Von gewöhnlichen elektrischen Haushaltskabeln zu Bootspropellern und von Photovoltaikzellen zu Saxophonen werden Kupfer und seine Legierungen in einer Vielzahl von Endanwendungen verwendet.
Tatsächlich hat der Einsatz des Metalls in einer Vielzahl von Kernindustrien dazu geführt, dass sich die Investorengemeinschaft auf die Kupferpreise als Indikator für die gesamtwirtschaftliche Gesundheit geeinigt hat, was den Spitznamen "Dr. Kupfer'.
Um die verschiedenen Anwendungen von Kupfer besser zu verstehen, hat die Copper Development Association (CDA) sie in vier Endnutzungssektoren eingeteilt: Elektro-, Bau-, Transport- und andere.
Der Prozentsatz der weltweiten Kupferproduktion, der von jedem Sektor verbraucht wird, wird von der CDA wie folgt geschätzt:
- Elektrische 65%
- Bau 25%
- Transport 7%
- Andere 3%
Elektrisch:
Abgesehen von Silber ist Kupfer der effektivste Stromleiter . Dies in Verbindung mit seiner Korrosionsbeständigkeit , Dehnbarkeit , Formbarkeit und Fähigkeit, in einer Vielzahl von Stromnetzen zu arbeiten, macht das Metall ideal für die elektrische Verdrahtung.
Nahezu die gesamte elektrische Verdrahtung, abgesehen von Freileitungen (die aus leichterem Aluminium hergestellt sind ), besteht aus Kupfer.
Sammelschienen, Stromverteiler, Transformatoren und Motorwicklungen sind ebenfalls abhängig von der Leitfähigkeit des Kupfers. Aufgrund seiner Effektivität als Stromleiter können Kupfertransformatoren bis zu 99,75 Prozent effizient sein.
Elektrische Anwendungen, einschließlich Computertechnologie, Fernsehgeräte, Mobiltelefone und tragbare elektronische Geräte, sind in den letzten Jahrzehnten zu einem Hauptverbraucher von Kupfer geworden.
Innerhalb dieser Geräte ist Kupfer für die Produktion von:
- Elektronische Anschlüsse
- Verdrahtung und Kontakte
- Leiterplatten
- Mikrochips
- Halbleiter
- Magnetrons in Mikrowellen
- Elektromagnete
- Vakuumröhren
- Kommutatoren
- Schweißelektroden
- Sprinkleranlagen
- Temperatur fällt
Eine weitere Branche, die stark auf dieses Element angewiesen ist, ist die Telekommunikation.
Fein verdrillte Kupferdrähte werden in ADSL- und HDSL-Verkabelungen für LAN-Internetleitungen verwendet. Unshielded Twisted Pair (UTP) -Leitungen enthalten acht farbcodierte Leiter, die aus vier Paaren dünner Kupferdrähte aufgebaut sind. Und trotz der Zunahme der drahtlosen Technologie bleiben Schnittstellengeräte wie Modems und Router von Kupfer abhängig.
Auch der Bereich der erneuerbaren Energien profitiert von den leitfähigen Eigenschaften von Kupfer. Das Basismetall wird bei der Herstellung von Kupfer-Indium- Gallium- Selenid (CIGS) Photovoltaik-Zellen und Windturbinen verwendet. Eine einzelne Windkraftanlage kann beispielsweise bis zu 1 Tonne (MT) Metall enthalten. Neben der Stromerzeugung ist Kupfer auch ein wesentlicher Bestandteil der Motoren und Verteilersysteme für alternative Energietechnologien.
Konstruktion:
Kupferrohre sind heute in den meisten Industrieländern das Standardmaterial für Trinkwasser- und Heizungssysteme. Dies ist zum Teil auf seine bakteriostatischen Eigenschaften zurückzuführen, mit anderen Worten auf die Fähigkeit von Kupfer, das Wachstum von bakteriellen und viralen Organismen in Wasser zu hemmen.
Weitere Vorteile von Kupfer als Rohrmaterial sind seine Formbarkeit und Lötbarkeit - es kann leicht gebogen und zusammengebaut werden - sowie seine Beständigkeit gegen extreme Hitzekorrosion.
Kupfer und seine Legierungen gelten als stabil und korrosionsbeständig und eignen sich daher nicht nur für den Transport von Trinkwasser, sondern auch für den Einsatz in Salzwasser- und Industrieumgebungen. Einige Beispiele solcher Anwendungen umfassen:
- Wärmetauscherrohre für Kondensatoren in Dampfkraftwerken und Chemieanlagen
- Bewässerungs- und landwirtschaftliche Sprinkleranlagen
- Rohrleitungen in Destillationsanlagen
- Seewasser-Zuleitungen
- Zementpumpen für die Bohrwasserversorgung
- Rohre für den Vertrieb von Natur- und Flüssigöl
- Brenngasverteilungsleitungen
Seit Jahrhunderten wird Kupfer auch als Architekturmetall verwendet. Zu den ältesten Beispielen für die Verwendung von Kupfer als ästhetisches Strukturmetall gehören die Türen des Amun-Re-Komplexes in Karnak (Ägypten), die 3000-4000 Jahre alt sind, und das Kupferschindeldach auf Sri Lachas 162 Fuß hohen Lehen Maha Paya Tempel, erbaut im dritten Jahrhundert vor Christus
Reines Kupfer schmückt die Kuppeln und Türme vieler mittelalterlicher Kirchen und Kathedralen und wurde in modernen Zeiten in Regierungsgebäuden wie dem kanadischen Parlamentsgebäude und Privathäusern verwendet, darunter viele, die von Frank Lloyd-Wright entworfen wurden.
Ein Grund für die breite Verwendung von Kupfer als Baumaterial ist die natürliche Bildung eines optisch ansprechenden grünen Anlauffarben - Patina genannt -, der durch die Verwitterung und Oxidation von Kupfer entsteht. Abgesehen von seinem ästhetischen Aussehen bevorzugen Architekten und Designer das Metall, weil es leicht, haltbar, korrosionsbeständig und einfach zu verbinden ist.
Dekorative Kupfer- und Architektur-Hardware ist jedoch nicht auf externe Anwendungen beschränkt. Interior Designer verwenden oft das Metall und seine Legierungen, Messing und Bronze für Leuchten wie:
- Griffe
- Türgriffe
- Schlösser
- Tabellen
- Beleuchtung und Badezimmereinrichtungen
- Armaturen
- Scharniere
Insbesondere Krankenhäuser und medizinische Einrichtungen schätzen Kupfer wegen seiner bakteriostatischen Eigenschaften, was dazu geführt hat, dass es als Bestandteil von Innenausstattungen, wie beispielsweise Wasserhähnen und Türgriffen, in medizinischen Gebäuden zunehmend eingesetzt wird.
Transport:
Kernkomponenten von Flugzeugen, Zügen, Autos und Booten sind alle abhängig von den elektrischen und thermischen Eigenschaften von Kupfer. In Automobilen sind Kühler und Ölkühler aus Kupfer und Messing seit den 1970er Jahren der Industriestandard. In jüngerer Zeit hat die zunehmende Verwendung von elektronischen Komponenten, einschließlich Bordnavigationssystemen, Antiblockiersystemen und beheizten Sitzen, die Nachfrage nach dem Metall aus diesem Sektor weiter erhöht.
Andere kupferhaltige Fahrzeugkomponenten umfassen:
- Verkabelung für Glasabtauanlagen
- Beschläge, Befestigungselemente und Messingschrauben
- Hydraulikleitungen
- Bronze Gleitlager
- Verkabelung für Fenster- und Spiegelsteuerungen
Die wachsende Nachfrage nach Hybrid- und Elektroautos wird den weltweiten Kupferverbrauch weiter erhöhen. Im Durchschnitt enthalten Elektroautos ungefähr 55lbs (25kg) Kupfer.
Metallfolien und Kupferchemikalien werden sowohl in Nickel- Metallhydrid- als auch in Lithium-Ionen-Batterien eingebaut, die kraftstoffsparende Fahrzeuge antreiben, während Kupferguss-Rotoren als Alternative zu Seltenerd-Magnetmotoren verwendet wurden.
Hochgeschwindigkeitszüge können bis zu 10MT Kupfer pro Streckenkilometer verbrauchen, während leistungsstarke Lokomotiven bis zu 8MT des Basismetalls enthalten .
Überkopfdrähte für Straßenbahnen und Trolleys, wie sie in San Francisco und Wien verwendet werden, werden mit Kupfer-Silber- oder Kupfer-Cadmium-Legierungen hergestellt.
Zwei Prozent des Gewichts eines Verkehrsflugzeugs kann Kupfer zugeschrieben werden, was bis zu 190 Kilometer an Kabeln entspricht.
Aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit gegen Salzwasserkorrosion werden Mangan- und Nickel-Aluminium-Bronzen für das Gießen von bis zu mehreren Tonnen schweren Bootspropellern verwendet. Schiffskomponenten, einschließlich Rohre, Armaturen, Pumpen und Ventile, werden ebenfalls mit ähnlichen Legierungen hergestellt.
Andere:
Die Liste der Kupferanwendungen wird ständig aktualisiert. Einige bekanntere Anwendungen umfassen:
Kochgeschirr und thermische Anwendungen : Die thermischen Eigenschaften von Kupfer machen es ideal für Kochgeschirr wie Töpfe und Pfannen, sowie für Klimaanlagen, Wärmesenken, Heizungen für Wasserheizungen und Kühlgeräte.
Uhren und Uhren : Da es sich um nichtmagnetisches Kupfer handelt, stört es nicht den Betrieb kleiner mechanischer Geräte. So verwenden Uhrmacher und Uhrmacher beim Design von Zeitmessern Kupferstifte und Zahnräder.
Kunst : Kupfer und seine Legierungen werden auch häufig in Kunstwerken gesehen, von denen die berühmteste vielleicht die Freiheitsstatue ist. Die Statue wurde mit über 80 Tonnen Kupferblech plattiert, mit über 1500 Kupfersätteln und 300.000 Kupfernieten befestigt, was zu ihrer grünen Patinafarbe führt.
Münzprägung : Bis 1981 wurde das ein-Cent-Stück (oder Penny) in den USA hauptsächlich aus Kupfer (95 Prozent) geprägt, aber seit dieser Zeit wurde es als kupferplattiertes Zink (0,8-2,5 Prozent Kupfer) geprägt.
Musikinstrumente : Was wäre eine Blaskapelle ohne Kupfer? Messing wird wegen der Korrosionsbeständigkeit und der antibakteriellen Eigenschaften von Kupfer zur Herstellung von Hörnern, Trompeten, Posaunen und Saxophonen verwendet.
Quellen: Europäisches Kupferinstitut. Anwendungen. (http://www.eurocopper.org/copper/index.html) Die Copper Development Association Inc.-Anwendungen (http://www.copper.org/applications/homepage.html)