アルミニウム押出材の熱伝導率比較？
一部のアルミニウム押出材は過熱しやすく、照明・電子機器・冷却システムの故障を引き起こす。これは多くの場合、合金や形状の選択不良に起因する。.
アルミニウム押出成形品の熱伝導率は、合金種、プロファイル形状、表面処理、製造品質に依存する。適切な組み合わせを選択することで放熱性が向上する。.
合金導電率、プロファイルの影響、試験手法、および表面処理が熱性能に及ぼす影響を比較しましょう。.
どの合金が最も高い熱伝導率を提供しますか？
アルミニウムは天然の優れた熱伝導体であるが、すべての合金が同じ挙動を示すわけではない。合金元素は熱伝導率を大きく変化させる。.
1000系および6000系の合金、特に1050、6063、3003は、高強度の7000系や2000系合金よりも高い熱伝導率を有する。.
一般的な押出用合金の熱伝導率
| 合金 | 典型的な熱伝導率 (W/m・K) | 説明 |
|---|---|---|
| 1050 | ~237 | ほぼ純粋なアルミニウム |
| 6063-T5/T6 | ~200–218 | ヒートシンクに最適なバランス |
| 3003 | 約190～210 | HVAC用途でよく使用される |
| 6061-T6 | 約150～170 | 強い、中程度の導電性 |
| 7075-T6 | 約130～150 | 高強度、低導電性 |
合金元素（シリコン、マグネシウム、銅など）が少ない合金は、より少ない電子を散乱させるため、熱伝導性が向上する。これがLEDハウジングや電子機器に6063が好まれる理由である。.
6063アルミニウムは6061アルミニウムよりも熱伝導率が高い。.真
6063は合金元素の含有量が少なく、より多くの自由電子移動と高い導電性を可能にする。.
7000系合金は押出成形品における熱伝導において常に最良の選択である。.偽
7000系合金は強度を優先し、通常6000系や1000系よりも導電性が低い。.
プロファイル形状は熱流にどのような影響を与えるか？
熱伝導は単に材料の問題ではない——押出成形品の形状が、熱がどれだけ速く、どれだけ均一に移動するかを制御する。.
表面積が広く、薄いフィンや内部チャネルを備えたプロファイルは、気流と接触面積を増やすことで放熱性を向上させます。.
形状が熱性能に与える影響
- 薄いフィン 表面積を増やし、空気の流れを可能にする。.
- 空洞室 流体の流れと均一な熱分布を助ける。.
- 幅広で平らなベース デバイス全体に熱を分散させる。.
- 均一な壁厚 ホットスポットや流れのムラを防ぎます。.
例えば、6061の固体角棒は、質量が同等であるにもかかわらず、強制空冷下では6063のフィン付き放熱器よりも熱伝導性が劣る。なぜか？フィンが対流を促進するためである。.
デザイン上のヒント：
対称設計を採用し、空気の流れ路を確保するとともにフィン間に十分な間隔を設けること。液体冷却を使用する場合、内部チャネルにより性能を倍増させることが可能である。.
プロファイル設計は、材料が同じであっても放熱性に影響を与える。.真
フィン付きまたは中空構造は、空気や流体への熱伝達能力を高め、合金を変更しなくても性能を向上させます。.
押出成形サプライヤー間で試験は標準化されていますか？
すべての押出成形サプライヤーが熱伝導率を試験するわけではない。特に部品が一般的な構造用途に使用される場合にはなおさらである。.
熱伝導率試験は、サプライヤー間で完全に標準化されていません。多くの場合、公表された合金データや顧客固有の試験要求に依存しています。.
ほとんどのプロデューサーは合金データシートを使用し、認証を通じて適切な化学組成を確保していますが：
- バッチごとに熱伝導率を試験するものはほとんどない
- 完成品に対して熱抵抗を試験する
- 熱部品を必要とする顧客は試験条件を指定する必要があります
押出プロファイルの熱試験については、世界的に適用されるASTMやISO規格は存在しない。ただし、以下のような方法が存在する。 ASTM E1952 または ISO 22007 研究開発や高性能用途に使用される。.
テストはいつ必要ですか？
- LEDヒートシンク
- 液体冷却構造プロファイル
- 自動車用バッテリーハウジング
- 空調コイルフィン
押出成形品が確実に熱を伝達する必要がある場合は、負荷下でのサンプル試験またはシミュレーションを依頼してください。.
すべてのアルミニウム押出成形品において、熱伝導率は定期的に試験される。.偽
顧客から指定がない限り、ほとんどの供給業者は各ロットを試験せずに既知の合金値に依存している。.
熱的要件を持つ顧客は、サプライヤーに特定の試験報告書またはシミュレーションを要求すべきである。.真
すべての押出成形品が導電性試験を受けているわけではないため、熱的に重要な用途では追加の検証が必要である。.
表面処理は導電率を低下させることができますか？
優れた合金と優れた形状であっても、表面が熱を閉じ込める場合、性能が低下する可能性がある。.
はい、陽極酸化処理、塗装、粉体塗装などのコーティングは表面の熱伝導率を低下させます。コーティングが厚いほど、耐熱性が高まります。.
陽極酸化アルミニウムは、導電率が極めて低い硬質アルミナ層（Al₂O₃）を有している。 25–30 W/m・K. それに対してアルミニウムは 約200 W/m・K以上. 陽極酸化処理は腐食や摩耗から保護する一方で、熱的に絶縁する。.
表面処理が熱流に与える影響
| 表面処理 | 熱効果 |
|---|---|
| なし（素地アルミニウム） | 最高の伝導性 |
| 薄い陽極酸化処理 | わずかな減少 |
| 厚膜アルマイト処理 | 適度な減少 |
| パウダーコーティング | 大幅な削減 |
| 塗装面 | 中程度から高い影響 |
重要でない部品には陽極酸化処理で十分です。しかし、高熱を発生するデバイス（LED冷却プレートなど）には、未処理または軽く仕上げた表面の方が性能が優れています。.
設計者はしばしばバランスを取る：熱接触のない領域のみを陽極酸化処理するか、より優れた放射率を持つ黒色酸化皮膜などの導電性表面コーティングを使用する。.
アルミニウムの陽極酸化処理は耐食性を高めるが、表面の熱伝導率を低下させる。.真
陽極酸化皮膜は素地アルミニウムよりも導電性の低いセラミックであり、絶縁体として機能する。.
粉体塗装はアルミニウム押出成形品の熱伝導率を向上させる。.偽
粉体塗装は厚いポリマー層を形成し、熱の流れを阻害することで、表面の有効な熱伝導率を低下させる。.
結論
熱機能性アルミニウム押出成形品を設計する際は、6063や3003のような高熱伝導性合金を選択し、気流を考慮した形状とし、厚いコーティングを避け、熱伝達が重要な場合は試験を要求してください。表面処理や形状が熱移動を妨げれば、最高の金属でさえ機能しません。適切な設計と合金を用いれば、押出成形品は電子機器、照明、EVなどで効率的かつ確実に放熱できます。.
