Dai comuni cablaggi elettrici domestici alle eliche delle imbarcazioni e dalle celle fotovoltaiche ai sassofoni, il rame e le sue leghe sono impiegati in una miriade di usi finali.
In effetti, l'uso del metallo in una vasta gamma di industrie chiave ha portato la comunità degli investitori a rivolgersi ai prezzi del rame come indicatore della salute economica generale, stimolando il nome del dr. Rame'.
Al fine di comprendere meglio le varie applicazioni del rame, la Copper Development Association (CDA) li ha suddivisi in quattro settori di uso finale: elettrico, costruzioni, trasporti e altro.
La percentuale di produzione globale di rame consumata da ciascun settore è stimata dal CDA come:
- Elettrico 65%
- Costruzione del 25%
- Trasporto 7%
- Altro 3%
Elettrico:
A parte l'argento, il rame è il conduttore più efficace dell'elettricità . Questo, combinato con la sua resistenza alla corrosione , duttilità , malleabilità e capacità di lavorare all'interno di una vasta gamma di reti elettriche, rende il metallo ideale per il cablaggio elettrico.
Praticamente tutti i cavi elettrici, ad eccezione delle linee elettriche aeree (che sono realizzati in alluminio più leggero) sono formati con rame.
Le sbarre, i conduttori che distribuiscono energia, i trasformatori e gli avvolgimenti del motore dipendono anche dalla conduttività del rame. Grazie alla sua efficacia come conduttore di elettricità, i trasformatori di rame possono essere efficienti fino al 99,75%.
Le applicazioni elettriche, tra cui tecnologia informatica, televisori, telefoni cellulari e dispositivi elettronici portatili, negli ultimi decenni sono diventate un importante consumatore di rame.
All'interno di questi dispositivi, il rame è vitale per la produzione di:
- Connettori elettronici
- Cablaggio circuitale e contatti
- Circuiti stampati
- Micro-chip
- Semiconduttori
- Magnetron in microonde
- elettromagneti
- Tubi a vuoto
- collettori
- Elettrodi per saldatura
- Sistemi antincendio
- Dissipatori di calore
Un altro settore che è fortemente dipendente dall'elemento è quello delle telecomunicazioni.
I fili in rame finemente intrecciati sono utilizzati nei cablaggi ADSL e HDSL per le linee Internet della rete locale (LAN). Le linee a doppino intrecciato non schermato (UTP) contengono otto conduttori con codifica a colori, costituiti da quattro coppie di sottili fili di rame. E nonostante l'aumento della tecnologia wireless, i dispositivi di interfaccia come modem e router rimangono dipendenti dal rame.
Il settore delle energie rinnovabili ha anche beneficiato delle proprietà conduttive del rame. Il metallo di base viene utilizzato nella produzione di celle fotovoltaiche e turbine eoliche in rame-indio- gallio (CIGS). Una singola turbina eolica, ad esempio, può contenere fino a 1 tonnellata (MT) di metallo. Oltre alla produzione di elettricità, il rame è anche parte integrante dei motori e dei sistemi di distribuzione associati alla tecnologia energetica alternativa.
Costruzione:
I tubi di rame sono ormai il materiale standard per i sistemi di acqua potabile e di riscaldamento nella maggior parte dei paesi sviluppati. Ciò è in parte dovuto alle sue proprietà batteriostatiche o, in altre parole, alla capacità del rame di inibire la crescita di organismi batterici e virali nell'acqua.
Altri vantaggi del rame come materiale per tubi includono la sua malleabilità e saldabilità - possono essere facilmente piegati e assemblati - così come la sua resistenza all'estrema corrosione del calore.
Il rame e le sue leghe sono considerati stabili e resistenti alla corrosione, il che li rende ideali non solo per il trasporto di acqua potabile, ma anche per l'uso in acqua salata e in ambienti industriali. Alcuni esempi di tali applicazioni includono:
- Tubi scambiatori di calore per condensatori in centrali elettriche a vapore e impianti chimici
- Irrigazione e sistemi di irrigazione agricola
- Tubazioni negli impianti di distillazione
- Linee di alimentazione dell'acqua marina
- Pompe di cemento per rifornimento idrico
- Tubi per la distribuzione di petrolio naturale e liquefatto
- Tubazioni di distribuzione del gas combustibile
Per centinaia di anni, il rame è stato utilizzato anche come metallo architettonico. Alcuni dei più antichi esempi di utilizzo del rame come metallo estetico e strutturale includono le porte del Distretto di Amun-Re a Karnak, in Egitto, che risale a 3000-4000 anni, e il tetto di scandole in rame in cima allo Sri Lanka alto 162 piedi Tempio di Maha Paya, costruito nel terzo secolo aC
Il rame puro adorna le cupole e le guglie di molte chiese medievali e cattedrali, e in tempi più moderni è stato utilizzato negli edifici governativi, come gli edifici del parlamento canadese e le residenze private, tra cui molti progettati da Frank Lloyd-Wright.
Una ragione per l'ampio uso del rame come materiale da costruzione è la sua naturale formazione di un appannante verde visivamente accattivante - noto come patina - che risulta dagli agenti atmosferici e dall'ossidazione del rame. Oltre al suo aspetto esteticamente gradevole, architetti e designer preferiscono il metallo perché è leggero, resistente, resistente alla corrosione e facile da unire.
L'hardware decorativo e architettonico in rame, tuttavia, non si limita alle applicazioni esterne. Gli interior designer usano spesso il metallo e le sue leghe, ottone e bronzo per apparecchi come:
- maniglie
- Pomelli per porte
- serrature
- tabelle
- Illuminazione e sanitari
- rubinetti
- cerniere
Gli ospedali e le strutture sanitarie, in particolare, apprezzano il rame per le sue proprietà batteriostatiche, che ha portato al suo crescente utilizzo come componente di apparecchi interni, come rubinetti e maniglie delle porte, negli edifici medici.
Trasporto:
I componenti principali di aerei, treni, automobili e imbarcazioni dipendono tutte dalle proprietà elettriche e termiche del rame. Negli anni '70, radiatori e radiatori dell'olio in rame e ottone sono stati gli standard del settore automobilistico. Più recentemente, l'uso crescente di componenti elettronici, tra cui sistemi di navigazione a bordo, sistemi di frenatura antibloccaggio e sedili riscaldati, ha continuato ad aumentare la domanda di metallo da questo settore.
Altri componenti per auto contenenti rame includono:
- Cablaggio per sistemi di sbrinamento di vetro
- Raccordi, elementi di fissaggio e viti in ottone
- Linee idrauliche
- Cuscinetti a bronzina
- Cablaggio per controlli di finestre e specchi
La crescente domanda di auto ibride ed elettriche aumenterà ulteriormente il consumo globale di rame. In media, le auto elettriche contengono circa 25 kg di rame.
Le lamine di metallo e le sostanze chimiche di rame sono incorporate nelle batterie al nichel-metallo idruro e agli ioni di litio che alimentano veicoli a basso consumo di carburante, mentre i rotori in rame fuso sono stati utilizzati come alternativa ai motori a magneti a terre rare.
I treni ad alta velocità possono utilizzare fino a 10MT di rame per chilometro di binario mentre le potenti locomotive contengono fino a 8MT del metallo di base .
I cavi di contatto aerei per tram e carrelli come quelli utilizzati a San Francisco e Vienna sono realizzati con leghe di rame-argento o rame-cadmio.
Il due percento del peso di un aereo di linea può essere attribuito al rame, che comprende ben 190 miglia (190 km) di cavi.
A causa della loro eccellente resistenza alla corrosione da acqua salata, il manganese ei bronzi in nichel-alluminio sono usati per lanciare eliche di barche che possono pesare fino a diverse tonnellate. Anche componenti navali, inclusi tubi, raccordi, pompe e valvole, sono realizzati con leghe simili.
Altro:
L'elenco delle applicazioni in rame continua. Alcuni usi più noti includono:
Pentole e applicazioni termiche : le proprietà termiche del rame lo rendono ideale per pentole e padelle, nonché unità di condizionatori d'aria, dissipatori di calore, caloriferi per il riscaldamento dell'acqua e unità di refrigerazione.
Orologi : poiché è un rame non magnetico , non interferisce con il funzionamento di piccoli dispositivi meccanici. Di conseguenza, orologiai e orologiai utilizzano pin e ingranaggi in rame nella progettazione di orologi.
Arte : il rame e le sue leghe sono anche comunemente viste in opere d'arte, forse la più famosa delle quali è la Statua della Libertà. La statua è stata placcata con oltre 80 tonnellate di lastre di rame, attaccate con oltre 1500 selle in rame e 300.000 rivetti in rame, che si traduce nel suo colore verde patinato.
Conio : fino al 1981, il pezzo da un centesimo degli Stati Uniti - o penny - era coniato per lo più di rame (95%), ma da allora è stato coniato come zinco ramato (0,8-2,5% di rame).
Strumenti musicali : cosa sarebbe una brass band senza rame? L'ottone viene utilizzato per produrre trombe, trombe, tromboni e sassofoni a causa della resistenza alla corrosione e alle proprietà antibatteriche del rame.
Fonti: Istituto europeo del rame. Applicazioni. (http://www.eurocopper.org/copper/index.html) Le applicazioni Copper Development Association Inc. (http://www.copper.org/applications/homepage.html)