Applications essentielles du cuivre à connaître

Le cuivre : L'un des premiers métaux découverts par l'homme. Des découvertes archéologiques dans des tombes ont montré que les Égyptiens utilisaient déjà des outils en cuivre il y a 6 000 ans. Dans la nature, le cuivre se présente sous la forme de cuivre natif, de cuprite et de chalcocite. Le cuivre natif et la cuprite sont rares.

Aujourd'hui, plus de 80% de cuivre dans le monde sont raffinés à partir de chalcocite, un type de minerai à faible teneur ne contenant qu'environ 2-3% de cuivre. Le développement de la métallurgie du cuivre a connu un long processus, mais aujourd'hui encore, le cuivre est principalement fondu par pyrométallurgie, ce qui représente environ 80% de la production totale de cuivre dans le monde.

Les techniques modernes d'hydrométallurgie sont progressivement introduites, ce qui permet de réduire considérablement le coût du raffinage du cuivre.

Le cuivre possède de nombreuses propriétés physiques et chimiques intéressantes, telles qu'une conductivité thermique et électrique élevée, une stabilité chimique, une grande résistance à la traction, une bonne résistance à l'usure et une bonne résistance aux chocs. soudabilitérésistance à la corrosion, ductilité et malléabilité.

 Le cuivre pur peut être étiré en fils très fins ou transformé en feuilles de cuivre très minces. Il peut s'allier au zinc, à l'étain, au plomb, au manganèse, au cobalt, au nickel, à l'aluminium, au fer et à d'autres métaux. Les alliages formés sont principalement divisés en trois catégories : le laiton, qui est un alliage de cuivre et de zinc ; le bronze, qui est un alliage de cuivre et d'étain ; et le cupronickel, qui est un alliage de cuivre, de cobalt et de nickel.

Proportion des principales applications du cuivre et des alliages de cuivre.

Le cuivre est un métal non ferreux étroitement lié à l'homme et largement utilisé dans les domaines de l'ingénierie électrique, de l'industrie légère, de la fabrication de machines, de l'industrie de la construction, de l'industrie de la défense nationale, etc. En Chine, la consommation de cuivre se classe au deuxième rang des métaux non ferreux, derrière l'aluminium. matériaux métalliques.

Selon la consommation annuelle moyenne par habitant, les pays développés (environ 1,1 milliard d'habitants) consomment entre 10 et 20 kg ; les pays en développement (environ 4,9 milliards d'habitants) consomment entre 0 et 2 kg.

Le niveau de consommation de cuivre dans les pays développés est nettement plus élevé que dans les pays en développement. Dans les pays développés, un habitant moyen doit consommer environ une tonne de cuivre au cours de sa vie, ce qui est considérable.

La comparaison des deux données ci-dessus montre que le niveau de consommation de cuivre reflète dans une certaine mesure le niveau de développement d'un pays. Bien que la demande de cuivre de la Chine ait considérablement augmenté ces dernières années, il existe encore des zones rurales pauvres où la consommation annuelle moyenne par habitant n'est que d'environ 0,1 kg, ce qui est similaire à l'Inde (0,13 kg), ce qui indique un vaste potentiel de développement.

Structure de la consommation de cuivre en Chine :

Structure de la consommation de cuivre aux États-Unis :

Les deux figures ci-dessus montrent qu'il existe une différence significative dans la structure de la consommation de cuivre entre la Chine et les États-Unis. La consommation de produits électriques et électroniques en Chine représente la moitié de la consommation totale, tandis qu'aux États-Unis, elle représente 70%.

Les États-Unis ont également une plus grande consommation de cuivre dans l'industrie de la construction, alors qu'en Chine, la consommation de cuivre dans la construction est négligeable. Par rapport aux pays européens et américains, l'utilisation du cuivre dans le secteur de la construction en Chine ne fait que commencer depuis quelques années, avec un marché potentiel énorme.

Selon les statistiques, l'utilisation de cuivre dans les logements aux États-Unis est passée de 120 kg par ménage en 1970 à 200 kg en 1996. En moyenne, les voitures utilisaient 10 kg de cuivre par véhicule en 1950 et 19 kg en 1996. Les véhicules électriques nécessitent une augmentation de l'utilisation de cuivre de 25 kg à 40 kg par véhicule.

Répartition de l'utilisation du cuivre dans les différents secteurs de la construction sur le marché mondial du cuivre.

La répartition spécifique de l'utilisation du cuivre dans les différents secteurs de la construction sur le marché mondial du cuivre est la suivante :

(1) Construction de logements, y compris : systèmes de canalisation (eau, chauffage, gaz, extincteurs automatiques, etc.) ; installations domestiques (climatisation, réfrigérateurs, etc.) ; décoration des bâtiments (toits, décoration des gouttières, etc.) ; lignes de communication (audio, vidéo, données, etc.) ; systèmes d'alimentation en énergie.

(2) Production d'équipements, y compris : équipements industriels (moteurs, transformateurs, etc.) ; transports (voitures, chemins de fer, avions, etc.) ; appareils électroniques ; produits de l'industrie légère (appareils ménagers, instruments, outils, etc.).

(3) Les infrastructures de base, notamment les projets d'ingénierie à grande échelle (installations de transport, industrie pétrochimique, exploitation minière et métallurgique, etc.), l'industrie de l'énergie électrique (transmission, distribution, etc.) et les réseaux de communication. Il convient de noter que la construction de logements est directement liée au niveau de vie de la population et que c'est dans ce domaine que le cuivre est le plus utilisé. En particulier, la Chine considère la construction résidentielle comme un élément important du développement de l'économie nationale. Il est donc évident que la promotion active de l'application du cuivre joue un rôle important dans le développement économique et social du pays.

Application du cuivre dans l'industrie électrique :

(1) Transmission d'énergie

Données sur la consommation nationale d'électricité de 1998 à 2003.

La figure ci-dessus montre la situation de la consommation d'électricité en Chine de 1998 à 2003, avec 2003 comme valeur prévisionnelle. L'augmentation rapide de la demande d'électricité due au développement économique de la Chine nécessite une grande quantité de cuivre hautement conducteur pour la transmission de l'énergie, principalement utilisé dans les câbles électriques, les barres omnibus, les transformateurs, les commutateurs, les connecteurs et les interconnexions. Lors de la transmission de l'énergie par les fils et les câbles, les résistances électriques génèrent de la chaleur et de l'énergie perdue.

Du point de vue de la conservation de l'énergie et de l'économie, le monde promeut actuellement la norme de "section de câble optimale". Dans le passé, la norme populaire était basée uniquement sur la réduction de la section du câble pour minimiser la taille minimale admissible du câble sous le courant nominal requis par la conception, afin de réduire les coûts d'installation initiaux sans provoquer de surchauffe dangereuse.

Les câbles posés conformément à cette norme ont des coûts d'installation plus faibles, mais consomment relativement plus d'énergie en raison de la résistance électrique lors d'une utilisation à long terme. La norme relative à la "section optimale du câble" tient compte à la fois des coûts d'installation ponctuels et de la consommation d'énergie, en augmentant de manière appropriée la taille du câble afin de réaliser des économies d'énergie et d'obtenir des avantages économiques globaux optimaux. Selon la nouvelle norme, la section du câble est souvent plus que doublée par rapport à l'ancienne norme, ce qui permet d'obtenir un effet d'économie d'environ 50%.

Dans le passé, en raison de l'insuffisance de l'offre de cuivre, la Chine a adopté la mesure consistant à remplacer le cuivre par de l'aluminium dans les lignes aériennes de transmission à haute tension, considérant que l'aluminium ne représente que 30% du poids du cuivre et espérant ainsi réduire le poids. Cependant, du point de vue de la protection de l'environnement, les lignes de transmission aériennes seront remplacées par la pose de câbles souterrains. Dans ces conditions, l'aluminium présente des inconvénients tels qu'une mauvaise conductivité et une taille de câble plus importante que celle du cuivre, ce qui le rend moins compétitif.

Pour les mêmes raisons, le remplacement des transformateurs à enroulement d'aluminium par des transformateurs à enroulement de cuivre, qui sont efficaces sur le plan énergétique, est également un choix judicieux.

(2) Fabrication de moteurs

Dans la fabrication des moteurs, les alliages de cuivre à haute conductivité et résistance sont largement utilisés. Les principales pièces en cuivre sont le stator, le rotor et la tête d'arbre. Dans les grands moteurs, le bobinage doit être refroidi par de l'eau ou de l'hydrogène, ce que l'on appelle le refroidissement interne à double eau ou les moteurs refroidis à l'hydrogène, qui nécessitent de longs conducteurs creux.

Les moteurs sont de gros consommateurs d'électricité, représentant environ 60% de l'ensemble de la fourniture d'électricité. La facture d'électricité cumulée pour le fonctionnement d'un moteur est très élevée. En général, elle atteint le coût du moteur lui-même dans les 500 premières heures de fonctionnement et est 4 à 16 fois supérieure à ce coût dans l'année qui suit. Sur l'ensemble de la durée de vie, le coût peut être multiplié par 200.

Une légère amélioration de l'efficacité des moteurs peut non seulement permettre d'économiser de l'énergie, mais aussi d'obtenir des avantages économiques significatifs. Le développement et l'application de moteurs efficaces est un sujet brûlant dans le monde d'aujourd'hui. Étant donné que la consommation d'énergie interne des moteurs provient principalement de la perte de résistance des enroulements, l'augmentation de la section transversale du fil de cuivre est une mesure clé pour développer des moteurs efficaces. Ces dernières années, certains moteurs à haut rendement ont été mis au point et utilisent 25-100% de bobinage en cuivre de plus que les moteurs traditionnels. Actuellement, le ministère américain de l'énergie finance un projet de développement qui propose de produire des rotors de moteur en utilisant la technologie du cuivre moulé.

(3) Câbles de communication

Depuis les années 1980, les câbles à fibres optiques, en raison de leur grande capacité de transport de courant, remplacent continuellement les câbles en cuivre dans les réseaux de communication et leur application se développe rapidement. Cependant, une grande quantité de cuivre est encore nécessaire pour convertir l'énergie électrique en énergie optique et pour alimenter les lignes d'utilisateurs. Avec le développement de l'industrie de la communication, la dépendance des gens à l'égard de la communication augmente, et la demande de câbles à fibres optiques et de fils de cuivre continuera d'augmenter.

(4) Câblage électrique résidentiel

Ces dernières années, avec l'amélioration du niveau de vie de la population chinoise et la popularisation rapide des appareils électroménagers, la charge électrique résidentielle a augmenté rapidement. Comme le montre la figure 6.6, en 1987, la consommation d'électricité résidentielle était de 26,96 milliards de kilowattheures (kWh) ; en 1996, elle était passée à 113,1 milliards de kWh, soit une augmentation de 3,2 fois.

Malgré cette croissance, l'écart avec les pays développés reste important. Par exemple, en 1995, la consommation d'électricité par habitant aux États-Unis était 14,6 fois supérieure à celle de la Chine, et au Japon, elle était 8,6 fois supérieure à celle de la Chine. La consommation d'électricité résidentielle de la Chine a encore un grand potentiel de croissance à l'avenir. Elle devrait être multipliée par 1,4 entre 1996 et 2005.

Actuellement, la capacité de conception du câblage électrique résidentiel en Chine est relativement faible. En prenant l'exemple d'un appartement de deux chambres à coucher, le tableau 6.l compare les normes de conception électrique architecturale à Pékin, à Hong Kong et au Japon. On constate que Hong Kong et le Japon ont pleinement pris en compte la demande d'augmentation de la consommation d'électricité résidentielle dans leurs conceptions, alors que la capacité de conception du câblage électrique résidentiel de la Chine doit être améliorée de toute urgence.

Application du cuivre dans l'industrie électronique

L'industrie électronique est une industrie émergente qui continue à développer de nouveaux produits en cuivre et de nouvelles applications au fur et à mesure de sa croissance. Actuellement, ses applications sont passées des tubes électroniques et des circuits imprimés à la microélectronique et aux circuits intégrés à semi-conducteurs.

(1) Tubes à électrons

Les tubes électroniques se composent principalement de tubes de transmission à haute et ultra-haute fréquence, de guides d'ondes et de tubes magnétron, qui nécessitent du cuivre exempt d'oxygène de haute pureté et du cuivre exempt d'oxygène renforcé par dispersion.

(2) Circuits imprimés

Les circuits imprimés en cuivre utilisent une feuille de cuivre comme surface, qui est collée sur une carte en plastique comme support. Le schéma de câblage du circuit est imprimé sur la plaque de cuivre par photolithographie, et la partie excédentaire est éliminée par gravure pour laisser un circuit interconnecté.

Ensuite, il faut percer des trous au niveau de la connexion entre le circuit imprimé et l'extérieur, insérer les bornes des composants discrets ou d'autres pièces et les souder sur ce chemin pour achever l'assemblage d'un circuit complet. Si l'on utilise la méthode de placage par immersion, toutes les soudage des joints peut être réalisée en une seule fois.

Par conséquent, les circuits imprimés sont largement utilisés dans les situations qui exigent une disposition précise des circuits, comme les radios, les télévisions, les ordinateurs, etc., ce qui permet d'économiser beaucoup de main-d'œuvre pour le câblage et la fixation des circuits et de consommer une grande quantité de feuilles de cuivre. En outre, divers matériaux de soudure à base de cuivre à bas prix, à faible fusion et à bonne fluidité sont également nécessaires pour les connexions des circuits.

(3) Circuits intégrés

Les circuits intégrés sont au cœur de la technologie microélectronique. Un circuit intégré est un circuit miniaturisé dans lequel les composants et les interconnexions qui constituent le circuit sont intégrés à l'intérieur, à la surface ou au-dessus d'un substrat de matériau cristallin semi-conducteur (puce) à l'aide d'une technologie de traitement spécialisée.

Ce type de microcircuit est des milliers, voire des millions de fois plus petit en taille et en poids que le circuit à composants discrets le plus compact en structure. Son apparition a provoqué un énorme changement dans les ordinateurs et est devenue la base de la technologie moderne de l'information.

Les circuits intégrés à très grande échelle actuellement développés peuvent produire des centaines de milliers, voire des millions de transistors sur une seule puce plus petite qu'un ongle. Récemment, la société informatique de renommée internationale IBM a réalisé une percée en utilisant le cuivre au lieu de l'aluminium comme interconnexion dans les puces de silicium.

Ce nouveau type de micropuce en cuivre peut atteindre un gain d'efficacité de 30%, réduire la taille des lignes de circuit à 0,12 micron et permettre d'intégrer jusqu'à 2 millions de transistors sur une seule puce. Cela a ouvert de nouvelles perspectives pour l'ancien métal qu'est le cuivre dans le domaine de la technologie de pointe des circuits intégrés à semi-conducteurs.

(4) Cadres de plomb

Pour protéger le fonctionnement normal des circuits intégrés ou des circuits hybrides, il est nécessaire de les emballer. Lors de l'emballage, un grand nombre de connecteurs du circuit doivent être sortis du sceau.

Ces fils ont besoin d'une certaine force pour former le cadre de support du circuit d'emballage intégré, appelé "lead frame".

Dans la production actuelle, pour obtenir une production à grande vitesse et à grande échelle, les leadframes sont généralement estampés en continu sur une bande de métal selon une disposition spécifique. Le matériau de la grille de connexion représente 1/3 à 1/4 du coût total du circuit intégré et est largement utilisé ; un faible coût est donc nécessaire.

Les alliages de cuivre ont des prix bas, une résistance, une conductivité et une conductivité thermique élevées, d'excellentes performances de traitement, de soudabilité et de résistance à la corrosion. Grâce à l'alliage, leurs propriétés peuvent être contrôlées dans une large gamme afin de mieux répondre aux exigences de performance des carcasses en plomb.

Le cuivre est devenu un matériau important pour les grilles de connexion et est actuellement le matériau le plus utilisé pour le cuivre dans les dispositifs microélectroniques.

Applications du cuivre dans l'industrie énergétique et pétrochimique

(1) Industrie de l'énergie

La production d'énergie thermique et la production d'énergie atomique reposent toutes deux sur la vapeur pour effectuer le travail. La boucle de la vapeur est la suivante : la chaudière produit de la vapeur - la vapeur fait travailler la turbine - la vapeur après le travail est envoyée au condenseur - refroidie en eau - renvoyée à la chaudière pour redevenir de la vapeur.

Pendant cette période, le condenseur principal est composé de plaques tubulaires et de tubes de condenseur. Le cuivre est utilisé pour les fabriquer en raison de sa bonne conductivité thermique et de sa résistance à la corrosion par l'eau. Ils sont tous fabriqués en laiton jaune, en laiton d'aluminium ou en acier inoxydable. cuivre blanc.

Selon les données, chaque tranche de 10 000 kilowatts de capacité installée nécessite 5 tonnes de tubes de condenseur. Une centrale électrique de 600 000 kilowatts nécessite 3 000 tonnes de tubes de condenseur. L'utilisation de l'énergie solaire nécessite également de nombreux tuyaux en cuivre.

Par exemple, un hôtel près de Londres équipé d'une piscine possède un chauffe-eau solaire qui peut maintenir la température de l'eau entre 18 et 24°C en été. Le chauffe-eau solaire contient 784 livres (356 kilogrammes) de tuyaux en cuivre.

(2) Industrie pétrochimique

Le cuivre est également parfois utilisé dans l'industrie pétrochimique. Un exemple est l'utilisation d'alliages cuivre-nickel pour les échangeurs de chaleur dans les centrales nucléaires refroidies à l'eau de mer. L'alliage présente une excellente résistance à la corrosion de l'eau de mer et aux températures élevées, ce qui le rend idéal pour cette application.

Le cuivre est également utilisé dans la construction de pipelines et de réservoirs pour le transport du pétrole et du gaz en raison de sa grande solidité et de son excellente résistance à la corrosion.

En outre, le cuivre est utilisé dans les catalyseurs pour les réactions chimiques dans les raffineries et autres usines chimiques.

(2) Industrie pétrochimique

Le cuivre et de nombreux alliages de cuivre présentent une bonne résistance à la corrosion dans les acides non oxydants tels que les solutions aqueuses, l'acide chlorhydrique, les acides organiques (tels que l'acide acétique, l'acide citrique, les acides gras, l'acide lactique, l'acide oxalique, etc.), divers alcalis à l'exception de l'ammoniac, et les composés organiques non oxydants (tels que les huiles, les phénols, les alcools, etc.).

C'est pourquoi ils sont largement utilisés dans l'industrie pétrochimique pour fabriquer divers conteneurs, systèmes de canalisation, filtres, pompes et vannes destinés à être en contact avec des milieux corrosifs.

Le cuivre est également utilisé pour fabriquer divers évaporateurs, échangeurs de chaleur et condenseurs en raison de sa conductivité thermique. En raison de sa bonne plasticité, le cuivre est particulièrement adapté à la fabrication d'échangeurs de chaleur à structure complexe avec des tuyaux en cuivre tissés en croix dans les industries chimiques modernes.

En outre, le bronze est utilisé pour fabriquer des outils dans les usines de raffinage du pétrole, car il n'y a pas d'étincelles en cas d'impact, ce qui permet d'éviter les incendies.

(3) L'industrie océanique

L'océan couvre plus de 70% de la surface de la Terre, et le développement et l'utilisation rationnels des ressources marines sont de plus en plus importants. L'eau de mer contient des ions chlorure qui peuvent facilement provoquer la corrosion, et de nombreux matériaux métalliques techniques tels que le cuivre, le fer, l'aluminium et même le cuivre inoxydable ne résistent pas à la corrosion de l'eau de mer.

En outre, des salissures biologiques marines peuvent également se former à la surface de ces matériaux, ainsi que non métallique des matériaux tels que le bois et le verre. Le cuivre est unique en ce sens qu'il est non seulement résistant à la corrosion par l'eau de mer, mais qu'il a également un effet bactéricide lorsque les ions de cuivre se dissolvent dans l'eau, ce qui permet de prévenir les salissures biologiques marines.

Par conséquent, le cuivre et les alliages de cuivre sont des matériaux très importants dans l'industrie océanique et sont largement utilisés dans les usines de dessalement de l'eau de mer, les plates-formes pétrolières et gazières offshore et d'autres installations côtières et sous-marines.

Par exemple, les systèmes de canalisation, les pompes et les vannes utilisés dans les processus de dessalement de l'eau de mer, les équipements utilisés sur les plates-formes pétrolières et gazières, y compris les zones d'éclaboussures et les boulons sous-marins, forage jours, des manchons anti-biofouling, des pompes, des vannes, des systèmes de canalisation, etc.

Application du cuivre dans l'industrie des transports

(1) Navires

En raison de leur excellente résistance à la corrosion par l'eau de mer, de nombreux alliages de cuivre, tels que le bronze d'aluminium, le bronze de manganèse, le laiton d'aluminium, le bronze d'étain-zinc, le cuivre blanc et l'alliage nickel-cuivre (alliage Monel), sont devenus des matériaux standard pour la construction navale. Le cuivre et les alliages de cuivre représentent 2-3% du poids des navires de guerre et de la plupart des grands navires commerciaux. Les hélices des navires de guerre et de la plupart des grands navires commerciaux sont en aluminium, en bronze ou en laiton.

Les hélices des grands navires pèsent de 20 à 25 tonnes chacune, tandis que celles des porte-avions Elizabeth Queen et Mary Queen pèsent jusqu'à 35 tonnes chacune. Les lourds arbres de queue des grands navires sont souvent en bronze à canon "Admiral", et les boulons coniques des gouvernails et des hélices sont également fabriqués dans le même matériau. Le cuivre et les alliages de cuivre sont également largement utilisés dans les moteurs et les chaufferies. Le premier navire marchand à propulsion nucléaire au monde a utilisé 30 tonnes de tubes de condenseur en cuivre blanc. Récemment, de grands serpentins de chauffage avec des tuyaux en aluminium et en laiton ont été utilisés comme réservoirs de pétrole.

Un navire de 100 000 tonnes compte 12 de ces réservoirs de stockage et le système de chauffage correspondant est très important. L'équipement électrique à bord est également très complexe : les moteurs, les systèmes de communication, etc. dépendent presque entièrement du cuivre et des alliages de cuivre pour fonctionner.

Le cuivre et les alliages de cuivre sont souvent utilisés pour décorer les cabines des navires de toutes tailles, et même les bateaux en bois sont fixés de préférence avec des vis et des clous en alliage de cuivre (généralement en bronze au silicium), qui peuvent être produits en masse par laminage. Dans le passé, le revêtement en cuivre était souvent utilisé pour protéger la coque des salissures biologiques marines, mais aujourd'hui, on utilise couramment une peinture contenant du cuivre appliquée au pinceau.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, pour empêcher les mines magnétiques allemandes d'attaquer les navires, un dispositif antimines magnétiques a été mis au point. Une bande de cuivre était fixée autour de la coque en cuivre et un courant électrique la traversait pour neutraliser le champ magnétique du navire, ce qui empêchait les mines d'exploser.

Depuis 1944, tous les navires alliés, soit environ 18 000, ont été équipés de ce dispositif de démagnétisation à des fins de protection. Certains grands cuirassés ont besoin d'une grande quantité de cuivre à cette fin. Par exemple, l'un d'entre eux utilise 28 miles (environ 45 kilomètres) de fil de cuivre, pesant environ 30 tonnes.

(2) Automobiles

Chaque voiture contient généralement 10 à 21 kilogrammes de cuivre, en fonction du type et de la taille du véhicule. Pour les petites voitures, la quantité de cuivre utilisée représente 6-9% de leur poids. Le cuivre et les alliages de cuivre sont principalement utilisés dans les radiateurs, les conduites des systèmes de freinage, les dispositifs hydrauliques, les engrenages, les roulements, les plaquettes de frein, les systèmes de distribution et d'alimentation, les rondelles et divers connecteurs, raccords et pièces décoratives.

Les radiateurs utilisent une quantité relativement importante de cuivre. Dans les radiateurs modernes à tubes et bandes, des bandes de laiton sont soudées dans les tubes du radiateur et de fines bandes de cuivre sont pliées pour former des ailettes de dissipation de la chaleur. Ces dernières années, de nombreuses améliorations ont été apportées pour accroître les performances des radiateurs en cuivre et renforcer leur compétitivité par rapport aux radiateurs en aluminium.

En ce qui concerne les matériaux, des oligo-éléments sont ajoutés au cuivre pour augmenter sa résistance et son point de ramollissement sans sacrifier la conductivité thermique, ce qui permet de réduire l'épaisseur de la bande et d'économiser du cuivre.

En ce qui concerne les processus de fabrication, la haute fréquence ou le soudage au laser de tubes en cuivre est utilisée, et le brasage au cuivre est utilisé à la place du brasage tendre contaminé au plomb pour assembler le cœur du radiateur.

Les résultats de ces efforts sont présentés dans le tableau 6.2. Par rapport aux radiateurs en aluminium brasé, dans les mêmes conditions de dissipation de la chaleur, c'est-à-dire avec la même chute de pression de l'air et du liquide de refroidissement, les nouveaux radiateurs en cuivre sont plus légers et de taille nettement plus petite.

(3) Chemins de fer

L'électrification des chemins de fer nécessite une grande quantité de cuivre et d'alliages de cuivre. Plus de 2 tonnes de fil de cuivre de forme spéciale sont nécessaires par kilomètre de câble aérien. Pour augmenter sa résistance, une petite quantité de cuivre (environ 1%) ou d'argent (environ 0,5%) est souvent ajoutée.

En outre, les moteurs, les redresseurs et les systèmes de contrôle, de freinage, d'électricité et de signalisation des trains dépendent tous du cuivre et des alliages de cuivre pour fonctionner.

(4) Avions

Le cuivre est également essentiel au fonctionnement des avions. Par exemple, les matériaux en cuivre sont utilisés pour le câblage, les systèmes hydrauliques, de refroidissement et pneumatiques des avions, les tubes en bronze d'aluminium sont utilisés pour les supports de roulements et les roulements des trains d'atterrissage, les alliages de cuivre antimagnétiques sont utilisés pour les instruments de navigation, et de nombreux instruments utilisent des éléments élastiques en cuivre au béryllium, entre autres utilisations.

Applications du cuivre dans les industries mécaniques et métallurgiques

(1) Génie mécanique

On trouve des composants en cuivre dans presque toutes les machines. Outre la grande quantité de cuivre utilisée dans les moteurs, les circuits, systèmes hydrauliquesLes alliages de cuivre sont utilisés dans les systèmes de transmission, les systèmes pneumatiques et les systèmes de contrôle, une variété de pièces de transmission et d'attaches en laiton et en bronze, telles que les engrenages, les vis sans fin, les arbres à vis sans fin, les connecteurs, les attaches, les éléments de torsion, les vis, les écrous, etc.

Presque toutes les pièces qui se déplacent les unes par rapport aux autres dans une machine nécessitent des roulements ou des bagues en alliages de cuivre résistants à l'usure, en particulier les chemises de cylindres et les plaques de glissement des grandes extrudeuses et des machines de production. presses à forgerqui sont presque en bronze et peuvent peser plusieurs tonnes.

De nombreux éléments élastiques sont également fabriqués en bronze au silicium et en bronze d'étain. Les outils de soudage, les moules de coulée sous pression, etc. utilisent des alliages de cuivre.

(2) Équipement métallurgique

L'industrie métallurgique est une grande consommatrice d'électricité et est connue sous le nom de "tigre électrique". La construction d'une usine métallurgique doit s'accompagner d'un système de distribution d'électricité à grande échelle et d'un équipement d'exploitation de l'électricité dépendant du cuivre.

En outre, dans la pyrométallurgie, la technologie de la coulée continue a dominé, et les composants clés du cristallisoir utilisent principalement des alliages de cuivre à haute résistance et haute conductivité thermique, tels que le cuivre au chrome et le cuivre à l'argent.

Pour la fusion électrique, les creusets refroidis à l'eau pour les fours à arc sous vide et les fours à arc électrique sont constitués de tubes de cuivre, et diverses bobines de chauffage par induction sont enroulées avec des tubes de cuivre ou des tubes de cuivre de forme spéciale et refroidies à l'eau.

(3) Additifs d'alliage

Le cuivre est un élément important qui entre dans la composition du cuivre, du fer et de l'acier. alliages d'aluminium. L'ajout d'une petite quantité de cuivre (0,2~0,5%) à du cuivre structurel faiblement allié peut améliorer sa solidité et sa résistance à la corrosion atmosphérique et marine.

L'ajout de cuivre à la fonte résistante à la corrosion et au cuivre inoxydable permet d'améliorer encore leur résistance à la corrosion. Les alliages à forte teneur en nickel et contenant environ 30% de cuivre sont réputés pour leur grande solidité et leur résistance à la corrosion, comme l'"alliage Monel", qui est largement utilisé dans l'industrie nucléaire.

De nombreux alliages d'aluminium à haute résistance contiennent également du cuivre. Grâce à la trempe et au traitement thermique de vieillissement, de fines particules sont précipitées et réparties de manière diffuse dans l'alliage, ce qui améliore considérablement sa résistance, connue sous le nom d'alliage d'aluminium durci par le vieillissement.

Le plus connu est le duralumin ou aluminium dur, qui est un matériau structurel important pour la fabrication d'avions et de fusées et qui contient du cuivre, du manganèse et du magnésium.

Applications du cuivre dans l'industrie légère

Les produits de l'industrie légère sont étroitement liés à la vie des gens et sont très variés. En raison de ses bonnes performances globales, le cuivre est omniprésent dans l'industrie légère. En voici quelques exemples :

(1) Climatiseurs et unités de réfrigération

La fonction de régulation de la température des climatiseurs et des unités de réfrigération est principalement assurée par l'évaporation et la condensation des tubes de cuivre dans les échangeurs de chaleur. La taille et les performances de transfert de chaleur des tubes d'échange thermique déterminent en grande partie l'efficacité et la miniaturisation de l'ensemble de la machine de climatisation et de l'unité de réfrigération. Des tubes en cuivre à haute conductivité thermique sont utilisés dans ces machines.

Récemment, des caloducs à rainures internes et à ailettes hautes ont été développés et produits en utilisant les excellentes propriétés de traitement du cuivre. Ils sont utilisés dans les échangeurs de chaleur pour les climatiseurs, les unités de réfrigération, les produits chimiques et les dispositifs de récupération de la chaleur perdue.

Le coefficient total de conduction thermique du nouvel échangeur de chaleur peut être multiplié par 2 ou 3 par rapport aux tuyaux ordinaires et par 1,2 à 1,3 par rapport aux tuyaux à ailettes basses, ce qui permet d'économiser 40% de cuivre et de réduire le volume de l'échangeur de chaleur de plus d'un tiers.

(2) Horloges

La plupart des pièces d'horloges, de minuteries et d'appareils d'horlogerie actuellement produites sont fabriquées en "laiton d'horlogerie". Cet alliage contient 1,5-2% de plomb et possède de bonnes propriétés de traitement, ce qui le rend adapté à la production de masse.

Par exemple, les engrenages sont découpés dans de longues barres de laiton extrudé, et les arbres sont poinçonnés dans des bandes d'épaisseur correspondante. Les cadrans d'horloge avec des motifs gravés, les vis et les joints sont fabriqués en laiton ou dans d'autres alliages de cuivre.

Un grand nombre de montres bon marché sont en laiton (bronze étain-zinc) ou plaquées nickel-argent (cuivre blanc). Certaines horloges célèbres sont faites de cuivre et d'alliages de cuivre. L'aiguille des heures du "Big Ben" britannique est constituée de tiges de laiton massif, et l'aiguille des minutes est faite d'un tube de cuivre de 14 pieds de long.

Dans une fabrique d'horloges moderne, les alliages de cuivre sont les principaux matériaux et sont traités à l'aide de presses et de moules précis pour produire 10 000 à 30 000 horloges par jour à faible coût.

(3) Fabrication de papier

Dans la société actuelle, qui évolue rapidement, la consommation de papier est élevée. La surface du papier semble simple, mais le processus de fabrication du papier est très complexe et nécessite de nombreuses machines, notamment des refroidisseurs, des évaporateurs, des batteurs, des machines à papier, etc.

La plupart de ces composants, tels que les divers tubes d'échange thermique, les rouleaux, les barres de battage, les pompes semi-fluides et les grillages métalliques, sont fabriqués en alliages de cuivre.

Par exemple, la machine à papier à fil long actuellement utilisée pulvérise la pâte préparée sur un treillis métallique mobile à petites mailles (40-60 mailles). Le treillis est tissé à partir de fils de laiton et de bronze phosphoreux. Il a une grande largeur, généralement plus de 6 mètres, et doit être maintenu parfaitement droit.

Le treillis se déplace sur une série de petits rouleaux en laiton ou en cuivre, et lorsque les fibres humides avec la pulpe attachée passent à travers le treillis, l'humidité est aspirée par le bas. Le treillis vibre également pour lier les petites fibres de la pâte entre elles. Les mailles des grandes machines à papier peuvent mesurer jusqu'à 8,1 mètres (26 pieds 8 pouces) de large et 30,5 mètres (100 pieds) de long.

La pâte humide contient non seulement de l'eau, mais aussi des agents chimiques corrosifs utilisés dans le processus de fabrication du papier. Pour garantir la qualité du papier, des exigences rigoureuses sont imposées au matériau du treillis métallique, qui doit présenter une solidité, une élasticité et une résistance à la corrosion élevées, des caractéristiques qui conviennent parfaitement aux alliages de cuivre.

(4) Impression

Les plaques de cuivre sont utilisées pour la photolithographie en imprimerie. Les plaques de cuivre polies sont sensibilisées avec une émulsion photosensible, puis exposées à des images photographiques. La plaque de cuivre sensibilisée doit être chauffée pour durcir l'émulsion.

Pour éviter le ramollissement dû à la chaleur, le cuivre contient souvent une petite quantité d'argent ou d'arsenic pour augmenter la température de ramollissement. La plaque est ensuite gravée pour former une surface d'impression avec des points concaves et convexes répartis.

Dans les machines à composer automatiques, les moules à lettres en cuivre sont utilisés pour fabriquer des modèles de plaques, une autre utilisation importante du cuivre dans l'imprimerie. Les moules à lettres sont généralement en laiton plombé, parfois en cuivre ou en bronze.

(5) Produits pharmaceutiques

Dans l'industrie pharmaceutique, divers dispositifs de vapeur, d'ébullition et de vide en cuivre pur sont utilisés. Le cuivre blanc zingué est largement utilisé dans les instruments médicaux. Les alliages de cuivre sont également des matériaux couramment utilisés pour les montures de lunettes, entre autres.

Cuivre pour l'architecture et l'art

(1) Réseau de pipelines

En raison de leur belle apparence, de leur durabilité, de leur facilité d'installation, de leur sécurité, de la prévention des incendies, des soins de santé et de nombreux autres avantages, les tuyaux d'eau en cuivre ont un rapport qualité-prix nettement supérieur à celui des tuyaux en cuivre galvanisé et des tuyaux en plastique. Dans les bâtiments résidentiels et publics, le cuivre est de plus en plus utilisé comme matériau de choix pour l'approvisionnement en eau, le chauffage, l'approvisionnement en gaz et les systèmes d'extinction automatique d'incendie.

Dans les pays développés, les systèmes d'approvisionnement en eau en cuivre représentent déjà une part importante. Le Manhattan Building à New York, qui prétend être le sixième plus haut bâtiment du monde, utilise 60.000 pieds (1 km) de tuyaux en cuivre pour son seul système d'approvisionnement en eau. En Europe, la consommation de tuyaux en cuivre pour l'eau potable est importante.

La consommation moyenne de tuyaux en cuivre pour l'eau potable au Royaume-Uni est de 1,6 kg par personne et par an, tandis qu'au Japon, elle est de 0,2 kg. Les tuyaux en cuivre galvanisé se corrodent facilement et de nombreux pays ont déjà interdit leur utilisation. Hong Kong interdit leur utilisation depuis janvier 1996, et Shanghai depuis mai 1998. La Chine doit impérativement promouvoir l'utilisation de systèmes de canalisations en cuivre dans la construction de logements.

(2) Décoration de la maison

En Europe, il est traditionnel d'utiliser des plaques de cuivre pour les toits et les avant-toits. Dans les pays nordiques, le cuivre est même utilisé comme décoration murale. Le cuivre présente une bonne résistance à la corrosion atmosphérique, une durabilité, une recyclabilité, une excellente maniabilité et une belle couleur, ce qui le rend très adapté à la décoration des maisons.

Son application dans les bâtiments anciens tels que les églises brille encore aujourd'hui, et son utilisation dans les grands bâtiments modernes, y compris les appartements et les maisons, est de plus en plus fréquente. Par exemple, à Londres, le Commonwealth Institute Building, qui représente l'architecture britannique moderne, a un toit complexe fait de plaques de cuivre qui pèse environ 25 tonnes. Le Crystal Palace Sports Centre, ouvert en 1966, a un toit en forme de vague fait de 60 tonnes de cuivre.

Selon les statistiques, en Allemagne, la consommation moyenne de plaques de cuivre pour les toits est de 0,8 kg par personne et par an, tandis qu'aux États-Unis, elle est de 0,2 kg. En outre, l'utilisation de produits en cuivre pour la décoration intérieure, tels que les poignées de porte, les serrures, les charnières, les rampes, les lampes, les décorations murales et les ustensiles de cuisine, non seulement dure longtemps et est hygiénique, mais ajoute également une atmosphère élégante et est profondément appréciée par les gens.

(3) Sculptures et artisanat

Il n'y a pas de métal au monde qui puisse être largement utilisé pour fabriquer divers objets artisanaux comme le cuivre, qui a perduré depuis l'Antiquité jusqu'à nos jours. Dans la construction urbaine actuelle, un grand nombre d'alliages de cuivre coulés sont utilisés pour fabriquer des monuments, des cloches, des vases à trésor, des statues, des bouddhas et des imitations d'antiquités.

Les instruments de musique modernes, tels que les flûtes en laiton blanc et les saxophones en laiton, utilisent également des matériaux en cuivre. Diverses œuvres d'art exquises, des bijoux plaqués or ou imitation or/argent bon marché et de belle apparence nécessitent également l'utilisation d'alliages de cuivre de différentes compositions.

Le Bouddha Tian Tan à Hong Kong, achevé en 1996, est fait d'étain, de zinc et de bronze au plomb, pèse 206 tonnes et mesure 26 mètres de haut. Le Bouddha Guanyin de la mer du Sud, situé dans la montagne Putuo, dans la province du Zhejiang, achevé en 1997, mesure 20 mètres de haut et pèse 70 tonnes. Il s'agit de la première statue géante en cuivre au monde construite à l'aide de matériaux imitant l'or.

Par la suite, une statue en bronze du Bouddha Sakyamuni d'une hauteur de 88 mètres a été achevée à Wuxi. Des statues de Bouddha plus hautes sont en cours de construction dans l'île de Hainan, au mont Jiu Hua, ainsi qu'en Inde et au Japon.

(4) Pièces de monnaie

Depuis que nos ancêtres humains ont commencé à utiliser des pièces de monnaie pour les échanges commerciaux, le cuivre et les alliages de cuivre ont été utilisés pour fabriquer des pièces, qui ont été transmises de génération en génération jusqu'à aujourd'hui. Avec le développement des activités modernes, telles que les téléphones automatiques à pièces, les transports et les achats, l'utilisation du cuivre pour la production de pièces s'est accrue au fil du temps.

Outre la modification des dimensions, différentes compositions d'alliage peuvent être utilisées pour fabriquer et distinguer des monnaies de différentes dénominations en changeant la couleur de l'alliage.

Les pièces les plus courantes sont les "pièces d'argent" contenant 25% de nickel, les pièces de laiton contenant 20% de zinc et 1% d'étain, et les pièces de "cuivre" contenant de petites quantités d'étain (3%) et de zinc (1,5%). La production de pièces en cuivre dans le monde entier consomme des dizaines de milliers de tonnes de cuivre chaque année.

La Monnaie royale de Londres produit à elle seule sept cent millions de pièces de monnaie en cuivre chaque année, ce qui nécessite environ sept mille tonnes de métal.

Applications du cuivre dans la haute technologie

Le cuivre a non seulement un large éventail d'applications dans les industries traditionnelles, mais il joue également un rôle important dans les industries émergentes et les domaines de haute technologie. En voici quelques exemples :

(1) Ordinateurs

Les technologies de l'information sont à l'avant-garde de la haute technologie. Elles s'appuient sur l'outil de la sagesse humaine moderne, l'ordinateur, pour traiter et gérer la vaste mer d'informations qui évolue rapidement. Le cœur de l'ordinateur est constitué d'un microprocesseur (comprenant une unité arithmétique et logique et une unité de contrôle) et d'une mémoire.

Ces composants de base (matériel) sont tous des circuits intégrés à grande échelle, avec des millions de transistors, de résistances, de condensateurs et d'autres dispositifs interconnectés et répartis sur de minuscules puces pour effectuer des calculs numériques rapides, des opérations logiques et un stockage massif d'informations.

Pour fonctionner, ces puces de circuits intégrés doivent être assemblées à l'aide de grilles de connexion et de circuits imprimés.

Comme mentionné dans le chapitre précédent "Applications dans l'industrie électronique", le cuivre et les alliages de cuivre ne sont pas seulement des matériaux importants pour les grilles de connexion, les soudures et les cartes de circuits imprimés, mais ils jouent également un rôle important dans l'interconnexion des minuscules composants des circuits intégrés.

(2) Supraconductivité et basse température

Pour la plupart des matériaux (à l'exception des semi-conducteurs), la résistance électrique diminue lorsque la température baisse. Lorsque la température descend à un niveau très bas, la résistance de certains matériaux peut disparaître complètement, ce que l'on appelle la supraconductivité.

La température maximale à laquelle la supraconductivité apparaît est appelée température critique du matériau. La découverte de la supraconductivité a ouvert une nouvelle frontière dans l'utilisation de l'électricité.

Avec une résistance électrique nulle, un courant très important (théoriquement infini) peut être généré avec une tension très faible, générant des champs et des forces magnétiques énormes, ou bien il n'y a pas de baisse de tension ou de perte d'énergie lorsque le courant passe à travers. Il est évident que ses applications pratiques apporteront des changements dans la production et la vie humaines, et elles ont attiré beaucoup d'attention.

Toutefois, pour les métaux ordinaires, la supraconductivité n'apparaît que lorsque la température s'approche du zéro absolu (0K = -273°C), ce qui est difficile à réaliser dans la pratique. Ces dernières années, certains alliages supraconducteurs ont été développés avec des températures critiques plus élevées que celles des métaux purs.

Par exemple, l'alliage Nb3Sn a une température critique de 18,1K. Cependant, leur application dépend encore fortement du cuivre. Tout d'abord, ces alliages doivent fonctionner à des températures ultra-basses, obtenues par liquéfaction de gaz tels que l'hélium, l'hydrogène et l'azote liquides, avec des températures de liquéfaction de 4K (-269°C), 20K (-253°C) et 77K (-196°C), respectivement.

Le cuivre conserve une bonne ductilité et une bonne plasticité à des températures aussi basses, ce qui en fait un matériau essentiel pour les structures et le transport des pipelines dans l'ingénierie à basse température.

En outre, les alliages supraconducteurs tels que le Nb3Sn et le NbTi sont fragiles et difficiles à transformer en matériaux façonnés, ce qui nécessite l'utilisation du cuivre comme matériau de revêtement pour les relier entre eux.

Actuellement, ces matériaux supraconducteurs ont été utilisés pour créer des aimants puissants dans les appareils de diagnostic médical tels que l'IRM et de puissants séparateurs magnétiques dans certaines mines. Les trains maglev prévus, dont la vitesse dépasse 500 km/h, s'appuient également sur ces matériaux supraconducteurs pour suspendre le train et éviter la résistance du contact roue-rail, ce qui permet aux wagons de fonctionner à grande vitesse.

Récemment, des matériaux supraconducteurs à haute température ont été découverts, dont la plupart sont des oxydes composites.

L'un des plus anciens et des plus connus est l'oxyde de cuivre contenant du plomb (YBa2Cu3O7), dont la température critique est de 90K et qui peut fonctionner à des températures d'azote liquide. Actuellement, les matériaux dont la température critique est proche de la température ambiante n'ont pas encore été développés, et ces matériaux sont difficiles à former en grands blocs, et leur densité de courant qui maintient la supraconductivité n'est pas assez élevée pour être utilisée dans les applications à haute électricité. Il est donc nécessaire de poursuivre la recherche et le développement.

(3) Technologie spatiale

Dans les fusées, les satellites et les navettes spatiales, de nombreux composants critiques nécessitent également l'utilisation de cuivre et d'alliages de cuivre, en plus des systèmes de contrôle microélectroniques et des équipements d'instrumentation.

Par exemple, le revêtement intérieur de la chambre de combustion et de la chambre de poussée d'un moteur-fusée peut utiliser l'excellente conductivité thermique du cuivre pour le refroidissement afin de maintenir les températures dans les limites autorisées.

Le revêtement intérieur du moteur-fusée Ariane 5 utilise un alliage de cuivre et d'argent pour traiter 360 canaux de refroidissement qui sont refroidis avec de l'hydrogène liquide pendant le lancement de la fusée. En outre, les alliages de cuivre sont également des matériaux standard utilisés pour les composants porteurs dans les structures des satellites. Les panneaux solaires des satellites sont généralement constitués d'alliages de cuivre contenant plusieurs autres éléments.

(4) Physique des hautes énergies

Révéler le mystère de la structure de la matière est un problème scientifique fondamental majeur que les scientifiques s'efforcent de résoudre. Chaque étape vers la compréhension de ce problème aura des répercussions importantes sur l'humanité. L'utilisation actuelle de l'énergie atomique en est un exemple.

Les dernières recherches en physique moderne ont permis de découvrir que la plus petite unité de matière n'est pas constituée de molécules ou d'atomes, mais de quarks et de leptons qui sont des milliards de fois plus petits. La recherche sur ces particules fondamentales nécessite souvent des énergies élevées, des centaines de fois supérieures aux effets nucléaires lors des explosions de bombes atomiques, ce que l'on appelle la physique des hautes énergies.

Cette énergie élevée est obtenue par l'accélération de particules chargées sur de longues distances dans un champ magnétique puissant, en "bombardant" une cible fixe (accélérateur à haute énergie) ou en faisant entrer en collision deux flux de particules qui accélèrent dans des directions opposées (collisionneur).

Pour ce faire, le cuivre est utilisé pour construire un canal de champ magnétique puissant à longue distance comme structure d'enroulement. En outre, des structures similaires sont nécessaires dans les dispositifs de réaction thermonucléaire contrôlée. Afin de réduire la production de chaleur causée par le passage de courants importants, ces canaux magnétiques sont enroulés à partir de tiges de cuivre creuses pour permettre au liquide de refroidissement d'y pénétrer.

Par exemple, l'aimant refroidi à l'eau du célèbre accélérateur synchrotron à protons du Laboratoire européen de physique des particules (CERN) est constitué d'environ 300 tonnes de cuivre extrudé enroulé dans des tubes creux en cuivre.

L'accélérateur d'ions lourds construit en Chine en 1984 a utilisé un total de 46 tonnes de tubes, chacun d'une longueur de 40 mètres avec un diamètre extérieur et un cercle intérieur. Des tubes de cuivre pesant 105 tonnes ont été utilisés dans le collisionneur positron-électron construit ultérieurement.

Le dispositif de réaction thermonucléaire contrôlée mis au point en Chine comporte au total 16 bobines de focalisation, chacune d'entre elles étant enroulée autour d'une tige de cuivre de 55 mètres de long. La coque est soudée à partir de plaques de cuivre, sur lesquelles sont soudés des tuyaux d'eau de refroidissement. Au total, 50 tonnes de cuivre ont été utilisées pour cet appareil.

Applications des composés du cuivre

Les composés du cuivre comprennent le sulfate de cuivre (pentahydraté, monohydraté et anhydre), l'acétate de cuivre, l'oxyde de cuivre et l'oxyde cuivreux, le chlorure de cuivre et le chlorure cuivreux, l'oxychlorure de cuivre, le nitrate de cuivre, le cyanure de cuivre, les sels d'acides gras de cuivre, les carboxylates de cyclohexane de cuivre, etc.

Ils ont de nombreuses applications dans l'agriculture, l'industrie, la médecine, les soins de santé et d'autres domaines. Parmi eux, le sulfate de cuivre est le plus utilisé. Il s'agit généralement du sulfate de cuivre pentahydraté (CuSO4-5H2O), communément appelé vitriol bleu en raison de sa couleur bleue. Il est souvent utilisé comme matière première pour la production de nombreux autres sels.

L'histoire de l'utilisation des composés du cuivre par l'homme remonte à plus de 5 000 ans, lorsque les anciens Égyptiens ont découvert que le sulfate de cuivre était un bon mordant (agent colorant) pour la coloration.

Selon les statistiques, il existe actuellement plus d'une centaine d'usines produisant du sulfate de cuivre dans le monde, avec une consommation annuelle d'environ 200 000 tonnes, dont les trois quarts sont utilisés dans l'agriculture et l'élevage comme fongicide.

Applications des composés du cuivre dans l'agriculture et l'élevage

Les composés du cuivre sont des fongicides efficaces qui peuvent contrôler toutes les maladies causées par des moisissures ou des champignons. Outre le trempage direct des graines avec du sulfate de cuivre, divers mélanges de sels de cuivre sont couramment utilisés dans les vergers et les champs.

Les plus importantes sont la bouillie bordelaise (mélange de sulfate de cuivre et de chaux), du nom de la célèbre région viticole française, et la bouillie bourguignonne (mélange de sulfate de cuivre et de soude), ainsi que le vert de Paris et le Cuprokill, etc.

Selon les rapports, les fongicides à base de cuivre peuvent prévenir plus de 300 types de maladies qui surviennent fréquemment dans plus d'une centaine de cultures. Ces cultures comprennent divers arbres fruitiers pérennes tels que le raisin, les oranges, les bananes, les pommes, les poires, les pêches, etc. ; des cultures économiques telles que le café, le caoutchouc, le coton, la betterave sucrière, etc. ; des céréales telles que le blé, le riz, le maïs, l'orge, l'avoine, etc. ; des haricots, des tomates, des pommes de terre, des laitues, etc.

Le cuivre est également un oligo-élément nécessaire au maintien d'une croissance saine des cultures et du bétail. En règle générale, lorsque la teneur en cuivre disponible dans les sols agricoles est inférieure à 2 ppm (1 ppm correspond à un pour cent), les cultures souffrent d'une carence en cuivre et voient leur rendement diminuer, voire ne se développent pas. De même, lorsque la teneur en cuivre disponible dans le sol des pâturages est inférieure à 5 ppm, le bétail souffre d'une maladie due à une carence en cuivre.

Actuellement, en raison de l'exploitation intensive à haut rendement, l'utilisation généralisée d'engrais contenant peu ou pas de cuivre a conduit à la dégradation des sols et au problème croissant de la carence en cuivre dans le monde entier.

Pour corriger et prévenir la carence en cuivre, il convient d'apporter des sels de cuivre en temps utile. Ils peuvent être ajoutés directement ou mélangés à des engrais riches en azote et en phosphore, appliqués pour améliorer la qualité du sol pour un effet à long terme, ou pulvérisés sur les semis des cultures chaque année. Pour le bétail, outre l'amélioration des pâturages, les sels de cuivre peuvent être mélangés aux aliments ou injectés directement aux animaux présentant des symptômes de carence en cuivre.

Le sulfate de cuivre est également un stimulateur de croissance pour les porcs et les poulets, qui peut améliorer leur appétit et favoriser la conversion alimentaire. Le mélange de 0,1% de sulfate de cuivre dans les aliments pour animaux peut favoriser de manière significative la prise de poids des porcs et des poulets de chair. Les ions de cuivre ont de puissants effets désinfectants et stérilisants et peuvent empêcher la propagation de certaines maladies courantes du bétail.

Par exemple, une petite quantité de cuivre dans l'eau (moins de 1 ppm) peut tuer les escargots, y compris ceux qui hébergent le parasite de la douve du sang, prévenant ainsi la maladie de la douve du foie qui est facilement répandue chez les animaux des régions tropicales et tempérées. Le sulfate de cuivre peut également être utilisé pour désinfecter les enclos afin de prévenir la propagation du piétin chez les bovins et les ovins, ainsi que l'érysipèle porcin et la dysenterie bovine.

En outre, les sels de cuivre peuvent être ajoutés pour éliminer la contamination par les algues vertes gênantes dans les étangs, les rizières, les canaux et les rivières. Les sels de cuivre peuvent également être utilisés comme inhibiteurs de moisissures et conservateurs pour le stockage des céréales, des fruits et des légumes. Une méthode pratique consiste à les envelopper dans du papier imbibé de sel de cuivre.

Applications des composés du cuivre dans l'industrie

Les composés du cuivre ont des applications très variées dans l'industrie et sont utilisés plus ou moins dans presque tous les domaines. En voici quelques exemples :

Le sulfate de cuivre est un mordant couramment utilisé dans les processus de teinture pour améliorer la durabilité et la résistance au lavage du brillant, et il est largement utilisé dans les industries du textile et du cuir. Les composés du cuivre ont des couleurs telles que le bleu, le vert, le rouge, le noir, etc., et peuvent être utilisés comme agents colorants pour le verre, la céramique, le ciment et l'émail. Ils entrent également dans la composition de certaines teintures capillaires.

Le nitrate de cuivre ajouté aux feux d'artifice produit une lumière verte, etc. Les peintures contenant des composés de cuivre ajoutés ont des propriétés antisalissures marines. Certains composés organiques du cuivre sont des conservateurs efficaces utilisés pour prévenir la corrosion de la pâte à papier, du bois, des produits du bois, de la toile et d'autres tissus.

Certains composés de cuivre sont des agents chimiques importants dans la production de caoutchouc, de pétrole et de fibres synthétiques, jouant un rôle dans la catalyse et la purification.

L'électrolyte de sulfate de cuivre est utilisé pour le placage du cuivre, la production de feuilles de cuivre électrolytiques et la purification du cuivre.

Dans l'industrie minière, le sulfate de cuivre est utilisé comme activateur pour la flottation de minéraux tels que le plomb, le zinc, l'aluminium et l'or.

Applications des composés du cuivre dans la santé humaine

Le cuivre est un oligo-élément essentiel à la santé humaine, qui joue un rôle important dans le sang, le système nerveux central et le système immunitaire, le développement et le fonctionnement des cheveux, de la peau et du tissu osseux, ainsi que dans les organes internes tels que le cerveau, le foie et le cœur.

Le cuivre est principalement ingéré par le biais de l'alimentation quotidienne. L'Organisation mondiale de la santé recommande aux adultes d'ingérer 0,03 milligramme de cuivre par kilogramme de poids corporel par jour pour rester en bonne santé.

Les femmes enceintes et les jeunes enfants doivent doubler la quantité. Une carence en cuivre peut être à l'origine de diverses maladies. Des suppléments et des pilules de cuivre peuvent être pris pour compléter l'apport en cuivre. Les ions de cuivre peuvent désinfecter et stériliser, et sont utiles pour la prévention des maladies et l'hygiène.

Par exemple, ils peuvent tuer les bactéries telles que l'E. coli et la dysenterie dans l'eau, éliminer les escargots et les limaces qui propagent la schistosomiase, et les larves de moustiques qui propagent la malaria.

Ils peuvent également être utilisés dans les piscines pour éviter la contamination par les algues vertes et la propagation du pied d'athlète par le sol, etc. Les composés de cuivre peuvent être utilisés pour traiter certaines maladies. On sait que le port d'une bague en cuivre permet de traiter l'arthrite.

Les sulfates de cuivre ont été utilisés pour traiter les maladies pulmonaires et mentales dans certains pays occidentaux, tandis que dans certains pays d'Afrique et d'Asie, ils ont été utilisés pour traiter les ulcères et les maladies de la peau. Des médicaments contenant du cuivre sont actuellement en cours de développement.