La lamina di rame, questo foglio di rame ultrasottile apparentemente semplice, è frutto di un processo di fabbricazione estremamente delicato e complesso. Questo processo comprende principalmente l'estrazione e la raffinazione del rame, la produzione della lamina di rame e le fasi di post-lavorazione.
Il primo passaggio è l'estrazione e la raffinazione del rame. Secondo i dati dello United States Geological Survey (USGS), la produzione globale di minerale di rame ha raggiunto i 20 milioni di tonnellate nel 2021 (USGS, 2021). Dopo l'estrazione del minerale di rame, attraverso fasi come la frantumazione, la macinazione e la flottazione, si può ottenere un concentrato di rame con un contenuto di rame di circa il 30%. Questi concentrati di rame vengono poi sottoposti a un processo di raffinazione, che include fusione, raffinazione tramite convertitore ed elettrolisi, ottenendo rame elettrolitico con una purezza fino al 99,99%.
Segue il processo di fabbricazione del foglio di rame, che può essere suddiviso in due tipologie a seconda del metodo di fabbricazione: foglio di rame elettrolitico e foglio di rame laminato.
Il foglio di rame elettrolitico viene prodotto attraverso un processo elettrolitico. In una cella elettrolitica, l'anodo di rame si dissolve gradualmente sotto l'azione dell'elettrolita e gli ioni di rame, spinti dalla corrente, si muovono verso il catodo e formano depositi di rame sulla sua superficie. Lo spessore del foglio di rame elettrolitico varia solitamente da 5 a 200 micrometri, e può essere controllato con precisione in base alle esigenze della tecnologia dei circuiti stampati (PCB) (Yu, 1988).
Il foglio di rame laminato, invece, viene prodotto meccanicamente. Partendo da una lamina di rame di diversi millimetri di spessore, viene gradualmente assottigliato mediante laminazione, producendo infine un foglio di rame con uno spessore micrometrico (Coombs Jr., 2007). Questo tipo di foglio di rame ha una superficie più liscia rispetto al foglio di rame elettrolitico, ma il suo processo di produzione consuma più energia.
Dopo la produzione, il foglio di rame deve solitamente essere sottoposto a trattamenti di post-lavorazione, tra cui ricottura, trattamento superficiale, ecc., per migliorarne le prestazioni. Ad esempio, la ricottura può migliorare la duttilità e la tenacità del foglio di rame, mentre il trattamento superficiale (come l'ossidazione o il rivestimento) può migliorarne la resistenza alla corrosione e l'adesione.
In sintesi, sebbene il processo di produzione e fabbricazione della lamina di rame sia complesso, il prodotto finale ha un profondo impatto sulla nostra vita moderna. Questo è un esempio del progresso tecnologico, che trasforma le risorse naturali in prodotti ad alta tecnologia attraverso tecniche di produzione precise.
Tuttavia, il processo di produzione dei fogli di rame presenta anche alcune sfide, tra cui il consumo energetico, l'impatto ambientale, ecc. Secondo un rapporto, la produzione di 1 tonnellata di rame richiede circa 220 GJ di energia e genera 2,2 tonnellate di emissioni di anidride carbonica (Northey et al., 2014). Pertanto, è necessario trovare metodi più efficienti ed ecocompatibili per produrre i fogli di rame.
Una possibile soluzione è quella di utilizzare rame riciclato per produrre fogli di rame. È stato dimostrato che il consumo energetico per la produzione di rame riciclato è pari solo al 20% di quello del rame primario, riducendo così lo sfruttamento delle risorse di minerale di rame (UNEP, 2011). Inoltre, con il progresso tecnologico, potremmo sviluppare tecniche di produzione di fogli di rame più efficienti e a basso consumo energetico, riducendo ulteriormente l'impatto ambientale.
In conclusione, il processo di produzione e fabbricazione della lamina di rame è un settore tecnologico ricco di sfide e opportunità. Sebbene abbiamo compiuto progressi significativi, c'è ancora molto lavoro da fare per garantire che la lamina di rame possa soddisfare le nostre esigenze quotidiane, proteggendo al contempo l'ambiente.
Data di pubblicazione: 08-07-2023