En savoir plus sur les utilisations courantes du cuivre

Du câblage électrique domestique courant aux hélices de bateaux et des cellules photovoltaïques aux saxophones, cuivre, et son alliages sont employés 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 se tourner vers les prix du cuivre comme indicateur de la santé économique globale, stimulant le surnom de «Dr. Cuivre'.

Afin de mieux comprendre les différentes applications du cuivre, le Association de développement du cuivre (CDA) les a classés en quatre secteurs d'utilisation finale: électricité, construction, transport et autres.

Le pourcentage de la production mondiale de cuivre consommée par chaque secteur est estimé par l'ADC à:

• Électrique: 65%
• Construction: 25%
• Transport: 7%
• Autre: 3%

Mis à part l'argent, le cuivre est le plus efficace conducteur d'électricité. Ceci, combiné à son corrosion la résistance, ductilité, malléabilité, et sa capacité à fonctionner dans une large gamme de réseaux électriques, fait du métal un matériau idéal pour le câblage électrique.

Pratiquement tout le câblage électrique, à l'exception des lignes électriques aériennes (qui sont fabriquées à partir de plus légers aluminium) sont formés de cuivre.

Les jeux de barres, 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 être efficaces jusqu'à 99,75%.

Les applications électriques, y compris la technologie informatique, les téléviseurs, les téléphones portables et les appareils électroniques portables, sont devenues au cours des dernières décennies un grand consommateur de cuivre. Au sein de ces appareils, le cuivre est vital pour la production de:

• Connecteurs électroniques
• Câblage et contacts des circuits
• Cartes de circuits imprimés
• Micro-puces
• Semi-conducteurs
• Magnétrons dans les micro-ondes
• Électroaimants
• Les tubes à vide
• Commutateurs
• Des électrodes de soudage
• Systèmes d'extinction d'incendie
• Dissipateurs de chaleur

Une autre industrie qui dépend fortement 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 paire torsadée non blindée (UTP) contiennent huit conducteurs à code couleur, qui sont 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 cuivre-indium-gallium-selenide (CIGS) cellules photovoltaïques et éoliennes. Une seule éolienne, par exemple, peut contenir jusqu'à 1 tonne métrique (MT) de métal. Outre la production d'électricité, le cuivre fait également partie intégrante des moteurs et des systèmes de distribution associés aux technologies énergétiques alternatives.

Les tubes en cuivre sont désormais le matériau standard pour l'eau potable et les systèmes de chauffage dans la plupart des pays développés. Cela est dû en partie 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.

Les autres avantages du cuivre en tant que matériau de tube incluent sa malléabilité et sa soudabilité - il peut être facilement plié et assemblé - ainsi que sa résistance à la corrosion thermique 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 d'eau potable, mais également pour une utilisation dans l'eau salée et les environnements industriels. Voici quelques exemples de telles applications:

• Tubes d'échangeur 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 en tant que métal structurel esthétique, citons les portes de l'enceinte d'Amon-Re à Karnak, en Égypte, qui remonte à 3000-4000 ans, et le toit en bardeaux de cuivre au sommet du temple Loha Maha Paya de 162 pieds de haut au Sri Lanka, construit au troisième siècle AVANT JC.

Le cuivre pur orne les dômes et les flèches de nombreuses églises et cathédrales médiévales, et dans les temps plus modernes a été utilisé sur les édifices gouvernementaux, comme les édifices du Parlement du Canada, et les résidences privées, dont plusieurs conçues par Frank Lloyd-Wright.

L'une des raisons de la large utilisation du cuivre comme matériau de construction est sa formation naturelle d'un ternissement vert visuellement attrayant - connue sous le nom de patine - qui résulte de l'altération et de l'oxydation du cuivre. Outre son aspect esthétique, les architectes et les designers préfèrent le métal car il est léger, durable, résistant à la corrosion et facile à assembler.

La quincaillerie décorative et architecturale en cuivre n'est cependant pas limitée aux applications externes. Les designers d'intérieur utilisent souvent le métal et ses alliages, le laiton et le bronze pour des luminaires tels que:

• Poignées
• Poignées de porte
• Serrures
• les tables
• Luminaires et accessoires de salle de bain
• Robinets
• Charnières

Les hôpitaux et les installations médicales, en particulier, apprécient le cuivre pour ses propriétés bactériostatiques, a entraîné son utilisation croissante en tant que composant d’installations intérieures, comme les robinets et les poignées de porte, immeubles.

Les composants de base 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 des composants électroniques, y compris les systèmes de navigation embarqués, les systèmes de freinage antiblocage et les sièges chauffants ont continué d'augmenter la demande de métal secteur.

D'autres composants de voiture contenant du cuivre comprennent:

• Câblage pour les systèmes de dégivrage du verre
• Raccords, attaches et vis en laiton
• Conduites hydrauliques
• Paliers lisses en bronze
• Câblage des 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 55 lb (25 kg) de cuivre.

Des feuilles métalliques et des produits chimiques en cuivre sont incorporés dans les deux Nickel-hydrure métallique et les batteries lithium-ion qui alimentent les véhicules économes en carburant, tandis que les rotors en cuivre moulé ont été utilisés comme alternative aux moteurs à aimants en terres rares.

Les trains à grande vitesse peuvent utiliser jusqu'à 10 tonnes de cuivre par kilomètre de voie tandis que les locomotives puissantes contiennent jusqu'à 8 tonnes de 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 à partir d'alliages de cuivre-argent ou de cuivre-cadmium.

Deux pour cent du poids d'un avion de ligne peuvent être attribués 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 manganèse- et les bronzes nickel-aluminium sont utilisés pour couler 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.

La liste des applications du cuivre s'allonge encore et encore. Certaines utilisations plus connues incluent:

Ustensiles de cuisine et applications thermiques: Les propriétés thermiques du cuivre le rendent idéal pour les ustensiles de cuisine, tels que les casseroles et les poêles, ainsi que pour les climatiseurs, les dissipateurs de chaleur, les chauffe-eau pour le chauffage de l'eau et les unités de réfrigération.

Horloges et montres: Parce que c'est nonmagnétique 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 également couramment observés dans les œuvres d'art, dont la plus célèbre est peut-être la Statue de la Liberté. La statue a été plaquée avec plus de 80 tonnes de feuille de cuivre, attachée avec plus de 1500 selles en cuivre et 300 000 rivets en cuivre, ce qui donne sa couleur verte patinée.

Monnaie: Jusqu'en 1981, la pièce d'un cent américain - ou penny - était fabriquée principalement en cuivre (95 pour cent), mais depuis cette date a été frappée en cuivre zinc (0,8 à 2,5% de cuivre).

Instruments de musique: Que serait une fanfare sans cuivre? Le laiton est utilisé pour produire des cors, des trompettes, des trombones et des saxophones en raison de la résistance à la corrosion et des propriétés antibactériennes du cuivre.

_Sources

• Institut européen du cuivre. Applications.
• La Copper Development Association Inc. Applications