Nhôm oxit nâu (còn gọi là nhôm oxit nâu nóng chảy, BFA) là chất phụ gia mài mòn quan trọng trong nhiều công thức vật liệu ma sát, đặc biệt là trong má phanh bán kim loại và không chứa amiăng hữu cơ (NAO).
1. Hồ sơ vật liệu: Nhôm oxit nâu
Thành phần: Được sản xuất bằng cách nung chảy quặng bauxit (quặng nhôm) với than cốc và sắt trong lò hồ quang điện. Sản phẩm chủ yếu bao gồm α-Al₂O₃ nhưng chứa 2-4% titan dioxit (TiO₂) và các tạp chất khác (silica, oxit sắt).
Tính chất chính (so với nhôm oxit trắng):
Độ cứng cao: Độ cứng Mohs ~8,9 (thấp hơn một chút so với độ cứng 9,0 của nhôm trắng, nhưng vẫn cực kỳ cứng).
Độ bền cao: Đặc điểm nổi bật nhất của vật liệu này. TiO₂ thúc đẩy cấu trúc tinh thể bền chắc hơn, giúp vật liệu chống chịu tốt hơn trước tác động của lực ép hoặc nứt vỡ.
Tự mài: Khi bị gãy, lưỡi dao sẽ tách ra theo các mặt phẳng phân cắt để lộ ra các cạnh sắc mới. Điều này giúp duy trì hiệu ứng mài mòn đồng đều.
Tiết kiệm chi phí: Nói chung rẻ hơn nhôm oxit trắng do sử dụng nguyên liệu thô có giá thành thấp hơn (bauxite so với alumina tinh khiết).
2. Ý nghĩa của lưới 325
Kích thước hạt: 325 mesh tương ứng với kích thước hạt trung bình khoảng 44 micron (0,044 mm). Đây được coi là loại bột trung bình-mịn .
Tại sao kích thước này lại quan trọng đối với má phanh:
Độ mài mòn được kiểm soát: Đủ mịn để tích hợp đồng đều vào ma trận ma sát và cung cấp lực ma sát nhất quán, có thể dự đoán được mà không quá mạnh đối với rôto.
Tiếp xúc bề mặt: Cung cấp nhiều điểm tiếp xúc để điều chỉnh ma sát hiệu quả mà không cần phải “đào” quá mức như các loại đá mài thô hơn.
Giảm tiếng ồn: Các hạt mịn hơn ít có khả năng tạo ra tiếng rít tần số cao so với các hạt rất thô, mặc dù sự cân bằng trong công thức vẫn là yếu tố quan trọng.
Phân tán: Trộn tốt với các loại bột khác (nhựa, sợi, chất bôi trơn) để tạo thành hợp chất đồng nhất.
3. Chức năng chính trong công thức chế tạo má phanh
Nhôm nâu 325 lưới hoạt động như chất độn mài mòn giúp cải thiện hiệu suất :
Chất ổn định và điều chỉnh hệ số ma sát:
Ngăn ngừa hiện tượng tráng men: Các hạt cứng, sắc nhọn của nó tạo ra các vết xước nhỏ trên bề mặt ma sát của cả má phanh và rôto, ngăn cản sự hình thành lớp thủy tinh mịn, ma sát thấp (“tráng men”).
Duy trì ma sát ở nhiệt độ cao: Giúp chống lại hiện tượng phai màu do ma sát ở nhiệt độ cao bằng cách liên tục làm mới bề mặt ma sát. Độ bền của sản phẩm đảm bảo sản phẩm bền bỉ dưới lực cắt lớn.
Quản lý hao mòn:
Tăng khả năng chống mài mòn của má phanh: Tăng cường độ bền tổng thể của vật liệu má phanh.
Độ mài mòn rotor được xác định: Đây là chất mài mòn được kiểm soát, nghĩa là nó sẽ gây ra độ mài mòn rotor có thể đo lường được. Đây là một sự đánh đổi đã được tính toán. Độ mài mòn mịn, đồng đều của các hạt 325 mesh được ưa chuộng hơn độ mài mòn thất thường, tạo rãnh từ các hạt mài mòn không được kiểm soát hoặc thô.
Vai trò nhiệt và cơ học:
Dẫn nhiệt: Nhôm oxit có khả năng dẫn nhiệt tốt, giúp tản nhiệt từ bề mặt ma sát.
Tính toàn vẹn về cấu trúc: Các hạt cứng tăng thêm sức mạnh cơ học cho ma trận ma sát.
4. Những cân nhắc điển hình về ứng dụng và công thức
Phân khúc ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong má phanh thay thế OE, phụ tùng thay thế hiệu suất trung bình đến cao và xe thương mại khi cần chất điều chỉnh ma sát mạnh mẽ, tiết kiệm chi phí.
Liều lượng điển hình: Thường dao động từ 3% đến 8% theo trọng lượng của tổng hỗn hợp ma sát. Tỷ lệ phần trăm chính xác là một cân bằng quan trọng được xác định thông qua thử nghiệm công thức rộng rãi.
Sự cân bằng và tương tác chính:
Hoạt động kết hợp với chất bôi trơn (ví dụ: than chì, cốc) để tạo ra mức độ ma sát và đường cong mong muốn (mu so với nhiệt độ).
Phải cân bằng với sợi gia cường (aramid, thép, thủy tinh) và chất kết dính nhựa .
Độ dẻo dai của nhôm nâu khiến nó đặc biệt thích hợp cho các công thức đòi hỏi độ bền khi chịu tải nặng hoặc lái xe mạnh.
5. Ưu điểm và thách thức
Thuận lợi:
Hiệu suất tiết kiệm chi phí: Mang lại tác dụng mài mòn và độ ổn định ma sát tuyệt vời với chi phí thấp hơn so với các lựa chọn thay thế cao cấp.
Bền và cứng: Chịu được ứng suất cắt cao tốt hơn các chất mài mòn giòn hơn.
Ma sát đáng tin cậy: Mang lại đặc tính ma sát ổn định và có thể dự đoán được trong phạm vi nhiệt độ rộng.