銅材料雷射焊接：藍色雷射 VS 綠色雷射

雷射焊接是一種新興的高效加工技術。雷射加工過程是特定能量束與材料相互作用的結果。材料通常分為金屬和非金屬。金屬材料包括鋼、鐵、銅、鋁及其合金，而非金屬材料包括玻璃、木材、塑膠、織物和脆性材料。雷射製造應用於許多行業，但迄今為止，其應用主要集中在這些材料類別中。

雷射產業需加強材料特性研究

在中國，雷射產業的快速發展得益於龐大的應用需求。然而，大多數雷射設備製造商主要關注雷射光束與機械部件的相互作用，一些製造商也考慮設備自動化。材料研究方面缺乏深入研究，例如確定哪些光束參數適用於不同的材料。這種研究缺口意味著一些公司開發了新設備，卻無法探索其新的應用。許多雷射公司擁有光學和機械工程師，但材料科學工程師卻很少，這凸顯了對材料特性進行深入研究的迫切需求。

銅的高反射率推動綠藍雷射技術的發展

在金屬材料領域，鋼鐵的雷射加工已被充分探索。然而，高反射率材料（尤其是銅和鋁）的加工仍在探索中。銅因其優異的導熱性和導電性，廣泛應用於電纜、家用電器、消費性電子產品、電氣設備、電子元件和電池。儘管經過多年的努力，但由於銅的特性，雷射技術在加工銅方面仍舉步維艱。

首先，銅的反射率很高，對於常見的1064nm紅外線激光，反射率高達90%。其次，銅的導熱性極佳，導致熱量散發較快，難以達到理想的加工效果。再次，加工需要更高功率的雷射器，這容易導致銅材變形。即使焊接完成，也容易出現缺陷和焊接不完整等問題。

經過多年的探索，人們發現波長較短的激光，例如綠光和藍光，更適合焊接銅。這推動了綠光和藍光技術的發展。

從紅外線雷射轉換為波長為 532 nm 的綠光雷射器，反射率顯著降低。 532 nm 波長雷射可將雷射光束持續耦合到銅材料，從而穩定焊接過程。 532 nm 雷射對銅的焊接效果與 1064 nm 雷射對鋼的焊接效果相當。

國內綠光雷射商用功率已達500瓦，國際已達3,000瓦，在鋰電池組件焊接效果特別顯著。近年來，尤其是在新能源產業，銅的綠光雷射焊接已成為一大亮點。

目前，中國一家公司已成功研發出輸出功率達1000瓦的全光纖耦合綠光雷射器，大大拓展了銅焊接的潛在應用領域，產品獲得了市場的一致好評。

過去三年，新型藍色雷射技術備受業界關注。藍色雷射的波長約為450奈米，介於紫外線雷射和綠光雷射之間。藍光在銅上的吸收率優於綠光，導致反射率降至35%以下。

藍色雷射焊接既可用於熱傳導焊接，也可用於深熔焊接，實現“無飛濺焊接”，並減少焊接氣孔。除了提高品質外，藍色雷射焊接銅還具有顯著的速度優勢，比紅外線雷射焊接速度至少快五倍。 3000瓦紅外線雷射器達到的效果，500瓦藍色雷射器即可達到，顯著節省能源和電力。

開發藍色雷射的雷射製造商

藍光雷射的領先廠商包括Laserline、Nuburu、聯贏、BWT、大族雷射等。目前藍光雷射採用光纖耦合半導體技術路線，在能量密度方面略為落後。因此，一些公司開發了雙光束複合焊接，以達到更好的銅焊接效果。雙光束焊接是指同時使用藍光雷射光束和紅外線雷射光束進行銅焊接，並精心調整兩束光斑的相對位置，在確保足夠能量密度的同時，解決高反射率的問題。

在應用或開發雷射技術時，了解材料特性至關重要。無論是使用藍光還是綠光雷射器，都能增強銅對雷射的吸收，儘管目前高功率藍光和綠光雷射器價格昂貴。相信隨著加工技術的成熟以及藍光或綠光雷射器營運成本的適當降低，市場需求將真正激增。

藍光和綠光雷射的高效冷卻

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