La feuille de cuivre, cette feuille de cuivre ultra-mince apparemment simple, est soumise à un processus de fabrication très délicat et complexe. Ce processus comprend principalement l’extraction et le raffinage du cuivre, la fabrication de feuilles de cuivre et les étapes de post-traitement.
La première étape est l’extraction et le raffinage du cuivre. Selon les données du United States Geological Survey (USGS), la production mondiale de minerai de cuivre a atteint 20 millions de tonnes en 2021 (USGS, 2021). Après l'extraction du minerai de cuivre, grâce à des étapes telles que le concassage, le broyage et la flottation, un concentré de cuivre contenant environ 30 % de cuivre peut être obtenu. Ces concentrés de cuivre subissent ensuite un processus de raffinage, comprenant la fusion, l'affinage dans un convertisseur et l'électrolyse, produisant finalement du cuivre électrolytique d'une pureté pouvant atteindre 99,99 %.
Vient ensuite le processus de fabrication de la feuille de cuivre, qui peut être divisé en deux types selon la méthode de fabrication : la feuille de cuivre électrolytique et la feuille de cuivre laminée.
La feuille de cuivre électrolytique est fabriquée par un processus électrolytique. Dans une cellule électrolytique, l'anode en cuivre se dissout progressivement sous l'action de l'électrolyte, et les ions cuivre, entraînés par le courant, se déplacent vers la cathode et forment des dépôts de cuivre à la surface de la cathode. L'épaisseur d'une feuille de cuivre électrolytique varie généralement de 5 à 200 micromètres, ce qui peut être contrôlé avec précision en fonction des besoins de la technologie des circuits imprimés (PCB) (Yu, 1988).
La feuille de cuivre laminée, quant à elle, est fabriquée mécaniquement. Partant d'une feuille de cuivre de plusieurs millimètres d'épaisseur, elle est progressivement amincie par laminage, pour finalement produire une feuille de cuivre d'une épaisseur de l'ordre du micromètre (Coombs Jr., 2007). Ce type de feuille de cuivre a une surface plus lisse que la feuille de cuivre électrolytique, mais son processus de fabrication consomme plus d'énergie.
Une fois la feuille de cuivre fabriquée, elle doit généralement subir un post-traitement, notamment un recuit, un traitement de surface, etc., pour améliorer ses performances. Par exemple, le recuit peut améliorer la ductilité et la ténacité de la feuille de cuivre, tandis que le traitement de surface (tel que l'oxydation ou le revêtement) peut améliorer la résistance à la corrosion et l'adhérence de la feuille de cuivre.
En résumé, bien que le processus de production et de fabrication des feuilles de cuivre soit complexe, la production du produit a un impact profond sur notre vie moderne. Il s’agit d’une manifestation du progrès technologique, transformant les ressources naturelles en produits de haute technologie grâce à des techniques de fabrication précises.
Cependant, le processus de fabrication d'une feuille de cuivre pose également certains défis, notamment la consommation d'énergie, l'impact environnemental, etc. Selon un rapport, la production d'une tonne de cuivre nécessite environ 220 GJ d'énergie et génère 2,2 tonnes d'émissions de dioxyde de carbone (Northey et al., 2014). Par conséquent, nous devons trouver des moyens plus efficaces et plus respectueux de l’environnement pour produire des feuilles de cuivre.
Une solution possible consiste à utiliser du cuivre recyclé pour produire des feuilles de cuivre. Il a été rapporté que la consommation d'énergie nécessaire à la production de cuivre recyclé ne représente que 20 % de celle du cuivre primaire, ce qui réduit l'exploitation des ressources en minerai de cuivre (PNUE, 2011). De plus, avec les progrès de la technologie, nous pourrions développer des techniques de fabrication de feuilles de cuivre plus efficaces et plus économes en énergie, réduisant ainsi davantage leur impact environnemental.
En conclusion, le processus de production et de fabrication des feuilles de cuivre est un domaine technologique plein de défis et d’opportunités. Bien que nous ayons réalisé des progrès significatifs, il reste encore beaucoup de travail à faire pour garantir que les feuilles de cuivre puissent répondre à nos besoins quotidiens tout en protégeant notre environnement.
Heure de publication : 08 juillet 2023