Desenvolvimento do processo de acoplamento de pastilhas de freio sinterizadas a plaqueta de suporte (backplate) por união por difusão e sinterização

Abstract

As pastilhas de freio são componentes críticos para a segurança veicular, responsáveis por converter energia cinética em calor por atrito. Entre os diferentes tipos existentes, as metálicas sinterizadas destacam-se pela estabilidade térmica, resistência ao desgaste e condutividade superior. Tradicionalmente produzidas à base de cobre, estas pastilhas vêm sendo restringidas devido aos impactos ambientais de seus resíduos. Nesse contexto, pesquisas anteriores desenvolveram uma formulação copper-free de matriz ferrosa como alternativa sustentável. O presente trabalho avaliou métodos de união entre esta pastilha sinterizada e plaquetas metálicas também sinterizadas, etapa fundamental para viabilizar sua aplicação prática no sistema de frenagem. Foram investigadas três abordagens: (i) co-compactação, em que pastilha e plaqueta são compactadas e sinterizadas em conjunto; (ii) brasagem com pó de bronze como material de adição; e (iii) união por difusão em plaquetas previamente recobertas por cobre ou níquel via cátodo oco. A caracterização foi realizada por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV) para qualificar os elementos da união, foi utilizado o espectrômetro por dispersão de energia (EDS) acoplado ao MEV, além de análises dilatométricas. Os resultados indicaram problemas na co-compactação devido ao comportamento dilatométrico distinto entre as composições, levando ao empenamento. Na brasagem, observou-se boa ancoragem mecânica do bronze nos poros da plaqueta, mas baixa difusão na pastilha, garantindo que o cobre não será resíduo da frenagem. Já na união por difusão com plaquetas recobertas, a avaliação por EDS não exibiu resquícios do material depositado após o ciclo térmico, porém a união se consolidou por difusão com formação de fase líquida. Concluiu-se que as técnicas de brasagem e difusão apresentam maior potencial para aplicação industrial, sendo a brasagem particularmente promissora pelo ancoramento mecânico.