Από κοινές οικιακές ηλεκτρικές καλωδιώσεις έως έλικες βάρκας και από φωτοβολταϊκά κύτταρα σε σαξόφωνα, ο χαλκός και τα κράματά του χρησιμοποιούνται σε μυριάδες τελικές χρήσεις.
Στην πραγματικότητα, η χρήση του μετάλλων σε μια ευρεία γκάμα βασικών βιομηχανιών οδήγησε την επενδυτική κοινότητα να στραφεί στις τιμές του χαλκού ως δείκτη της συνολικής οικονομικής υγείας, προωθώντας τον Dr. Χαλκός'.
Προκειμένου να κατανοηθούν καλύτερα οι διάφορες εφαρμογές του χαλκού, η Ένωση Ανάπτυξης του Χαλκού (CDA) τις έχει κατηγοριοποιήσει σε τέσσερις τομείς τελικής χρήσης: ηλεκτρικές, κατασκευές, μεταφορές και άλλες.
Το ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής χαλκού που καταναλώνεται από κάθε τομέα εκτιμάται από το CDA ως εξής:
- Ηλεκτρικά 65%
- Κατασκευή 25%
- Μεταφορές 7%
- Άλλο 3%
Ηλεκτρικός:
Εκτός από το ασήμι, ο χαλκός είναι ο πιο αποτελεσματικός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας . Αυτό, σε συνδυασμό με την αντοχή στη διάβρωση , την ολκιμότητα , την ελαφρότητα και την ικανότητα εργασίας σε ένα ευρύ φάσμα δικτύων ενέργειας, καθιστά το μέταλλο ιδανικό για ηλεκτρικές καλωδιώσεις.
Σχεδόν όλες οι ηλεκτρικές καλωδιώσεις, εξαιρουμένων των εναέριων γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος (που κατασκευάζονται από περισσότερο ελαφρύ αλουμίνιο ) σχηματίζονται με χαλκό.
Οι ράβδοι, οι αγωγοί που διανέμουν ισχύ, οι μετασχηματιστές και οι περιελίξεις των κινητήρων εξαρτώνται επίσης από την αγωγιμότητα του χαλκού. Λόγω της αποτελεσματικότητάς του ως αγωγού ηλεκτρικής ενέργειας, οι μετασχηματιστές χαλκού μπορούν να είναι έως και 99,75% αποτελεσματικοί.
Οι ηλεκτρικές εφαρμογές, όπως η τεχνολογία των υπολογιστών, οι τηλεοράσεις, τα κινητά τηλέφωνα και οι φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, έχουν γίνει τις τελευταίες δεκαετίες σημαντικότερος καταναλωτής χαλκού.
Μέσα σε αυτές τις συσκευές, ο χαλκός είναι ζωτικής σημασίας για την παραγωγή:
- Ηλεκτρονικές συνδέσεις
- Καλωδίωση και επαφές κυκλωμάτων
- Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων
- Μικρο-τσιπ
- Ημιαγωγοί
- Μαγνητόνια σε μικροκύματα
- Ηλεκτρομαγνήτες
- Σωλήνες κενού
- Μεταγωγείς
- Ηλεκτρόδια συγκόλλησης
- Συστήματα πυροσβεστήρων πυρκαγιάς
- Ψύκτες θερμότητας
Μια άλλη βιομηχανία που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το στοιχείο είναι οι τηλεπικοινωνίες.
Χρησιμοποιούνται καλώς συστραμμένα σύρματα χαλκού στις καλωδιώσεις ADSL και HDSL για γραμμές διαδικτύου τοπικού δικτύου (LAN). Οι γραμμές αδιαβροχοποιημένης συνεστραμμένου ζεύγους (UTP) περιέχουν οχτώ αγωγούς με χρωματική κωδικοποίηση, οι οποίοι είναι κατασκευασμένοι από τέσσερα ζεύγη λεπτών χάλκινων συρμάτων. Και παρά την αύξηση της ασύρματης τεχνολογίας, οι συσκευές διασύνδεσης όπως τα μόντεμ και οι δρομολογητές παραμένουν εξαρτημένες από τον χαλκό.
Ο τομέας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας επωφελήθηκε επίσης από τις αγώγιμες ιδιότητες του χαλκού. Το βασικό μέταλλο χρησιμοποιείται στην παραγωγή φωτοβολταϊκών κυψελίδων χαλκού-ίνδιο- γαλλίου (CIGS) και ανεμογεννητριών. Μια μεμονωμένη ανεμογεννήτρια, για παράδειγμα, μπορεί να περιέχει μέχρι 1 μετρικό τόνο (MT) του μετάλλου. Εκτός από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, ο χαλκός είναι επίσης αναπόσπαστο μέρος των κινητήρων και των συστημάτων διανομής που συνδέονται με την εναλλακτική τεχνολογία ενέργειας.
Κατασκευή:
Οι σωληνώσεις χαλκού είναι πλέον το πρότυπο υλικό για το πόσιμο νερό και τα συστήματα θέρμανσης στις περισσότερες ανεπτυγμένες χώρες. Αυτό οφείλεται εν μέρει στις βακτηριοστατικές του ιδιότητες, ή με άλλα λόγια στην ικανότητα του χαλκού να αναστέλλει την ανάπτυξη βακτηριακών και ιϊκών οργανισμών στο νερό.
Άλλα πλεονεκτήματα του χαλκού ως υλικού σωληνώσεων περιλαμβάνουν την ελατότητά του και την ικανότητα συγκολλήσεώς του - μπορεί εύκολα να λυγίσει και να συναρμολογηθεί - καθώς και την αντοχή του σε ακραίες αντιδράσεις θερμότητας.
Ο χαλκός και τα κράματά του θεωρούνται σταθεροί και ανθεκτικοί στη διάβρωση, γεγονός που τους καθιστά ιδανικούς όχι μόνο για μεταφορά πόσιμου νερού αλλά και για χρήση σε αλμυρό νερό και σε βιομηχανικά περιβάλλοντα. Μερικά παραδείγματα τέτοιων εφαρμογών περιλαμβάνουν:
- Σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας για συμπυκνωτές σε σταθμούς παραγωγής ατμού και χημικές εγκαταστάσεις
- Αρδευτικά και γεωργικά συστήματα καταιωνιστήρων
- Σωληνώσεις σε μονάδες απόσταξης
- Γραμμές τροφοδοσίας θαλασσινού νερού
- Αντλίες τσιμέντου για παροχή νερού τρυπάνι
- Σωλήνες για τη διανομή φυσικού και υγροποιημένου πετρελαίου
- Σωληνώσεις διανομής αερίου καυσίμου
Για εκατοντάδες χρόνια, ο χαλκός έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως αρχιτεκτονικό μέταλλο. Μερικά από τα παλαιότερα παραδείγματα χρήσης του χαλκού ως αισθητικό δομικό μέταλλο περιλαμβάνουν τις πόρτες του περιβόλου του Amun-Re στο Καρνάκ, στην Αίγυπτο, που χρονολογείται από 3000 έως 4000 χρόνια και η χαλκοσωλήνα στέγης στην κορυφή Loha της Σρι Λάνκα, ύψους 162 ποδιών Ναός Maha Paya, που χτίστηκε τον 3ο αιώνα π.Χ.
Ο καθαρός χαλκός κοσμεί τους θόλους και τα σπίτια πολλών μεσαιωνικών εκκλησιών και καθεδρικών ναών και σε πιο σύγχρονους χρόνους έχει χρησιμοποιηθεί σε κυβερνητικά κτίρια, όπως τα κτήρια του κοινοβουλίου του Καναδά, και ιδιωτικές κατοικίες, συμπεριλαμβανομένων πολλών σχεδιασμένων από τον Frank Lloyd-Wright.
Ένας λόγος για την ευρεία χρήση του χαλκού ως δομικού υλικού είναι ο φυσικός σχηματισμός ενός οπτικά ελκυστικού πράσινου αμαυρώματος - γνωστού ως πατίνα - που προκύπτει από τις καιρικές συνθήκες και την οξείδωση του χαλκού. Εκτός από την αισθητικά ευχάριστη εμφάνιση, οι αρχιτέκτονες και οι σχεδιαστές προτιμούν το μέταλλο επειδή είναι ελαφρύ, ανθεκτικό, ανθεκτικό στη διάβρωση και εύκολο να ενωθεί.
Το διακοσμητικό και αρχιτεκτονικό υλικό χαλκού, ωστόσο, δεν περιορίζεται σε εξωτερικές εφαρμογές. Οι σχεδιαστές εσωτερικών χώρων χρησιμοποιούν συχνά το μέταλλο και τα κράματά του, ορείχαλκο και χαλκό για έπιπλα όπως:
- Λαβές
- Πόμολα
- Κλειδαριές
- Πίνακες
- Φωτιστικά και είδη μπάνιου
- Βρύσες
- Μεντεσέδες
Τα νοσοκομεία και οι ιατρικές εγκαταστάσεις, ειδικότερα ο χαλκός αξίας για τις βακτηριοστατικές ιδιότητές του, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την αυξανόμενη χρήση του ως συστατικό των εσωτερικών φωτιστικών, όπως οι βρύσες και οι λαβές των πορτών, σε ιατρικά κτίρια.
Μεταφορά:
Τα βασικά συστατικά των αεροπλάνων, τρένων, αυτοκινήτων και σκαφών εξαρτώνται από τις ηλεκτρικές και θερμικές ιδιότητες του χαλκού. Στα αυτοκίνητα, τα θερμαντικά σώματα χαλκού και ορείχαλκου και οι ψύκτες λαδιού υπήρξαν τα βιομηχανικά πρότυπα από τη δεκαετία του '70. Πιο πρόσφατα, η αυξανόμενη χρήση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων πλοήγησης επί του σκάφους, των συστημάτων αντιεμπλοκής κατά την πέδηση και των θερμαινόμενων καθισμάτων, συνέχισε να αυξάνει τη ζήτηση για το μέταλλο από αυτόν τον τομέα.
Άλλα εξαρτήματα αυτοκινήτου που περιέχουν χαλκό περιλαμβάνουν:
- Καλωδίωση για συστήματα απόψυξης από γυαλί
- Εξαρτήματα, συνδετήρες και βίδες ορείχαλκου
- Υδραυλικές γραμμές
- Ρουλεμάν χάλκινο μανίκι
- Καλωδίωση για χειριστήρια παραθύρων και καθρεφτών
Η αυξανόμενη ζήτηση για υβριδικά και ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα αυξήσει περαιτέρω την παγκόσμια κατανάλωση χαλκού. Κατά μέσο όρο, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα περιέχουν περίπου 55 λίβρες (25 κιλά) χαλκού.
Τα μεταλλικά φύλλα και οι χημικές ουσίες χαλκού ενσωματώνονται τόσο σε υδρίδιο νικελίου -μετάλλου όσο και σε μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούν ενεργειακά αποδοτικά οχήματα, ενώ οι εναλλασσόμενοι κινητήρες μαγνητών σπάνιων γαιών χρησιμοποιούν χυτοσίδηρους ρότορες.
Τα τρένα μεγάλης ταχύτητας μπορούν να χρησιμοποιήσουν έως και 10MT χαλκού ανά χιλιόμετρο γραμμής ενώ οι ισχυρές μηχανές περιέχουν έως και 8MT του βασικού μετάλλου .
Τα καλώδια εναέριας επαφής για τραμ και καροτσάκια, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στο Σαν Φρανσίσκο και τη Βιέννη, κατασκευάζονται με κράματα χαλκού-αργύρου ή χαλκού-καδμίου.
Δύο τοις εκατό του βάρους του αεροσκάφους μπορεί να αποδοθεί στον χαλκό, ο οποίος περιλαμβάνει μέχρι και 118 χιλιόμετρα καλωδίωσης.
Λόγω της εξαιρετικής αντοχής τους στη διάβρωση του θαλασσινού νερού, μαγγάνιο - και τα χαλκό αλουμινίου νικελίου-αλουμινίου χρησιμοποιούνται για να ρίξουν έλικες βάρκας που μπορούν να ζυγίσουν μέχρι αρκετούς τόνους. Τα εξαρτήματα του πλοίου, συμπεριλαμβανομένων των σωλήνων, των εξαρτημάτων, των αντλιών και των βαλβίδων, κατασκευάζονται επίσης με παρόμοια κράματα.
Αλλα:
Ο κατάλογος των εφαρμογών χαλκού συνεχίζεται. Ορισμένες πιο γνωστές χρήσεις περιλαμβάνουν:
Μαγειρικά σκεύη και θερμικές εφαρμογές : Οι θερμικές ιδιότητες του χαλκού το καθιστούν ιδανικό για μαγειρικά σκεύη, όπως γλάστρες και σκεύη, καθώς και μονάδες κλιματισμού, ψύκτες θερμότητας, θερμαντήρες νερού για θέρμανση νερού και μονάδες ψύξης.
Ρολόγια και ρολόγια : Επειδή είναι μη μαγνητικός χαλκός δεν παρεμβαίνει στη λειτουργία των μικρών μηχανικών συσκευών. Ως αποτέλεσμα, οι ωρολογοποιούς και οι ωρολογοποιούς χρησιμοποιούν καρφίτσες χαλκού και γρανάζια στο σχεδιασμό των ρολογιών.
Τέχνη : Ο χαλκός και τα κράματά του εμφανίζονται συνήθως σε έργα τέχνης, ίσως το πιο γνωστό από τα οποία είναι το άγαλμα της ελευθερίας. Το άγαλμα ήταν επιμεταλλωμένο με πάνω από 80 τόνους φύλλο χαλκού, με πάνω από 1500 σέλες από χαλκό και 300.000 χαλκό πριτσίνια, με αποτέλεσμα το πράσινο χρώμα της πατίνας.
Νομίσματα : Μέχρι το 1981, το αμερικάνικο κομμάτι - ή πένα - κόπηκε κυρίως από χαλκό (95 τοις εκατό), αλλά από τότε έχει κοπεί ως επιχρωμιωμένος ψευδάργυρος (0,8-2,5 τοις εκατό χαλκό).
Μουσικά Όργανα : Τι θα μπορούσε να είναι μια χάλκινη ζώνη χωρίς χαλκό; Ο ορείχαλκος χρησιμοποιείται για την παραγωγή κέρατων, τρομπέτες, τρομπόνι και σαξόφωνα λόγω της αντοχής στη διάβρωση και των αντιβακτηριακών ιδιοτήτων του χαλκού.
Πηγές: Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Χαλκού. Εφαρμογές. (http://www.eurocopper.org/copper/index.html) Οι εφαρμογές του Copper Development Association Inc. (http://www.copper.org/applications/homepage.html)