Du câblage électrique domestique courant aux hélices de bateau et des cellules photovoltaïques aux saxophones, le cuivre et ses alliages sont utilisés dans une myriade d'utilisations finales.
En fait, l'utilisation du métal dans un large éventail d'industries de base a conduit la communauté des investisseurs à se tourner vers les prix du cuivre comme un indicateur de la santé économique globale, stimulant le surnom 'Dr. Cuivre'.
Afin de mieux comprendre les diverses applications du cuivre, la Copper Development Association (CDA) les a classées dans quatre secteurs d'utilisation finale: l'électricité, la construction, les transports et autres.
Le pourcentage de la production mondiale de cuivre consommée par chaque secteur est estimé par l'ADC:
- Électrique 65%
- Construction 25%
- Transport 7%
- Autre 3%
Électrique:
Mis à part l'argent, le cuivre est le conducteur le plus efficace de l'électricité . Ceci, combiné avec sa résistance à la corrosion , sa ductilité , sa malléabilité et sa capacité à travailler dans une large gamme de réseaux électriques, rend le métal idéal pour le câblage électrique.
Pratiquement tout le câblage électrique, sauf pour les lignes électriques aériennes (qui sont faites d' aluminium plus léger) sont formés avec du cuivre.
Les barres omnibus, les conducteurs qui distribuent l'énergie, les transformateurs et les enroulements du moteur dépendent également de la conductivité du cuivre. En raison de son efficacité en tant que conducteur d'électricité, les transformateurs en cuivre peuvent atteindre une efficacité de 99,75%.
Les applications électriques, y compris la technologie informatique, les télévisions, les téléphones portables et les appareils électroniques portables, sont devenues ces dernières décennies un grand consommateur de cuivre.
Au sein de ces dispositifs, le cuivre est essentiel à la production de:
- Connecteurs électroniques
- Câblage des circuits et contacts
- Cartes de circuits imprimés
- Micro-chips
- Semi-conducteurs
- Magnétrons dans les micro-ondes
- Électro-aimants
- Les tubes à vide
- Commutateurs
- Des électrodes de soudage
- Systèmes de gicleurs d'incendie
- Dissipateurs de chaleur
Une autre industrie fortement tributaire de l'élément est les télécommunications.
Des fils de cuivre finement torsadés sont utilisés dans le câblage ADSL et HDSL pour les lignes Internet de réseau local (LAN). Les lignes à paires torsadées non blindées (UTP) contiennent huit conducteurs codés par couleur, constitués de quatre paires de fils de cuivre minces. Et malgré l'augmentation de la technologie sans fil, les périphériques d'interface tels que les modems et les routeurs restent dépendants du cuivre.
Le secteur des énergies renouvelables a également bénéficié des propriétés conductrices du cuivre. Le métal de base est utilisé dans la production de cellules photovoltaïques en cuivre-indium- gallium- séléniure (CIGS) et d'éoliennes. Une seule éolienne, par exemple, peut contenir jusqu'à 1 tonne métrique (MT) du métal. Outre la production d'électricité, le cuivre fait également partie intégrante des moteurs et des systèmes de distribution associés aux technologies énergétiques alternatives.
Construction:
Les tubes en cuivre sont maintenant le matériau standard pour les systèmes d'eau potable et de chauffage dans la plupart des pays développés. Ceci est en partie dû à ses propriétés bactériostatiques, ou en d'autres termes à la capacité du cuivre à inhiber la croissance des organismes bactériens et viraux dans l'eau.
D'autres avantages du cuivre comme matériau de tuyauterie incluent sa malléabilité et sa soudabilité - il peut être facilement plié et assemblé - ainsi que sa résistance à la corrosion par la chaleur extrême.
Le cuivre et ses alliages sont considérés comme stables et résistants à la corrosion, ce qui les rend idéaux non seulement pour le transport de l'eau potable, mais aussi pour l'utilisation dans l'eau salée et les environnements industriels. Quelques exemples de telles applications incluent:
- Tubes échangeurs de chaleur pour condenseurs dans les centrales électriques à vapeur et les usines chimiques
- Systèmes d'irrigation et d'arrosage agricole
- Tuyauterie dans les usines de distillation
- Lignes d'alimentation en eau de mer
- Pompes à ciment pour l'alimentation en eau de forage
- Tubes pour la distribution de pétrole naturel et liquéfié
- Tuyauterie de distribution de gaz combustible
Pendant des centaines d'années, le cuivre a également été utilisé comme métal architectural. Parmi les exemples les plus anciens d'utilisation du cuivre comme métal esthétique et structural, citons les portes de l'enceinte d'Amon-Re à Karnak, en Egypte, qui remonte à 3000-4000 ans, et le toit de bardeaux de cuivre de Loha, haut de 162 pieds. Temple Maha Paya, construit au IIIe siècle avant J.-C.
Le cuivre pur orne les dômes et les clochers de nombreuses églises et cathédrales médiévales et, de nos jours, il a été utilisé dans des édifices gouvernementaux, comme les édifices du Parlement canadien et des résidences privées, dont beaucoup ont été conçues par Frank Lloyd-Wright.
L'une des raisons de l'utilisation répandue du cuivre comme matériau de construction est la formation naturelle d'un ternissement vert visuellement attrayant - connu sous le nom de patine - qui résulte de l'altération et de l'oxydation du cuivre. Mis à part son aspect esthétique, les architectes et les concepteurs préfèrent le métal parce qu'il est léger, durable, résistant à la corrosion et facile à joindre.
Cependant, le matériel décoratif et architectural en cuivre ne se limite pas aux applications externes. Les designers d'intérieur utilisent souvent le métal et ses alliages, le laiton et le bronze pour des appareils tels que:
- Poignées
- Poignées de porte
- Serrures
- les tables
- Luminaires et sanitaires
- Robinets
- Charnières
Les hôpitaux et les établissements médicaux, en particulier, évaluent le cuivre pour ses propriétés bactériostatiques, ce qui a conduit à son utilisation croissante comme composant d'appareils d'intérieur, tels que les robinets et les poignées de porte, dans les bâtiments médicaux.
Transport:
Les composants principaux des avions, des trains, des automobiles et des bateaux dépendent tous des propriétés électriques et thermiques du cuivre. Dans les automobiles, les radiateurs et les refroidisseurs d'huile en cuivre et en laiton sont la norme de l'industrie depuis les années 1970. Plus récemment, l'utilisation croissante de composants électroniques, notamment les systèmes de navigation de bord, les systèmes de freinage antiblocage et les sièges chauffants, a continué d'accroître la demande de ce secteur dans le secteur des métaux.
D'autres composants de voiture contenant du cuivre comprennent:
- Câblage pour les systèmes de dégivrage du verre
- Raccords, fixations et vis en laiton
- Lignes hydrauliques
- Roulements
- Câblage pour les commandes de fenêtre et de miroir
La demande croissante de voitures hybrides et électriques augmentera encore la consommation mondiale de cuivre. En moyenne, les voitures électriques contiennent environ 25 kg (55 lb) de cuivre.
Des feuilles de métal et des produits chimiques de cuivre sont incorporés à la fois dans les batteries nickel- métal hydrure et lithium-ion qui alimentent les véhicules économes en carburant, tandis que les rotors en cuivre coulé ont été utilisés comme alternative aux moteurs à aimants de terres rares.
Les trains à grande vitesse peuvent utiliser jusqu'à 10 MT de cuivre par kilomètre de voie, tandis que les locomotives puissantes contiennent jusqu'à 8 MT du métal de base .
Les fils de contact aériens pour les tramways et les chariots comme ceux utilisés à San Francisco et à Vienne sont fabriqués avec des alliages cuivre-argent ou cuivre-cadmium.
Deux pour cent du poids d'un avion de ligne peut être attribué au cuivre, qui comprend jusqu'à 118 miles (190 km) de câblage.
En raison de leur excellente résistance à la corrosion par l'eau salée, les bronzes au manganèse et au nickel-aluminium sont utilisés pour mouler des hélices de bateaux pouvant peser jusqu'à plusieurs tonnes. Les composants des navires, y compris les tuyaux, les raccords, les pompes et les vannes, sont également fabriqués avec des alliages similaires.
Autre:
La liste des applications de cuivre va de pair. Certaines utilisations plus connues comprennent:
Ustensiles de cuisson et applications thermiques : Les propriétés thermiques du cuivre le rendent idéal pour les ustensiles de cuisine, tels que les casseroles et poêles, ainsi que les climatiseurs, les dissipateurs thermiques, les calorifères pour les unités de chauffage et de réfrigération.
Horloges et montres : Parce qu'il est non magnétique, le cuivre n'interfère pas avec le fonctionnement des petits appareils mécaniques. En conséquence, les horlogers et les horlogers utilisent des broches et des engrenages en cuivre dans la conception des montres.
Art : Le cuivre et ses alliages sont aussi fréquemment vus dans les œuvres d'art, peut-être le plus célèbre est la Statue de la Liberté. La statue a été plaquée avec plus de 80 tonnes de feuille de cuivre, attaché avec plus de 1500 selles de cuivre et 300 000 rivets de cuivre, ce qui entraîne sa couleur patine verte.
Monnaie : Jusqu'en 1981, la pièce d'un cent des États-Unis - ou penny - a été frappée principalement de cuivre (95%), mais depuis lors, elle a été frappée en tant que zinc cuivré (0,8-2,5% de cuivre).
Instruments de musique : Que serait une fanfare sans cuivre? Le laiton est utilisé pour produire des cornes, des trompettes, des trombones et des saxophones en raison de la résistance à la corrosion et aux propriétés antibactériennes du cuivre.
Sources: Institut européen du cuivre. Applications. (http://www.eurocopper.org/copper/index.html) Les applications de Copper Development Association Inc. (http://www.copper.org/applications/homepage.html)