高熱伝導合金

概要 高熱伝導合金

高熱伝導合金は、熱を効率的に伝えるように設計された材料の一種です。これらの合金は、エレクトロニクスから自動車、航空宇宙産業に至るまで、様々な用途において極めて重要です。熱を素早く放散する能力で知られ、過熱を防ぎ、部品の寿命と信頼性を保証します。

このガイドでは、高熱伝導性合金の世界を深く掘り下げ、特定の金属粉末モデル、その組成、特性、用途、仕様、サプライヤーなどを探ります。この包括的な概要は、これらの材料と現代技術におけるその重要性を徹底的に理解することを目的としています。

高熱伝導合金

高熱伝導合金の種類と組成

高熱伝導性合金は通常、銅、アルミニウム、銀、およびそれらの合金などの金属で構成されています。それぞれの種類は、異なる用途に適したユニークな特性を持っています。

合金タイプ構成熱伝導率 (W/mK)主な特徴
銅(Cu)純銅400優れた電気・熱伝導性、可鍛性
アルミニウム(Al)純アルミニウム235軽量、良好な熱伝導性、耐食性
銀(Ag)純銀429最高の熱伝導率、優れた反射率
銅タングステン(CuW)銅(85%)-W(15%)180-200高い熱安定性、低熱膨張
窒化アルミニウム(AlN)Al - N140-180高熱伝導性、電気絶縁体
ダイヤモンド(C)ピュア・カーボン2000熱伝導率が非常に高く、非常に硬い。
炭化ケイ素(SiC)Si - C120-200高熱伝導性、高硬度
酸化ベリリウム (BeO)Be - O260高い熱伝導性、良好な電気絶縁性
銅-ダイヤモンド(Cu-D)銅 - ダイヤモンド粒子400-600熱伝導率が高く、軽量
グラファイト(C)ピュア・カーボン150-200優れた熱伝導性、軽量、潤滑性

構成 高熱伝導合金

各合金は、その熱特性に寄与する明確な組成を持っています。人気のある金属粉末のモデルとその組成を詳しく見てみましょう。

銅ベース合金

  1. 銅(Cu): 純銅はその優れた熱伝導性と電気伝導性で有名です。熱交換器や電気配線によく使われています。
  2. 銅タングステン(CuW): この合金は銅の高い熱伝導率とタングステンの低い熱膨張率を兼ね備えており、高温用途に適しています。
  3. 銅-ダイヤモンド(Cu-D): ダイヤモンド粒子を銅に組み込むと熱伝導率が大幅に向上し、高度な冷却システムに最適です。

アルミニウム基合金

  1. アルミニウム(Al): 純アルミニウムは軽量で熱伝導率が高いため、ヒートシンクやラジエーターなどの用途に最適です。
  2. 窒化アルミニウム(AlN): このコンパウンドは、電気絶縁体でありながら高い熱伝導性を持ち、電子基板やヒートスプレッダーに有益である。

その他の高導電率合金

  1. 銀(Ag): 純銀は金属の中で最も熱伝導率が高いが、高価なため、高性能電子機器や反射板などの特殊な用途に限定されている。
  2. 炭化ケイ素(SiC): 高い熱伝導性と硬度で知られるSiCは、高温環境や研磨環境で使用される。
  3. 酸化ベリリウム(BeO): 高い熱伝導性と優れた電気絶縁性を持つBeOは、マイクロ波デバイスやハイパワーエレクトロニクスなどの用途に使用されている。
  4. グラファイト(C): グラファイトの熱伝導性と軽量特性は、エレクトロニクスやその他のハイテク用途の熱管理に適している。

高熱伝導合金の特性と特性

これらの合金の特性と特徴を理解することは、特定の用途に適した材料を選択する上で極めて重要である。

プロパティアルミニウムシルバー銅タングステン窒化アルミニウムダイヤモンド炭化ケイ素酸化ベリリウム銅-ダイヤモンドグラファイト
熱伝導率 (W/mK)400235429180-200140-1802000120-200260400-600150-200
密度 (g/cm³)8.962.7010.4915.03.263.523.213.019.02.26
電気伝導率素晴らしいグッド素晴らしいグッド絶縁体絶縁体半導体絶縁体グッドグッド
耐食性中程度素晴らしいグッド素晴らしいグッド素晴らしいグッドグッドグッド素晴らしい
熱膨張率 (10-⁶/K)16.523.119.06.54.51.04.38.012.08.5
硬度(HV)35-4515-2525-35200-2501000-12001000025001500700200-300

主な特徴

  • 熱伝導率: これらの合金の主な特徴は、放熱効率を決定することである。
  • 密度が高い: 材料の重量に影響し、航空宇宙産業や自動車産業での用途に重要。
  • 電気伝導率: 熱伝導性と電気伝導性の両方が要求される用途に重要。
  • 耐食性: 素材の寿命とメンテナンスの必要性を判断する。
  • 熱膨張: 温度変化下での材料の安定性と性能に影響する。
  • 硬度: 材料の耐摩耗性と耐変形性を示す。

高熱伝導合金の用途

これらの合金は、そのユニークな特性により、幅広い産業で採用されている。

申し込み合金タイプメリット
熱交換器銅、アルミニウム効率的な熱伝達、耐食性
電子基板窒化アルミニウム、酸化ベリリウム高熱伝導性、電気絶縁性
ヒートシンクアルミニウム、銅-ダイヤモンド軽量、高熱伝導性
航空宇宙部品銅-タングステン, 炭化ケイ素高い熱安定性、低熱膨張
自動車用ラジエーターアルミニウム、グラファイト軽量、良好な熱伝導性
ハイパワー・エレクトロニクス酸化ベリリウム、銅-ダイヤモンド高熱伝導性、電気絶縁性
リフレクターシルバー、アルミニウム高反射率、良好な熱伝導性
研磨環境炭化ケイ素、ダイヤモンド高硬度、熱伝導性

アプリケーション表

産業申し込み特定合金メリット
エレクトロニクスヒートシンクアルミニウム軽量、コストパフォーマンス
自動車ラジエーター高い熱伝導性、耐久性
航空宇宙エンジン・コンポーネント銅タングステン高い熱安定性、低膨張
パワーエレクトロニクス基板窒化アルミニウム高い熱伝導性、断熱性
照明リフレクターシルバー最高の熱伝導性、反射性
切削工具研磨工具炭化ケイ素硬度、熱伝導率
熱管理ヒートスプレッダー銅-ダイヤモンド熱伝導率の向上

仕様、サイズ、等級、規格

高熱伝導合金を選択する際には、その仕様と規格を理解することが極めて重要である。

合金仕様サイズグレード規格
ASTM B187ロッド、シート、プレートC11000ASTM、ISO
アルミニウムASTM B221押出材、シート6061, 7075ASTM、ISO
シルバーASTM B700シート、ワイヤーファイン・シルバーASTM、ISO
銅タングステンASTM B702ロッド、プレートCuW90ASTM、ISO
窒化アルミニウムカスタム仕様ウェハー、基板高純度ANSI、JEDEC
ダイヤモンドカスタム仕様パウダー、フィルムインダストリアルISO、ANSI
炭化ケイ素ASTM F990プレート、パウダー高純度ASTM、ISO
酸化ベリリウムASTM D117基板、ブロック高純度ANSI、MIL
銅-ダイヤモンドカスタム仕様パウダー、プレートコンポジットASTM、ISO
グラファイトASTM D317ロッド、シート高純度ASTM、ISO

サプライヤーと価格詳細

市場 高熱伝導合金 は多種多様で、数多くのサプライヤーがさまざまな価格を提示している。

サプライヤー合金タイプ価格帯($/kg)コメント
ABCメタルズ$7 – $12高純度、バルク割引あり
XYZ合金アルミニウム$2 – $5各種グレード、カスタマイズ・オプション
シルバー社シルバー $700 – $900上質な銀、高い市場価値
タングステン・テック銅タングステン$50 – $70高性能、産業用アプリケーション
熱材料窒化アルミニウム$200 – $300高純度、電子グレード
ダイヤモンド社ダイヤモンド$5000 – $8000工業用ダイヤモンド、高熱伝導性
SiCサプライヤー炭化ケイ素$20 – $40各種グレード、バルク供給
BeOエンタープライズ酸化ベリリウム$100 – $150高純度、特殊用途
ダイヤモンド・コンポジット銅-ダイヤモンド$100 – $200カスタム・コンポジション、高性能
グラファイト社グラファイト$5 – $10高純度、工業用途

高熱伝導合金の利点と限界

これらの合金の長所と短所を理解することは、その用途について十分な情報に基づいた決定を下すのに役立つ。

合金メリット制限事項
優れた熱伝導性と電気伝導性、可鍛性酸化しやすい、高密度
アルミニウム軽量、耐食性、良好な導電性銅に比べて低い熱伝導率
シルバー最高の熱伝導率、優れた反射率高価、変色しやすい
銅タングステン高い熱安定性、低膨張高密度、純銅より高価
窒化アルミニウム高熱伝導性、電気絶縁体脆く、アルミニウムより高価
ダイヤモンド熱伝導率が非常に高く、非常に硬い。非常に高価で、入手可能なものは限られている
炭化ケイ素高い熱伝導性、硬度脆く、機械加工が難しい
酸化ベリリウム高熱伝導性、電気絶縁性吸入すると有毒、高価
銅-ダイヤモンド熱伝導率が高く、軽量高コスト、複雑な製造
グラファイト良好な熱伝導性、軽量機械的強度が低く、酸化する可能性がある

比較 高熱伝導合金

様々なパラメータで異なる合金を比較することは、特定のニーズに適した材料を選択するのに役立ちます。

パラメータ銅とアルミニウムの比較銀と銅の比較CuWとAlNの比較ダイヤモンドとSiCの比較
熱伝導率銅の方が良いシルバーの方が良いCuWはより安定しているダイヤモンドが優れている
密度アルミニウムの方が軽い銅の方が密度が高いAlNの方が軽いSiCはより高密度
コストアルミニウムの方が安い銅の方が安いCuWはより高価SiCの方が安い
耐食性アルミニウムの方が良いシルバーの方が若干良いどちらも良いどちらも素晴らしい
アプリケーションどちらも広く使われている特化型シルバー高温用CuW高級ダイヤモンド
高熱伝導合金

よくあるご質問

質問回答
高熱伝導合金とは?熱を効率的に伝えるように設計された素材で、放熱を管理するためにさまざまな産業で使用されている。
なぜ熱伝導率が重要なのか?高い熱伝導性により効率的な熱伝達を実現し、オーバーヒートを防ぎ、部品の性能と寿命を向上させる。
熱伝導率が最も高い金属は?銀は金属の中で最も熱伝導率が高く、銅がそれに続く。
熱管理におけるアルミニウムの役割とは?アルミニウムは軽量で耐食性に優れ、熱伝導率が高いため、ヒートシンクやラジエーターに最適です。
銅とタングステンの合金は純銅とどう違うのですか?銅タングステン合金は熱安定性が高く、熱膨張が小さいため、高温用途に適しています。
高熱伝導合金は高価ですか?銀やダイヤモンドのような素材は高価だが、アルミニウムや銅は手頃な価格だ。
高熱伝導合金の一般的な用途は?エレクトロニクス、自動車、航空宇宙、パワーエレクトロニクス、照明産業で使用されている。
高熱伝導合金は電気用途に使用できるか?そう、銅や銀のような合金は優れた電気伝導体であり、窒化アルミニウムのような合金は電気絶縁体なのだ。
銅とダイヤモンドのような複合合金はどのように機能するのでしょうか?複合合金は、ダイヤモンドの熱伝導率の向上や銅の軽量性など、異なる素材の特性を組み合わせたものです。
高熱伝導合金を選択する際、どのような要素を考慮すべきでしょうか?熱伝導率、密度、電気伝導率、耐食性、熱膨張率、コストを考慮する。

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