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[FAQ] Wärmeleitfähigkeit von Metallen

Silberfan

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07.04.2017
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Hallo Leute
Ich mache mal hier einen Thread auf da mich einige dazu gefragt haben wegen Metallen.
Ich gehe hier auf die Kühler und Radiatoren ein.
Die Verbindungsstücke ,Silikonschläuche der Ausgleichsbehälter lasse ich außen vor.
Generell baue ich selbst meine WaKü Modelle und benutze dazu auch eine CNC Fräßmaschine die ich seinerzeit günstig auf einer Industrie Zwangsversteigerung erworben habe.
Sie war Ursprünglich defekt gewesen aber durch Monatelange Reparatur ,habe Ich sie wieder zum Leben erweckt.
Der Steuercomputer ist ein Pc der auf Linux (Distri) läuft. Die passenden treiber für die HW zum ansteuern waren nicht einfach zu finden aber der Hersteller konnte mir mit Dokumentation und Binaries weiterhelfen so das Ich mir die Treiber selbst Compiliert habe.
Alle Kühler und teilweise Radiatoren die ich bei meinen Modellen verwende sind Eigenkonstruktionen . 3 Teile sind sogar aus 925 Silber gefertigt.
Mein Hauptschwerpunkt sind AMD basierende PC Systeme, für Intel lohnt sich das nicht.

Aber nun zurück zu den Metallen allgemein.
3 Metalle die häufig im Einsatz sind :

  • Aluminium
  • Kupfer
  • Silber (weniger gefragt da teuer)
Aluminium
Ist das billigste Metall mit einem einigermaßen guten Wärmeleitwert , leicht zu verarbeiten und wird auch bei Luftkühlern sehr häufig eingesetzt .
Auch Kombinationen mit Aluminium /Kupfer kommen vor.
Der Nachteil bei Aluminium der nicht so hohe Wärmeleitwert gegenüber Kupfer.
Dafür Preiswert und viele Hersteller bieten Kühllösungen ,aber auch Radiatoren bzw. in Kombination mit Kupferpipes an.
Die meisten denken das Aluminium Lösungen oder in Kombination mit Kupfer , die besten Kühler oder Radiatoren sind.
Leider ist das eine Falsche Annahme.
An den Verbindungen zwischen Kupfer und Aluminium sind häufig Korrosionswiderstände vorhanden die den Wärmeleitwert Behindern.
Dies macht sich mit der Zeit mit schlechten Kühlleistungen Bemerkbar.
Auch Kühler für WaKü Lösungen aus Voll Aluminium oder mit Plexiglas haben im Vergleich zu Kupfer einen schlechteren Wärmeleitwert.
Da helfen auch super WLP ( Wärmeleitpaste) nichts.
Ebenso Aluminium Legierungen haben im allgemeinen einen schlechteren Wärmeleitwert als Kupfer oder Kupferlegierungen.

Näheres zu Aluminium kann man hier Nachlesen :


Da thermische und elektrische Leitfähigkeit bei Metallen von denselben Mechanismen dominiert werden, ist Aluminium mit
{\displaystyle 37{,}67\,\mathrm {m/\Omega mm^{2}} }
auch ein sehr guter elektrischer Leiter.
Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei 235 W·m−1·K−1
In der Rangfolge der Elemente mit der größten spezifischen Wärmeleitfähigkeit steht Aluminium hinter Silber, Kupfer und Gold an vierter Stelle.


Kupfer

Kupfer ist das bekannteste Material in diesem Bereich . Es wird häufig im Elektronik Bereich aber auch im Schmuck und anderen Bereichen verwendet.
Im Vergleich zu Silber ist Kupfer Preiswerter aber auch teurer als Aluminium.
Dafür hat es in der Liste der Wärmeleitfähigen Metalle den Platz vor Aluminium und hinter Silber.


Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei Kupfer : 400 W·m−1·K−1

Radiatoren oder Kühlkörper für WaKü und Luft Kühlung Profitieren von diesen guten Eigenschaften des Metalles.
Wobei es einen kleinen "Haken" an der Sache gibt.
Kupfer ist schwerer als Aluminium.
Viele Hersteller versuchen durch Gewichtsreduzierungen an Kühlern oder Radiatoren zu sparen was eigentlich eine Falsche Ansicht ist.
Bei korrekter und richtiger Bearbeitung sowie korrekter Dimensionierungen lassen sich sehr sehr gute Kühler bzw. Radiatoren Herstellen.
Leider gibt der aktuelle Markt an Kühlern, Radiatoren oder Luftkühlern in Massiv Kupfer nicht viele Modelle bekannt.
Einige konnte ich auf dem China Markt entdecken und Platztechnisch konnte man so auch die Kühler kleiner Dimensionieren als vergleichsweise Alu Modelle.
Einige Modelle findet man auch in Servern oder Workstations wieder.


Silber
Wer kennt Silber nicht ?
Es wird in der Schmuck Industrie in verschiedenen Legierungen verwendet ,aber auch im Bezahlsystem (Münzen) .
Silber in Verbindung mit Kupfer als Legierung wird z.B. im 800er Silberlegierung verwendet.
Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei 430 W·m−1·K−1 somit im Vergleich zu Aluminium und Kupfer stellt es den höchsten Wärmeleitwert da.
Silber lässt sich wie Kupfer einfach verarbeiten und ist in etwa gleich schwer wie Kupfer
Nachteil ,es ist das teuerste der 3 Metalle ,also neben Kupfer und Aluminium.
Daher kann man auch nur hoffen in dem WaKü Bereich oder im Radiator bzw. Luftkühler Bereich das irgendwann mal ein Hersteller was Anbietet.
Spezialanfertigungen auf Kundenbasis gibt es aber Sie sind sehr sehr teuer.
Um mal sich vorstellen zu können mit welchen Preisen man rechnen muss :

  • Aluminium 1Kg kann man schon für um die 70 Eurocent bis 1 Euro bekommen.
  • Kupfer ist etwas teurer und liegt im 1 Kg Preis bei um die 4-6 Euro.
  • Silber ist das teuerste Material das Pro Gramm um die 40-60 Eurocent kostet.
1 Kg Barren aus Silber (Tagespreis Abhängig) 999.99% Reinheit kostet um die 400-600€
925 Industriell gefertigte Silberböcke kann man um die 500€ schon bekommen.

Silberfan
 
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Mitglied seit
13.06.2017
Beiträge
287
Mal eine Ergänzung, die Wärmeleitfähigkeit wird massiv überschätzt:

Bild 1
Radiator

Bild 2
Kühler


Der Durchfluss bringt wesentlich mehr als unsinniges Silber. Selbst Aluminium schneidet noch sehr gur ab.
 

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