铝质散热器与铜质散热器的比较

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铝质散热器与铜质散热器的比较
1. 从外观上看，进出水管及水室不同：铜质散热器为铜制，为黄铜颜色；铝质散热器为铝制，银白色。
2. 重量上铝质散热器要比同种规格的铜质散热器轻约1／3。
3. 铜质散热器分为四排管和五排管，而铝质散热器均为26*26双排管（防锈无缝焊接铝散热管）；铝质散热器的散热性要超过同规格铜质散热器（五排），故称之为“超五排”指的是它的散热性能。
4. 铜质散热器波浪带与铜散热管经过焊锡焊接后，接触面积最多达到80%-85%，且接触点较多，容易出现点焊开焊现象，导致漏水；铝质散热器波浪带与铝散热管经过一次性钎焊过程后，接触面积可达到90%以上，且接触点少，不易出现开焊及漏水现象。
5. 铜质散热器易维修，出现开焊可用焊锡点焊，且维修站点遍布各省市；而铝质散热器同样可以焊接，用上海斯米克公司生产的“201焊剂”和4047焊条（或者用市场上的铝硅焊条，切记不能用铝镁焊条），价格不高，且比焊锡更易焊接牢固。
6. 由于铜原材料价格不断上涨，许多散热器生产厂家采用64的带，12-13宽的管（标准四排应该是70的带、14宽的管），降低成本，但是严重影响散热器的散热性能（尤其是夏季），容易出现高温及散热管堵塞等现象。铝质散热器也有18、20的散热管，但是我公司坚持以信誉为本的原则，采用26的散热管，增加了散热器的容量及散热面积，确使其达到最佳散热效果。

huwu5555

明显铝制的要好，但是又不好修理的

medetor

铜质散热器一般用在什么车上啊？才疏学浅，我还没怎么见过。请高手指教。

22020301

请各位高手指教，在汽车上从空滤器到增压器进气中的软管的负压是不是越高越好呢？

guoguangshuo

铜的可以钎焊维修，铝的坏掉后直接废掉！

wangji8583

各有优缺点    ，现在一般是轿车和小型货车用铝制的    重型车用铜的吧

乔浩

现在好像用铝的比较多吧？

fgz0415

　散热器是汽车水冷发动机冷却系统中不可缺少
的重要部件,其作用是将发动机水套内冷却液所携
带的多余热量经过二次热交换,在外界强制气流的
作用下,将多余的热量散发到空气中。因此,冷却系
统中散热器性能的好坏直接影响汽车发动机的散热
效果及其动力性、经济性和可靠性,乃至产生安全
问题。
随着汽车发动机转速和功率的不断提高,热负
荷越来越大,对冷却系统的要求也越来越高,人们对
包括散热器在内的冷却系统的研究越加重视,新技
术、新材料不断涌现。目前,汽车散热器正朝着轻
型、高效、经济的方向发展。
1 　散热器的结构
汽车水冷发动机散热器由冷却用的散热器芯
部、进水室和出水室三部分组成。冷却液在散热器
芯内流动,空气从散热器芯外高速流过,冷却液和空
气通过散热器芯部进行热量交换。目前,汽车散热
器的结构型式可分为直流型和横流型两大类。
散热器芯部应具有足够的通流面积让冷却液通
过;同时也应具备足够的空气通流面积,让足量的空
气通过以带走冷却液传给散热器的热量;还必须具
有足够的散热面积,完成冷却液、空气和散热片之间
的热量交换。散热器芯部的结构型式主要有管片式
和管带式两大类。管片式散热器芯部是由许多细的
冷却管和散热片构成,冷却管大多采用扁圆形截面,
以减小空气阻力,增加传热面积。
管带式散热器是由波纹状散热带和冷却管相间
排列经焊接而成。与管片式散热器相比,管带式散
热器在同样的条件下,散热面积可以增加12 %左
右。另外,散热带上开有扰动气流的类似百叶窗的
孔,以破坏流动空气在散热带表面上的附着层,提高
散热能力。开百叶窗波状带的散热器传热效率同普
通平片散热片相比可提高160 %。
2 　散热器片的主要材料和成型技术
2. 1 　对散热器片材料的要求
传热系数是评价散热器散热性能的重要参数。
影响因素众多,其中散热器材料的导热性能和焊接
质量对其影响很大。散热器的工作条件恶劣,一般
位于汽车前端迎风处,不仅要经受风吹雨淋和砂土、
泥浆以及汽车排出废气的污染,而且还要承受反复
的热循环和周期性的振动。另外,散热器内长期流
动着冷却液,对散热器有锈蚀及腐蚀作用。因此,为
保证散热器可靠地发挥散热作用,对散热器材料性
能有如下要求:具有良好的导热性能;具有一定的强
度和较强的耐腐蚀性;良好的加工性能及钎焊性能;
良好的经济性。目前,常用的散热器材料主要有铜、
铝和工程塑料等。
原材料质量对散热器的散热效率至关重要,所
以对铜板的表面质量要求甚高,要求板材表面无划
伤、起皮、氧化、油污等缺陷,要有良好的板型、平直
度和导热性等。铜带用于制作散热器鳍片,要求有
良好的导热性、焊接性、较高的强度、尺寸公差精确。
铜管主要用于制作导热管,要求有良好的导热性、焊
接性、内外表面清洁,较高的强度等。铜棒主要用于
制作铜铝结合散热器的铜芯,表面直接和CPU 粘
合在一起,要求有良好的导热性、焊接性、表面清洁,
较高的强度等。散热片选用导热系数较高的材料对
提高热传导效率很有帮助,在金属的导热性方面,银
的导热系数最高,其次是铜、铝。银的价格昂贵,不
适宜作散热材料,目前比较常用是铜、铝及铝合金。
铝的导热系数低,但通过增加鳍片增大散热面积,也
能起到较好的散热效果。
2. 2 　散热器片的主要材料和成型技术
按散热器片的主要材料和成型技术可分为:
1) 全铝片散热器。全铝片散热器是传统散热
器,具有生产工艺简单、易于加工、材料成本低廉、价
格便宜等优点。缺点是整体散热效果欠佳。
铝是汽车工业使用较多的金属材料,也是汽车
轻量化的首选材料。铝的最大优势是质量轻,比重
仅为铜的三分之一,相同体积情况下,质量可以大大
降低;铝资源远较铜丰富,成本也远低于铜;虽然铝
的热传导率较铜低,仅为铜的60 % ,但由于铜散热
器存在热传导率更低的锡保护层,使得铝散热器的
热效率反而要高于铜散热器。另外,铝还有良好的
铸造加工性能。
虽然铝散热器具有质量轻、原材料成本低、散热
性能好等优点,但其焊接工艺性差、生产设备投入大
是长期难以解决的问题,限制了铝散热器的广泛应
用。直到20 世纪80 年代中期,美国采用钎焊工艺
制造铝散热器取得成功后,才使铝散热器的规模化
生产和应用成为可能。但是铝散热器较差的耐蚀性
使得铝散热器在使用条件差的重型货车、工程车及
军用车上难于使用。
2) 全铜片散热器。全铜散热器充分利用铜的高
导热系数特点,具有体积小、散热快、效率高、节能环
保、易回收等优点,缺点是价格高、重量大。
铜的导热系数是铝的近两倍,从理论上讲,采用
全铜散热片将会大大提高散热效果,但由于铜价格
高、比重大、加工难等缺点,这些缺点制约着全铜散
热器的发展。目前比较流行的是把铜、铝结合应用,
利用铜的高导热系数特点,把热量传导至铝材质的
鳍片,再通过风扇的对流作用散发至空气中。既保
证其重量不超标,又提高了散热效率。铜铝结合常
用工艺有钎焊、螺丝锁合、热胀冷缩结合、机械式压
合等方式。
为了增加铜散热器的耐腐蚀性,避免铜直接与
腐蚀性物质接触,延长其工作寿命,一般要在铜片散
热器的表面上覆盖锡保护层,但这样却会影响铜散
热器的散热效率,使散热性能大幅度下降。近年来,
为了进一步提高铜散热器的性能,对传统的铜锡散
热器进行了许多改进。如在材质和加工工艺方面尽
可能提高材料利用率,采取向铜中添加微量元素,在
不损失导热性的前提下,提高其强度和软化点,从而
减薄带材的厚度,节省材料用量以减轻散热器的质
量和降低成本。
3) 铜、铝片结合散热器。把铝材成本低、重量
轻、散热快、易加工等性能与铜的高导热性能相结
合。制造出的铜、铝片结合散热器具有散热效果好,
重量、价格适中等优点。该种散热器充分利用铜芯
快速吸热,铝鳍片快速散热,起到了良好的散热效
果。一般以纯铜板作散热器底板,铝合金作散热
鳍片。
4) 工程塑料散热器。随着汽车技术的不断发
展,为了减轻重量,提高耐腐蚀性和节约有色金属,
许多新材料开始应用在散热器上。在实际应用中,
散热器上下水室材料逐渐由工程塑料取代铜材。常
见的是用加入玻璃纤维的尼龙66 ( PA66) 注塑加工
成散热器的水室,并以机械方式与散热器芯部接合
装配,通过橡胶密封圈使接合面上达到密封的目的,
同时还起防振作用。另外,尼龙66 具有非常优良的
耐腐蚀性,对散热器十分有利;良好的可塑性使得散
热件轻巧而美观;耐高温性可使散热器的底盘保持
完好而不会产生任何弯曲,不会减少散热器的气体
流动。
由于铜的导热性明显高于铝,且有良好的软钎
焊性,所以是散热器长期惯用的材料。但铜软钎焊
过程中必须用有腐蚀性的氯化锌作为溶剂来除去铜
的氧化膜,从而使铜质散热器的制造工艺显得复杂。
此工艺沿用至今,即使某些工序有所改进,但仍免不
了芯体制造中的“溶剂处理”。汽车散热器的工作环
境恶劣,为了避免铜散热器与氨、硫化氢、氢化物及
酸接触,延长其使用寿命,往往需要在其表面镀锡,
喷漆防锈,这降低了铜散热器的散热性能。铝散热
器采用的是抗腐蚀性能良好、焊接强度高的防锈铝
合金材料,其质量轻、散热效果好、耐用、造价低,实
用性和经济性都优于铜散热器。铝散热器的缺点是
生产工艺复杂,并对环境有污染。
国内汽车散热器仍以铜散热器为主,铝散热器
仅在轿车等小型发动机上应用较广泛。我国于
1992 年引进第一条铝水箱生产线以来,共引进了多
条生产线,开始是机械装配式,后来引进钎焊工艺生
产线。但同国外相比,总体上看生产工艺落后,生产
效率低。

fgz0415

3 　散热器制造新技术
铝片散热器发展速度很快,优势突出,但其制造
工艺过程复杂,工作环境要求苛刻,并对环境造成一
定的破坏;而且耐腐蚀性差,特别是在高温下工作,
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第5 期　2007 年客车技术与研究
·设计·计算·研究·
铝制中冷器容易出现蠕变和疲劳等材料问题,进而
影响性能,甚至引起故障。
为了降低汽车尾气排放,废气再循环( EGR) 技
术被广泛采用。然而,EGR 技术在发动机上的应用
会使整个汽车冷却系统发生变化,对散热器的耐高
温性能、散热性能和强度的要求也随之大幅提高,而
目前普遍使用的铝制散热器又很难满足这些要求。
正是由于这些原因,20 世纪90 年代末,国际铜业协
会(lCA) 开发出最新的汽车散热器制造新技术———
铜硬钎焊散热器生产技术,由此开创了汽车散热器
制造技术更新和飞跃的时代。
铜硬钎焊技术通过采用特殊的铜、锡和磷的钎
焊合金,将黄铜和紫铜分别制成管和散热带钎焊成
一个整体,即散热器和热交换器。铜硬钎焊技术的
核心是无焊剂、无铅焊合金以及抗退火材料。其工
作原理是用铜硬焊金属填料O KC600 在高温
590～610 ℃时熔化,依靠金属毛细管作用力流入焊
接间隙,与母体材料(抗退火铜材) 发生反应,在交界
处形成合金金属连续体,构成高强度的金属一体化
结构。
铜片硬焊散热器具有铝片散热器不可替代的优
点:
1) 铜片硬钎焊技术使用极薄的铜合金材料,与
冷却液接触的管料采用铜带经激光焊接而成,厚度
仅有0. 085 mm ;与空气接触的带料采用导热性能
好、强度高、软化点高的高铜合金,璧厚仅有0. 025
～0. 03 mm。虽然铜的比重较铝大,但铜加工成极
薄型材料,可以减少用材,降低重量和成本。
2) 铜片硬钎焊工艺采用无铅低温焊接,不需要
使用焊剂,焊接温度容易控制(熔点温度允差范围
大) ,焊接速度快,成品率高。由于工艺中省却了危
害环境的去油工序,且生产过程中无需清洗,因此不
会产生废水、毒气等有害物质,从而改善了工作环
境,减少了污染。用这种工艺生产的铜片散热器一
旦报废后,还可以100 %地回收,再次用于制作新散
热器。因此,铜硬钎焊技术是一种既能降低成本,又
可保护环境的新工艺、新技术。
3) 铜片硬钎焊散热器使用的材料与钎焊合金拥
有几乎相等的惰性,使产生电化学腐蚀的风险降至
最小。钎焊合金对导管来说也是一种保护涂层。铜
片硬钎焊散热器一般说来比锡焊铜/ 黄铜片散热器
有更高的抗腐蚀能力,并且与铝片散热器相比更有
竞争力:铝片散热器更倾向于局部腐蚀形式,而对于
铜片硬钎焊散热器腐蚀形式通常是均等的,不会产
生局部腐蚀。
4) 铜片硬焊技术在客车、工程机械等发动机散
热器方面优势明显。在同样的散热条件下,铜片硬
钎焊散热器重量更轻,尺寸明显减小,耐蚀性好,使
用寿命长。目前,铜片硬焊散热器已经在公共汽车、
重型货车和其它工程设备中得到应用。

达朴

铝散热器坏了，也是可以修的，和铜水箱是一样的，用4043铝焊条加上钎焊剂就可以了