Uvod
Hladnjaci-obično napravljeni od aluminijuma ili bakra-povlače toplinu iz elektronike i potiskuju je u zrak oko sebe. Naći ćete ih posvuda: unutar računara, rasvjete, uređaja za napajanje, kako god to želite. Kako bi im pomogle da traju duže i bolje rade, kompanije često tretiraju njihove površine. Stvari poput eloksiranja, metalne obloge ili specijalnih premaza ne štite samo peraje od rđe; takođe im pomaže da efikasnije odvajaju toplotu. Svaki tretman ima svoj skup prednosti i nedostataka. Neki povećavaju termičke performanse, neki se bore protiv korozije, a neki samo smanjuju troškove. Pogledajmo bliže eloksiranje, prevlaku i premaze na hladnjaku i vidimo kako se svaki od njih slaže kada je u pitanju efikasnost, zaštita i cijena.
Anodizirajući rashladni elementi: Emisivnost i izdržljivost
Anodizacija je -proces za izradu aluminijskih hladnjaka čvršćih i dugotrajnijih-. Evo kako to funkcionira: propuštate električnu struju kroz metal, koja njegov prirodni oksidni sloj zgušnjava u čvrstu, poroznu ljusku. Ova školjka radi mnogo. Čuva hladnjak od korozije i habanja-tako da će se izdržati protiv stvari poput vlage ili slanog zraka mnogo bolje od običnog aluminija. Od ugovora dobijate i odličnu električnu izolaciju, tako da postoji manji rizik od električnih kratkih spojeva kada su vaše komponente čvrsto spakovane.
Ali prava magija, barem za hlađenje, događa se sa površinskom emisivnošću. Goli aluminijum jedva zrači toplotu. Njegova emisivnost se kreće oko 0,04 do 0,06, što znači da uglavnom samo odbija toplotu umjesto da je pusti da pobjegne. Međutim, kada ga anodizirate, taj broj skače na 0,8 ili čak 0,9. To je ogroman skok-odjednom, crni anodizirani hladnjak može emitovati toplinu 15 do 20 puta efikasnije od običnog. Ovo je ogromno ako se bavite pasivnim hlađenjem ili situacijama u kojima je protok zraka ograničen. Stručnjaci kažu da crni anodizirani hladnjaci mogu povećati radijacijsko hlađenje za 8 do 10 puta u odnosu na goli aluminij, a to znači hladnije dijelove, posebno u malim ili skučenim prostorima.
Sada je sam anodizirani sloj tanak-obično samo 5 do 25 mikrona za standardne materijale-tako da ne usporava protok topline kroz metal. Dobijate malo dodatnog toplotnog otpora, možda 5-10% više, ali povećanje emisivnosti više nego to nadoknađuje. Ako pretjerate i koristite super-debelu "tvrdu eloksiju" (25–100 mikrona), tada ćete da, počet ćete vidjeti da je sudoper topliji jer sloj blokova zagrijava malo više. Ali u normalnim uslovima, kompromis-je mali i obično se isplati.
Ima još toga što vam se sviđa kod anodizacije. Proces je isproban-i-istina, radi u velikim količinama i obično je jeftiniji od fensi specijalnih premaza. Osim toga, porozna površina dobro podnosi boju, tako da možete dobiti hladnjake u svim vrstama boja bez petljanja s njihovom snagom hlađenja. Istraživanja pokazuju da boja zaista nije bitna za termalno zračenje-prozirna anodizirana završna obrada jednako dobro hladi kao i crna.
Zaključak: anodizirani hladnjaci su omiljeni s razlogom. Otporne su na koroziju, zrače toplinu poput šampiona i izgledaju dobro u tome. Jedina stvarna mana je blagi pad toplinske provodljivosti ako sloj oksida postane predebeo, ali sa standardnom anodizacijom, to nije velika stvar. Dobijate pametan balans zaštite i performansi.
Plating hladnjak: vodljivost i zaštita
Postavljanje hladnjaka znači dodavanje tankog metalnog sloja-nikla, kalaja, srebra ili ponekad zlata-pravo na površinu. Ljudi to obično rade s bakrenim ili čeličnim umivaonicima, a ponekad i s aluminijskim, iako je za to potrebna posebna podloga. Veliki razlog za oplatu? Zaštita od korozije. Na primjer, stavljanje nikla ili kalaja preko bakra zaustavlja ga od oksidacije i korozije, što pomaže hladnjaku da radi dobro u vlažnim ili teškim okruženjima. U osnovi, metalni premaz djeluje poput štita, zadržava zrak i vlagu i čini dio duže trajan.
Platirani slojevi, za razliku od anodiziranih, i dalje provode i toplinu i električnu energiju. Bezelektrično niklovanje se ističe jer je otporno na koroziju i još uvijek provodi toplinu. Sloj nikla ima toplotnu provodljivost od oko 90 W/m·K-manju od bakra (oko 400 W/m·K) ili aluminijuma (oko 200 W/m·K)-ali i dalje radi svoj posao. Jedan stručnjak za industriju čak kaže da je "bezelektrični nikl najbolji premaz ako želite maksimalan prijenos topline", a da nikliranje ostaje provodljivo, i toplinski i električni. Srebrna oplata ide još više (oko 429 W/m·K) i pojavljuje se u opremi ekstremno visokih{10}}performansi, iako vremenom potamni. Pozlaćenje (318 W/m·K) se obično pojavljuje u svemirskim ili RF aplikacijama gdje je stabilnost najvažnija.
Većina oplata je debela samo nekoliko mikrona, tako da jedva dodaje toplotnu otpornost. Za nikl, dodatni otpor je oko 0,2 K·cm²/W-toliko mali da nije važan za većinu dizajna. Za razliku od boje, metalna obloga teško izoluje, jer sam metal dobro prenosi toplotu. Ipak, oplata nije jeftina. Cena zavisi od metala: kositar i nikl nisu loši, ali srebro i zlato mogu brzo da poskupe. Također, polaganje aluminijuma nije jednostavno-potrebni su vam dodatni koraci za čišćenje ili poseban osnovni sloj, što dodatno povećava gnjavažu.
Zaključak: polaganje hladnjaka daje solidnu otpornost na koroziju bez narušavanja provodljivosti toplote. Ovo je posebno uobičajeno za bakrene sudopere (pošto bakar voli korodirati) i svuda gdje želite sjajnu, čistu završnu obradu, poput konektora. Zamjena-? Veća cijena i, ponekad, problemi s galvanskom korozijom-kao što je ogrebotina tankog nikla na aluminijumu. Ali za visoko{5}}pouzdane poslove, obično se isplati. Dobra ploča od nikla ili kalaja održava hladnjak dugotrajnim radom.
Hladnjaci sa različitim vrstama završne obrade
Premazi za hladnjake: estetske i izolacijske završne obrade
Premazi hladnjaka obično označavaju boje, premaze u prahu ili polimerne filmove koji se naliježu nakon što je hladnjak napravljen. Ovi slojevi su mnogo deblji od eloksiranja-mislim 30 do 100 mikrona-i iskreno, oni su tu da zaštite dio ili da ga učine lijepim, a ne da mu pomognu da se bolje ohladi. Zapravo, premaz se pretvara u pravu termalnu blokadu. Jedan dizajner hladnjaka je to otvoreno rekao: "Nemojte farbati 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 toplotna provodljivost i debljina samo smetaju.
E sad, tu je preokret. Premazi povećavaju površinsku emisivnost. Dobra crna završna obrada može imati emisivnost između 0,4 i 0,8, mnogo bolje od sjajnog metala. Dakle, da, obojeni hladnjak efikasnije zrači toplinu. Ali ovdje je kvaka: to pojačanje rijetko nadoknađuje činjenicu da premaz blokira protok topline iz samog metala. Podaci iz ProtoLabsa pokazuju da premazi u prahu mogu smanjiti termičke performanse za 20 do 50 posto u hladnjacima velike snage{9}. Dakle, obojeni umivaonici na kraju postaju topliji, posebno kada stvari postanu intenzivne. Neki proizvođači nude boje sa "termo disipativnim" bojama, ali kao što je jedan inženjer istakao, goli metal zapravo nadmašuje obložene dijelove kada temperaturna razlika nije velika.
Postoji još jedna vrsta premaza{0}}konverzionih premaza kao što su kromat ili fosfat. Ovo je druga priča. Oni su super tanki, samo delići mikrona, i vezuju se pravo za metal. Jedva dodiruju prijenos topline, ali pomažu da se boja zalijepi i dodaju malu zaštitu od korozije.
Zaključak: ljudi koriste polimerne premaze na hladnjaku radi izgleda ili električne izolacije, a ne radi boljeg hlađenja. Oni čine da dio izgleda oštro i pomaže da se izbjegnu ogrebotine ili električni kratki spojevi, ali uvijek postoji manja šteta za termalne performanse. Kod LED uređaja male{2}}ne snage ili potrošačkih uređaja gdje je izgled bitan, crni ili bijeli praškasti premaz je obično u redu. Ali kada su u pitanju stvari visokih{4}}performansi, inženjeri se izbjegavaju guste boje na kritičnim hladnjacima.
Poređenje performansi i efikasnosti
Dakle, kako se ovi tretmani zapravo slažu kada je u pitanju oslobađanje od vrućine? Stvarno se svodi na način na koji hladite stvari. Ako se oslanjate na pasivno hlađenje-bez ventilatora, samo dobar stari prirodni protok zraka-povećavajući emisivnost čini veliku razliku. Tu bukvalno i figurativno sijaju crne eloksiranje ili specijalni premazi. Oni puštaju hladnjak da izbaci više toplote kroz zračenje. Uzmite mali pasivni hladnjak: ako ga anodizirate crnom bojom, možete sniziti njegovu temperaturu za 10-20%, samo tako što ćete pustiti da bolje zrači.
Ali kada unesete ventilator i prijeđete na prisilno{0}}hlađenje, konvekcija preuzima kontrolu. Odjednom, taj fensi premaz visoke-emisivnosti samo malo pomaže-samo nekoliko posto poboljšanja, ništa dramatično.
E sad, šta je sa pozlaćenim metalima? Poniklovani umivaonici, na primjer, i dalje provode toplinu gotovo jednako dobro kao goli aluminij. Jedan inženjer je to čak rekao prilično otvoreno: eloksirani premazi jednostavno ne prenose toplotu tako efikasno kao metalna obloga. Uz to, tanak anodizirani sloj-debeo samo nekoliko mikrona-u stvari ne smeta provodljivosti. Šira slika: eloksirani ili farbani hladnjaci se bave zračenjem toplote, dok se oni obloženi fokusiraju na njeno provođenje i otpornost na koroziju.
Da sumiramo: crni eloksirani umivaonici su šampioni u zračenju topline-ponekad i do 8-10 puta bolje od golog metala. Pokrivanje, s druge strane, održava površinu jednako provodljivom kao i sirovi metal. Većina dizajnera vidi eloksiranje kao najbolji izbor za pasivno hlađenje. Ali ako ste zabrinuti zbog rđe ili-dugotrajnog habanja, oplata preuzima vodeću ulogu. U sistemima sa ventilatorima ili mješovitim hlađenjem, razlike su manje. U stvari, sa umivaonicima-hlađenim ventilatorom, gusta crna boja može sniziti temperaturu za samo nekoliko stepeni u poređenju sa golim aluminijumom. Niklovanje? Jedva ćete uopće primijetiti promjenu temperature.
Otpornost na koroziju i izdržljivost
Zaštita površina hladnjaka od korozije je zaista važna. Uzmite eloksiranje, na primjer-to stvara čvrst sloj nalik keramici- direktno na aluminijumu. Taj sloj štiti od zraka i hemikalija, tako da eloksirani umivaonici podnose vlažne ili slane uslove mnogo bolje od golog metala. Pokrivanje također radi. Samo tanak sloj nikla ili kalaja na bakru može zaustaviti oksidaciju i pomoći hladnjaku da radi svoj posao godinama. Zamislite niklovanu-bakarnu sudoperu koja stoji na vlažnom mjestu; i dalje će izgledati i raditi kao nov dugo nakon što neobloženi krene nizbrdo.
Boja i premazi u prahu pomažu pokrivanjem metala, ali su dobri onoliko koliko je dobra njihova površina. Ako se izgrebu ili otkinu, korozija se uvlači. Tanke hemijske prevlake kao što su hromati ili fosfati daju još jedan sloj odbrane, koji se često odvija pre farbanja prahom da bi podržao zaštitu. Što se tiče toga koliko dobro funkcionišu ove završne obrade,-eloksirani aluminijum skoro uvek dobija vrhunske ocene za otpornost na koroziju, kao i visoke ocene za niklovanje. Čisti aluminij brzo počinje stvarati oksid, a bakar brzo tamni.
Zbog toga ćete naći eloksiranje ili oblaganje na većini hladnjaka koji se koriste vani ili u teškim industrijskim okruženjima. Obje metode odlično blokiraju kisik i vlagu, tako da hladnjak traje duže. Najbolji izbor zavisi samo od metala s kojim radite i gdje će se sudopera koristiti.
Razmatranje troškova
Cijena je uvijek bitna. Većinu vremena, eloksiranje je jeftiniji način za aluminijske hladnjake, posebno ako pravite veliku seriju. To je čvrst, pouzdan proces za sve što je ekstrudirano ili mašinski izrađeno od aluminijuma. Pokrivanje, s druge strane, može biti na cijeloj karti po cijeni-. Kalaj i standardni nikl nisu tako loši, ali kada počnete da pričate o posrebrenju ili pozlaćenju, račun brzo skoči. A kada uđete u specijalizovane premaze-keramičke boje, debele polimere-ne plaćate samo materijale. Također plaćate dodatni posao kao što je stvrdnjavanje i maskiranje, što troši vrijeme i novac.
Troškovi se mijenjaju ovisno o tome koliko je premaz debeo i koliko je pripreme potrebno za dio. Tvrda anodizacija, koja vam daje bolju otpornost na habanje, košta više od obične vrste. Praškasto premazivanje izgleda jeftino po dijelu, ali ćete potrošiti više vremena na završnu obradu komada. Zaista, eloksiranje pogađa slatku tačku: pristupačno je i obavlja posao. Pokrivanje ili otmjeni premazi imaju smisla samo ako vam treba nešto posebno-poput određenog izgleda ili svojstva koju vam anodizacija ne može dati. Recimo da vam treba okno za provođenje struje-a onda ga morate položiti i cijena postaje manje zabrinjavajuća.
Zaključak: većina dizajnera bira eloksiranje za aluminijske hladnjake jer dobro funkcionira i ne kvari cijenu. Ako su vam potrebni specifični dodaci, poput metalne završne obrade ili određene boje, možda bi bilo vrijedno platiti više za oplatu ili specijalni premaz. Samo se uvjerite da su dodatne performanse ili stil zapravo vrijedni troškova. Jednostavan anodizirani hladnjak vam često daje veću vrijednost od skupog obloženog s jedva ikakvom razlikom u toplinskim performansama.
PowerWinxje vodeći dobavljač hladnjaka i komponenti za upravljanje toplotom visokih-performansi. Nudimo širok spektar hladnjaka sa naprednim površinskim tretmanima, od crnih-eloksiranih aluminijskih sudopera koji pojačavaju radijacijsko hlađenje do dizajna od bakra otpornog na koroziju-niklovanog-. Opskrbljujući sudopere najnovijim opcijama za eloksiranje, oblaganje i premazivanje, PowerWinx pomaže dizajnerima elektronike da svoje uređaje održe hladnim i pouzdanim.
