製造工程では、この急激な膨張に耐えられるよう、セラミックの熱膨張係数を低くする必要があります。.
10.安価な他社製品ではなく、ADtechのフィルターを選ぶ理由は？
安価なフィルターは、しばしば「盲孔」（内部閉塞）や、破損して鋳物を汚染する弱い骨格に悩まされます。ADtech社では、自動含浸と厳格な焼成カーブを用いて、全てのフィルターが一貫した流量と構造的完全性を持つことを保証しています。.
結論
マスタリング セラミックフィルターの作り方 は、材料科学と機械的精度の融合である。泡を詰まらせることなくコーティングするためには正確なスラリーレオロジーが必要であり、セラミックを割ることなく焼結するためには正確な熱プロファイルが必要です。鋳物工場にとっては、フィルターの品質が最終鋳造品の品質を左右する。.
で アドテック, 当社は、歩留まりを向上させ、スクラップを削減する濾過ソリューションを提供するために、このプロセスを改良してきました。航空宇宙用アルミニウムの鋳造であれ、重鉄機械の鋳造であれ、専門的に製造されたフィルターに頼ることが、品質への最も安全な道です。.