铜和铜合金由于具备优良的导电、导热性能，在军工、冶金、海洋装备以及航空航天等众多领域得到广泛应用。这些领域的服役环境通常比较严苛，因此对铜件的性能提出了更高的要求，例如要求高强度高导电性的电磁炮导轨，要求高耐磨耐热性的连铸结晶器、铜轧辊等。

采用激光熔覆的方法在铜基材表面熔覆一层紫铜或铜合金，可以大大提高铜基材料的耐腐蚀性能、耐磨性能和机械强度，提高其使用寿命。同时，对于在恶劣服役环境下造成缺陷的铜工件，也可以采用激光熔覆的方法进行修复再制造。

• 铜上熔覆铜工艺具有以下优点：

对于常规的1 µm左右波长的红外激光而言，采用激光熔覆进行类似铜、铝或金这类高反金属的加工时具有很大的挑战。过低的激光吸收率（~5%）使得必须采用高功率的激光器才能在铜材表面形成熔池，但同时也会造成加工时熔池不稳定并产生飞溅，容易形成具有大量孔洞缺陷的低质量熔覆层，而紫铜超高的热导率加剧了这一问题的产生。因此，采用红外激光难以在紫铜基板上有效形成高质量的铜熔覆层。

蓝光激光器在铜加工时表现结果优异，可达到高至50%以上的吸收率。因此，采用蓝光激光器可以有效解决紫铜表面熔覆的问题。但目前市面上的蓝光半导体激光器功率还不高，主要集中在1000~2000 W左右，对于一些大尺寸的铜部件的熔覆还难以获得高效、高质量的熔覆效果。

• 3500 W 蓝光半导体激光器强势助力

为了解决大尺寸的铜部件的表面熔覆难题，广东硬科院重磅推出3500 W蓝光激光器，型号BLD-455-3500。该款激光器的激光束以自由空间的方式输出，矩形光斑可以直接作用于材料表面，不需要额外的光纤或激光加工头输出，电光效率高。激光波长为455±10 nm，功率连续可调，最大输出功率高于3500 W，可以应用于有色金属熔覆、淬火等领域，更大程度提高加工效率和加工质量。

图2 BLD-455-3500实物图

图3 BLD-455-3500产品参数

图4  此款激光器功率测试图

• 产品特点

1. 高功率：最大输出功率高达3500 W，居国内领先水平
2. 高吸收率：铜对蓝光激光的吸收率达65% (为红外激光的13倍)
3. 高加工效率：高功率、高吸收率加持，加工速度快
4. 高加工质量：缺陷少，飞溅少，致密度高

• 应用场景

激光淬火

在淬火领域，此款激光器能够提供足够高功率和均匀的能量分布，使得材料在极短的时间内达到淬火温度，从而实现快速、均匀的淬火效果。

增材制造

在激光增材制造领域，此款激光器的高功率和高吸收率，能够获得更快的加工速度、更小热影响区和更优的材料性能。

• 效果展示

以下为紫铜基板表面熔覆紫铜粉末测试效果，通过图5（紫铜熔覆成型样品图）可以看到：无论是单层熔覆还是多层熔覆，此款激光器都能获得均匀、美观的熔覆层。

图5 紫铜熔覆成型样品图

通过图6（熔覆层金相检测图）可以看到：熔覆层与基板形成了非常好的冶金结合，未发现明显的未熔合、气孔、裂纹等缺陷。

图6 熔覆层金相检测图

得益于广东硬科院3500 W高功率蓝光半导体激光器的成功开发，大尺寸铜部件表面熔覆铜材的难题迎刃而解。采用BLD-455-3500蓝光激光器搭建的熔覆装置可以实现紫铜基板表面紫铜、青铜等铜合金粉末的熔覆，有望为业界带来新的机遇。