O óxido de alumínio castanho (também conhecido como alumina fundida castanha, BFA) é um aditivo abrasivo crucial em muitas formulações de materiais de fricção, especialmente em pastilhas de travão orgânicas sem amianto (NAO) e semimetálicas.
1. Perfil do material: Óxido de alumínio castanho
Composição: Produzido pela fusão de bauxite (minério de alumínio) com coque e ferro num forno de arco elétrico. É constituído principalmente por α-Al₂O₃, mas contém 2 a 4% de dióxido de titânio (TiO₂) e outras impurezas (sílica, óxidos de ferro).
Principais propriedades (em comparação com o óxido de alumínio branco):
Dureza elevada: Dureza de Mohs de cerca de 8,9 (ligeiramente inferior à da alumina branca, que é de 9,0, mas ainda assim extremamente dura).
Alta tenacidade: A sua característica mais marcante. O TiO₂ promove uma estrutura cristalina mais resistente, tornando-o mais suscetível a esmagamento ou fraturação por impacto.
Autoafiável: Quando fraturado, quebra-se ao longo de planos de clivagem, revelando novas arestas afiadas. Isto ajuda a manter uma ação abrasiva consistente.
Relação qualidade/preço: Geralmente menos dispendioso que o óxido de alumínio branco devido à utilização de matérias-primas de menor custo (bauxite em vez de alumina purificada).
2. A importância da malha 325
Tamanho das partículas: A peneira de 325 mesh corresponde a um tamanho médio de partícula de aproximadamente 44 mícrons (0,044 mm). Este é considerado um pó de granulometria média a fina .
Por que razão este tamanho é importante para as pastilhas de travão:
Abrasão controlada: Fina o suficiente para se integrar uniformemente na matriz de fricção e proporcionar um atrito consistente e previsível, sem ser excessivamente agressiva para o rotor.
Contacto com a superfície: Proporciona um grande número de pontos de contacto para uma modulação eficaz do atrito, sem a “escavação” excessiva associada a grãos mais grossos.
Redução de ruído: As partículas mais finas têm menor probabilidade de gerar ruídos agudos em comparação com as partículas muito grossas, embora o equilíbrio da formulação continue a ser fundamental.
Dispersão: Mistura-se bem com outros pós (resinas, fibras, lubrificantes) para formar um composto homogéneo.
3. Funções Primárias na Formulação das Pastilhas de Travão
A alumina castanha de granulometria 325 actua como um aditivo abrasivo que modifica o desempenho :
Estabilizador e Modificador do Coeficiente de Atrito:
Previne a vitrificação: As suas partículas duras e afiadas micro-ranhuram a superfície de fricção tanto da pastilha como do rotor, impedindo a formação de uma camada vítrea lisa e de baixo atrito (“vitrificação”).
Mantém a fricção a altas temperaturas: Ajuda a contrariar a perda de fricção a temperaturas elevadas, renovando continuamente a interface de fricção. A sua resistência garante durabilidade sob elevadas forças de cisalhamento.
Gestão do desgaste:
Aumenta a resistência ao desgaste das pastilhas: Melhora a durabilidade global do material compósito das pastilhas.
Desgaste Definido do Rotor: Trata-se de um abrasivo controlado, o que significa que irá provocar um desgaste mensurável do rotor. Esta é uma compensação calculada. A abrasão fina e consistente das partículas de 325 mesh é preferível ao desgaste irregular e agressivo causado por abrasivos grosseiros ou não controlados.
Função térmica e mecânica:
Condução de calor: O óxido de alumínio apresenta uma boa condutividade térmica, ajudando na dissipação do calor da interface de fricção.
Integridade estrutural: As partículas rígidas conferem resistência mecânica à matriz de fricção.
4. Considerações típicas sobre a aplicação e formulação
Segmentos de aplicação: Amplamente utilizado em pastilhas de travão de substituição originais, de desempenho médio a elevado no mercado de pós-venda e para veículos comerciais, onde é necessário um modificador de fricção robusto e económico.
Dosagem típica: Geralmente varia entre 3% a 8% em peso da mistura total de fricção. A percentagem exata é um equilíbrio crítico determinado através de extensos testes de formulação.
Principais sinergias e equilíbrio:
Atua em conjunto com os lubrificantes (ex.: grafite, coque) para criar o nível e a curva de fricção (μ vs. temperatura) desejados.
Deve existir um equilíbrio entre as fibras de reforço (aramida, aço, vidro) e o aglutinante de resina .
A resistência da alumina castanha torna-a particularmente adequada para formulações que exigem durabilidade sob cargas pesadas ou condução agressiva.
5. Vantagens e Desafios
Vantagens:
Desempenho com uma excelente relação custo-benefício: Proporciona uma excelente ação abrasiva e estabilidade de fricção a um custo inferior ao das alternativas premium.
Durável e resistente: Suporta melhores tensões de cisalhamento melhor do que os abrasivos mais frágeis.
Atrito fiável: Oferece características de atrito estáveis e previsíveis numa ampla gama de temperatura.