La lamina di rame, questo foglio di rame ultrasottile apparentemente semplice, ha un processo di produzione estremamente delicato e complesso.Questo processo comprende principalmente l'estrazione e la raffinazione del rame, la produzione di fogli di rame e le fasi di post-lavorazione.
Il primo passo 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 frantumazione, macinazione e flottazione, è possibile ottenere un concentrato di rame con un contenuto di rame di circa il 30%.Questi concentrati di rame vengono quindi sottoposti a un processo di raffinazione, che comprende fusione, raffinazione del convertitore ed elettrolisi, ottenendo infine rame elettrolitico con una purezza fino al 99,99%.
Segue il processo di produzione del foglio di rame, che può essere suddiviso in due tipologie a seconda del metodo di produzione: foglio di rame elettrolitico e foglio di rame laminato.
Il foglio di rame elettrolitico è realizzato 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 spostano verso il catodo e formano depositi di rame sulla superficie del catodo.Lo spessore del foglio di rame elettrolitico varia solitamente da 5 a 200 micrometri, che può essere controllato con precisione in base alle esigenze della tecnologia dei circuiti stampati (PCB) (Yu, 1988).
Il foglio di rame laminato, invece, è realizzato meccanicamente.Partendo da un foglio di rame spesso diversi millimetri, viene gradualmente assottigliato mediante laminazione, fino a produrre un foglio di rame con uno spessore a livello 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 che il foglio di rame è stato prodotto, solitamente deve essere sottoposto a 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 migliorare la resistenza alla corrosione e l'adesione del foglio di rame.
In sintesi, sebbene il processo di produzione e fabbricazione del foglio di rame sia complesso, il risultato del prodotto ha un profondo impatto sulla nostra vita moderna.Questa è una manifestazione del progresso tecnologico, che trasforma le risorse naturali in prodotti ad alta tecnologia attraverso precise tecniche di produzione.
Tuttavia, il processo di produzione del foglio di rame comporta 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 (Nord et al., 2014).Pertanto, dobbiamo trovare modi più efficienti e rispettosi dell’ambiente per produrre fogli di rame.
Una possibile soluzione è utilizzare rame riciclato per produrre fogli di rame.È stato riferito che il consumo energetico per la produzione di rame riciclato è solo il 20% di quello del rame primario e riduce lo sfruttamento delle risorse di minerale di rame (UNEP, 2011).Inoltre, con il progresso della tecnologia, potremmo sviluppare tecniche di produzione di fogli di rame più efficienti e a risparmio energetico, riducendone ulteriormente l’impatto ambientale.
In conclusione, il processo di produzione e lavorazione del foglio di rame è un campo tecnologico ricco di sfide e opportunità.Sebbene abbiamo compiuto progressi significativi, c’è ancora molto lavoro da fare per garantire che il foglio di rame possa soddisfare le nostre esigenze quotidiane proteggendo al contempo il nostro ambiente.
Orario di pubblicazione: 08-lug-2023