Uvod
Hladnjaci-obično izrađeni od aluminija ili bakra-odvlače toplinu od elektronike i guraju je u zrak oko njih. Naći ćete ih posvuda: unutar računala, rasvjete, uređaja za napajanje, što god. Kako bi im pomogla da traju dulje i rade bolje, tvrtke često tretiraju njihove površine. Stvari poput eloksiranja, metaliziranja ili posebnih premaza ne štite samo peraje od hrđe; također im pomaže da učinkovitije odvode toplinu. Svaki tretman ima svoje prednosti i mane. Neki povećavaju toplinske performanse, neki se bore protiv korozije, a neki samo smanjuju troškove. Pogledajmo pobliže eloksiranje, galvaniziranje i premaze na rashladnim elementima i vidimo kako se svaki od njih slaže kada je riječ o učinkovitosti, zaštiti i cijeni.
Anodizirajući rashladni odvodi: Emisivnost i trajnost
Anodiziranje je-proces kojim se aluminijski hladnjaki čine čvršćim i dugotrajnijim-. Evo kako to radi: pustite električnu struju kroz metal, koja podebljava njegov prirodni oksidni sloj u čvrstu, poroznu ljusku. Ova školjka čini mnogo. Štiti hladnjak od korozije i trošenja-tako da će izdržati stvari poput vlage ili slanog zraka mnogo bolje od običnog aluminija. Također dobivate izvrsnu električnu izolaciju, tako da postoji manji rizik od kratkog spoja kada su vaše komponente čvrsto zapakirane.
Ali prava magija, barem za hlađenje, događa se s površinskom emisivnošću. Goli aluminij jedva zrači toplinu. Njegova emisivnost je oko 0,04 do 0,06, što znači da uglavnom samo odbija toplinu umjesto da je pusti da pobjegne. Međutim, nakon što ga anodizirate, taj broj skoči na 0,8 ili čak 0,9. To je ogroman skok-odjednom, crni anodizirani hladnjak može zračiti toplinu 15 do 20 puta učinkovitije od običnog. Ovo je ogromno ako imate posla s pasivnim hlađenjem ili situacijama u kojima je protok zraka ograničen. Stručnjaci kažu da crni anodizirani hladnjaki mogu povećati radijacijsko hlađenje za 8 do 10 puta u usporedbi s čistim aluminijem, a to znači hladnije dijelove, posebno u malim ili skučenim postavama.
Sada, sam anodizirani sloj je tanak-obično samo 5 do 25 mikrona za standardne stvari-tako da zapravo ne usporava protok topline kroz metal. Dobivate malo više toplinskog otpora, možda 5-10% više, ali povećanje emisivnosti to više nego nadoknađuje. Ako pretjerate i koristite super-debelu "tvrdu anodizaciju" (25–100 mikrona), onda da, počet ćete vidjeti da se sudoper zagrijava jer sloj malo više blokira toplinu. Ali pod normalnim uvjetima, kompromis-je manji i obično se isplati.
Ima još toga što vam se sviđa kod eloksiranja. Proces je isproban-i-istinit, radi u velikom broju i obično je jeftiniji od otmjenih specijalnih premaza. Osim toga, porozna površina dobro prima boju, tako da možete dobiti hladnjake u svim vrstama boja bez petljanja s njihovom snagom hlađenja. Istraživanja pokazuju da boja doista nije bitna za toplinsko zračenje-prozirna anodizirana završna obrada hladi jednako dobro kao i crna.
Zaključak: anodizirani hladnjaki su s razlogom omiljeni. Otporni su na koroziju, zrače toplinom poput šampiona i dobro izgledaju dok to rade. Jedina stvarna mana je lagani pad toplinske vodljivosti ako sloj oksida postane predebeo, ali sa standardnom anodizacijom to nije velika stvar. Dobivate pametnu ravnotežu zaštite i performansi.
Oplata hladnjaka: vodljivost i zaštita
Pokrivanje hladnjaka znači dodavanje tankog metalnog sloja-nikla, kositra, srebra ili ponekad zlata-direktno na površinu. Ljudi to obično rade s bakrenim ili čeličnim sudoperima, a ponekad i s aluminijskim, iako je za to potrebna posebna podloga. Glavni razlog za plating? Zaštita od korozije. Na primjer, stavljanje nikla ili kositra preko bakra sprječava njegovu oksidaciju i korodiranje, što pomaže hladnjaku da nastavi dobro raditi u vlažnim ili teškim okruženjima. U osnovi, metalna prevlaka djeluje poput štita, zadržava zrak i vlagu i čini dio dugotrajnijim.
Pokriveni slojevi, za razliku od anodiziranih, još uvijek provode toplinu i elektricitet. Bezelektrično poniklavanje ističe se jer je otporno na koroziju i još uvijek provodi toplinu. Sloj nikla ima toplinsku vodljivost od oko 90 W/m·K-manju od bakra (oko 400 W/m·K) ili aluminija (oko 200 W/m·K)-ali još uvijek obavlja posao. Jedan stručnjak za industriju čak kaže: "bezelektrični nikal je najbolji premaz ako želite maksimalan prijenos topline", i da niklanje ostaje vodljivo, i toplinski i električki. Posrebrenje ide čak i više (oko 429 W/m·K) i vidljivo je u opremi s ekstremnim-izvedbama, iako s vremenom potamni. Pozlata (318 W/m·K) obično se pojavljuje u zrakoplovnim ili RF aplikacijama gdje je stabilnost najvažnija.
Većina oplata je debela samo nekoliko mikrona, tako da jedva dodaje toplinski otpor. Za nikal, dodatni otpor je oko 0,2 K·cm²/W-toliko mali da nije bitan za većinu dizajna. Za razliku od boje, metalna oplata teško izolira, jer sam metal dobro nosi toplinu. Ipak, oplata nije jeftina. Cijena ovisi o metalu: kositar i nikal nisu loši, ali srebro i zlato mogu brzo poskupiti. Također, oblaganje aluminija nije jednostavno-potrebni su vam dodatni koraci čišćenja ili poseban osnovni sloj, što povećava gnjavažu.
Zaključak: oblaganje hladnjaka daje solidnu otpornost na koroziju bez ometanja provođenja topline. To je osobito uobičajeno za bakrene sudopere (budući da bakar voli korodirati) i svugdje gdje želite sjajnu, čistu završnu obradu, poput konektora. Ustupci-? Viša cijena i, ponekad, problemi s galvanskom korozijom-kao ako se tanki nikl na aluminiju ogrebe. Ali za visoko-pouzdane poslove obično se isplati. Dobra ploča od nikla ili kositra održava toplinski hladnjak dugotrajnim.
Hladnjaci s različitim vrstama površinske obrade
Premazi za hladnjake: estetski i izolacijski završni slojevi
Premazi hladnjaka obično označavaju boje, praškaste premaze ili polimerne filmove koji se nanose nakon izrade hladnjaka. Ti su slojevi puno deblji od eloksiranja-mislim 30 do 100 mikrona-i iskreno, tu su da zaštite dio ili da izgledaju lijepo, a ne da mu pomognu da se bolje ohladi. Zapravo, premaz se pretvara u pravu toplinsku prepreku. Jedan dizajner hladnjaka je to otvoreno rekao: "Nemojte bojati hladnjake." Boja ostavlja tanak, izolacijski film koji usporava prijenos topline. Čak i mat crni kaput, za koji neki ljudi misle da bi mogao pomoći, zapravo malo smanjuje performanse. Njegova niska toplinska vodljivost i debljina samo smetaju.
Sada postoji zaokret. Premazi povećavaju površinsku emisiju. Dobar crni završni sloj može imati emisivnost između 0,4 i 0,8, mnogo bolju od sjajnog metala. Dakle, da, obojeni hladnjak učinkovitije zrači toplinu. Ali ovdje je kvaka: to pojačanje rijetko nadoknađuje činjenicu da premaz blokira protok topline iz samog metala. Podaci iz ProtoLabsa pokazuju da praškasti premazi mogu smanjiti toplinske performanse za 20 do 50 posto u rashladnim jedinicama velike-snage. Dakle, obojani umivaonici se na kraju zagriju, pogotovo kada stvari postanu intenzivnije. Neki proizvođači nude "toplinski disipativne" boje, ali kao što je jedan inženjer istaknuo, goli metal zapravo pobjeđuje premazane dijelove kada temperaturna razlika nije velika.
Postoji još jedna vrsta premaza-pretvorbenih premaza poput kromatnih ili fosfatnih. Ovo je druga priča. Oni su super tanki, samo djelići mikrona, i vežu se točno za metal. Jedva dodiruju prijenos topline, ali pomažu lijepljenju boje i dodaju malu zaštitu od korozije.
Zaključak: ljudi koriste polimerne premaze na hladnjakima radi izgleda ili električne izolacije, a ne radi boljeg hlađenja. Oni čine dio oštrim i pomažu u izbjegavanju ogrebotina ili električnih kratkih spojeva, ali uvijek postoji manji udar na toplinske performanse. Kod LED svjetiljki niske-napone ili potrošačkih naprava gdje je izgled bitan, crni ili bijeli premaz u prahu obično je dobar. Ali kada se radi o visoko-stvarima performansi, inženjeri se klone debele boje na kritičnim hladnjakima.
Usporedba performansi i učinkovitosti
Dakle, kako se ti tretmani zapravo slažu kada je u pitanju uklanjanje topline? Stvarno se svodi na način na koji hladiš stvari. Ako se oslanjate na pasivno hlađenje-bez ventilatora, samo dobri stari prirodni protok zraka-povećanje emisivnosti čini veliku razliku. Tu crna anodizacija ili posebni premazi sjaje, doslovno i figurativno. Oni dopuštaju hladnjaku da izbaci više topline putem zračenja. Uzmite mali pasivni hladnjak: ako ga anodizirate u crno, možete mu sniziti temperaturu za 10–20%, samo tako da ga pustite da bolje zrači.
Ali kada ubacite ventilator i prebacite se na prisilno-hlađenje zrakom, konvekcija preuzima. Odjednom, taj otmjeni premaz visoke-emisivnosti pomaže samo malo-samo nekoliko postotaka poboljšanja, ništa dramatično.
Sada, što je s pozlaćenim metalima? Na primjer, poniklani umivaonici još uvijek provode toplinu gotovo jednako dobro kao goli aluminij. Jedan inženjer je to čak prilično otvoreno rekao: anodizirani premazi jednostavno ne prenose toplinu tako učinkovito kao metalni oplata. Ipak, tanak anodizirani sloj-debeo samo nekoliko mikrona-zapravo ne smeta vodljivosti. Šira slika: anodizirani ili obojeni hladnjaki zrače toplinu, dok su obloženi usmjereni na njezino provođenje i otpornost na koroziju.
Ukratko: crni eloksirani umivaonici su šampioni u zračenju topline-ponekad i do 8-10 puta bolje od golog metala. Prekrivanje, s druge strane, održava površinu jednako vodljivom kao i sirovi metal. Većina dizajnera vidi eloksiranje kao najbolji izbor za pasivno hlađenje. Ali ako ste zabrinuti zbog hrđe ili dugotrajnog-trošenja, oplata preuzima vodstvo. U sustavima s ventilatorima ili mješovitim hlađenjem, razlike su manje. Zapravo, kod sudopera-hlađenih ventilatorom, gusta crna boja može sniziti temperaturu za samo nekoliko stupnjeva u usporedbi s čistim aluminijem. Poniklavanje? Jedva da ćete uopće primijetiti promjenu temperature.
Otpornost na koroziju i trajnost
Zaštita površina hladnjaka od korozije doista je važna. Uzmimo za primjer eloksiranje-ono gradi čvrst, keramički-sloj točno na aluminiju. Taj sloj sprječava ulazak zraka i kemikalija, tako da anodizirani umivaonici podnose vlažne ili slane uvjete puno bolje od golog metala. Pokrivanje također funkcionira. Samo tanak sloj nikla ili kositra na bakru može zaustaviti oksidaciju i pomoći hladnjaku da godinama radi svoj posao. Zamislite poniklani-bakreni sudoper na vlažnom mjestu; i dalje će izgledati i raditi kao nov dugo nakon što onaj bez premaza počne ići nizbrdo.
Boja i praškasti premazi pomažu prekrivanjem metala, ali dobri su onoliko koliko im je dobra površina. Ako se izgrebu ili okrhnu, korozija se ušulja. Tanki kemijski premazi poput kromata ili fosfata dodaju još jedan sloj obrane, često prije bojanja prahom kako bi se pojačala zaštita. Što se tiče toga koliko dobro ti završni slojevi funkcioniraju-anodizirani aluminij gotovo uvijek dobiva najbolje ocjene za otpornost na koroziju, a niklanje također ima visoke ocjene. Goli aluminij brzo počinje stvarati oksid, a bakar brzo potamni.
Zbog toga ćete na većini hladnjaka koji se koriste vani ili u grubim industrijskim okruženjima naći eloksiranje ili presvlačenje. Obje metode odlično blokiraju kisik i vlagu, tako da hladnjak traje duže. Najbolji izbor ovisi samo o metalu s kojim radite i o tome gdje će se sudoper koristiti.
Razmatranja troškova
Cijena je uvijek važna. U većini slučajeva, eloksiranje je jeftiniji način za aluminijske hladnjake, osobito ako radite veliku seriju. To je čvrst, pouzdan postupak za sve što je ekstrudirano ili strojno izrađeno od aluminija. S druge strane, oplata može biti po cijeloj karti-što se tiče cijene. Kositar i standardni nikal nisu tako loši, ali kad jednom počnete govoriti o posrebrenju ili pozlaćivanju, račun brzo skoči. A kada se odlučite za specijalizirane premaze-keramičke boje, guste polimere-ne plaćate samo materijale. Također plaćate dodatni rad kao što je stvrdnjavanje i maskiranje, što troši vrijeme i novac.
Troškovi se pomiču ovisno o debljini premaza i koliko pripreme je potrebno za dio. Tvrda anodizacija, koja vam daje bolju otpornost na habanje, košta više od obične vrste. Premazivanje prahom čini se jeftino po dijelu, ali ćete potrošiti više vremena na dovršavanje dijelova. Doista, eloksiranje je pogodno: pristupačno je i obavlja posao. Pokrivanje ili otmjeni premazi imaju smisla samo ako trebate nešto posebno-kao što je poseban izgled ili svojstvo koje vam eloksiranje ne može dati. Recimo da vam treba osovina za provođenje struje-onda je morate obložiti i cijena postaje manje briga.
Zaključak: većina dizajnera odabire eloksiranje za aluminijske hladnjake jer radi dobro i ne uništava banku. Ako trebate posebne dodatke, poput metalne završne obrade ili određene boje, možda bi se isplatilo platiti više za oblaganje ili poseban premaz. Samo se uvjerite da su dodatne performanse ili stil zaista vrijedni cijene. Jednostavan anodiziran hladnjak često vam daje veću vrijednost od skupog obloženog s jedva ikakvim razlikama u toplinskoj izvedbi.
PowerWinxvodeći je dobavljač visokoučinkovitih hladnjaka i komponenti za upravljanje toplinom-. Nudimo širok raspon hladnjaka s naprednim površinskim tretmanima, od crnih-anodiziranih aluminijskih sudopera koji pojačavaju radijacijsko hlađenje do-niklanih-bakrenih dizajna otpornih na koroziju. Opskrbljujući sudopere najnovijim opcijama eloksiranja, galvaniziranja i premazivanja, PowerWinx pomaže dizajnerima elektronike da svoje uređaje održavaju hladnima i pouzdanima.
