不同材质散热器的性能分析比较

　　随着经济的快速发展与人们生活水平的日益提高，工业上与民用所需散热器的数量不断加。在工业上，散热器是汽车发动机冷却系统的主要部件，其作用是将发动机工作过程中产生的热量通过冷却液散发到空气中，因此，散热器性能的好坏直接影响汽车发动机的性能，进而对汽车的经济性、动力性和可靠性等都有很大的影响。另外，随着铜材料的资源日益短缺，其价格问题一直居高不下，各大汽车厂商开始研究应用价格更低、性能更优越的铝硬钎焊散热器。

　　在民用住宅上，对散热器的要求主要有：1）轻薄美新。“轻”指采用钢、铝、铜、塑等薄壁轻型生产散热器，以减小自重，以及在提高热工性能的基础上减少金属用量薄“指散热器的厚度与宽度尽量小一些以减少所占面积，希望厚度在40100mm范围内。”美“指散热器的外形、尺度、比例、色彩能与室内装修协调并有良好的表面处理。”新“指造型新颖及新材料、工艺、技术的应用。2）安全可靠。包括热工性能及制造质量两个方面，要在规定的压力条件下不漏水。在与普通钢管近似的有效使用年限内安全工作且散热量无大的衰减并不会对人体造成损伤。本文将对目前民用住宅使用广泛的铜铝散热器及汽车工业上使用的铜散热器与铝散热器进行分析与比较。

　　1民用新型铜铝散热器的主要特点新型铜铝散热器的主要特点就是将散热器中通风部件与散热部件分别处理、发挥铜材耐蚀特长及铝材重量轻、导热好、易成型的特点。

　　以铜管作通水部件，耐蚀能力强，可以保证使用寿命高于供暖系统所用普通钢管的使用寿命。按国家标准《工业循环冷却水处理规范要求》，碳钢管壁的年腐蚀率应小于0.125mm/a；铜、铜合金及不锈钢管管壁的年腐蚀率应小于0.005mm/a.亦即铜管的耐蚀能力约为碳钢管的25倍以铜管为通水部件，可以达到较高的承压能力，提高散热器的工作压力。按照国家标准《铜及铜合金拉制管》（GB/T1527-1997）的规定，对T2、T3牌号的铜管，产品的壁厚范围为0.510mm出厂液压试验压力的D为管外径（mm）；S为允许应力（纯铜为41.2MPa）。按此公式计算求得不同管径及壁厚铜管的出厂试压值，据此可以根据散热器工作压力的要求选用不同壁厚的铜管。

　　以铝材作散热部件，密度小、易成形。可按热工及使用要求做成不同形状及尺寸，减轻散热器自重，提高产品的金属热强度。在铜铝散热器中虽然使用了一些铜管，但壁厚很薄，重量也很轻。铝材的导热性能好，其密度为2.7g/cm3.而钢为7.8g/cm3.显然用铝材作散热部件，在达到同样散热面积时的材料重将大大低于碳钢及铸铁。铜铝散热器的金属热强度，一般可达2.2WAkg〃C）以上，约为铸铁散热器的五倍，钢制散热器的3倍以上。

　　2汽车工业中铝散热器与铜散热器的性能比较散热器的主要功能是为了散热，由于铜的导热性比铝要好许多，人们一直采用铜及铜合金生产散热器。然而汽车散热器的工作环境较为恶劣，为避免铜散热器与硫、氨化氢、氢化物及酸等物质接触，以便延长铜散热器的使用年限，往往需要在铜散热器的表面上覆锡保护层与浸渍铅锡钎焊成型，这样导致铜散热器的散热效率反而比铝散热器要低很多。并且铝散热器采用的是焊接强度高、抗腐蚀性能良好的防锈铝合金材料，用这种材料制成的铝散热器具有散热效果良好、重量轻、耐用、节能、造价低、装拆方便、经济性与实用性都优于铜散热器的很多优点。

　　2.1散热器散热性能比较。通常情况下，具有同样规格尺寸的散热器，铝散热器铜的散热性能比散热器要低，但实际情况是铝散热器的散热性能要高于铜散热器。这首先是因为加工工艺造成的，铜散热器的芯子采用铅锡合金焊接，合金的导热系数只有铝的23，导致热量传递过程中有较大的热阻；另外铜散热器在焊接过程中，水管和散热带之间的填料与母体发生反应形成厚度较大的铜锡合金，也严重影响了它的散热。而铝散热器所使用的焊料是硅铝合金，与母体的材料相同，在钎焊炉中熔化后，会有一部分扩散到母材中，焊角处的厚度很小，对散热性能的影响也较小，所以硬钎焊铝制散热器的散热性能比铜散热器要高。所以，在已有车型上更换铝散热器，在保证连接尺寸不变的情况下，芯体的尺寸做的薄并且小，而散热性能又有所提高。

　　2.2结构强度比较。铜质散热器常采用软钎焊，焊接强度为8 10kg/mm2，而铝质散热器采用硬钎焊，焊接强度为9.513kg/2，因而铝质散热器可以承受更大的外力。铜质散热器的散热管通常是咬缝管，焊缝也采用软钎焊，铝质散热器的散热管采用的是高频焊管，焊缝强度甚至高于母材，铝质散热器可以承受更大的系统压力，在进行水爆压力试验中，高频焊管的爆破点通常出现在焊缝附近的母材上，而不是焊缝上。另外，铝散热器与铜散热器一样，能够经受住以相关技术章程中规定的振动方式的台架振动试验630万次而不损坏，完全能够满足装车状况下的使用要求。

　　样体积时铝的重量仅是铜重量的30，由于延展性的限制，铝材料的轧制厚度比铜要高一倍左右，同样散热能力和外形尺寸条件下，铝制产品的重量要轻40左右，整车的轻量化具有更高的经济性。

　　以上重点分析了常用的几种不同材质的散热器，时代的发展对散热器提出了新的要求。但目前民用热媒水管理及水质控制很难满足钢制散热器的要求，而铜铝散热器只要把住焊接关即可保证使用要求，产品优越性突出。汽车工业中铝散热器无论在强度和可靠性能上，都不亚于铜散热器，其重量和价格上更有优势，随着汽车轻量化和节能要求的日益提高，作为汽车重要部件的散热器也日益向高效化和轻量化方向发展。