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Depth examination of thermal paste (ArcticMX-4): Searching for snake oil with scanning electron microscope and X-ray spectroscopy. What’s inside?

The secret behind the paste? Pure aluminum

We already know the image, but now we come to the EDX. For this purpose, various points (spectra) are selected in advance and examined more deeply, and later also evaluated in terms of quantity. For our specific purposes, however, we first analyze one of the darker globules that is particularly well exposed.

We see, this is almost pure aluminum, which also makes up the largest portion of the paste in terms of quantity! Very smart people will of course note that aluminum oxidizes faster than you can even say pug. The fact that this is hardly the case here is certainly also due to the manufacturing process. Such aluminum powders (including those for specialized 3D printers), are usually produced by atomization, which also explains the spherical shape. This is usually done in environments filled with inert gas or even in a vacuum. Immediate inclusion in suitable binders such as silicone then prevents further contact with oxygen. It can still be found, but the amount here is just one percent (or less).

What we still find are tiny traces of silver, but this may also be due to impurities during paste production (keyword bottling). The fact that the paste is not electrically conductive is due to the distances between the aluminum beads and whatever else is floating around in the sample. That’s what we’re taking a closer look at now.

Filled up: with zinc oxide the goop is perfect

Let’s now analyze the small blocks that we already know, i.e., the paste’s clamping building blocks, so to speak, and the filler in the nanoparticle range. For this purpose, we will now take a look at the spectrum 23:

Of course, we also catch some aluminum in the spectrum here, but the quantitatively highest proportion is zinc. The oxygen content is also high, but again not part of the aluminum. This leads to the logical conclusion that it is mechanically crushed zinc oxide (ZnO). Mechanical because the sharp-edged shape suggests a grinding tool. As luck would have it, we can even prove that, but I’ll get to that in a moment.

So that would clarify the main components of the MX-4: silicone, pure aluminum and zinc oxide. We can neglect the traces of silver, but there is more to find! Please turn the page!

 

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Lucky Luke

Veteran

405 Kommentare 181 Likes

Boah...unglaublich interessante Analyse.
Vielen Dank an dieser Stelle für den (tiefen) Einblick.
Ich bin gespannt darauf, noch mehr von solchen Analysen lesen zu dürfen. Mich würde es nicht wundern, wenn hier der ein oder andere Platzhirsch in wahrsten Sinne des Wortes "abschmiert".
Auf jeden Fall hast du hiermit ein Alleinstellungsmerkmal geschaffen.
So eine tiefgründige Analyse über Wärmeleitpaste habe ich noch nirgends gelesen.
👌 Chapeau 👍

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Igor Wallossek

1

10,207 Kommentare 18,857 Likes

Naja, bedanke Dich bitte auch beim Labor und den großzügigen Gönner solcher Ressourcen. :)
Selbstverständlich sind solche Untersuchungen und das Teilen der Möglichkeiten mit der Allgemeinheit wie uns nämlich nicht ;)

Lass uns mal schauen, ob nicht auch mal ein Platzhirsch p(l)atzt...

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p
pintie

Veteran

172 Kommentare 131 Likes

Sehr spannend. Danke !
Again what lörned !

Der Vergleich mit anderen wäre wirklich interessant.

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Case39

Urgestein

2,504 Kommentare 930 Likes

Irre...gibt es halt wie immer nur beim Igor💁‍♂️

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K
Kearvaig

Mitglied

32 Kommentare 9 Likes

Klasse, sehr kurzweilig, und auch schön geschrieben. Vielen Dank für die Mühe.
Mich persönlich würde noch ein Bild einer Kühleroberfläche im gleichen Maßstab interessieren. Damit klarer wird, in welchen Dimensionen die Paste die Vertiefungen im Kühler füllt.

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Igor Wallossek

1

10,207 Kommentare 18,857 Likes

Genau das ist ja der Sinn dahinter. Ich plane nämlich einen Grundlagenartikel zu den Oberflächen und was die zweckmäßigste Paste für welchen Zweck sein könnte ;)

Nur ist sowas für alle Beteiligten noch etwas Neuland und es muss schon ordentlich und fundiert vorbereitet werden. Ich habe sogar drei CPUs und eine GPU geopfert, dazu verschiedene Kühler... ;)

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v
vonXanten

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803 Kommentare 335 Likes

Super Analyse, falls es noch mehr gibt wäre ja auch der ein oder andere Rückschluss auf das "Schlangenöl" möglich.

Auch vielen dank an die Beteiligten! Super Einblick in sonst verschlossene Welten.

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Igor Wallossek

1

10,207 Kommentare 18,857 Likes

Was glaubst Du, warum ich das mache? Um neue Freunde zu finden bestimmt nicht :P

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D
Don Omerta

Mitglied

48 Kommentare 34 Likes

Klasse Artikel, da ist mir die Kinnlade runtergefallen, freue mich schon auf mehr....:)

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HerrRossi

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6,780 Kommentare 2,243 Likes

Sehr interessant (y)

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Lucky Luke

Veteran

405 Kommentare 181 Likes

@Igor Wallossek
Natürlich geht auch ein fettes Dankeschön an das Prüflabor samt der dahinterstehenden Belegschaft.
Ich bin gespannt, was ihr so für (böse) Überraschungen aufdeckt.
Denn im Endeffekt ist nicht alles Gold was glänzt 😎

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Igor Wallossek

1

10,207 Kommentare 18,857 Likes

... und Fäden zieht ;)

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P
Pokerclock

Veteran

439 Kommentare 370 Likes

Immer wieder aufschlussreich, wenn derartige, abartig teure, Geräte zum Einsatz kommen.

Bei WLP bin ich da immer recht pragmatisch herangegangen, auch weil gewisse Mengen im Jahr verbraucht werden. Seit Jahren nutze ich eigentlich nur die MX-2 von Arctic. Leicht aufzutragen, erfüllt ihren Job und das auch für lange Zeit ohne hart zu werden. Da verzichte ich lieber auf ein oder zwei Grad wenn ich die WLP leicht verstreichen kann und mich nicht ewig herumärgern muss. Die MX-5 ist viel zu flüssig und manche von Gelid oder TG wie Knete und deswegen kaum gleichmäßig zu verteilen. Da kann ich definitiv drauf verzichten.

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Igor Wallossek

1

10,207 Kommentare 18,857 Likes

Die "Knete" kann man warm machen und verstreichen, oder mit etwas Benzin auflösen, schön dünn applizieren und man muss nur noch warten, bis das Lösungsmittel wieder verdunstet ist. Dann hat man eine wunderschöne, dünne Schicht einer sehr guten Paste. :)

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P
Pokerclock

Veteran

439 Kommentare 370 Likes

Was sich leider im hektischen Werkstattalltag nicht umsetzen lässt. Aber für den Privatgebrauch guter Tipp.

Ansonsten gibt es ja noch die Gleitfreude als ultimativen WLP-Ersatz.

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Epistolarius

Mitglied

33 Kommentare 5 Likes

Habe mir zuletzt auch MX-2 in der 30g Packung "gegönnt", und dafür weniger bezahlt als der Ersatz meiner vorherigen 3.5g Noctua NT-H1 gekostet hätte (und natürlich noch weniger als NT-H2 oder andere ganz teure Pasten wie Kryonaut Extreme). Der Unterschied der beiden auf einem 5900X im Alltag ist meiner Erfahrung nach zu vernachlässigen, was nicht dem entspricht, was PCGH vor 6-7 Jahren mal getestet hatte... Mich interessiert jetzt nur noch die Langlebigkeit, hoffentlich gleich oder besser als die Noctua.

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P
Pokerclock

Veteran

439 Kommentare 370 Likes

@Epistolarius

Es kamen die Tage ein paar Miet-PCs mit einem 3700X und dem Boxed Wraith Prism Kühler zurück. Die vorab aufgetragene Standard-Paste von AMD/CM wird immer vorher entfernt, weil damals viel zu viel und man zu 100% die CPU gleich mit aus dem Sockel rausgerissen hat.

Die sind so wie ich den Kunden einschätze (und sie von innen auch aussahen...) täglich gelaufen und waren knapp zwei Jahre unterwegs. Die Paste war nach wie vor fluffig. Also zwei Jahre normale Nutzung ohne Wechseln ist drin.

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Casi030

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11,923 Kommentare 2,338 Likes

Wie schaut die Paste mit 70-80.....C°aus?

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k
kleinstblauwal

Mitglied

55 Kommentare 23 Likes

Sehr interessante Untersuchung.
Wir schon beim ersten Artikel kommentiert, könnte man die Partikel noch mit PXRD untersuchen, wenn man dazu Zugang hat.
Was für die Anwendbarkeit und Langzeitstabilität sicherlich auch bedeutsam ist, sind die Eigenschaften des Silikonöls, wie Rheologie, Polymerisationsgrad (Molmasse), Verzweigungen und was sonst noch als Beimischung enthalten ist.

Was ich mich Mal gefragt habe: wenn man die Paste auf auf nicht perfekt glatte Oberflächen aufträgt, was ja im Prinzip alle Oberflächen außer direkt auf dem Die sind, hat man ja mikroskopische Lufteinschlüsse. Kann man die Benetzung und den thermischen Kontakt nicht verbessern indem man nach dem verstreichen, aber vor aufsetzen des Kühlers das im Vakuum aussen lässt, oder gar im Vakuum appliziert?

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Danke für die Spende



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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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