選擇彼此相容的熱傳導流體與接液材料，可將腐蝕風險降至最低，並最佳化熱效能。

銅與水及乙二醇/水溶液相容。

鋁與乙二醇/水溶液、介電液及油類相容。

不鏽鋼的耐腐蝕性優於其他金屬，因此更適合搭配去離子水或其他腐蝕性流體。

大多數冷卻系統都與水或乙二醇/水溶液相容，但若使用去離子水或聚 α 烯烴（PAO）等介電液，則需要特殊管路。

設施供水或自來水

液冷系統所使用的水可能來自不同來源。例如，自來水可能來自公營自來水處理設施或水井。使用設施供水或自來水的優點，是容易取得且成本低廉。不過必須注意，設施供水或自來水通常未經特殊處理，而且可能含有雜質。雜質可能造成液冷迴路腐蝕，及/或堵塞流道。因此，建議使用品質良好的水，以將腐蝕降至最低並最佳化熱效能。

水的腐蝕潛勢

水對金屬的腐蝕能力會因其化學成分而有很大差異。自來水中常含有具腐蝕性的氯離子。如果設施供水或自來水中的氯離子含量超過 25 ppm，就不應用於液冷迴路。

水中的鈣與鎂含量也必須納入考量。鈣與鎂可能在金屬表面形成水垢，降低組件的熱效能。

去離子水或過濾水

如果您的設施供水或自來水含有大量礦物質、鹽類或其他雜質，可以自行過濾，或購買已過濾或去離子的水。

腐蝕抑制劑：磷酸鹽、甲苯基三唑與有機酸

即使您的設施供水或自來水相對純淨且符合建議上限，我們仍建議使用腐蝕抑制劑，以提供額外保護。磷酸鹽是適用於不鏽鋼與大多數鋁製組件的有效腐蝕抑制劑。它也能有效控制 pH 值。磷酸鹽的一項缺點，是會與硬水中的鈣形成沉澱。對銅與黃銅而言，甲苯基三唑是一種常見且效果很好的腐蝕抑制劑。對鋁材而言，2-乙基己酸或癸二酸等有機酸可提供保護。

去離子水的腐蝕性

不過，隨著水的電阻率提高，其腐蝕性也會隨之增加。去離子水的 pH 值約為 7.0，但接觸空氣後很快就會轉為酸性。空氣中的二氧化碳會溶入水中，引入離子並使 pH 值降低至 5.0。使用接近純水的水時，必須加入腐蝕抑制劑。在循環式冷卻水機或冷卻液分配裝置中使用去離子水時，必須採用特殊的高純度管路。轉接頭應採鍍鎳處理，蒸發器則應採用鎳釬焊。在冷板或熱交換器中使用去離子水時，建議採用不鏽鋼管路。

液冷系統使用去離子水的優點

自來水可滿足大多數液冷應用的需求。不過，去離子（DI）水具有特定的化學與電氣特性，因此當液體迴路包含微流道，或涉及敏感電子設備時，是最佳的冷卻選擇。

DI 水的離子濃度極低，而這項特性決定了幾項重要的效能優勢。首先，它可避免礦物質沉積，防止沉積物堵塞冷卻液流動、降低冷卻效率與系統運作效能。其次，它可消除循環冷卻液因靜電荷累積而產生電弧的風險。電弧可能損壞受冷卻設備中的敏感控制電子元件。DI 水不含離子，因此能同時避免這兩項問題。

如何在液冷系統中使用去離子水

需要使用 DI 水的應用常見於以下產業：

• 醫療設備
• 實驗室儀器
• 藥品製造與食品加工
• 化妝品產業
• 半導體製造
• 雷射、電鍍、化學及其他工業製程

使用 DI 水時應特別謹慎。由於缺乏離子，這種冷卻液具有異常高的腐蝕性。去離子水有「萬用溶劑」之稱，是已知侵蝕性最強的溶劑之一。它會以不同程度溶解與其接觸的各種材料。因此，冷卻迴路中的所有材料都必須具備耐腐蝕性。

銅與去離子水的不相容性

銅與許多其他常見材料都不相容於 DI 水，而且會對 DI 水造成污染。設計使用 DI 水的系統時，務必指定不鏽鋼或鎳等與 DI 水相容的材料。

適用於去離子水的不鏽鋼接液流道

對熱交換器或冷板而言，我們建議採用不鏽鋼流道。與 DI 水相容的 循環式冷卻水機 應採用鎳釬焊蒸發器、不鏽鋼泵頭與鍍鎳轉接頭。最後，為了維持 DI 水的純度，系統中必須加入去離子濾芯。與所有耗材一樣，DI 濾芯必須定期更換。

總而言之，許多類型的設備與應用都需要使用 DI 水冷卻系統。只要設計與維護得當，這些系統就能長年提供可靠的冷卻效能與無洩漏運作。

液冷中的添加抑制劑乙二醇與水溶液

液冷應用最常使用的兩種乙二醇溶液，是乙二醇/水（EGW）與丙二醇/水（PGW）溶液。

乙二醇與水

乙二醇具有理想的熱特性，包括高沸點、低凝固點、可在廣泛溫度範圍內保持穩定，以及高比熱與高熱傳導率。它的黏度也較低，因此可降低泵送需求。雖然 EGW 的熱傳導係數不如水，但它可提供防凍保護，在使用或運送期間都很有幫助。

丙二醇與水

雖然 EGW 的物理特性優於 PGW，但在需要考量毒性的應用中，會使用丙二醇/水溶液。PGW 一般被認為可安全用於食品或食品加工應用，也可在密閉空間中使用。

汽車用乙二醇與水

乙二醇可用於汽車防凍液。不過，汽車用乙二醇不應用於冷卻系統或熱交換器，因為其中含有矽酸鹽系防鏽抑制劑。這類抑制劑可能形成凝膠與積垢，覆蓋熱交換器表面並降低其效率。研究也顯示，矽酸鹽會大幅縮短幫浦密封件的使用壽命。

為乙二醇與水溶液選擇正確的防鏽抑制劑

錯誤的抑制劑可能造成嚴重問題，但正確的抑制劑可以防止腐蝕，並大幅延長液冷迴路的使用壽命。不妨向專業流體製造商購買已添加抑制劑的乙二醇溶液，相較於未添加抑制劑的乙二醇，我們強烈建議使用前者。

乙二醇濃度

隨著溶液中的乙二醇濃度提高，熱傳導流體的熱效能會下降。請使用能滿足腐蝕與防凍保護需求的最低濃度抑制型乙二醇溶液。Dow Chemical 建議 EGW4 的最低濃度為 25–30%。在此最低濃度下，乙二醇也可發揮殺菌與抑制真菌的作用。對循環式冷卻水機而言，使用 30% 乙二醇溶液時，熱效能相較於純水僅下降約 3%，同時可提供腐蝕保護，並具備低至 -15 °C（5 °F）的防凍保護能力。

乙二醇溶液中的水質

乙二醇溶液所使用的水質同樣重要。即使使用已添加抑制劑的乙二醇，水質仍應符合或優於「建議礦物質含量上限」表中的規定。水中的離子可能使抑制劑從溶液中析出，進而造成積垢與腐蝕。

在液態冷卻液中添加乙二醇

熱交換器會在液態冷卻液與系統冷媒氣體之間傳遞熱量。冷媒溫度必須低於冷卻液溫度，熱量才能順利傳遞，並有效讓冷卻液恢復至設定溫度。

冷媒溫度通常比冷卻液溫度低 5–10 °C，以利熱量傳遞。因此，如果設定溫度低於 10 °C（48 °F），冷媒溫度可能接近甚至低於水的凝固點。如果冷卻液結冰，蒸發器可能遭到堵塞，導致水流中斷。水結冰時會膨脹，可能對蒸發器造成永久性損壞。

以全氟碳化合物作為熱傳導流體

全氟碳化合物，例如 3M 的介電液 Fluorinert™，具有不可燃、不具爆炸性，以及可在廣泛工作溫度範圍內保持熱穩定等特性。雖然去離子水也不導電，但 Fluorinert™ 的腐蝕性低於去離子水，因此對某些應用而言可能是更好的選擇。不過，水的熱傳導係數約為 0.59 W/m°C（0.341 BTU/hr ft °F），而 Fluorinert™ FC-77 的熱傳導係數僅約 0.063 W/m°C（0.036 BTU/hr ft °F）。Fluorinert™ 的成本也遠高於去離子水。

聚 α 烯烴液冷

PAO 是一種合成碳氫化合物，因具有介電特性與寬廣的工作溫度範圍，因此常用於國防與航太應用。例如，現今噴射戰鬥機的射控雷達就是使用 PAO 進行液冷。伊頓提供與 PAO 相容的循環式冷卻水機，可用於測試最終應用中將採用 PAO 的冷板與熱交換器。PAO 的熱傳導係數為 0.14 W/m°C（0.081 BTU/hr ft °F）。雖然介電液可為電子設備提供低風險的液冷方式，但其熱傳導係數通常遠低於水及大多數水基溶液。

選擇您的熱傳導流體

水、去離子水、乙二醇/水溶液，以及氟碳化合物與 PAO 等介電液，是高效能液冷應用中最常使用的熱傳導流體。選擇與流道相容、可提供腐蝕保護或將腐蝕風險降至最低，並符合您特定應用需求的熱傳導流體非常重要。只要化學配方正確，熱傳導流體就能為您的液冷迴路提供有效冷卻。

如需深入瞭解 液冷技術 以及系統應使用的適當工作流體，請 聯絡我們。