Werkstoffe Wasserkühler

[Morgoth-Aut]

Hallo,

Ich bin derzeit am Kühler (Spawa und Chipsatz) zeichnen für einen Serverumbau auf Wakü. Jetzt brauche ich hierfür noch den richtigen Werkstoff.
Die verwendeten CPU Kühler haben hier eine Kupferplatte verbaut. Alphacool Nexxxos XP3
Man soll ja Kreisläufe nicht mit anderen weitaus unedleren Metallen betreiben, da hier ja die Bimetallkorrosion oder Kontaktkorrosion eintritt.

Ich hätte den Kühlblock aus einem Teil gefertigt und habe folgende Werkstoffe zur Auswahl:
Reines Kupfer
Kupfer Beryllium
Messing

Macht es hier einen unterschied welches Material ich hier verwende hinsichtlich der Korrosion?

MfG Morgoth

 

[Olstyle]

Messing für den Deckel und Kupfer für den Boden hat Mips früher viel gemacht ohne Korrosionsprobleme zu haben. Aus Sicht der Wärmeleitfähigkeit macht es überhaupt keinen Sinn legiertes Kupfer statt reinem Kupfer für den Boden zu nehmen.
Beim Deckel ist dafür auch POM spanend bearbeitbar und günstiger in der Anschaffung als Kupfer und seine Legierungen.

 

[Incredible Alk]

Macht es hier einen unterschied welches Material ich hier verwende hinsichtlich der Korrosion?

Bei der Auswahl: Eher nein.

Es geht ja hier nahezu ausschließlich um elektrochemische Korrosion anhand des Standardpotentials bzw. wie "edel" die Metalle sind. So lange du nur ein Metall drin hast das Kontakt zum Kühlmittel hat erledigt sich das sowieso so dass Kupfer die beste Lösung wäre, dann haste Null Korrosion (nachdem der Sauerstoff in deiner Kühlflüssigkeit aufgebraucht ist...).

Messing ist vom Potential her je nach Legierung irgendwo zwischen 0 und 0,3v wenn ich mich recht erinnere und damit Kupfer sehr ähnlich. Der Unterschied ist so gering dass da wenn du ein bisschen Inhibitor um Kühlwasser hast nichts groß passieren sollte.

Bei CuBe Legierungen kenne ich mich nicht aus was das angeht aber sowas sollte für Kühlkörper auch schlichtweg unnötig sein.

 

[Acandri]

Wenn du das ganze spanend herstellen willst, würde ich von reinem Kupfer absehen.

E-Cu, CuMg oder CuPb wären hier etwas angenehmer ohne etwas an der Korrosionsfront zu ändern.

Am leichtesten wäre natürlich Messing. Das neigt aber über die Zeit zur Spannungsrisskorrosion.



CuBe läßt sich auch relativ gut bearbeiten. Jedoch darauf achten das keine Stäube entstehen, da Be extrem GIFTIG ist!

 

[LoPangW]

Die Wärmeleitfähigkeit von Messing - Wie schon von Olstyle bemerkt - ist ziemlich schlecht: 120 W/m*K, reines Kupfer hat hier bis zu 400W/m*K. Aluminium hat um die 200-230 W/m*K (Quelle: Wikipedia, Tabellenbuch Metall).
Messing wird bei Kühllösungen im Industriebereich, z.B. Wärmetauscher aufgrund besserer Festigkeitswerte verwendet.

Die Korrosion sollte auch bei einer Mischung verschiedener Legierungen kein Problem darstellen, die Kühlflüssigkeiten sind soweit mein Wissenstand reicht, nicht agressiv /korrosionsbeschleunigend.
Verschiedene Metalle in Kühllösungen/Wasserkreisläufen hat man auch im Hauswasserbereich oder beim PKW (Stahlrohre-Kupfer-Messing; Grauguss-Aluminium-Kupfer)

Somit wäre reines Kupfer oder auch Aluminium besser für den Kühler geignet

 

[Incredible Alk]

Die Wärmeleitfähigkeit von Messing - Wie schon von Olstyle bemerkt - ist ziemlich schlecht: 120 W/m*K, reines Kupfer hat hier bis zu 400W/m*K. Aluminium hat um die 200-230 W/m*K (Quelle: Wikipedia, Tabellenbuch Metall).
Messing wird bei Kühllösungen im Industriebereich, z.B. Wärmetauscher aufgrund besserer Festigkeitswerte verwendet.

Da sollte man auch dabei erwähnen, dass die Wärmeleitfähigkeit bei Wasserkühlungen keine nennenswerte Rolle spielt so lange man nicht jedes Grad suchen geht im Max OC Bereich. Ob das verwendete Metall da 100 oder 200 oder 400 W/m*K hat macht viel weniger Unterschied als beispielsweise ob man die Wassertemperatur 3K weiter runterdrückt mit einem etwas größeren Radiator. Die Wärmeleitung in den Kühlern selbst ist absolut nicht der Flaschenhals in solchen Systemen.

Die Korrosion sollte auch bei einer Mischung verschiedener Legierungen kein Problem darstellen, die Kühlflüssigkeiten sind soweit mein Wissenstand reicht, nicht agressiv /korrosionsbeschleunigend.

Stimmt - aber wenn die Potentialdifferenzen zu groß werden hat auch der beste Korrosionsschutz seine Grenzen. Es gibt ja einige Kühllösungen da draußen die aus Kostengründen Aluradiatoren mit Kupferkühlern mischen und halt ein Kilo Glykol reinmischen. Das funktioniert zwar eine zeitlang aber nach zwei, drei Jahren Betrieb wirds da auch ziemlich hässlich - sieht dann beispielsweise so aus:

Kann man so machen, ist (auf Dauer) aber Schei... ^^

Verschiedene Metalle in Kühllösungen/Wasserkreisläufen hat man auch im Hauswasserbereich oder beim PKW (Stahlrohre-Kupfer-Messing; Grauguss-Aluminium-Kupfer)

Richtig - in den Bereichen ist es aber nicht nötig, dass Spaltmaße von 0,1 mm Abstand durchflossen werden müssen.
Im Heizungsbau hat man (etwa bei Gusskessel und Kupferrohren) durchaus Korrosionsprodukte und Ablagerungen (Kupferoxide/"Patina", Hämatit, Wüstit usw.) weswegen Heizungswasser je nach pH-Wert und Sauerstoffeintrag mit der Zeit trüber wird und weniger angenehm riecht - aber das macht da halt nichts weil es keine feinen Strukturen gibt wo irgendwas verstopfen würde wenn ein paar Partikel im Kreislauf sind. Bei Wasserkühlungen wäre das auch kein Problem - so lange man keine Feinstrukturkühler verwendet was aber nahezu alle Kühlblöcke da draußen eben sind.

 

[Morgoth-Aut]

Danke für die raschen Rückmendungen, es ist erstmal gut zuhören das es zur Korrosion zu den angesprochenen Materialien wenig bedenken gibt.

Derzeit werden die Spannungswandler der CPU luftgekühlt, ein relativ dünner Kühlkörper wird hier mit hoher Luftmenge durchströmt, einige werden das sicher aus dem Serverbereich kennen.
Durch den engen Bauraum liegen 10mm Material zwischen Oberkante Chip und der Wasserführenden Bohrung beim neuen Kühlkörper, auch mit der Wärmeleitfähigkeit von Messing sollte es hier kein Problem mit den Temperaturen geben.
Eine Reduktion der Materialstärke zur Kühlfläche kann nur mit einer massiven Einschränkung des Durchflussquerschnittes erreicht werden, was unter anderem auch zusätzliche Fertigungshindernisse mit sich bringt.
Hier wird keinesfalls auf die letzten paar °C geschaut sondern Hauptaugenmerk ist hier rein die Lautstärke des Systems.

Das System wird mit Aquacomputer Double Protect Ultra befüllt falls diese Angabe noch hilfreich ist.

Wenn du das ganze spanend herstellen willst, würde ich von reinem Kupfer absehen.
E-Cu, CuMg oder CuPb wären hier etwas angenehmer ohne etwas an der Korrosionsfront zu ändern.

Ja bei den Kupfervarianten muss ich noch genau schauen was sich hier auftreiben lässt. Ich hätte hier auch gerne von reinem Kupfer abgesehen.

Messing für den Deckel und Kupfer für den Boden hat Mips früher viel gemacht ohne Korrosionsprobleme zu haben. Aus Sicht der Wärmeleitfähigkeit macht es überhaupt keinen Sinn legiertes Kupfer statt reinem Kupfer für den Boden zu nehmen.
Beim Deckel ist dafür auch POM spanend bearbeitbar und günstiger in der Anschaffung als Kupfer und seine Legierungen.

Der Kühlkörper wird relativ einfach aus einem Block gefertigt, einen zweiteiligen Block meide ich hier da dieser aufgrund nicht alzu hoher Abwärme keine komplizierte Innenstruktur braucht.
Somit spare ich mit die extra Dichtebene zwischen Deckel und Boden.
Bei einem Massenprodukt würde ich dies natürlich anders ausführen, aber es handelt sich nur um ein Privatprojekt.

 

[wuselsurfer]

Bei CuBe Legierungen kenne ich mich nicht aus was das angeht aber sowas sollte für Kühlkörper auch schlichtweg unnötig sein.

Ist Beryllium immer noch im Umlauf?
Den Beryllium-Lautsprecher hat man doch wegen der Giftigkeit verboten.

Ich kenne es noch aus der Lehre als funkenfreies Werkzeug in Legierung mit Kupfer.
Die Federn aus Berylliumlegierungen waren doppelt so hart, wie Stahlfedern.

 

[Incredible Alk]

Ich kenne es noch aus der Lehre als funkenfreies Werkzeug in Legierung mit Kupfer.

Genau da ists noch im Umlauf^^

Die Federn aus Berylliumlegierungen waren doppelt so hart, wie Stahlfedern.

Das ist in Einzelfällen zwar möglich aber nicht generell so. Je nach Werkstofftyp und Wärmebehandlung kannste bei beidem sehr, SEHR unterschiedliche Härten erzielen je nachdem was man so braucht.

Aber das ist für den TE hier ja nicht relevant - mechanisch widerstandsfähig genug ist hier wohl alles was in Frage kommt mit Abstand^^

 

[wuselsurfer]

Genau da ists noch im Umlauf^^

Das ist in Einzelfällen zwar möglich aber nicht generell so. Je nach Werkstofftyp und Wärmebehandlung kannste bei beidem sehr, SEHR unterschiedliche Härten erzielen je nachdem was man so braucht.

Na ja gut, das sieht man ja dann im Phasendiagramm.

Wir haben da funkenfreie Werkzeuge hergestellt für den Bergbau im Werkzeugbetrieb.
Und die Legierung war härter als Werkzeugstahl.
Dann wurde Beryllium wegen der angeblich tödlichen Giftigkeit verboten.