Laser beam welding of deoxidized copper: microstructure investigation and thermodynamic consideration

During the deep‐penetration welding of phosphorus deoxidized copper, a multitude of reactions occur which influence the formation of phases inside the welding region. Thereby, the microstructure evolution during laser beam welding depends on the chemical composition of the alloy as well as of the gaseous environment. As a result of reactions in a phosphorus rich copper melt, copper phosphides are formed which are located inside the grains as well as at the grain boundaries. Meanwhile, the formation of phosphorus pentoxide and an uncomplete decomposition of copper‐I‐oxide to elemental copper and phosphorus pentoxide were identified at the keyhole. Thereby, the decomposition of copper‐I‐oxide depends on the oxygen concentration. Thus, a complete decomposition of copper‐I‐oxide to elemental copper and phosphorus pentoxide was observed at the bottom side of the welding region due to a higher oxygen concentration. Translation Beim Tiefschweißen eines phosphordesoxidierten Kupfers finden während des Schweißprozesses eine Vielzahl von Reaktionen statt, welche die Phasenbildung innerhalb des Schweißbereiches beeinflussen. In diesem Zusammenhang hängt die Entwicklung des Gefüges von der chemischen Zusammensetzung der Legierung sowie der gasförmigen Umgebung ab. Als Resultat der Reaktionen in der phosphorhaltigen Kupferschmelze bilden sich innerhalb der Schweißnaht Kupferphosphide, die sowohl innerhalb der Körner als auch an den Korngrenzen angeordnet sind. Währenddessen kommt es im Bereich der Dampfkapillare zur Bildung von Phosphorpentoxid und eine unvollständige Zersetzung von Kupfer‐I‐Oxid zu elementarem Kupfer und Phosphorpentoxid wird identifiziert. Die Zersetzung von Kupfer‐I‐Oxid ist dabei abhängig von der Sauerstoffkonzentration. Aufgrund der höheren Sauerstoffkonzentration auf der Unterseite der Schweißnaht zersetzt sich das Kupfer‐I‐Oxid vollständig zu elementarem Kupfer und Phosphorpentoxid. The microstructure of a phosphorus deoxidized copper welding line is highlighted with formation of copper phosphides inside the grains and at grain boundaries. An uncomplete decomposition of copper‐I‐oxide to elemental copper and phosphorus pentoxide at the top side surface takes place. At the bottom surface, a complete decomposition of copper‐I‐oxide occurs due to the higher oxygen concentration.