铝质散热器替代铜质散热器的分析
2022-06-09
摘 要 通常大家认为，由于铜的导热系数远比铝的导热系数高，因此铜质散热器的散热能力要比铝质的高。实际铝质散热器的散热能力要比铜质的高。
关键词 铜材；铜质散热器；铝质散热器；散热量
中图分类号TB65 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0083-01
散热器的生产需要使用大量的铜材，铜材作为一种有色金属，我国的储藏量不足，需要进口才能满足国内的需求；并且铜材也是一种战略物资，在消费和使用上国家也会做出一定的限制。这样对散热器企业的生产、发展都是一种挑战，作为散热器的铜材可以使用其他材质来替代吗？
铜质散热器转换为铝质散热器，有如下几方面的优势。
2 散热性能好
通常大家认为，由于铜的导热系数远比铝的导热系数高，因此铜质散热器的散热能力要比铝质的高。实际铝质散热器的散热能力要比铜质的高。铜质散热器在制造的过程中多采用炉中及火焰软钎焊焊接，焊接温度较低，散热管与散热带（片）及各零部件的连接是通过锡铅焊料连接在一起的（如图1所示）。散热管向散热带（片）传递热量时中间要经过锡铅焊料层的间隔，使得传热效率大大降低，从而造成了散热器的散热效率较低，影响了散热器的散热量。
管带式铝质散热器在制造过程中多采用炉中高温硬钎焊焊接，经焊接完成后散热管与散热带（片）已完全熔合在一起（如图2所示），这样热量在传递时由散热管直接传到散热带，中间没有热量传递的损失。因此其散热效率较高，散热器的散热量较大。
通过对两种不同材质的散热器进行散热性能的对比试验表明，在散热面积相同的情况下，铝质散热器的散热量要比铜质散热器的散热量高出30%以上（管带式）。
3 成本低
铜的密度为8.9g/cm3，铝的密度为2.7g/cm3，因此在同样体积大小下，铝的重量仅为铜的1/3；但由于以下三方面的因素，导致铝质散热器的成本较铜质散热器的成本降低约10%～17%左右：
1）铝质散热器使用的材料要比铜质散热器用的材料料厚；
2）铝质带材为覆合层料，加工费用较高；
3）铝质散热器成品率（或材料利用率）较铜质的低。
4 使用寿命长
由于铝质散热器的焊缝强度的提高，散热管所用材料内部为防腐层（Al-Zn）；或采用冷拨料（虽无防腐层）料厚，铝质散热器的设计使用寿命为7年；而铜质散热器的设计使用寿命为5年。
5 生产保证能力强
铝质散热器采用NOCOLOK焊接炉，可通过的芯体的最大尺寸 为：1200*160（芯宽*芯厚），可以连续不断的进行焊接，该焊接炉的生产能力为100万台/年/炉。
综上所述，铜质散热器转换为铝质散热器具有成熟的生产经验，经过市场验证，结合多方面因素，该方案是完全可行的。
参考文献
[1]张欢，由世俊，高佛佑.一种带异形肋片的新型散热器的热工性能及技术经济评价[A].全国暖通空调制冷1996年学术年会资料集[C].1996.
[2]马文霞.金属热强度是衡量散热器品质的一项重要指标[A].全国暖通空调制冷1998年学术年会资料集（1）[C]，1998.
[3]吴国文.新型铝合金散热器的开发简介[A].全国暖通空调制冷1998年学术年会资料集（1）[C]，1998.
关键词 铜材；铜质散热器；铝质散热器；散热量
中图分类号TB65 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0083-01
散热器的生产需要使用大量的铜材，铜材作为一种有色金属，我国的储藏量不足，需要进口才能满足国内的需求；并且铜材也是一种战略物资，在消费和使用上国家也会做出一定的限制。这样对散热器企业的生产、发展都是一种挑战，作为散热器的铜材可以使用其他材质来替代吗？
铜质散热器转换为铝质散热器，有如下几方面的优势。
2 散热性能好
通常大家认为，由于铜的导热系数远比铝的导热系数高，因此铜质散热器的散热能力要比铝质的高。实际铝质散热器的散热能力要比铜质的高。铜质散热器在制造的过程中多采用炉中及火焰软钎焊焊接，焊接温度较低，散热管与散热带（片）及各零部件的连接是通过锡铅焊料连接在一起的（如图1所示）。散热管向散热带（片）传递热量时中间要经过锡铅焊料层的间隔，使得传热效率大大降低，从而造成了散热器的散热效率较低，影响了散热器的散热量。
管带式铝质散热器在制造过程中多采用炉中高温硬钎焊焊接，经焊接完成后散热管与散热带（片）已完全熔合在一起（如图2所示），这样热量在传递时由散热管直接传到散热带，中间没有热量传递的损失。因此其散热效率较高，散热器的散热量较大。
通过对两种不同材质的散热器进行散热性能的对比试验表明，在散热面积相同的情况下，铝质散热器的散热量要比铜质散热器的散热量高出30%以上（管带式）。
3 成本低
铜的密度为8.9g/cm3，铝的密度为2.7g/cm3，因此在同样体积大小下，铝的重量仅为铜的1/3；但由于以下三方面的因素，导致铝质散热器的成本较铜质散热器的成本降低约10%～17%左右：
1）铝质散热器使用的材料要比铜质散热器用的材料料厚；
2）铝质带材为覆合层料，加工费用较高；
3）铝质散热器成品率（或材料利用率）较铜质的低。
4 使用寿命长
由于铝质散热器的焊缝强度的提高，散热管所用材料内部为防腐层（Al-Zn）；或采用冷拨料（虽无防腐层）料厚，铝质散热器的设计使用寿命为7年；而铜质散热器的设计使用寿命为5年。
5 生产保证能力强
铝质散热器采用NOCOLOK焊接炉，可通过的芯体的最大尺寸 为：1200*160（芯宽*芯厚），可以连续不断的进行焊接，该焊接炉的生产能力为100万台/年/炉。
综上所述，铜质散热器转换为铝质散热器具有成熟的生产经验，经过市场验证，结合多方面因素，该方案是完全可行的。
参考文献
[1]张欢，由世俊，高佛佑.一种带异形肋片的新型散热器的热工性能及技术经济评价[A].全国暖通空调制冷1996年学术年会资料集[C].1996.
[2]马文霞.金属热强度是衡量散热器品质的一项重要指标[A].全国暖通空调制冷1998年学术年会资料集（1）[C]，1998.
[3]吴国文.新型铝合金散热器的开发简介[A].全国暖通空调制冷1998年学术年会资料集（1）[C]，1998.