Khí bảo vệ là khí trơ hoặc bán trơkhí trơthường được sử dụng trong một số quy trình hàn, đáng chú ý nhất làhàn hồ quang kim loại bằng khíVàhàn hồ quang khí vonfram(GMAW và GTAW, thường được gọi là MIG và TIG). Mục đích của chúng là bảo vệ khu vực hàn khỏiôxy, Vàhơi nước. Tùy thuộc vào vật liệu được hàn, các khí trong khí quyển này có thể làm giảm chất lượng mối hàn hoặc làm cho việc hàn trở nên khó khăn hơn. Các quy trình hàn hồ quang khác cũng sử dụng các phương pháp khác để bảo vệ mối hàn khỏi khí quyển –hàn hồ quang kim loại được bảo vệ, ví dụ, sử dụng mộtđiện cựcđược bao phủ trong mộttuôn rakhi được sử dụng sẽ tạo ra carbon dioxide, một loại khí bán trơ được coi là khí bảo vệ thích hợp để hàn thép.
Việc lựa chọn khí hàn không phù hợp có thể dẫn đến mối hàn xốp và yếu, hoặc bắn tóe quá nhiều; tuy không ảnh hưởng đến mối hàn nhưng lại làm giảm năng suất do phải tốn công sức để loại bỏ các giọt bắn tóe.
Các tính chất quan trọng của khí bảo vệ là tính dẫn nhiệt và truyền nhiệt, mật độ của chúng so với không khí và khả năng ion hóa dễ dàng. Các khí nặng hơn không khí (ví dụ argon) bao phủ mối hàn và yêu cầu lưu lượng thấp hơn các khí nhẹ hơn không khí (ví dụ heli). Truyền nhiệt rất quan trọng để làm nóng mối hàn xung quanh hồ quang. Khả năng ion hóa ảnh hưởng đến mức độ dễ dàng bắt đầu hồ quang và mức điện áp cao cần thiết. Các khí bảo vệ có thể được sử dụng nguyên chất hoặc hỗn hợp của hai hoặc ba loại khí. Trong hàn laser, khí bảo vệ có một vai trò bổ sung, ngăn ngừa sự hình thành đám mây plasma phía trên mối hàn, hấp thụ một phần đáng kể năng lượng laser. Điều này rất quan trọng đối với laser CO2; laser Nd: YAG cho thấy xu hướng hình thành plasma như vậy thấp hơn. Heli đóng vai trò này tốt nhất do có tiềm năng ion hóa cao; khí này có thể hấp thụ một lượng năng lượng lớn trước khi bị ion hóa.
Helinhẹ hơn không khí; cần lưu lượng lớn hơn. Đây là khí trơ, không phản ứng với kim loại nóng chảy.độ dẫn nhiệtcao. Không dễ ion hóa, cần điện áp cao hơn để bắt đầu hồ quang. Do điện thế ion hóa cao hơn, nó tạo ra hồ quang nóng hơn ở điện áp cao hơn, tạo ra mối hàn sâu rộng; đây là một lợi thế cho hợp kim nhôm, magiê và đồng. Các loại khí khác thường được thêm vào. Hỗn hợp heli với việc bổ sung 5–10% argon và 2–5% carbon dioxide ("tri-mix") có thể được sử dụng để hàn thép không gỉ. Cũng được sử dụng cho nhôm và các kim loại màu khác, đặc biệt là đối với các mối hàn dày hơn. So với argon, heli tạo ra hồ quang giàu năng lượng hơn nhưng kém ổn định hơn. Heli và carbon dioxide là những loại khí bảo vệ đầu tiên được sử dụng, kể từ khi bắt đầu Thế chiến thứ 2. Heli được sử dụng làm khí bảo vệ tronghàn laservìtia laser carbon dioxide. Heli đắt hơn argon và đòi hỏi lưu lượng cao hơn, vì vậy mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng nó có thể không phải là lựa chọn hiệu quả về mặt chi phí cho sản xuất khối lượng lớn. Heli nguyên chất không được sử dụng cho thép vì khi đó nó tạo ra hồ quang không ổn định và gây bắn tóe.
Ôxyđược sử dụng với số lượng nhỏ như một chất bổ sung cho các loại khí khác; thường là 2–5% bổ sung vào argon. Nó tăng cường độ ổn định của hồ quang và làm giảmsức căng bề mặtcủa kim loại nóng chảy, tăng dầnlàm ướtcủa kim loại rắn. Nó được sử dụng để hàn chuyển phun của vật liệu nhẹthép cacbon, hợp kim thấpVàthép không gỉ. Sự hiện diện của nó làm tăng lượng xỉ. Argon-oxy (Ar-O2) hỗn hợp thường được thay thế bằng hỗn hợp argon-cacbon dioxit. Hỗn hợp argon-cacbon dioxit-oxy cũng được sử dụng. Oxy gây ra quá trình oxy hóa mối hàn, do đó không phù hợp để hàn nhôm, magiê, đồng và một số kim loại lạ. Oxy tăng làm cho khí bảo vệ oxy hóa điện cực, có thể dẫn đến tình trạng xốp trong lớp hàn nếu điện cực không chứa đủchất khử oxy. Oxy quá mức, đặc biệt là khi sử dụng trong ứng dụng không được kê đơn, có thể dẫn đếnđộ giòntrong vùng chịu nhiệt. Hỗn hợp argon-oxy với 1–2% oxy được sử dụng cho thép không gỉ austenit khi không thể sử dụng argon-CO2 do yêu cầu hàm lượng cacbon thấp trong mối hàn; mối hàn có lớp phủ oxit cứng và có thể cần phải làm sạch.
Hiđrôđược sử dụng để hàn niken và một số loại thép không gỉ, đặc biệt là các chi tiết dày hơn. Nó cải thiện tính lưu động của kim loại nóng chảy và tăng cường độ sạch của bề mặt. Tuy nhiên, nó có thể gây rasự giòn của hydrocủa nhiều hợp kim và đặc biệt là thép cacbon, do đó ứng dụng của nó thường chỉ giới hạn ở một số loại thép không gỉ. Nó được thêm vào argon với lượng thường dưới 10%. Nó có thể được thêm vào hỗn hợp argon-cacbon dioxit để chống lại tác dụng oxy hóa của cacbon dioxit. Việc bổ sung nó làm hẹp hồ quang và tăng nhiệt độ hồ quang, dẫn đến độ thâm nhập mối hàn tốt hơn. Ở nồng độ cao hơn (lên đến 25% hydro), nó có thể được sử dụng để hàn các vật liệu dẫn điện như đồng. Tuy nhiên, không nên sử dụng nó trên thép, nhôm hoặc magiê vì nó có thể gây ra hiện tượng xốp và giòn do hydro.
Nitric oxitbổ sung có tác dụng làm giảm sản lượngôzôn. Nó cũng có thể ổn định hồ quang khi hàn nhôm và thép không gỉ hợp kim cao.
Các loại khí khác có thể được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt, tinh khiết hoặc làm phụ gia pha trộn; ví dụlưu huỳnh hexafloruahoặcdichlorodifluoromethane.
Lưu huỳnh hexafluoridecó thể được thêm vào khí bảo vệ khi hàn nhôm để liên kết hydro trong khu vực hàn nhằm giảm độ xốp của mối hàn.
Dichlorodifluoromethanevới argon có thể được sử dụng cho môi trường bảo vệ để nấu chảy hợp kim nhôm-lithium. Nó làm giảm hàm lượng hydro trong mối hàn nhôm, ngăn ngừa độ xốp liên quan.
