Indledning
Køleplader-som regel lavet af aluminium eller kobber-trækker varmen væk fra elektronikken og skubber den op i luften omkring dem. Du finder dem overalt: inde i computere, belysning, strømforsyninger, you name it. For at hjælpe dem med at holde længere og arbejde bedre behandler virksomheder ofte deres overflader. Ting som anodisering, metalbelægning eller specielle belægninger beskytter ikke kun finnerne mod rust; det hjælper dem også med at afgive varmen mere effektivt. Hver behandling kommer med sit eget sæt af fordele og ulemper. Nogle øger den termiske ydeevne, nogle bekæmper korrosion, og nogle holder blot omkostningerne nede. Lad os se nærmere på anodisering, plettering og belægninger på køleplader og se, hvordan hver enkelt holder sig, når det kommer til effektivitet, beskyttelse og pris.
Anodisering af køleplader: Emissivitet og holdbarhed
Anodisering er en go-proces for at gøre aluminiumskøleplader sejere og længere-holdbare. Sådan fungerer det: Du fører en elektrisk strøm gennem metallet, som fortykker dets naturlige oxidlag til en sej, porøs skal. Denne skal gør meget. Det holder kølepladen sikker mod korrosion og slid-så den holder meget bedre imod ting som fugt eller saltholdig luft end almindeligt aluminium. Du får også god elektrisk isolering ud af handlen, så der er mindre risiko for elektriske kortslutninger, når dine komponenter er pakket tæt ind.
Men den virkelige magi, i det mindste for afkøling, sker med overfladeemissivitet. Bare aluminium udstråler næsten ikke varme. Dens emissivitet ligger på omkring 0,04 til 0,06, hvilket betyder, at den for det meste bare hopper varmen tilbage i stedet for at lade den slippe ud. Når du har anodiseret det, springer det tal dog til 0,8 eller endda 0,9. Det er et stort spring-pludselig kan en sort anodiseret køleplade udstråle varme 15 til 20 gange mere effektivt end en almindelig. Dette er enormt, hvis du har at gøre med passiv køling eller situationer, hvor luftstrømmen er begrænset. Eksperter siger, at sorte anodiserede køleplader kan øge strålingskøling med 8 til 10 gange sammenlignet med bart aluminium, og det betyder køligere dele, især i små eller trange opstillinger.
Nu er selve det anodiserede lag tyndt-normalt kun 5 til 25 mikron for standardmaterialet-så det bremser ikke rigtig varmestrømmen gennem metallet. Du får lidt ekstra termisk modstand, måske 5-10% mere, men bumpet i emissivitet opvejer mere end det. Hvis du går overbord og bruger super-tyk "hård anodisering" (25-100 mikron), ja, du vil begynde at se vasken blive varmere, fordi laget blokerer varmen lidt mere. Men under normale forhold er afvejningen-mindre og normalt det værd.
Der er mere at kunne lide ved anodisering. Processen er afprøvet-og-sand, fungerer i stor skala og er normalt billigere end fancy specialbelægninger. Derudover tager den porøse overflade farvestof godt, så du kan få køleplader i alle mulige farver uden at rode med deres køleevne. Forskning viser, at farven virkelig ikke betyder noget for termisk stråling-en klar anodiseret finish køler lige så godt som sort.
Nederste linje: anodiseret køleplade er en favorit af en grund. De modstår korrosion, udstråler varme som champs og ser godt ud. Den eneste reelle ulempe er et lille fald i termisk ledning, hvis oxidlaget bliver for tykt, men med standard anodisering er det ikke en big deal. Du får en smart balance mellem beskyttelse og ydeevne.
Plettering af køleplader: ledningsevne og beskyttelse
At plettere en køleplade betyder at tilføje et tyndt metallag-nikkel, tin, sølv eller nogle gange guld- lige på overfladen. Folk gør normalt dette med kobber- eller stålvaske, og nogle gange med aluminium, selvom det kræver en særlig underuld. Den store grund til plettering? Korrosionsbeskyttelse. For eksempel, ved at sætte nikkel eller tin over kobber forhindrer det det i at oxidere og korrodere, hvilket hjælper kølepladen med at fortsætte med at fungere godt i fugtige eller hårde omgivelser. Grundlæggende fungerer metalbelægningen som et skjold, der holder luft og fugt ude og får delen til at holde længere.
Belagte lag, i modsætning til anodiserede, leder stadig både varme og elektricitet. Elektrofri nikkelbelægning skiller sig ud, fordi den er hård mod korrosion og stadig leder varme. Et nikkellag har en termisk ledningsevne på omkring 90 W/m·K-mindre end kobber (ca. 400 W/m·K) eller aluminium (ca. 200 W/m·K)-men det gør stadig arbejdet. En industriekspert siger endda, "elektroløst nikkel er den bedste belægning, hvis du ønsker maksimal varmeoverførsel," og at nikkelbelægning forbliver ledende, både termisk og elektrisk. Forsølvning går endnu højere (omkring 429 W/m·K) og dukker op i ekstremt{10}højtydende gear, selvom det pletteres over tid. Guldbelægning (318 W/m·K) dukker normalt op i rumfarts- eller RF-applikationer, hvor stabilitet betyder mest.
Det meste plettering er kun et par mikrometer tykt, så det tilføjer næppe nogen termisk modstand. For nikkel er den ekstra modstand omkring 0,2 K·cm²/W-så lille, det betyder ikke noget for de fleste designs. I modsætning til maling isolerer metalbelægning næsten ikke, da metallet selv bærer varme godt. Alligevel er plettering ikke billigt. Prisen afhænger af metallet: tin og nikkel er ikke dårlige, men sølv og guld kan hurtigt blive dyrt. Desuden er plettering af aluminium ikke let-du har brug for ekstra rengøringstrin eller et specielt basislag, som øger besværet.
Nederste linje: plettering af køleplader giver dig solid korrosionsbestandighed uden at ødelægge varmeledning. Dette er især almindeligt for kobbervaske (da kobber elsker at korrodere), og hvor som helst du ønsker en skinnende, ren finish, som stik. Afvejningen-? Højere omkostninger og nogle gange galvaniske korrosionsproblemer-som hvis tyndt nikkel på aluminium bliver ridset. Men for job med høj-pålidelighed er det normalt det værd. En god nikkel- eller blikplade holder en køleplade i drift i lang tid.
Køleplader med forskellige typer overfladefinish
Belægninger til køleplader: Æstetiske og isolerende finish
Kølepladebelægninger betyder normalt maling, pulverbelægning eller polymerfilm, der bliver slået på efter kølepladen er lavet. Disse lag er meget tykkere end anodisering, Faktisk bliver belægningen til en rigtig termisk vejspærring. En kølepladedesigner sagde det ligeud: "Mal ikke køleplader." Maling efterlader en tynd, isolerende film, der bremser varmeoverførslen. Selv en mat sort frakke, som nogle mennesker tror kan hjælpe, trækker faktisk ydeevnen lidt ned. Dens lave varmeledningsevne og tykkelse er bare i vejen.
Nu er der et twist. Belægninger øger overfladeemissiviteten. En god sort finish kan have en emissivitet mellem 0,4 og 0,8, langt bedre end skinnende metal. Så ja, en malet køleplade udstråler varme mere effektivt. Men her er fangsten: Det boost kompenserer sjældent for, at belægningen blokerer varmestrømmen fra selve metallet. Data fra ProtoLabs viser, at pulverbelægninger kan reducere den termiske ydeevne med 20 til 50 procent i høj-køleplader. Så malede vaske ender med at blive varmere, især når tingene bliver intense. Nogle producenter tilbyder "termisk dissipative" maling, men som en ingeniør påpegede, slår bart metal faktisk belagte dele, når temperaturforskellen ikke er enorm.
Der er en anden type belægning-konverteringsbelægninger som chromat eller fosfat. Det er en anden historie. De er super tynde, kun brøkdele af en mikron, og binder direkte til metallet. De rører næsten ikke varmeoverførsel, men hjælper med at male klæbe og tilføjer lidt korrosionsbeskyttelse.
Bundlinje: folk bruger polymerbelægninger på køleplader til udseende eller elektrisk isolering, ikke for bedre afkøling. De får delen til at se skarp ud og hjælper med at undgå ridser eller elektriske kortslutninger, men der er altid et mindre hit til den termiske ydeevne. I lav-LED-armaturer eller forbrugergadgets, hvor udseendet har betydning, er en sort eller hvid pulverlak normalt fint. Men når det kommer til højtydende-ting, styrer ingeniører uden om tyk maling på kritiske køleplader.
Sammenligning af ydeevne og effektivitet
Så hvordan holder disse behandlinger sig egentlig, når det kommer til at komme af med varme? Det kommer virkelig ned på den måde, du køler tingene på. Hvis du er afhængig af passiv afkøling-ingen blæsere, gør bare en god gammel naturlig luftstrøm-forøgelse af emissiviteten en stor forskel. Det er her sort anodisering eller specielle belægninger skinner, bogstaveligt og billedligt. De lader kølelegemet afgive mere varme gennem stråling. Tag en lille passiv køleplade: Hvis du sortanodiserer den, kan du sænke dens temperatur med 10-20 %, blot ved at lade den stråle bedre.
Men når du først tager en blæser ind og skifter til tvungen-luftkøling, tager konvektion over. Pludselig hjælper den fancy belægning med høj-emissivitet kun en lille-forbedringer af et par procent, intet dramatisk.
Hvad med belagte metaller? Nikkel-belagte vaske leder f.eks. stadig varme næsten lige så godt som bart aluminium. En ingeniør sagde det endda ret ligeud: anodiserede belægninger flytter bare ikke varmen så effektivt som metalbelægning. Når det er sagt, er et tyndt anodiseret lag-bare et par mikrometer tykt-ikke rigtig i vejen for ledning. Det større billede: anodiserede eller malede køleplader handler om at udstråle varme, mens de belagte fokuserer på at lede den og modstå korrosion.
For at opsummere: sorte anodiserede vaske er gode ved at udstråle varme-nogle gange op til 8-10 gange bedre end bart metal. Plettering, på den anden side, holder overfladen lige så ledende som råmetal. De fleste designere ser anodisering som det bedste valg til passiv køling. Men hvis du er bekymret for rust eller langtids-slitage, tager plettering føringen. I anlæg med ventilatorer eller blandet køling bliver forskellene mindre. Faktisk kan en tyk sort maling med viftekølede-vaske falde temperaturen med blot et par grader sammenlignet med bart aluminium. Fornikling? Du vil næsten ikke mærke en temperaturændring overhovedet.
Korrosionsbestandighed og holdbarhed
Det er virkelig vigtigt at beskytte kølepladens overflader mod korrosion. Tag anodisering, for eksempel-det bygger et sejt, keramisk-lag lige på aluminiumet. Dette lag holder luft og kemikalier ude, så anodiserede vaske tåler fugtige eller salte forhold langt bedre end bart metal. Plating virker også. Bare et tyndt lag nikkel eller tin på kobber kan stoppe oxidation i dets spor og hjælpe kølepladen med at gøre sit arbejde i årevis. Forestil dig en nikkel-belagt kobbervask, der sidder på et fugtigt sted; den vil stadig se ud og fungere som ny længe efter, at en ubelagt en begynder at gå ned ad bakke.
Maling og pulverlakering hjælper ved at dække metallet, men de er kun så gode som deres overflade. Hvis de bliver ridset eller skåret, sniger sig korrosion ind. Tynde kemiske belægninger som kromater eller fosfater tilføjer endnu et lag af forsvar, som ofte foregår før pulvermaling for at understøtte beskyttelsen. Med hensyn til, hvor godt disse overfladebehandlinger fungerer, får anodiseret aluminium næsten altid topkarakterer for korrosionsbestandighed, og nikkelbelægning scorer også højt. Bare aluminium begynder hurtigt at danne oxid, og kobber anløber på ingen tid.
Det er derfor, du finder anodisering eller plettering på de fleste køleplader, der bruges udendørs eller i barske industrielle miljøer. Begge metoder gør et godt stykke arbejde med at blokere ilt og fugt, så kølepladen holder længere. Det bedste valg afhænger blot af det metal, du arbejder med, og hvor vasken skal bruges.
Omkostningsovervejelser
Omkostninger betyder altid noget. Det meste af tiden er anodisering den billigere måde at gå til køleplader i aluminium, især hvis du laver en stor batch. Det er en solid, pålidelig proces til alt ekstruderet eller bearbejdet af aluminium. Plettering kan på den anden side være over hele kortets pris-mæssigt. Tin og standard nikkel er ikke så slemt, men når du først begynder at tale om sølv- eller guldbelægning, springer regningen hurtigt. Og når du går ind i specialiserede belægninger-keramiske malinger, tykke polymerer- betaler du ikke kun for materialerne. Du betaler også for ekstra arbejde som hærdning og maskering, hvilket æder tid og penge.
Omkostningerne skifter afhængigt af, hvor tyk belægningen er, og hvor meget forberedelse delen har brug for. Hård anodisering, som giver dig bedre slidstyrke, koster mere end den almindelige slags. Pulverlakering virker billig pr. del, men du vil bruge mere tid på at færdiggøre stykkerne. Virkelig, anodisering rammer et godt punkt: det er overkommeligt og får arbejdet gjort. Plettering eller smarte belægninger giver kun mening, hvis du har brug for noget særligt-som et bestemt look eller en egenskab, som anodisering ikke kan give dig. Lad os sige, at du har brug for en aksel til at lede elektricitet,-så skal du pladere den, og prisen bliver mindre bekymrende.
Nederste linje: de fleste designere vælger anodisering til køleplader i aluminium, fordi det fungerer godt og ikke bryder banken. Hvis du har brug for specifikke ekstraudstyr, som en metalfinish eller en bestemt farve, så kan det være værd at betale mere for plettering eller en specialbelægning. Bare sørg for, at den ekstra ydeevne eller stil faktisk er prisen værd. En simpel anodiseret køleplade giver dig ofte mere værdi end en dyr beklædt en med næsten ingen forskel i termisk ydeevne.
PowerWinxer en førende leverandør af højtydende-køleplader og komponenter til termisk styring. Vi tilbyder en bred vifte af køleplader med avancerede overfladebehandlinger, fra sorte-anodiseret aluminiumsvaske, der booster strålingskøling til korrosions-resistente nikkel-belagte kobberdesigns. Ved at levere dræn med de nyeste anodiserings-, pletterings- og belægningsmuligheder hjælper PowerWinx elektronikdesignere med at holde deres enheder kølige og pålidelige.
