前言
鋁、鎂及其合金廣泛應用於航空、汽車、電子與建築等領域，因其重量輕、導熱性佳與良好的抗腐蝕性能。然而，這些金屬的焊接卻相對困難，尤其是在傳統焊接方法下容易出現接合不良、氣孔或表面缺陷等問題。為了解決這些技術挑戰，交流TIG焊（AC TIG）成為焊接鋁、鎂材料的首選方法。
性能比較：交流TIG焊與直流TIG焊的差異
| 特性 | 交流TIG焊（AC） | 直流TIG焊（DC） |
|---|---|---|
| 焊接鋁、鎂合金 | ✅ 適用，可有效清除氧化膜 | ❌ 不適用，難以去除堅硬的氧化膜 |
| 氧化膜清除 | 正半波可進行「陰極清理」 | 無法有效清除氧化膜 |
| 熱輸入控制 | 熱輸入穩定，可調整比例以最佳化熔池控制 | 熱集中但不適用於鋁、鎂 |
| 電極壽命 | 熱負荷平均分布，延長電極壽命 | 電極可能過熱與損耗 |
| 焊接穩定性 | 高頻引弧配合交流可提供穩定電弧 | 穩定但應用範圍較窄 |
核心關鍵在於：鋁與鎂表面會快速生成一層高熔點的氧化膜（如氧化鋁，其熔點高達約2050°C，而鋁本體僅約660°C）。這層氧化膜會阻礙熔合，若不清除將造成焊接缺陷。交流電流在正半波時，電子從工件流向電極，可藉由「電子轟擊」清除表面氧化膜；而在負半波時，電子從電極流向工件，產生主要加熱效應來熔化金屬。這種「交替清理與加熱」的效果，是直流焊接方式所無法達到的。
鋁焊接技巧與須知
1. 表面處理要確實
- 清潔是關鍵：鋁表面會自然形成堅硬的氧化層（熔點約2050°C），遠高於鋁本體的熔點（約660°C）。
- 做法：
- 使用不銹鋼刷刷除氧化層（專用，不能與其他金屬共用）。
- 用丙酮或酒精清除油污。
- TIG 焊時，電弧可略微清除氧化層，但仍需機械預處理較穩定。
2. 正確選擇焊條與氣體
- 使用與母材相容的焊條（如 ER4043、ER5356、ER1100 等）。
- 100% 純氬氣是 TIG 的首選；MIG 可用氬+氦混氣以增加穿透力。
- 氣體流量建議：TIG 約15–20 L/min，視焊接電流而定。
3. 鋁導熱快，需較高初熱
- 鋁會迅速將熱量分散，焊接時建議預熱
推薦預熱溫度（依鋁材厚度）
| 鋁材厚度 | 預熱建議溫度 |
|---|---|
| < 3 mm | 可不預熱（或 < 100°C） |
| 3–6 mm | 約 100–150°C |
| > 6 mm | 約 150–200°C |
| 鑄鋁或厚件 | 可到 250°C（視材質） |
常見 TIG / MIG 用鋁焊條表
| 鋁焊條型號 | 成分類型 | 主要用途說明 | 特性 |
|---|---|---|---|
| ER4043 | Al-Si（5% Si） | 用於一般鋁合金與鑄件焊接 | 抗裂性佳、操作容易、焊後色差小（偏灰銀色） |
| ER5356 | Al-Mg（5% Mg） | 用於5xxx系鋁（如5052、5083等） | 強度高、硬度佳、耐蝕性優，但可能出現應力腐蝕裂紋 |
| ER1100 | 純鋁（99%以上） | 用於1100、1350等純鋁或導電性用途 | 導電性極佳、適合低強度需求的導體或裝飾性焊接 |
總結
焊接鋁、鎂及其合金的最大挑戰來自氧化膜的影響與焊接穩定性。傳統直流焊接無法有效應對這些問題，而交流TIG焊則透過交替的正負半波，在保護電極的同時，達成有效的氧化膜清除與穩定熔池控制，確保焊接品質。因此，對於這類活性金屬，交流TIG焊幾乎是不可替代的焊接方式。
