Uvod
Hladilniki-ki so običajno narejeni iz aluminija ali bakra-odvajajo toploto od elektronike in jo potiskajo v zrak okoli njih. Našli jih boste povsod: znotraj računalnikov, razsvetljave, napajalnih naprav, če želite. Podjetja pogosto obdelajo svoje površine, da bi jim pomagala pri daljši obstojnosti in boljšem delovanju. Stvari, kot so eloksiranje, kovinska prevleka ali posebni premazi, ne ščitijo le reber pred rjo; prav tako jim pomaga učinkoviteje odvajati toploto. Vsako zdravljenje ima svoje prednosti in slabosti. Nekateri povečajo toplotno učinkovitost, nekateri preprečijo korozijo, nekateri pa samo znižajo stroške. Oglejmo si podrobneje eloksiranje, galvanizacijo in prevleke na hladilnih odvodih in poglejmo, kako se vsak od njih združuje, ko gre za učinkovitost, zaščito in ceno.
Anodizirani toplotni odvodi: Emisivnost in vzdržljivost
Anodiziranje je -postopek, s katerim naredimo aluminijaste hladilne odvode močnejše in-trajnejše. Deluje takole: skozi kovino spustiš električni tok, ki zgosti njeno naravno oksidno plast v trdo, porozno lupino. Ta lupina naredi veliko. Varuje hladilno telo pred korozijo in obrabo-, zato bo veliko bolje odporen na stvari, kot sta vlaga ali slan zrak, kot navaden aluminij. Z nakupom dobite tudi odlično električno izolacijo, tako da je tveganje kratkega stika manjše, ko so komponente tesno zapakirane.
Toda prava čarovnija, vsaj pri hlajenju, se zgodi s površinsko emisivnostjo. Goli aluminij komaj oddaja toploto. Njegova emisivnost se giblje med 0,04 in 0,06, kar pomeni, da toploto večinoma samo odbija, namesto da bi jo pustila uiti. Ko ga enkrat anodizirate, pa ta številka poskoči na 0,8 ali celo 0,9. To je ogromen preskok-nenadoma lahko črno anodizirano hladilno telo oddaja toploto 15- do 20-krat bolj učinkovito kot navadno. To je ogromno, če imate opravka s pasivnim hlajenjem ali situacijami, kjer je pretok zraka omejen. Strokovnjaki pravijo, da lahko črni anodizirani hladilni odvodi povečajo sevalno hlajenje za 8- do 10-krat v primerjavi z golim aluminijem, kar pomeni hladnejše dele, zlasti v majhnih ali utesnjenih namestitvah.
Zdaj je anodizirana plast sama po sebi tanka-običajno le 5 do 25 mikronov za standardne stvari-zato dejansko ne upočasni pretoka toplote skozi kovino. Dobite malo dodatnega toplotnega upora, morda 5–10 % več, vendar pa velika emisijska sposobnost to več kot nadomesti. Če pretiravate in uporabite super-debelo "trdo eloksiranje" (25–100 mikronov), potem ja, videli boste, da se bo pomivalno korito bolj segrevalo, ker plast nekoliko bolj blokira toploto. Toda v normalnih pogojih je kompromis-neznaten in se običajno splača.
Pri eloksiranju je še kaj všeč. Postopek je preizkušen-in-resničen, deluje v velikem obsegu in je običajno cenejši od modnih posebnih premazov. Poleg tega porozna površina dobro sprejme barvo, tako da lahko dobite hladilna telesa v vseh vrstah barv, ne da bi se motili z njihovo hladilno močjo. Raziskave kažejo, da barva za toplotno sevanje res ni pomembna-prozorna anodizirana površina hladi prav tako dobro kot črna.
Bistvo: anodizirani hladilniki so priljubljeni z razlogom. Odporni so proti koroziji, oddajajo toploto kot šampioni in pri tem izgledajo dobro. Edina resnična slabost je rahel padec toplotne prevodnosti, če oksidna plast postane predebela, vendar pri standardnem anodiziranju to ni velik problem. Dobite pametno ravnovesje med zaščito in zmogljivostjo.
Prevleka toplotnih odvodov: prevodnost in zaščita
Pokrivanje hladilnega telesa pomeni dodajanje tanke kovinske plasti-niklja, kositra, srebra ali včasih zlata-kar na površino. Ljudje običajno to počnejo z bakrenimi ali jeklenimi koriti, včasih pa tudi z aluminijem, čeprav to zahteva posebno podlago. Glavni razlog za plating? Zaščita pred korozijo. Če baker na primer nanesete z nikljem ali kositrom, preprečite oksidacijo in korodiranje, kar pomaga, da hladilno telo dobro deluje v vlažnih ali težkih okoljih. V bistvu kovinska prevleka deluje kot ščit, ki zadržuje zrak in vlago ter poskrbi za daljšo življenjsko dobo dela.
Platirane plasti za razliko od anodiziranih še vedno prevajajo tako toploto kot elektriko. Brezelektrično nikljanje izstopa, ker je odporno proti koroziji in še vedno prevaja toploto. Plast niklja ima približno 90 W/m·K-manjšo toplotno prevodnost kot baker (približno 400 W/m·K) ali aluminij (približno 200 W/m·K)-vendar še vedno opravlja svoje delo. En strokovnjak iz industrije celo pravi, da je "brezelektrični nikelj najboljši premaz, če želite največji prenos toplote," in da nikljanje ostane prevodno, tako toplotno kot električno. Posrebrena prevleka je še višja (približno 429 W/m·K) in se pokaže v izjemno-zmogljivi opremi, čeprav sčasoma potemni. Pozlačevanje (318 W/m·K) se običajno uporablja v vesoljskih ali RF aplikacijah, kjer je stabilnost najpomembnejša.
Večina prevlek je debela le nekaj mikronov, tako da komaj kaj doda toplotno odpornost. Za nikelj je dodatni upor približno 0,2 K·cm²/W-tako majhen, da za večino modelov ni pomemben. Za razliko od barve kovinska prevleka skoraj ne izolira, saj kovina sama dobro prenaša toploto. Kljub temu prevleka ni poceni. Cena je odvisna od kovine: kositer in nikelj nista slaba, srebro in zlato pa lahko hitro postaneta draga. Poleg tega prevleka aluminija ni preprosta-potrebujete dodatne korake čiščenja ali posebno osnovno plast, kar še dodatno oteži delo.
Zaključek: prevleka hladilnih teles vam zagotavlja trdno odpornost proti koroziji, ne da bi motili toplotno prevodnost. To je še posebej pogosto pri bakrenih koritih (saj baker rad korodira) in povsod, kjer želite sijoč, čist zaključek, kot so konektorji. Kompromisi-? Višji stroški in včasih težave z galvansko korozijo-na primer, če se tanek nikelj na aluminiju opraska. Toda za visoko-zanesljiva dela se običajno splača. Dobra plošča iz niklja ali kositra ohranja toplotno telo dolgotrajno.
Hladilniki z različnimi vrstami površinske obdelave
Premazi za toplotne odvode: estetski in izolacijski zaključki
Premazi hladilnega telesa običajno pomenijo barve, praškaste premaze ali polimerne folije, ki se nanesejo po izdelavi hladilnega telesa. Te plasti so veliko debelejše od eloksiranja-mislim, da od 30 do 100 mikronov-in iskreno, tam so zato, da zaščitijo del ali poskrbijo, da je videti lep, ne pa zato, da se bolje ohladi. Pravzaprav se premaz spremeni v pravo toplotno zaporo. En oblikovalec hladilnih teles je rekel naravnost: "Ne barvajte hladilnih teles." Barva pusti tanek, izolacijski film, ki upočasni prenos toplote. Tudi mat črn plašč, za katerega nekateri mislijo, da bi lahko pomagal, dejansko nekoliko zmanjša učinkovitost. Njegova nizka toplotna prevodnost in debelina sta le v napoto.
Zdaj je tu zasuk. Premazi povečajo površinsko emisijo. Dobra črna barva ima lahko emisivnost med 0,4 in 0,8, kar je veliko bolje kot sijoča kovina. Torej, da, barvano hladilno telo oddaja toploto učinkoviteje. Toda tukaj je ulov: ta okrepitev le redko nadomesti dejstvo, da prevleka blokira pretok toplote iz same kovine. Podatki iz ProtoLabs kažejo, da lahko praškasti premazi zmanjšajo toplotno učinkovitost za 20 do 50 odstotkov pri visoko-zmogljivih toplotnih odvodih. Tako se pobarvani umivalniki na koncu bolj segrejejo, še posebej, ko stvari postanejo intenzivne. Nekateri proizvajalci ponujajo "toplotno disipativne" barve, a kot je poudaril en inženir, gola kovina dejansko premaga premazane dele, ko temperaturna razlika ni velika.
Obstaja še ena vrsta premazov-pretvorbenih premazov, kot sta kromat ali fosfat. To so druga zgodba. So super tanke, le delčke mikrona, in se dobro vežejo na kovino. Komajda se dotikajo prenosa toplote, vendar pomagajo barvi oprijeti in dodajo malo zaščite pred korozijo.
Bistvo: ljudje uporabljajo polimerne premaze na hladilnih odvodih zaradi videza ali električne izolacije, ne zaradi boljšega hlajenja. Zaradi njih je del videti oster in se izognejo praskam ali električnim kratkim stikom, vendar vedno pride do manjšega vpliva na toplotno delovanje. Pri -napeljavah LED z nizko močjo ali potrošniških pripomočkih, kjer je videz pomemben, je črn ali bel praškasti premaz običajno primeren. Ko pa gre za visoko{4}}zmogljive stvari, se inženirji izogibajo debelemu laku na kritičnih hladilnih odvodih.
Primerjava zmogljivosti in učinkovitosti
Torej, kako se ti tretmaji dejansko zložijo, ko gre za odpravljanje vročine? Res je odvisno od tega, kako ohlajaš stvari. Če se zanašate na pasivno hlajenje-brez ventilatorjev, samo dobri stari naravni zračni tok-povečanje emisivnosti naredi veliko razliko. Tam blesti črna eloksacija ali posebni premazi, dobesedno in v prenesenem pomenu. Pustijo, da hladilno telo s sevanjem odda več toplote. Vzemite majhno pasivno hladilno telo: če ga anodizirate na črno, lahko znižate njegovo temperaturo za 10–20 % samo tako, da pustite, da bolje seva.
Ko pa vstavite ventilator in preklopite na prisilno-zračno hlajenje, prevzame konvekcija. Nenadoma ta modni visoko-emisivni premaz le malo pomaga-samo nekaj odstotkov izboljšave, nič dramatičnega.
Kaj pa prevlečene kovine? Ponikljani umivalniki, na primer, še vedno prevajajo toploto skoraj tako dobro kot čisti aluminij. En inženir je to celo precej odkrito izrazil: eloksirani premazi preprosto ne prenašajo toplote tako učinkovito kot kovinska prevleka. Kljub temu tanka anodizirana plast-debela le nekaj mikronov-v resnici ne ovira prevodnosti. Širša slika: anodizirani ali pobarvani hladilni odvodi so namenjeni sevanju toplote, medtem ko so prevlečeni osredotočeni na prevajanje in odpornost proti koroziji.
Če povzamem: črni eloksirani pomivalni koriti so prvaki pri sevanju toplote-včasih do 8–10-krat boljši od golih kovin. Po drugi strani prevleka ohranja površino enako prevodno kot surova kovina. Večina oblikovalcev vidi eloksiranje kot najboljšo izbiro za pasivno hlajenje. Če pa vas skrbi rja ali dolgotrajna-obraba, prevleka prevzame vodilno vlogo. Pri sistemih z ventilatorji ali mešanim hlajenjem so razlike manjše. Pravzaprav lahko z ventilator-hlajenimi umivalniki gosta črna barva zniža temperaturo le za nekaj stopinj v primerjavi z golim aluminijem. Niklanje? Spremembe temperature sploh ne boste opazili.
Odpornost proti koroziji in vzdržljivost
Zaščita površin hladilnega telesa pred korozijo je resnično pomembna. Vzemimo za primer eloksiranje,-ki ustvari trden, keramični-podoben sloj neposredno na aluminiju. Ta plast zadržuje zrak in kemikalije, zato anodizirani pomivalni koriti zdržijo vlago ali slano veliko bolje kot gola kovina. Tudi prevleka deluje. Samo tanek sloj niklja ali kositra na bakru lahko zaustavi oksidacijo in pomaga hladilnemu telesu, da še leta opravlja svoje delo. Predstavljajte si ponikljano-bakreno korito, ki stoji na vlažnem mestu; še vedno bo izgledal in deloval kot nov dolgo po tem, ko bo nepremazan začel iti navzdol.
Barve in praškasti premazi pomagajo pri prekrivanju kovine, vendar so dobri le toliko, kolikor je dobra njihova površina. Če se opraskajo ali okrušijo, se prikrade korozija. Tanke kemične prevleke, kot so kromati ali fosfati, dodajo še en sloj obrambe, ki se pogosto pojavi pred barvanjem s prahom, da podkrepi zaščito. Glede na to, kako dobro delujejo ti zaključki,-anodizirani aluminij skoraj vedno dobi najvišje ocene za odpornost proti koroziji, nikljanje pa tudi visoko. Goli aluminij začne hitro tvoriti oksid, baker pa v hipu potemni.
Zato boste na večini hladilnih teles, ki se uporabljajo zunaj ali v težkih industrijskih okoljih, našli eloksiranje ali prevleko. Obe metodi odlično blokirata kisik in vlago, zato je hladilno telo daljše. Najboljša izbira je odvisna samo od kovine, s katero delate, in od tega, kje se bo umivalnik uporabljal.
Premisleki glede stroškov
Stroški so vedno pomembni. Večino časa je eloksiranje cenejši način za aluminijasta hladilna telesa, še posebej, če izdelujete veliko serijo. To je trden in zanesljiv postopek za vse, kar je ekstrudirano ali strojno obdelano iz aluminija. Po drugi strani pa je lahko prevleka po vsej-cenovni karti. Kositer in standardni nikelj nista tako slaba, a ko začnete govoriti o posrebrenju ali pozlačevanju, račun hitro poskoči. In ko se odločite za posebne premaze-keramične barve, debele polimere-ne plačate samo za materiale. Plačate tudi dodatno delo, kot sta utrjevanje in maskiranje, kar požre čas in denar.
Stroški se spreminjajo glede na to, kako debel je premaz in koliko priprav potrebuje del. Trda anodizacija, ki vam daje boljšo odpornost proti obrabi, stane več kot običajna vrsta. Prašno barvanje se zdi poceni na del, vendar boste porabili več časa za dokončanje kosov. Resnično, eloksiranje zadene sladko točko: je cenovno dostopno in opravi delo. Prevleke ali modni premazi so smiselni le, če potrebujete nekaj posebnega-na primer poseben videz ali lastnost, ki vam je eloksiranje ne more dati. Recimo, da potrebujete gred za prevajanje elektrike-potem jo morate obložiti in cena postane manj zaskrbljujoča.
Bistvo: večina oblikovalcev izbere eloksiranje za aluminijaste hladilnike, ker deluje dobro in ne pokvari denarja. Če potrebujete posebne dodatke, na primer kovinski zaključek ali določeno barvo, bi bilo morda vredno plačati več za galvanizacijo ali poseben premaz. Prepričajte se le, da je dodatna zmogljivost ali slog dejansko vreden stroškov. Preprosto anodizirano hladilno telo vam pogosto daje večjo vrednost kot drago prevlečeno s komaj kakšno razliko v toplotni učinkovitosti.
PowerWinxje vodilni ponudnik visoko{0}}zmogljivih toplotnih odvodov in komponent za upravljanje toplote. Ponujamo široko paleto toplotnih odvodov z napredno površinsko obdelavo, od črnih-eloksiranih aluminijastih ponorov, ki povečujejo sevalno hlajenje, do korozijsko{3}}odpornih ponikljanih-bakrenih modelov. Z dobavo ponorov z najnovejšimi možnostmi eloksiranja, galvaniziranja in premazovanja PowerWinx pomaga oblikovalcem elektronike ohranjati svoje naprave hladne in zanesljive.
