从根本上说，氩气通过物理置换氧气来防止氧化。 它是一种重且不活泼的气体，会流入空间，将较轻的含氧空气推开，并在材料周围形成一个保护性的惰性气氛。没有氧气的存在，氧化这种化学反应就无法发生。
关键在于，氩气不像化学抑制剂那样阻止反应。相反，它起到物理屏障的作用，创造一个氧化所需的基本成分——氧气——完全不存在的环境。
了解敌人：什么是氧化？
要理解氩气的工作原理，我们必须首先了解它所解决的问题。氧化是一种普遍存在的化学过程，会使材料降解。
氧气的作用
氧气是一种高活性元素。它很容易“窃取”其他物质的电子，这个过程会形成新的、更稳定的化学键。这是氧化的基本定义。
我们周围的空气中约有21%的氧气，这使得它对敏感材料构成持续的威胁。
后果：降解和失效
当铁或钢等金属暴露在氧气中时，结果就是生锈（氧化铁）。对于其他材料，氧化会导致失去光泽、颜色变化和结构完整性丧失。在焊接中，熔融焊池中的氧化会导致气孔和脆弱、易碎的接头。
机制：氩气如何形成屏障
氩气的有效性来自于它的两个基本特性：化学惰性和密度。
特性1：化学惰性
氩气是一种惰性气体。这意味着它的最外层电子壳层是完全充满的，使其异常稳定且不活泼。
它没有获得、失去或与其他元素共享电子的倾向。因此，当氩气包围材料时，它不会与材料发生反应，即使在焊接或金属加工中发现的极高温度下也是如此。
特性2：密度
氩气比空气大约重1.4倍。释放时，它就像一层看不见的、沉重的毯子。
它会下沉并流过表面，物理性地将较轻的空气（及其中的氧气）向上推开。这种置换过程正是创造无氧区以防止氧化所需的。
结果：惰性气氛
通过用非反应性气体置换氧气，您就创造了一个惰性气氛。敏感材料——无论是熔融焊池、历史文献还是包装食品——都完全免受活性氧的接触。氧化反应因缺乏关键成分而无法发生。
了解权衡：氩气与其他气体
氩气并非唯一用于保护的气体，但它通常代表了许多常见应用中性能的最佳平衡。
氩气与氮气
氮气（N₂）比氩气便宜得多，也用于置换氧气。然而，氮气并非真正的惰性气体。
在焊接中发现的高温下，氮气会与某些金属（如铝和不锈钢）反应形成氮化物。这些化合物会使金属变脆。氩气即使在这些温度下也保持惰性，使其成为高质量焊接更安全的选择。
氩气与氦气
氦气也是一种惰性气体，完全不活泼。然而，它有两个主要区别。
首先，氦气比空气密度小得多，因此它会迅速上升而不是形成沉重的毯子。这使得保持有效覆盖变得更加困难。其次，氦气比氩气稀有且昂贵得多，而氩气是工业空气分离相对丰富的副产品。
成本与纯度
对于许多应用而言，氩气略高的成本很容易通过其提供的卓越质量、纯度和可靠性来证明是合理的，相比于氮气或二氧化碳等更便宜的替代品。
为您的目标做出正确选择
选择正确的气体完全取决于您的具体目标、预算和所涉及的材料。
- 如果您的主要重点是非铁金属（如铝、镁或钛）的高质量焊接： 纯氩气是行业标准，因为它的完全惰性可以防止焊池受到任何污染。
- 如果您的主要重点是碳钢的成本效益焊接： 通常使用氩气和二氧化碳（CO₂）的廉价混合物来平衡成本和性能。
- 如果您的主要重点是食品保鲜或文件存档： 氩气是理想的选择，因为它能有效置换氧气，而不会与娇嫩的有机材料发生任何反应。
最终，理解氩气作为一种简单的物理屏障的作用，使您能够选择最有效的工具来保护您的材料。
总结表：
| 特性 | 如何防止氧化 |
|---|---|
| 化学惰性 | 作为一种惰性气体，氩气即使在高温下也不会与材料发生反应。 |
| 高密度 | 比空气重，氩气下沉并置换氧气，形成惰性气氛。 |
| 物理屏障 | 形成保护层，使氧化反应缺乏关键成分：氧气。 |
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