La feuille de cuivre, cette fine pellicule de cuivre d'apparence simple, est fabriquée selon un processus complexe et délicat. Ce processus comprend principalement l'extraction et le raffinage du cuivre, la fabrication de la feuille de cuivre et les étapes de post-traitement.
La première étape consiste en l'extraction et le raffinage du cuivre. Selon les données de l'Institut d'études géologiques des États-Unis (USGS), la production mondiale de minerai de cuivre a atteint 20 millions de tonnes en 2021 (USGS, 2021). Après l'extraction du minerai, par des étapes telles que le concassage, le broyage et la flottation, on obtient un concentré de cuivre d'une teneur d'environ 30 %. Ce concentré subit ensuite un processus de raffinage comprenant la fusion, le raffinage au convertisseur et l'électrolyse, pour finalement produire 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.
Le cuivre électrolytique est fabriqué par un procédé 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, migrent vers la cathode et y déposent du cuivre. L'épaisseur du cuivre électrolytique varie généralement de 5 à 200 micromètres et peut être contrôlée avec précision selon les exigences de la technologie des circuits imprimés (Yu, 1988).
Le cuivre laminé, quant à lui, est fabriqué mécaniquement. À partir d'une feuille de cuivre de quelques millimètres d'épaisseur, on l'amincit progressivement par laminage, pour finalement obtenir un cuivre d'une épaisseur micrométrique (Coombs Jr., 2007). Ce type de cuivre présente une surface plus lisse que le cuivre électrolytique, mais son procédé de fabrication est plus énergivore.
Après sa fabrication, la feuille de cuivre doit généralement subir un post-traitement, incluant recuit et traitement de surface, afin d'améliorer ses performances. Par exemple, le recuit permet d'accroître sa ductilité et sa ténacité, tandis que le traitement de surface (oxydation ou revêtement) améliore sa résistance à la corrosion et son adhérence.
En résumé, bien que le processus de production et de fabrication des feuilles de cuivre soit complexe, le produit final a un impact considérable 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, la fabrication de feuilles de cuivre présente également des défis, notamment en termes de consommation d'énergie et d'impact environnemental. 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). Il est donc nécessaire de trouver des méthodes de production de feuilles de cuivre plus efficaces et respectueuses de l'environnement.
Une solution possible consiste à utiliser du cuivre recyclé pour produire des feuilles de cuivre. Il est établi que la consommation d'énergie liée à la production de cuivre recyclé ne représente que 20 % de celle du cuivre primaire, et qu'elle permet de réduire l'exploitation des ressources en minerai de cuivre (PNUE, 2011). De plus, les progrès technologiques permettront de développer des techniques de fabrication de feuilles de cuivre plus efficaces et moins énergivores, réduisant ainsi davantage leur impact environnemental.
En conclusion, la production et la fabrication de feuilles de cuivre constituent un domaine technologique riche en défis et en opportunités. Malgré des progrès significatifs, il reste encore beaucoup à faire pour garantir que les feuilles de cuivre répondent à nos besoins quotidiens tout en préservant l'environnement.
Date de publication : 8 juillet 2023