Το διοξείδιο του άνθρακα, για την συντόμευση του λόγου θα αναφέρεται ως CO2, είναι το μόνο από τα αέρια προστασίας συγκόλλησης το οποίο βρίσκεται υπό μοριακή μορφή. Είναι μια χημική ένωση του άνθρακα και του οξυγόνου και αποτελείται από ένα μέρος άνθρακα και δύο οξυγόνο. Επίσης είναι το μόνο από τα αέρια το οποίο δεν λαμβάνεται από τον ατμοσφαιρικό αέρα αλλά παράγεται από διάφορα ασβεστολιθικά πετρώματα τα οποία βρίσκονται στην γη, όπως είναι το ανθρακικό ασβέστιο. Ανακαλύφθηκε τον 17ο αιώνα και είναι οξειδωτικό αέριο.
Δεν είναι τοξικό ή εκρηκτικό αλλά είναι ασφυξιογόνο. Είναι 1,5 φορές βαρύτερο του αέρα και μπορεί να συσσωρευτεί στα κατώτερα επίπεδα. Ως εκ τούτου είναι απαραίτητο η λήψη ειδικών μέτρων προστασίας όταν χρησιμοποιείται σε κλειστούς χώρους. Δεξαμενές, σωληνώσεις, υπονόμους και άλλα.
Από τα αέρια προστασίας έχει την δεύτερη χαμηλότερη ενέργεια ιονισμού, μετά το υδρογόνο, 15,7ev και την χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα 8,62W/(m.K).
Υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας του τόξου παρουσιάζει μία εξώθερμη και ενδόθερμη διεργασία. Κατά την εξώθερμη διασπάται προκαλώντας μια μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας και κατά την ενδόθερμη απορροφά κάποια ποσότητα θερμοκρασίας.
Αυτή η ιδιότητά του επηρεάζει στην αύξηση της θερμοκρασίας του τόξου. Κύριο αποτέλεσμα αυτής της αύξησης είναι η αυξημένη διείσδυση και η μείωση των πόρων στην ραφή συγκόλλησης.
Ως αέριο προστασίας παίζει εξαιρετικά χρήσιμο ρόλο αφού, στην συγκόλληση σιδηρούχων υλικών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο από μόνο του τόσο και ως πρόσθετο σε αργό σε αναλογίες μεγαλύτερες ή μικρότερες ανάλογα με το υλικό συγκόλλησης.
Είναι χαρακτηριστικό ότι η προσθήκη CO2 στο αργό, σταθεροποιεί το τόξο, ανάλογα με την ποσότητα και την ένταση του ρεύματος και ότι τήκει το σύρμα συγκόλλησης σε μεγαλύτερες στρογγυλές σταγόνες οι οποίες συντήκονται πολύ καλά με το μέταλλο βάσης μειώνοντας σημαντικά τις πιθανότητες ύπαρξης ατελειών στην συγκόλληση.
Αυτές οι ιδιότητες των μεγάλων σταγόνων απόθεσης υλικού και της καλής σύντηξης καθιστούν το αέριο πολύ ικανοποιητικό για συγκολλήσεις ρίζας.
Η ρευστότητα του λουτρού τήξης είναι σχετικά χαμηλή καθιστώντας έτσι την χρήση αυτού του αερίου κατάλληλη για συγκολλήσεις εκτός θέσης.
Αντίθετα, λόγω της μεγάλης διεισδυτικής ικανότητάς του θεωρείται ακατάλληλο αέριο για συγκολλήσεις ελασμάτων πάχους μέχρι 3mm
Η οξειδωτική του δράση το καθιστά κατάλληλο αέριο προστασίας και για συγκολλήσεις ελασμάτων τα οποία δεν έχουν καθαριστεί πρώτα από τους διαφόρους επιφανειακούς ρύπους.
Η μεγάλη του ικανότητα να οξειδώνει τα μέταλλα, καθιστά υποχρεωτική την χρήση ακριβότερων συρμάτων ενισχυμένα σε μαγγάνιο και πυρίτιο.
Συγκριτικά η απώλεια του μαγγανίου και πυριτίου, μπορεί να φθάσει αντίστοιχα σε 33% και 22% με την χρήση CO2 ενώ με χρήση μίγματος αργού με 10% CO2 οι απώλειες περιορίζονται περίπου στο 11% και 8%. Επάνω στην συγκόλληση σχεδόν πάντα εμφανίζονται καφέ νησίδες σκουριάς. Αυτές είναι τα διάφορα κραματικά στοιχεία του μετάλλου τα οποία έχουν οξειδωθεί από το CO2 και επιπλέουν στην επιφάνεια της ραφής. Το πλήθος και το μέγεθός τους αποτελούν μια ένδειξη της ποιότητας του αερίου προστασίας.
Η οξειδωτική αυτή δράση στα κραμματικά στοιχεία του μετάλλου επηρεάζει και τις μηχανικές ιδιότητες της ραφής. Γενικά όσο υψηλότερη είναι η οξειδωτική δράση του αερίου προστασίας τόσο χαμηλότερη είναι η αντοχή και η σκληρότητά του αλλά ανάλογα επηρεάζεται και η ολκιμότητα του μετάλλου.
Με την αύξηση της θερμοκρασίας τα υλικά καθίστανται περισσότερο ευάλωτα στην διακοκκική διάβρωση και έτσι δημιουργούνται τα διάφορα καρβίδια.
Στους ανοξείδωτους χάλυβες προσβάλλεται κυρίως το χρώμιο και δημιουργούνται καρβίδια του χρωμίου τα οποία γίνονται ιδιαίτερα ορατά στις συγκολλήσεις ανοξειδώτου όταν δεν λαμβάνεται μέριμνα για διαδικασία προστασίας της ρίζας.
Ιδιαίτερα, για την συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα με μηχανή σύρματος, MAG, το αέριο προστασίας, σύμφωνα με τις διεθνείς προδιαγραφές ISO 14175 (EN 439) θα πρέπει να είναι μίγμα αργού με περιεκτικότητα σε CO2 μέχρι 5%.
Σε ανοξείδωτο χάλυβα ποιότητας «L», δεν επιτρέπεται η χρήση αερίου προστασίας με περιεκτικότητα σε CO2 περισσότερο από 3%. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα των υλικών ποιότητας «L» όπως του 304L είναι 0,03% ενώ του 304 φθάνει μέχρι 0,08%.
Συγκριτικά μίγμα Ar+2%CO2 αφήνει στην ραφή περίπου 0,025% άνθρακα ενώ Ar+4%CO2 αφήνει στην ραφή περίπου 0,04% άνθρακα.
Το CO2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αέριο προστασίας ανοξειδώτου χάλυβα με την χρήση σωληνωτού σύρματος, εφ όσον το επιτρέπουν οι διαδικασίες.
Μία χαρακτηριστική ιδιότητα του CO2, είναι τα πολλά πιτσιλίσματα που. Ο τρόπος με τον οποίο τήκεται το σύρμα σε σταγόνες και μεταφέρεται στο λουτρό τήξης δημιουργεί μια εκρηκτική κατάσταση με αποτέλεσμα τα πολλά πιτσιλίσματα, την διατάραξη της ομαλής λειτουργίας του τόξου μειώνοντας έτσι την ταχύτητα συγκόλλησης αλλά και την όχι στρωτή και λεία επιφάνεια ραφής συγκόλλησης.
Κατά την πρακτική του εφαρμογή, το CO2 απαιτεί αρκετά υψηλότερη τιμή τάσης για την διάσπασή του και την δημιουργία του τόξου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο με αέριο προστασίας το CO2 δεν μπορεί πρακτικά να επιτευχθεί τόξο ψεκασμού.
