Совместимость материалов
 

Приветствую, коллеги!

Предлагаю обсудить идею "биметаллического" радиатора. С одной стороны - идея симпатичная, так как медь позволяет более эффективно отвести тепло от источника, а алюминий уже используется для передачи тепла в воздух.
Однако, терзают меня смутные сомнения:
1. Медь с алюминием при прямом контакте не дружит, с точки зрения электрохимии. Не даром, в ГОСТ 9.005-72 такой контакт считается "недопустимым". чуть где влага просочилась - коррозия пойдёт бешеная.
2. Медь имеет КТР заметно меньше, чем у алюминия. Соответственно, при нагреве данной конструкции, медная сердцевина должна вывалиться (ну, или начать "болтаться", если выпадать некуда), что, в свою очередь, резко снизит эффективность теплопередачи от меди к алюминию.

У кого какое мнение по данному вопросу?

Re: Совместимость материалов
 

Не прошло и 2-х лет :D слово "биметаллический" осозналось ...

Re: Совместимость материалов
 

) Я так внятно ничего не отвечу, нужно изучать вопрос...; Может быть глупо, но почему-то первое, что приходит в голову - это то, что радиатор нужно конструировать исходя из "неблагоприятных" условий окружающей среды - когда вокруг стоячий, горячий воздух? Возможно стоит просмотреть на светильники, используемые в Эмиратах? один из производителей радиаторов (AAVID TERMALLOY – производитель радиаторов и теплоотводящих подложек для мощных светодиодов.): [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!] может у них что найдете?
По расчету теплоотвода наскоро нашла: [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!] (хотя, Вы это наверняка и сами знаете...)
Почему-то все же хочется преобразовывать тепло в работу (термоэлектричество...и что-то заряжать/сжигать) или рассмотреть закрытый цикл холодильника), и рассмотреть вариант использования какого-то сжимающегося хладагента, или современных материалов типа слоистых оксидов (не уверенна, что это хорошая идея)..., или делать радиатор не массивным, а увеличивать теплоотводящую площадь, используя пористую/сетчатую конструкцию?... в общем ) прошу в слух не смеяться?)...

Re: Совместимость материалов
 

Много правильных мыслей, но, возможно я нечётко выразился, вопрос был именно в использовании меди с алюминием в прямом контакте: на сколько это допустимо, с точки зрения аудитории.

Re: Совместимость материалов
 

Что-то по этой теме уже сделал "ЛедЭффект" (но там не медь+аллюминий)
Чисто медь и аллюминий по-моему не пройдет. У меня на доме было соединение: со столба аллюм. провод соединялся с медной внутренней проводкой дома. Постоянно со временем соединение на воздухе окислялось и потом "искрило".
Если только еще что-то применить между ними...

Re: Совместимость материалов
 

Ок. Нужно подумать, точнее говоря - вспомнить...) а это не будет быстро...

Re: Совместимость материалов
 

Если электрохимической коррозии не будет - нормальная пара.
Абсолютно похожее решение - тепловые трубки в алюминии.
Т.е. вопрос изоляции корпуса от токопроводящих частей.

Re: Совместимость материалов
 

Первоисточник, назвал "биметаллическим радиатор для светодиодов" совершенно другие "вещи"
Подразумевались cкин металлы , для увеличения излучающей составляющей радиатора.
Использовать медную шину , для уменьшения теплового сопротивления - смысла нет , т.к. стоимость превысит эффективность. Есть смысл использовать только ТТ - как изотермическую конструкцию.
ТТ дешевле , аналогичной по диаметру медной шины , в несколько раз, а эффективнее на порядок.

Для соединений al-cu используются ШАМ , шайба/наконечник медно- алюминиевые или сплавы , типа ЦАМ - zn-al-cu

На Вашей фото - посадка пружинящая , в лепестках , которая допускает изменения размера , значительные.
Никакого КТР при таких размерах - не будет .
Для прессовой посадки , обычно используют медь с покрытием Ni.

Re: Совместимость материалов
 

С точки зрения электрохимии это не допустимо. Медь справа от водорода в электрохимическом ряду, а алюминий далеко слева (см рис в приложении). Следовательно медь будет усиленно окисляться кислородом воздуха, а в присутствии паров воды и углекислого газа на поверхности будет образовываться пленка сложной соли
2Cu + H2O + CO2 + O2 → CuCO3•Cu(OH)2.
В начале будет оксид черного цвета, а потом на поверхности начинают скапливаться соли меди, имеющие зеленоватый оттенок. Образующийся оксид меди и соли называют еще патиной. Контакт между алюминием и медью нарушиться, теплопередача через эти окислы сильно упадет.
Мы сами всегда хотели работать с медью на радиаторах, благо есть база, но постоянно эти идеи разбивались, как и в данном случае :)))
Резюме: в данном радиаторе пограничный слой образующейся соли создаст повышенное тепловое сопротивление и вся конструкция потеряет смысл.
P.S. У латуни теплопередача хуже чем у алюминия, так что про латунь вообще надо забыть, увы.

Re: Совместимость материалов
 

Есть мнение, что тепловые трубки (медные) - всё-таки лужёные и прямого контакта медь-алюминий в этом случае нет.

Re: Совместимость материалов
 

Только не лужёные , а покрытие - матовый никель , как правило . Лудить не позволяет технология производства ;)

Re: Совместимость материалов
 

Соединить разными методами не получиться?

Re: Совместимость материалов
 

Да, согласен, не подумал ) На тепловую трубку - только гальванику...

Re: Совместимость материалов
 

Соединить-то можно, через буферный слой. Это как при напылении контактов - функционально нужны алюминий (даёт хороший контакт с арсенидом галлия) и золото (для приварки золотой проволоки). А напыляют Ti/Al/Ni/Au, так как у алюминия адгезия никакая (тонкий титан - адгезионный подслой), а алюминий с золотом при нагреве даёт "золотую чуму" - интерметаллид с очень неприятными свойствами - потому и пылят между ними никель, как металлургический диффузионный барьер.
Меня интересует жизнеспособность конкретной конструкции, изображённой на фото в первом сообщении.

Re: Совместимость материалов
 

Может и жизнеспособна , но это неряшливо с т.з. конструкторской мысли т.к. вызывает сомнения :)
Перегрев цельно ал будет на 1-2 % выше , какой смысл медь переводить ? повышать стоимость оргтехники ?

Re: Совместимость материалов
 

А почему только на 1-2%, а не на 20-30% или на 50%, к примеру ?
Теплопроводность меди выше в два раза. Или как считать?
Спасибо заранее.

Re: Совместимость материалов
 

Надо покрыть медь гальванически никелем и уберутся все сомнения.
- Никель с медью в электрохимическом ряду близко друг к другу и коррозию вызывать не будут
- При гальванике закроются все микротрещины в меди и не будет доступа кислорода
- Дальнейшее соприкосновение алюминиевых и никелевых поверхностей и особенно пленка окиси алюминия на поверхности полностью уберут вариант коррозии металлов
ИМХО. Без никеля жизнеспособность конструкции на фото зависит от газовой среды (наличия паров воды (влаги) и углекислого газа) и может быть как 5, так и 10 и более лет. А во Вьетнаме или Малазии, к примеру, только два года :)))

Re: Совместимость материалов
 

Важна не теплопроводность , а тепловое сопротивление конструкции. Теплопроводность умноженная на размер . ТТ , не имеет теплового сопротивления.

Лучшие решения на ТТ имеют преимущество 40% ,при условии правильного контакта "оперенья" и ТТ (площадь , сила прижима и тд).

На фото , щели между сердечником и ал - муха пролетит , какое там сопротивление конструкции , при такой площади контакта?

Такие конструкции , имеют перспективу или для потоков от 25 Вт/см2 или для интегрированных источников - COB 220 V .
Знаком с американской фирмой - использующей серебряные стержни )

Re: Совместимость материалов
 

Если вы медный стержень обозначили как ТТ, то почему у него нет теплового сопротивления??? Оно маленькое, но оно есть! Проясните плиз.
Но, если бы вместо медного стерня был бы алюминиевый, то это уже не ТТ? :))

Согласен, контакт медной трубки и алюминиевого оперения в данной конструкции очень слабое место и тепловое сопротивление там высокое и не понятно зачем тогда вообще нужны вторичные волнистые ребра по краям, до них вообще уже никакое тепло не дойдет.

Re: Совместимость материалов
 

ТТ - тепловая трубка , изотермическая система , т.е. имеет одинаковую температуру.

Re: Совместимость материалов
 

А с чего это вы решили, что медный стержень на фотке Станислава не будет иметь градиент температур??? Она полая внутри и там есть рабочая жидкость? Разве был такой инпут? Где?

Re: Совместимость материалов
 

Вот, никогда не думал, что вступлюсь за Кэпа... По инпуту он уже ответил: Про ТТ дальше началось. Разброд и шатание. Коллеги, именно так (как на первом фото) Вы бы сделали? И если нет - то почему?

Re: Совместимость материалов
 

Я сравнил идеальную "теплопроводность" ТТ с системами другого типа - металлом . Перегрев AL над ТТ = 10-40%
Это означает , что в пределе бесконечность (теплопроводность тт ) значения 200 и 400 (любые) - примерно одинаковые :)



Думаю , что относительно конкретной системы - погорячился , никаких преимуществ , медный стержень иметь не будет. Скорее наоборот.
Потому , что тепловое сопротивление стержень - оперенье , недопустимо высокое .

Re: Совместимость материалов
 

Я сейчас читаю - как обыватель и сужу по первому впечатлению...и
возникает вопрос: а чего вообще нужно добиться (достичь) в целом, и каких результатов и показателей, в частности? Сделала бы я? - если буду понимать -для чего так надо?( а так у меня богатая фантазия и сразу куча непроверенных идей...)- по факту - это уже существует, и, вероятно, используется, осталось выяснить - а что наиболее эффективно для решения поставленной задачи, сравнить эталоны, провести эксперимент, так сказать... ; посмотреть - данные по практическому применению другими и выбрать наилучшее...; И вопрос - если речь о решении проблемы теплоотвода - то сама идея использования скин-эффекта (только что прочла) и вывода теплоты в поверхностный слой кажется очень удачной. Тогда вопрос: а что с данными - если выгоды этого решения уже кем-то были подтверждены, то почему это не использовать? И каковы проблемы практического применения?

Re: Совместимость материалов
 

Ау-у...) так из-за чего Вы спорите?

Re: Совместимость материалов
 

Ирина, чем больше Вас читаю, тем сильнее сомневаюсь в своих способностях внятно формулировать мысли. Я уже не один раз в этом топике сие действие совершить пытался. Давайте, если у Вас такой большой объём мыслей, для которых данный топик слишком мал - просто по телефону пообщаемся... Желаете - контакт в личку отпишу.

Re: Совместимость материалов
 

Не сомневайтесь), у меня хоть и изначально техническое образование, но в душе - я гуманитарий, в общем - нелаконичная жирафа... Я просто не пойму из-за чего это все и что надо? - выбрать из всех радиаторов самый современный и эффективный или вот этот нужно доработать для какой-то задачи (для 1 продажи, для комплектации своих светильников, или это еще одна модель на заводе по производству радиаторов, то есть отладить технологию на каком-то уровне или решить задачу чисто теоретически - есть ли возможность избежать образование "гальванической пары", да? и если нет - то - какие есть варианты решения проблемы? и нужно ли из всех этих решений потом выбирать 1 конкретное для реального использования, т. е. отвечать типа 1) сжимающие напряжения.. 2) лужение или уже остановится на каком-то варианте и выбрать конктетную например антиокисловую смазку с ценой)?

Re: Совместимость материалов
 

Мой контакт - в личке. Есть интерес - звоните сейчас, или никогда )

Re: Совместимость материалов
 

увы, я технически не могу позвонить)... напишите на [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!]?

Re: Совместимость материалов
 

Вот что случается в ночь перед католическим Рождеством после правильного корпоратива! :))))

Re: Совместимость материалов
 

Что на первой фотке отсутствует надежный контакт между медным стержнем и алюминием (площадь соприкосновения никакая !!!) это было сразу видно невооруженным взглядом всем, но!
Изначально вопрос был сформулирован по-другому:
Так Вам химию или термодинамику, маэстро? :)))

Re: Совместимость материалов
 

по какому из пунктов мануала [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!] ? :D:D:D

Re: Совместимость материалов
 

Нет) по этому мануалу: (см. тему мотивация): "Одновременно и сюда и в юмор: [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!]
End)", а пункт Вы уже выбирайте сами. Всем удачи!)

Re: Совместимость материалов
 

Nikolai_Br, я могу Вам не нравится или Вы можете считать мои вопросы здесь глупыми и не уместными и т. д., но это не дает Вам права некорректно себя вести. Не нужно хамить.

Re: Совместимость материалов
 

Я ничего не понял, особенно за что меня обвиняют, но на всякий случай извиняюсь за всё наперёд, включая разрушенную часовню :)))

Re: Совместимость материалов
 

Согласен с тем, что было высказано ранее: 1) данная конструкция неудачна, так как тепло будет плохо передаваться от медного стержня к алюминиевому радиатору в силу малой площади контакта. 2) "голую" медь использовать непрактично. Нужно покрывать медные детали защитными покрытиями или использовать коррозионно стойкие сплавы (типа медь+цирконий).

Еще могу добавить, что нет смысла использовать длинный медный стержень в данном радиаторе. Преимущество он дает только на начальном участке растекания тепла.
Имеет смысл впрессовка медной шайбы в алюминиевый радиатор.
Что-то вроде этого: [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!]
а дальше работает только алюминиевый радиатор.
На мой взгляд здесь явный перерасход материала (меди).

Re: Совместимость материалов
 

Ну тык в качестве примера решения вопроса коррозии и было указано.
Соединять эту пару можно, это дает прирост эффективности, но только если конструкция продумана и оправдана (приведенная в первом посте не выдерживает никакой критики, в данном случае просто тянутая из алюминия была бы эффективнее)

На мой взгляд использование меди в радиаторах светильников рассчитанных на широкий рынок - не имеет перспектив.
1) Эффективность светодиодов растет, тепловыделение и тепловое сопротивление падает.
2) Существует проблема передачи тепла от корпуса COB/кластера(тут еще меньше смысла) на радиатор.
3) Цена изделия растет непропорционально стоимости меди.

А вот для всякой спецухи, где важны МГХ, вполне может сойти.

Re: Совместимость материалов
 

При длинном пути теплового потока, как на иллюстрации, медь создает приключения.

Далее слово слесарю :). Если надо отводить тепло от COB, то радиатор пусть будет ежом, место для посадки COB - полированное, а паста лучшая.
Если радиатор экструзионный, то лучше бы вписывался
в куб, или шар.
И прижать потуже - экономия крепежа наказуема.

Re: Совместимость материалов
 

Расшифруйте мысль, плиз, мы как раз с СОВ работаем и я не понимаю почему таблетка из меди под СОВ теряет смысл?
Может быть важнее качественней отполировать алюминиевую поверхность и крепче прижать корпус СОВ с минимальным количеством пасты для уменьшения теплового сопротивления, это логично. Но тепловое сопротивление медной таблетки в два раза ниже, чем у алюминия.
Не понимаю где собака порылась?

Re: Совместимость материалов
 

Медь имела бы смысл, если бы выполняла функцию геометрического расширения теплового потока. Если просто прокладка, то толку от нее мало, а вреда много. В радиаторах пассивного охлаждения основное тепловое сопротивление формируется протяженностью протекания теплового потока вдоль ребер, или игл.