Legeringen met hoge thermische geleidbaarheid zijn essentieel in een reeks toepassingen waar een efficiënte warmteoverdracht van cruciaal belang is. Van elektronica tot de auto-industrie, deze materialen zorgen ervoor dat componenten binnen de operationele temperatuurgrenzen blijven, waardoor de prestaties en levensduur verbeteren. Deze gids gaat dieper in op de specifieke eigenschappen van legeringen met hoge thermische geleidbaarheid, hun samenstelling, eigenschappen, toepassingen en meer.
Overzicht
Legeringen met een hoge thermische geleidbaarheid zijn gespecialiseerde materialen die zijn ontworpen om warmte efficiënt te geleiden. Ze zijn meestal samengesteld uit metalen die bekend staan om hun superieure thermische eigenschappen, zoals koper, aluminium en zilver. Deze legeringen worden gebruikt in toepassingen waar een snelle warmteafvoer essentieel is, zoals elektronica, warmtewisselaars en warmtebeheersystemen.
Samenstelling van Legeringen met hoge thermische geleidbaarheid
De samenstelling van deze legeringen kan aanzienlijk variëren, afhankelijk van de specifieke toepassing en de vereiste eigenschappen. Veel gebruikte metalen en hun legeringen voor hoge thermische geleidbaarheid zijn onder andere:
| Metaal Poeder Model | Primaire samenstelling | Warmtegeleidingsvermogen (W/mK) | Kenmerken |
|---|---|---|---|
| Koper (Cu) | Puur Koper | 398 | Uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid, corrosiebestendig. |
| Aluminium (Al) | Zuiver aluminium | 237 | Lichtgewicht, goede corrosiebestendigheid, matig warmtegeleidingsvermogen. |
| Zilver (Ag) | Zuiver zilver | 429 | Hoogste thermische geleidbaarheid, duur, uitstekende elektrische geleidbaarheid. |
| Koper-wolfraam (Cu-W) | Cu (50-90%), W (10-50%) | 180-230 | Hoge thermische geleidbaarheid en sterkte, goede slijtvastheid. |
| Aluminium-Silicium (Al-Si) | Al (85-90%), Si (10-15%) | 150-200 | Lichtgewicht, verbeterde gieteigenschappen, goede thermische geleidbaarheid. |
| Koper-Diamant (Cu-D) | Cu, Diamantdeeltjes | 400-600 | Extreem hoge thermische geleidbaarheid, hoge kosten, gebruikt in gespecialiseerde toepassingen. |
| Koper-Molybdeen (Cu-Mo) | Cu (70-90%), Mo (10-30%) | 160-200 | Goede thermische geleidbaarheid, hoge sterkte, gebruikt in elektronische toepassingen. |
| Magnesium (Mg) | Zuiver magnesium | 156 | Lichtgewicht, goede mechanische eigenschappen, matig warmtegeleidingsvermogen. |
| Grafiet-Aluminium (Gr-Al) | Al, grafietvlokken | 300-400 | Hoge thermische geleidbaarheid, lichtgewicht, gebruikt in thermisch management. |
| Boornitride (BN) | BN Keramiek | 600 | Uitzonderlijk thermisch geleidingsvermogen, elektrische isolator, gebruikt in toepassingen bij hoge temperaturen. |
Eigenschappen van legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen
Deze legeringen worden geselecteerd op basis van hun unieke eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor specifieke toepassingen:
- Warmtegeleidingsvermogen: Legeringen met een hoge thermische geleidbaarheid zorgen voor een efficiënte warmteoverdracht, essentieel in elektronische apparaten en warmtewisselaars.
- Mechanische sterkte: Legeringen zoals koper-wolfraam bieden een goede balans tussen warmtegeleiding en mechanische sterkte.
- Corrosiebestendigheid: Legeringen zoals zuiver koper en aluminium bieden een goede weerstand tegen corrosie, waardoor de levensduur van onderdelen wordt verlengd.
- Lichtgewicht: Materialen zoals aluminium en magnesium zijn licht van gewicht, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen waarbij gewichtsvermindering belangrijk is.
- Kosten: Hoewel zilver de hoogste thermische geleidbaarheid heeft, beperkt de kostprijs het gebruik ervan tot hoogwaardige toepassingen.
Toepassingen van legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen
Deze materialen zijn onmisbaar in verschillende industrieën vanwege hun vermogen om warmte efficiënt te beheren:
| Applicatie | Beschrijving |
|---|---|
| Elektronica | Gebruikt in koellichamen, printplaten en halfgeleiderapparaten om warmte af te voeren. |
| Automobielen | Toegepast in motoronderdelen, radiatoren en uitlaatsystemen voor warmtebeheer. |
| Lucht- en ruimtevaart | Gebruikt in thermische beschermingssystemen, koeling van luchtvaartelektronica en structurele onderdelen. |
| Industriële machines | Gebruikt in warmtewisselaars, mallen en matrijzen waar een hoge thermische geleidbaarheid vereist is. |
| Telecommunicatie | Wordt gebruikt in koelsystemen voor servers en datacenters. |
| Energiesector | Gebruikt in zonnepanelen, kernreactoren en vermogenselektronica voor efficiënte warmteoverdracht. |
| Medische apparaten | Toegepast in beeldvormingsapparatuur en elektronische implantaten voor warmteregeling. |
| Consumentenelektronica | Wordt gebruikt in smartphones, laptops en andere gadgets om de warmteafvoer te regelen. |
Rangen van Legeringen met hoge thermische geleidbaarheid
Verschillende kwaliteiten van legeringen met hoge thermische geleidbaarheid voldoen aan verschillende industriële behoeften en zorgen voor de juiste balans van eigenschappen voor specifieke toepassingen:
| Rang | Beschrijving | TOEPASSINGEN |
|---|---|---|
| C10100 | Zuiver koper, hoge thermische en elektrische geleidbaarheid, gebruikt in elektrische en thermische toepassingen. | Elektrische connectoren, warmtewisselaars. |
| 6061 aluminium | Aluminiumlegering met magnesium en silicium, goede mechanische eigenschappen en thermische geleidbaarheid. | Structurele onderdelen, koellichamen. |
| CuW70 | Koper-wolfram legering met 70% koper, uitstekende thermische en mechanische eigenschappen. | Warmtespreiders, elektronica met hoog vermogen. |
| 6063 aluminium | Vergelijkbaar met 6061 maar met betere extrusie-eigenschappen, gebruikt in complexe vormen. | Architecturale toepassingen, warmtewisselaars. |
| CuMo30 | Koper-molybdeenlegering met 30% molybdeen, goede thermische geleidbaarheid en sterkte. | Elektronische verpakking, koellichamen. |
| AlSi10Mg | Aluminium-siliciumlegering met magnesium, gebruikt in gieten en additieve productie. | Auto-onderdelen, ruimtevaartonderdelen. |
| AlN | Aluminiumnitride, keramisch materiaal met hoge thermische geleidbaarheid, gebruikt in elektronische substraten. | LED-verlichting, vermogenselektronica. |
| Cu-diamant | Composietmateriaal met koper- en diamantdeeltjes, uitzonderlijke thermische geleidbaarheid. | Hoogwaardige elektronica, lasersystemen. |
| BN | Boornitride keramiek, uitstekende thermische geleidbaarheid en elektrische isolatie. | Ovens voor hoge temperaturen, elektronische substraten. |
| Gr-Al | Composiet van grafiet en aluminium, hoge thermische geleidbaarheid en lichtgewicht. | Ruimtevaartonderdelen, thermisch beheer. |
Specificaties, maten en standaarden
Voor legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen variëren de specificaties op basis van de beoogde toepassing en de vereiste eigenschappen:
| Specificatie | Detail |
|---|---|
| ASTM B187 | Standaardspecificatie voor koperen busstaven, -staven en -vormen. |
| AMS 4027 | Aluminiumlegering 6061, plaat- en platenspecificaties voor ruimtevaarttoepassingen. |
| MIL-T-10727 | Militaire specificatie voor materialen voor thermisch beheer, waaronder koper-wolfraamlegeringen. |
| ISO 9001 | Standaard voor kwaliteitsmanagementsystemen, waardoor consistentie in de productie van hoogwaardige legeringen wordt gegarandeerd. |
| RoHS-naleving | Beperking van gevaarlijke stoffen, om ervoor te zorgen dat materialen vrij zijn van schadelijke stoffen. |
| Naleving REACH | Registratie, Evaluatie, Autorisatie en Beperking van Chemicaliën, om een veilig gebruik van chemicaliën in de productie te garanderen. |
Leveranciers en prijsinformatie
De markt voor legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen omvat verschillende gerenommeerde leveranciers. Prijzen kunnen variëren op basis van het type legering, de kwaliteit en de gekochte hoeveelheid:
| Provider | Legeringstypes | Prijsklasse (per kg) | Aanvullende diensten |
|---|---|---|---|
| Geavanceerde materialen | Koper, aluminium, koper-wolfraam | $10 – $100 | Ontwikkeling van legering op maat, bulkkortingen. |
| Thermal Alloys Inc. | Zilver, koperdiamant, boornitride | $50 – $500 | Technische ondersteuning, snelle prototyping. |
| Metalen Depot | Aluminium, magnesium, grafiet-aluminium | $5 – $50 | Diensten voor op maat snijden, online bestellen. |
| Materion | Koper-Molybdeen, Aluminium-Silicium | $20 – $150 | Testen van materialen, certificeringsdiensten. |
| Goodfellow | Hoogzuivere metalen en legeringen | $100 – $1000 | Ondersteuning bij onderzoek en ontwikkeling, verpakking op maat. |
| H.C. Starck | Wolfraam, molybdeen, koper-wolfraam | $30 – $300 | Productie in grote volumes, ISO-gecertificeerde materialen. |
Voordelen en beperkingen
Legeringen met een hoge thermische geleidbaarheid bieden talloze voordelen, maar ze hebben ook bepaalde beperkingen:
| Voordelen | Beperkingen |
|---|---|
| Efficiënte warmteafvoer: Voorkomt oververhitting. | Kosten: Hoogwaardige legeringen zoals zilver en Cu-diamant zijn duur. |
| Mechanische sterkte: Geschikt voor structurele toepassingen. | Gewicht: Sommige legeringen zoals koper zijn zwaar, wat een nadeel kan zijn in gewichtsgevoelige toepassingen. |
| Corrosiebestendigheid: Langdurig en duurzaam. | Complexe productie: Sommige composieten en hoogzuivere legeringen zijn moeilijk te produceren. |
| Veelzijdige toepassingen: Gebruikt in verschillende industrieën. | Beschikbaarheid: Hoogwaardige legeringen zijn mogelijk beperkt verkrijgbaar. |
FAQ
Wat zijn legeringen met hoge thermische geleidbaarheid gebruikt?
Legeringen met een hoge thermische geleidbaarheid worden gebruikt in toepassingen die een efficiënte warmteafvoer vereisen, zoals elektronicakoeling, auto-onderdelen, ruimtevaartstructuren en industriële machines.
Welke legering heeft de hoogste thermische geleidbaarheid?
Zilver heeft de hoogste thermische geleidbaarheid van alle metalen, waardoor het ideaal is voor hoogwaardige toepassingen.
Wat zijn legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen?
Legeringen met een hoge thermische geleidbaarheid zijn metaalmengsels die zijn ontworpen om warmte efficiënt over te dragen. Ze worden gemeten in Watt per meter per Kelvin (W/m-K). Hoe hoger de W/m-K, hoe beter het materiaal warmte geleidt.
Wat zijn enkele veelvoorkomende legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen?
- Koperlegeringen: Deze worden het meest gebruikt vanwege hun uitstekende geleidbaarheid en betaalbaarheid. Voorbeelden hiervan zijn messing en brons.
- Aluminiumlegeringen: Aluminium biedt een goede balans tussen geleidbaarheid, gewicht en betaalbaarheid. Het wordt vaak gebruikt in koellichamen en radiatoren.
- Zilverlegeringen: Zilver is duur, maar biedt een betere geleiding dan koper en wordt gebruikt in gespecialiseerde toepassingen.
Welke factoren beïnvloeden de keuze van een legering met een hoog warmtegeleidingsvermogen?
- Warmtegeleidingsvermogen: Dit is de belangrijkste factor. Je hebt een materiaal nodig dat efficiënt warmte overdraagt voor jouw toepassing.
- Kosten: Sommige legeringen, zoals zilver, zijn duurder dan andere.
- Kracht en gewicht: Sommige toepassingen vereisen een balans tussen warmteoverdracht en structurele integriteit. Aluminium biedt hier een goed evenwicht.
- Corrosiebestendigheid: Als de legering wordt blootgesteld aan ruwe omgevingen, wordt corrosiebestendigheid belangrijk.
Wat zijn enkele toepassingen van legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen?
- Koellichamen en warmtewisselaars: Deze voeren warmte af van elektronische onderdelen of motoren.
- Kookgerei: Koperen potten en pannen verdelen de warmte gelijkmatig.
- Auto-onderdelen: Motoronderdelen en radiatoren zijn afhankelijk van een goede warmteoverdracht.
- Ruimtevaartonderdelen: Deze hebben te maken met extreme temperaturen en vereisen een efficiënt warmtebeheer.
Zijn er nadelen aan het gebruik van legeringen met een hoog warmtegeleidingsvermogen?
- Kosten: Sommige legeringen, zoals zilver, kunnen duur zijn.
- Sterkte: Sterk geleidende metalen zijn mogelijk niet zo sterk als andere materialen.
- Gewicht: Hoewel aluminium lichter is dan sommige opties, is het misschien niet ideaal voor alle gewichtskritische toepassingen.
Over 3DP mETAL
Productcategorie
NEEM CONTACT OP
Vragen? Stuur ons nu een bericht! Na ontvangst van uw bericht gaan we met een heel team uw aanvraag verwerken.