近年来，随着钛材应用领域的日益宽广，钛材市场也得到扩展。2011年7月3日首架波音787飞机成功试飞日本，该飞机的钛材重量占其总重的15%。新型钛产品被大量应用于B787，其主要原因是它能与碳纤维强化塑料（CFRP）很好地共存。新兴医疗用钛市场也正在扩张。许多公司和厂家都意欲加入钛加工行业。在钛材焊接中，TIG焊（惰性气体钨极保护焊）应用最为广泛。鉴于许多新厂家都认为钛的焊接非常具有难度，本文将对钛材的焊接工艺进行介绍。
钛是一种重量轻且比强度高、耐蚀性好、人体亲和力强的魅力金属。此外，钛材还有很多新的特性，钛的新产品层出不穷，有关钛的研究也在逐步深入。
2011年7月3日已延期多次的波音787飞机成功首飞日本。B787大量地使用了CFRP，而且与以往相比，使用了更多在电化腐蚀性、膨胀系数等方面与CFRP相容性较好的钛材。其中钛材的用量约为机体重量的15%，每架飞机用钛量约为130吨。预计2011年度日本海绵钛发货量将从2010年度的32,000吨提高至55,000吨。
如此一来，钛材加工难的呼声愈来愈大。尤其是那些虽曾从事过钢铁、不锈钢等焊接业务而后又加入到钛材加工行业的新加盟者，他们在这方面吃了不少苦头，其中普遍反映最难的是TIG焊。
钛材如果能够正确焊接的话，就能够得到品质稳定、可信度高的产品。
本文将为新加入钛行业的厂商介绍钛材的熔化焊接技术。
日本和美国都很重视技术。日本有WES7102—1983“惰性气体保护焊作业标准”，目前正在讨论这一标准的修订事宜。我也有幸成为其中一员。美国同日本一样也认为钛材的焊接是一项具有难度的工作。美国有AWSG2.4钛及钛合金熔化焊接指南，其修订工作也正在进行当中。我也得到AWS委托的日本钛协会的提名，是标准修订的委员之一。
本文将边介绍重点，边就最近的焊接技术分两回进行阐述。
1.钛的焊接性
钛材分为两种，一种是以工业纯钛为中心的高耐蚀性钛材；另外一种是以钛合金为中心的高抗拉强度、高比强度的钛材。
工业用纯钛及钛合金都可以进行熔化焊接，焊接技术基本相同。JIS中钛是指工业纯钛，本文为方便起见，将钛及钛合金统称为钛。而且钛合金焊接后还存在热处理问题，本文主要讨论有关焊接的问题，热处理问题有机会再讨论。
钛材的熔化焊接中TIG焊是最常见的，也有熔化极惰性气体保护焊、等离子焊接、激光焊接等。这些与钢铁、不锈钢等使用的装备是一样的。钛的电子束焊接虽基本上同其他金属一样使用同样的设备，但由于是真空焊接，就不用担心钛材焊接中的氧化问题。焊接技术方面也有很多问题，本文暂不讨论。
人们普遍认为钛材的焊接很难。然而，如果使用正确方法进行焊接的话，焊接质量就会比较好，焊接部位的质量基本上与母材一致。
2.污染物
钛在空气中熔化焊接的最大问题就在于氧化以及由各种污染带来的化合物和金属间化合物等。
所谓的污染物是指氧气、氮气以及其他各种油类、尘埃等，这些都会降低钛材焊接质量。
污染物不光包括氧气、氮气，还包括有机物、无机物以及除钛以外的金属。如机械加工的油渍、润滑油以及附近车间的铁粉、涂料粉末、周围的水分、潮气、沙子、尘埃等。此外还有从电极当中混入的钨。
污染物中空气中的氧气、氮气、水分的危害是最大的。因此，焊接时就要通过惰性气体进行保护。
通常钛材表面都有40埃厚的氧化膜，[宝鸡钛产业研究院]www.t0917.com切割过后几秒钟就能恢复80%的厚度，几分钟后就可以恢复到原先的厚度。
正是由于这层氧化膜的原因，钛材才具有如此好的耐蚀性。这个范围内的氧气含量并不算是污染物。然而，钛在大气中遇到高温时，就会与大量的氧气和氮气等发生反应。这样就会生成污染物。
大气温度为427℃时，钛材表面的氧化膜厚度是常温下的2～3倍。650℃以上时，氧化膜就会增加。在熔融状态下，氧气、氮气等就会进入焊接熔池，进而从焊接金属扩散到母材当中。
为防止空气中的氧气、氮气等杂物混入，焊接过程中有必要通过惰性气体保护焊接面及内侧。
其他金属的TIG焊接一般不需要气体保护，内侧也大多无需气体保护。另外，为防止产生油脂类杂物，钛材以及操作台面不能用油擦拭。
钛的熔化焊接中，大部分技术问题都在于如何避免上述污染物的产生。防治污染物的对策比较麻烦，而且花费较大。不过，钛材焊接成功与否就在于污染物的预防对策。
