Ievads
Siltuma izlietnes -parasti izgatavotas no alumīnija vai vara-atņem siltumu no elektronikas un izspiež to gaisā ap tām. Jūs tos atradīsit visur: datoros, apgaismojumā, barošanas ierīcēs. Lai palīdzētu tiem kalpot ilgāk un strādāt labāk, uzņēmumi bieži apstrādā to virsmas. Tādas lietas kā anodēšana, metāla pārklājums vai īpaši pārklājumi ne tikai pasargā spuras no rūsas; tas arī palīdz viņiem efektīvāk izdalīt siltumu. Katrai ārstēšanai ir savi plusi un mīnusi. Daži uzlabo siltuma veiktspēju, daži novērš koroziju, bet daži vienkārši samazina izmaksas. Sīkāk apskatīsim anodēšanu, apšuvumu un pārklājumus uz siltuma izlietnēm un redzēsim, kā katrs no tiem uzlabo efektivitāti, aizsardzību un cenu.
Anodēšanas siltuma izlietnes: izstarošanās spēja un izturība
Anodēšana ir process, ar kuru{0}}alumīnija siltuma izlietnes kļūst izturīgākas un ilgāk{1}}noturīgas. Lūk, kā tas darbojas: caur metālu tiek vadīta elektriskā strāva, kas sabiezina tā dabisko oksīda slāni izturīgā, porainā apvalkā. Šis apvalks dara daudz. Tas aizsargā siltuma izlietni pret koroziju un nodilumu-, tāpēc tas daudz labāk izturēs, piemēram, mitrumu vai sāļu gaisu, nekā vienkāršs alumīnijs. No darījuma jūs iegūstat arī lielisku elektrisko izolāciju, tāpēc ir mazāks elektrisko īssavienojumu risks, ja jūsu sastāvdaļas ir cieši sapakotas.
Bet īstā maģija, vismaz dzesēšanai, notiek ar virsmas izstarošanos. Alumīnijs tik tikko izstaro siltumu. Tā izstarojuma koeficients ir no 0,04 līdz 0,06, kas nozīmē, ka tas lielākoties tikai atstaro siltumu, nevis ļauj tam izplūst. Tomēr pēc anodēšanas šis skaitlis palielinās līdz 0,8 vai pat 0,9. Tas ir milzīgs lēciens-, un pēkšņi melna anodēta siltuma izlietne var izstarot siltumu 15 līdz 20 reizes efektīvāk nekā vienkārša. Tas ir milzīgi, ja jums ir darīšana ar pasīvo dzesēšanu vai situācijām, kad gaisa plūsma ir ierobežota. Eksperti saka, ka melnas anodētas siltuma izlietnes var palielināt radiācijas dzesēšanu par 8 līdz 10 reizēm, salīdzinot ar tukšu alumīniju, un tas nozīmē vēsākas daļas, īpaši mazos vai šauros uzstādījumos.
Tagad pats anodētais slānis ir plāns -parasti tikai 5–25 mikroni standarta materiāliem-, tāpēc tas īsti nepalēnina siltuma plūsmu caur metālu. Jūs iegūstat nedaudz papildu termisko pretestību, varbūt par 5–10% vairāk, bet izstarojuma trieciens vairāk nekā to kompensē. Ja pārspīlējat un izmantojat īpaši-biezu "cieto anodēšanu" (25–100 mikroni), tad jā, jūs redzēsit, ka izlietne kļūst karstāka, jo slānis nedaudz vairāk bloķē siltumu. Taču parastos apstākļos kompromiss{12}}ir niecīgs un parasti tā vērts.
Anodēšana var patikt vēl vairāk. Šis process ir pārbaudīts-un-patiess, darbojas plašā mērogā un parasti ir lētāks nekā izsmalcināti speciāli pārklājumi. Turklāt porainā virsma labi uzņem krāsu, tāpēc jūs varat iegūt siltuma izlietnes visdažādākajās krāsās, nejaucoties ar to dzesēšanas jaudu. Pētījumi liecina, ka krāsai nav nozīmes termiskajam starojumam,{5}}dzidra anodēta apdare atdzesē tikpat labi kā melna.
Secinājums: anodētas siltuma izlietnes ir iecienītas kāda iemesla dēļ. Tie ir izturīgi pret koroziju, izstaro siltumu kā čempioni un izskatās labi, to darot. Vienīgais reālais mīnuss ir neliels siltumvadītspējas kritums, ja oksīda slānis kļūst pārāk biezs, bet ar standarta anodēšanu tas nav nekas liels. Jūs iegūstat gudru aizsardzības un veiktspējas līdzsvaru.
Siltuma izlietņu pārklājums: vadītspēja un aizsardzība
Siltuma izlietnes pārklāšana nozīmē plāna metāla -niķeļa, alvas, sudraba vai dažreiz zelta-slāņa pievienošanu tieši virsmai. Cilvēki parasti to dara ar vara vai tērauda izlietnēm un dažreiz ar alumīniju, lai gan tam ir nepieciešama īpaša apakškārta. Lielais pārklājuma iemesls? Korozijas aizsardzība. Piemēram, vara uzklāšana ar niķeli vai alvu novērš tā oksidēšanos un koroziju, kas palīdz siltuma izlietnei labi darboties mitrā vai skarbā vidē. Būtībā metāla pārklājums darbojas kā vairogs, novēršot gaisu un mitrumu un padarot daļu ilgāku kalpošanas laiku.
Pārklātie slāņi, atšķirībā no anodētajiem, joprojām vada gan siltumu, gan elektrību. Bezelektriskā niķeļa pārklājums izceļas ar to, ka tas ir izturīgs pret koroziju un joprojām vada siltumu. Niķeļa slāņa siltumvadītspēja ir aptuveni par 90 W/m·K-mazāka nekā vara (apmēram 400 W/m·K) vai alumīnija (apmēram 200 W/m·K){6}}, taču tas joprojām veic savu uzdevumu. Viens nozares eksperts pat saka: "bezelektriskais niķelis ir labākais pārklājums, ja vēlaties maksimālu siltuma pārnesi", un ka niķeļa pārklājums paliek vadošs gan termiski, gan elektriski. Sudraba pārklājums kļūst vēl augstāks (apmēram 429 W/m·K) un tiek parādīts īpaši augstas veiktspējas{10}}aprīkojumā, lai gan laika gaitā tas kļūst aptraipīts. Zelta pārklājums (318 W/m·K) parasti tiek izmantots kosmosa vai RF lietojumos, kur stabilitātei ir vissvarīgākā nozīme.
Lielākā daļa pārklājumu ir tikai dažus mikronus biezs, tāpēc tas gandrīz nepalielina siltuma pretestību. Niķeļa papildu pretestība ir aptuveni 0,2 K·cm²/W-tik maza, ka lielākajai daļai dizainu tas nav svarīgi. Atšķirībā no krāsas, metāla pārklājums gandrīz neizolē, jo pats metāls labi pārnēsā siltumu. Tomēr apšuvums nav lēts. Izmaksas ir atkarīgas no metāla: alva un niķelis nav slikti, bet sudrabs un zelts var ātri kļūt dārgi. Turklāt alumīnija pārklāšana nav vienkārša,-ir nepieciešamas papildu tīrīšanas darbības vai īpašs pamatnes slānis, kas palielina apgrūtinājumus.
Apakšējā līnija: siltuma izlietņu pārklājums nodrošina stabilu izturību pret koroziju, nesabojājot siltuma vadītspēju. Īpaši bieži tas attiecas uz vara izlietnēm (jo vara mīl koroziju) un visur, kur vēlaties spīdīgu, tīru apdari, piemēram, savienotājus. Kompromisi-? Augstākas izmaksas un dažkārt galvaniskās korozijas problēmas,{3}}piemēram, ja alumīnija plānā niķelis tiek saskrāpēts. Taču augstas{5}}uzticamības darbiem tas parasti ir tā vērts. Laba niķeļa vai skārda plāksne nodrošina siltuma izlietnes darbību ilgu laiku.
Siltuma izlietnes ar dažāda veida virsmas apdari
Siltuma izlietņu pārklājumi: estētiska un izolējoša apdare
Siltuma izlietnes pārklājumi parasti nozīmē krāsas, pulvera pārklājumus vai polimēru plēves, kas tiek uzklātas pēc siltuma izlietnes izgatavošanas. Šie slāņi ir daudz biezāki nekā anodēšana -domājiet par 30 līdz 100 mikroniem-, un godīgi sakot, tie ir paredzēti, lai aizsargātu daļu vai padarītu to glītu, nevis lai palīdzētu tai labāk atdzist. Faktiski pārklājums pārvēršas par īstu termisku šķērsli. Kāds siltuma izlietnes dizainers to skaidri pateica: "Nekrāsojiet siltuma izlietnes." Krāsa atstāj plānu, izolējošu plēvi, kas palēnina siltuma pārnesi. Pat matēts melns mētelis, kas, dažu cilvēkuprāt, varētu palīdzēt, faktiski nedaudz samazina veiktspēju. Tā zemā siltumvadītspēja un biezums tikai traucē.
Tagad ir pagrieziens. Pārklājumi palielina virsmas emisijas spēju. Labas melnas apdares starojuma koeficients var būt no 0,4 līdz 0,8, kas ir daudz labāks par spīdīgu metālu. Tātad, jā, krāsota siltuma izlietne izstaro siltumu efektīvāk. Bet šeit ir āķis: šis palielinājums reti kompensē faktu, ka pārklājums bloķē siltuma plūsmu no paša metāla. ProtoLabs dati liecina, ka pulvera pārklājumi var samazināt siltuma veiktspēju par 20 līdz 50 procentiem augstas -jaudas siltuma izlietnēs. Tāpēc krāsotas izlietnes kļūst karstākas, it īpaši, ja viss kļūst intensīvāks. Daži ražotāji piedāvā "termiski izkliedējošas" krāsas, taču, kā norādīja viens inženieris, kails metāls faktiski pārspēj pārklātās detaļas, ja temperatūras starpība nav milzīga.
Ir arī cita veida pārklājumi,{0}}pārveidojoši pārklājumi, piemēram, hromāts vai fosfāts. Tie ir cits stāsts. Tās ir īpaši plānas, tikai mikrona daļas un ir tieši saistītas ar metālu. Tie gandrīz nepieskaras siltuma pārnesei, bet palīdz krāsai pielipt un nodrošina nelielu aizsardzību pret koroziju.
Apakšējā līnija: cilvēki izmanto polimēru pārklājumus uz siltuma izlietnēm izskata vai elektriskās izolācijas dēļ, nevis labākai dzesēšanai. Tie ļauj detaļai izskatīties asai un palīdz izvairīties no skrāpējumiem vai elektriskiem īssavienojumiem, taču vienmēr ir neliels trieciens siltuma veiktspējai. Mazjaudas-LED ķermeņos vai plaša patēriņa sīkrīkos, kur izskatam ir nozīme, parasti ir piemērots melns vai balts pulvera pārklājums. Bet, runājot par augstas veiktspējas-lietām, inženieri izvairās no biezas krāsas uz kritiskām siltuma izlietnēm.
Veiktspējas un efektivitātes salīdzinājums
Tātad, kā šīs procedūras faktiski uzlabojas, kad runa ir par atbrīvošanos no karstuma? Tas tiešām ir atkarīgs no tā, kā jūs atvēsināt lietas. Ja paļaujaties uz pasīvo dzesēšanu-bez ventilatoriem, tikai vecā labā dabiskā gaisa plūsma-palielina izstarojuma koeficientu. Tieši tur tiešā un pārnestā nozīmē mirdz melni anodējošie vai īpašie pārklājumi. Tie ļauj siltuma izlietnei izdalīt vairāk siltuma caur starojumu. Paņemiet nelielu pasīvo siltuma izlietni: ja to anodējat melnā krāsā, jūs varat pazemināt tās temperatūru par 10–20%, tikai ļaujot tai labāk izstarot.
Taču, tiklīdz ieviešat ventilatoru un pārslēdzat uz piespiedu{0}}gaisa dzesēšanu, konvekcija pārņems virsroku. Pēkšņi šis brīnišķīgais augstas -izstarojošais pārklājums palīdz tikai nedaudz-tikai dažus procentus uzlabot, taču nekas dramatisks.
Tagad, kā ir ar pārklātiem metāliem? Piemēram, niķelētās{0}}izlietnes joprojām vada siltumu gandrīz tikpat labi kā tukšs alumīnijs. Viens inženieris to pat izteica diezgan skaidri: anodēti pārklājumi vienkārši nepārvieto siltumu tik efektīvi kā metāla pārklājums. Tomēr plāns anodēts slānis, -tikai dažus mikronus biezs-, īsti netraucē vadītspēju. Lielāks attēls: anodētas vai krāsotas siltuma izlietnes ir paredzētas siltuma izstarošanai, savukārt pārklātās ir vērstas uz tā vadīšanu un izturību pret koroziju.
Rezumējot: melnās anodētās izlietnes spēj izstarot siltumu,{0}}dažkārt pat 8–10 reizes labāk nekā tukšs metāls. No otras puses, pārklājums saglabā virsmu tikpat vadošu kā neapstrādāts metāls. Lielākā daļa dizaineru uzskata anodēšanu par labāko izvēli pasīvajai dzesēšanai. Bet, ja uztraucaties par rūsu vai ilgstošu-nolietojumu, pārklāšana uzņemas vadību. Sistēmās ar ventilatoriem vai jauktu dzesēšanu atšķirības kļūst mazākas. Faktiski ar ventilatora dzesēšanas izlietnēm bieza melna krāsa var pazemināt temperatūru tikai par dažiem grādiem, salīdzinot ar tukšu alumīniju. Niķelēšana? Jūs gandrīz nepamanīsit temperatūras izmaiņas.
Izturība pret koroziju un izturība
Siltuma izlietņu virsmu aizsardzība pret koroziju patiešām ir svarīga. Ņemiet, piemēram, anodēšanu,-tā izveido izturīgu, keramikai-līdzīgu slāni tieši uz alumīnija. Šis slānis aiztur gaisu un ķimikālijas, tāpēc anodētas izlietnes mitros vai sāļos apstākļos iztur daudz labāk nekā tukšs metāls. Strādā arī apšuvums. Tikai plāns niķeļa vai alvas slānis uz vara var apturēt oksidēšanos un palīdzēt siltuma izlietnei turpināt savu darbu gadiem ilgi. Iedomājieties niķelētu{7}}vara izlietni, kas atrodas mitrā vietā; tas joprojām izskatīsies un darbosies kā jauns ilgi pēc tam, kad bez pārklājuma sāks braukt lejup.
Krāsas un pulvera pārklājumi palīdz pārklāt metālu, taču tie ir tikai tik labi, cik labi ir to virsma. Ja tie tiek saskrāpēti vai nošķelti, tajā iekļūst korozija. Plāni ķīmiskie pārklājumi, piemēram, hromāti vai fosfāti, piešķir vēl vienu aizsardzības slāni, kas bieži notiek pirms pulverkrāsošanas, lai nodrošinātu aizsardzību. Runājot par to, cik labi darbojas šīs apdares materiāli,-anodētais alumīnijs gandrīz vienmēr tiek novērtēts ar visaugstāko izturību pret koroziju, kā arī niķeļa pārklājuma rādītāji. Tīrs alumīnijs ātri sāk veidot oksīdu, un varš ātri notraipās.
Tāpēc jūs atradīsit anodēšanu vai apšuvumu lielākajā daļā siltuma izlietņu, ko izmanto ārpus telpām vai skarbā rūpnieciskā vidē. Abas metodes lieliski bloķē skābekli un mitrumu, tāpēc siltuma izlietne ilgst ilgāk. Labākā izvēle ir atkarīga no metāla, ar kuru strādājat, un no tā, kur izlietne tiks izmantota.
Izmaksu apsvērumi
Izmaksām vienmēr ir nozīme. Lielāko daļu laika anodēšana ir lētāks veids, kā izmantot alumīnija siltuma izlietnes, it īpaši, ja izgatavojat lielu partiju. Tas ir stabils, uzticams process visam, kas ir ekstrudēts vai apstrādāts no alumīnija. No otras puses, pārklājums var būt saprātīgs par kartes cenu-. Alva un standarta niķelis nav pārāk slikti, taču, tiklīdz jūs sākat runāt par sudraba vai zelta pārklājumu, rēķins strauji pieaug. Un, izvēloties specializētos pārklājumus-keramikas krāsas, biezus polimērus-, jūs ne tikai maksājat par materiāliem. Jūs maksājat arī par papildu darbu, piemēram, konservēšanu un maskēšanu, kas patērē laiku un naudu.
Izmaksas mainās atkarībā no pārklājuma biezuma un detaļai nepieciešamās sagatavošanas. Cietā anodēšana, kas nodrošina labāku nodilumizturību, maksā vairāk nekā parastais veids. Pulverkrāsošana šķiet lēta vienai daļai, taču jūs pavadīsit vairāk laika, lai pabeigtu gabalus. Patiešām, anodēšana ir ļoti patīkama: tā ir pieejama par pieņemamu cenu un nodrošina darbu. Pārklājumam vai greznam pārklājumam ir jēga tikai tad, ja jums ir nepieciešams kaut kas īpašs,-piemēram, īpašs izskats vai īpašums, ko anodēšana nevar sniegt. Pieņemsim, ka jums ir nepieciešama vārpsta, lai vadītu elektrību,{6}}tad tas ir jānovieto, un cena vairs nebūs aktuāla.
Secinājums: lielākā daļa dizaineru izvēlas anodēšanu alumīnija siltuma izlietnēm, jo tā darbojas labi un nesabojājas. Ja jums ir nepieciešamas īpašas ekstras, piemēram, metāla apdare vai noteikta krāsa, iespējams, ir vērts maksāt vairāk par apšuvumu vai īpašu pārklājumu. Vienkārši pārliecinieties, ka papildu veiktspēja vai stils patiešām ir izmaksu vērts. Vienkārša anodēta siltuma izlietne bieži vien sniedz jums lielāku vērtību nekā dārga pārklājuma radiators ar gandrīz nekādu siltuma veiktspējas atšķirību.
PowerWinxir vadošais augstas veiktspējas{0}}siltuma izlietņu un siltuma pārvaldības komponentu piegādātājs. Mēs piedāvājam plašu siltuma izlietņu klāstu ar modernu virsmas apstrādi, sākot no melnā-anodēta alumīnija izlietnēm, kas uzlabo radiācijas dzesēšanu, līdz pret koroziju-izturīgiem niķelētiem{4}}vara dizainiem. Apgādājot izlietnes ar jaunākajām anodēšanas, apšuvuma un pārklājuma iespējām, PowerWinx palīdz elektronikas dizaineriem uzturēt ierīces vēsas un uzticamas.
