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铜和铝,到底哪个散热好;铜和铝相关散热知识

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佳翼大当家

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发表于 2017-9-22 17:24:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
铜的热容大,吸热快,热阻小,但散热性能不是最好的。铝与铜相反,但密度是铜的4分之一,一般来说,与热源接触的用铜,散热用铝,必要时加热管是最合理的方案、另外,铝合金中的6063热性能最好,纯铝材质太软,不如合金。铝合金牌号太多,有的比纯铝强,有的比纯铝差点,但就机械性能来与热性能来说,铝合金稍好点。佳翼是专业做散热设计的

黄铜介绍:
黄铜是由铜和锌所组成的合金。如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铅、铁、硅组成的铜合金。黄铜有较强的耐磨性能。特殊黄铜又叫特种黄铜,它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。还有切削加工的机械性能也较突出。由黄铜所拉成的无缝铜管,质软、耐磨性能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒材、管材,铸造零件等。含铜在62%~68%,塑性强,制造耐压设备等。

黄铜的特性;
导电、导热性好,在大气和淡水中有较高的耐蚀性,且有良好的塑性,易于冷、热压力加工,易于焊接、锻造和镀锡,无应力腐蚀破裂倾向。
日本住友铅黄铜适用于自动车床、数控车床加工有生态环保和卫生安全要求的产品,如电子、电讯、电气接插件、联接件,五金、照相、家电、饮用水工程的零部件。适用于洗浴热水炉、衬垫、工艺品、建筑用材料、化学工业、电器端子。
环保铜具有强度高,组织致密均匀,耐蚀性好,切削、钻孔等机加工性能极佳,且具有加工铜屑均匀细小、加工表面光洁等特点,适用高速自动加工.C3604环保铜切削性能优异,用于螺栓、螺母、小螺丝、轴、齿轮、阀以及钟表、化油器、IT产业、精密仪表的零部件。


纯金属的导热性好,其中银(约418.6)最好,铜(约393.5),铝(约211.9)次之,钨(约166.2),镁(约153.7)等再次之。合金的导热性比纯金属差。

选择何种材质金属,主要考虑成本和导热率两个方面,成本过高使金银等贵金属被排除;就导热率而言,铜是0.9铝是0.503,热传导率是铜386W/MK铝198W/MK;非常明显的,铜效果要好过铝很多。然而铜价格本身就相对较高,又比较软,不能用浇铸成型工艺,而只能用“拉拔”或机加工方式制造。由于制造困难,市场上的铜制散热片大多不是纯铜,而是底部覆铜或是镀铜,但是两种金属混接会降低导热效率,造成导热不均。纯铜的散热片也有缺陷,容易氧化变黑,表面不光洁。前者难免会让追求完美的玩家皱眉,而后者,则需要研磨,均匀涂抹散热胶方能解决。不过,也有行家说,氧化的黑色可以增大辐射作用(热辐射),而不光洁的表面,由于粗燥与空气接触面积反倒比抛光的铝产品大,但从目前的概念来看,铜比铝散热更快。

一些常见的材料的导电值:
紫铜100% > 金70%> 铝60~40% > 锌> 黄铜40~20% > 铁17% > 青铜(磷铜)15% > 钢7%


铝散热最快~但是热容小,适合大面积散热片覆盖;铜的热容大,但缺点是导热较慢,一般要加大空气流动带走表面的热量,所以多采用暴力风扇;铜吸热快,但散热慢;铝吸热慢,但散热快,佳翼的建议是主动散热时用铜,被动散热时用铝

铜的比热容比铝的比热容小,意思是:相同质量的铜和铝,升高相同的温度时,铜吸收的热量比铝吸收的热量少;或者是相同质量的铜和铝,吸收相同的热量时,铜升高的温度比铝升高的温度多.

铜的密度是:7.9X10的3次方
比热容:0.39×10^3J/(kg·℃)
导热系数:401 (W/m.K)

铝 0.88kJ/(kg·℃)/0.88*10∧3J/(kg·℃)
铜 0.39kJ/(kg·℃)/0.39*10∧3J/(kg·℃)
铁 0.46kJ/(kg·℃)/0.46*10∧3J/(kg·℃)所以是铝

铜的比热容比铝的比热容小,意思是:相同质量的铜和铝,升高相同的温度时,铜吸收的热量比铝吸收的热量少;或者是相同质量的铜和铝,吸收相同的热量时,铜升高的温度比铝升高的温度多.

1.散热器材料的选择
材料(研究铜和铝)的选择主要是导热和散热,导热公式如下:
Q=A?λ?△t /δ
Q—热量
A—导热面积
λ—导热系数
△t—温度差
δ—导热厚度
加快导热途径主要是改变λ,△t,δ三个值:
①加大λ导热系数,表现为选择导热系数大的材料
②加大散热器底座CPU接触面和散热器鳍片温差(实际上应该是尽量降低鳍片温度,选择强劲风扇)
③降低导热厚度,表现为散热器底座厚度不应该太厚

常见材料导热系数(W/m*K)
银 429
纯铜 401
金 317
纯铝 237
铁 80
铅 34.8
1070铝合金 226
1050铝合金 209
6063铝合金 201


散热从热容方面考虑
纯铜比热容:385J/kg*K密度:8.9g/cm3
纯铝比热容:903 J/kg*K 密度:2.7g/cm3
铜的导热系数是铝的1.69倍,但热容却小于铝

而且铜的质地是有讲究的,很多标榜“纯铜散热器”其实并非是真正的100%的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。目前市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都在介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85%都不到,虽然成本很低,但大大影响了散热性。但用铜作为材质也有明显的缺点,成本高,加工难,散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用。红铜的硬度不如铝合金AL6063,某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高很多,不利于挤压成形等等问题。
结论:结合铜铝特点采用纯铜底座和铝鳍片是散热器最好的选择,加工工艺影响传热效率,整体切割或挤压成型好于焊接和插片
虽然铜的瞬间吸热能力比铝好,但散热的速度就比铝要慢,热容也比铝要低,吸收同样的热量的前提下,温度上升得比铝高
而且这个最主要也是由于生产工艺决定了铜应用于散热有着不少缺点,所以实际应用中达不到铜的理想水平


导热能力:
铜:0.94
纯铝:0.53
铝合金:0.37
铸铝:0.33
钢:0.16
铸铁:0.12
不锈钢:0.05

纯铝和铜就差一倍,那铝合金更差了。实际大多散热片都是铝合金的,纯铝加工能力很差。

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发表于 2018-12-29 10:00:06 | 显示全部楼层
朝固态硬盘上装散热片纯粹是一种跟风行为,固态盘90度和20度性能并没有可以测得的差距,至于把M.2硬盘上装上风扇,这是在愚弄用户显示很厉害么?
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