周志平，謝湘娜

1.廣東省工業(yè)分析檢測中心，廣東 廣州 510650；2.廣東檢驗檢疫技術中心，廣東 廣州510623

溫控器廣泛應用于空調、冰箱等行業(yè)，它由感溫筒、毛細管和膜盒組成[1]，如圖1所示.圖1中波紋管和底盤材料為黃銅或紫銅，這兩個部件需要焊接.通常采用感應加熱方法焊接，焊接工作溫度為280 ℃左右，焊接時間為30 s.焊接需要使用EA-35助焊劑和無鉛焊料.焊接要求助焊劑活性強、焊料流動性好，焊縫平滑、無凹坑及無氣孔.焊接完畢后，需要對波紋管內部進行灌充氣體工質并保持密封狀態(tài)，要求內存的殘留物對內部密封環(huán)境的工質氣體的化學影響較低[1].廠家要求焊后不良率不能超過0.050%.

圖1 波紋管示意圖Fig.1 Diagrammatic of corrugated pipe

最近，使用廠家反映EA-35助焊劑出現(xiàn)了不正常的現(xiàn)象，助焊劑顏色變深和焊接質量變差.正常產品應為淡黃色的透明粘稠液體，近期產品在存儲和使用過程中顏色變成淡紅色甚至棕色.客戶用這種變色的助焊劑焊接后不良品率明顯上升.為了查出原因，對生產助焊劑的所有原料進行了嚴格檢驗和排查.EA-35助焊劑是以甘油為主溶劑，產品中甘油質量分數(shù)高達90%以上.甘油的品質直接影響助焊劑的性能穩(wěn)定性，所以重點考察了甘油.甘油的生產方法主要有三種[2]：一是從天然油脂中提取甘油，它包括皂化法和油脂水解法；二是以糖類物質為原料，用微生物發(fā)酵生產甘油，即發(fā)酵法，它包括糖蜜和淀粉質等原料的發(fā)酵法；三是以石油化工產品為原料，用化學方法合成甘油，即合成法，它包括氯化法、丙烯醛法和氧化丙烯法等[3].用不同方法生產的甘油，其糖分含量不同，即使用同一種方法生產甘油也可能因產地和批次不同，其糖分也會有所不同.

1 試驗部分

1.1 主要試劑和儀器

天然油脂提取甘油：A(馬來西亞椰樹)；B(印尼春金)；C(日本花王)；D(中國康源)；E(中國泰科)；蔗糖(太古糖業(yè)中國有限公司廣州分公司)；葡萄糖(汕頭市英吉利生物科技有限公司)；鹽酸(AR，廣州化學試劑廠)；磷酸(AR)；硫酸(AR).

費林溶液：溶液a的配制——將34.6 g CuSO4·5H2O溶于200 mL水中，用0.5 mL濃硫酸酸化后，再用水稀釋到500 mL待用.溶液b的配制——取173 g酒石酸鉀鈉KNaC4H4O6·5H2O，50 g NaOH固體溶于水中，再稀釋到500 mL，用精制石棉過濾.使用時將a和b兩種溶液等體積混合為費林溶液(用時現(xiàn)配)[3].

萬用電爐1000型(滄州泰鼎恒業(yè)試驗儀器有限公司)，YH-A3002型0.1 g精準電子天平(瑞安英衡有限公司).

1.2 實驗方法

1.2.1 原料甘油中糖分的定性實驗

取50 mL(62.5 g)甘油溶于水，稀釋至100 mL，混勻.取10 mL該溶液，加1 mL稀硫酸(20%)，水浴加熱5 min，然后依次加2 mL氫氧化鈉溶液(100 g/L)及5 mL新配費林溶液，再加熱10 min.如果樣品中不含或含很少蔗糖或葡萄糖，溶液為澄清透明；當樣品中蔗糖或葡萄糖含量較高時，溶液會呈現(xiàn)渾濁或產生沉淀[4].

1.2.2 不同助焊劑焊接質量的測試

廠家反饋助焊劑經(jīng)過一段時間倉儲后會發(fā)生顏色變化.現(xiàn)按圖2所示的流程進行助焊劑模擬生產及存儲試驗，試驗中觀察其顏色變化，并將試驗樣品送到生產現(xiàn)場以檢驗焊接質量.

圖2 助焊劑生產流程圖Fig.2 Flow chart of flux production

焊接效果可以歸納為三種情況：①焊料流動性好，焊縫平滑，光亮；②焊料流動性略差，焊縫有輕微的凹凸狀，無可見縫隙；③焊料流動性差，焊縫有凹坑、氣孔和堆積不均勻.將上述試驗產品送到佛山某廠進行焊接效果測試，并統(tǒng)計出焊接不良率[5]，焊接不良率超過0.050%視為不合格.

1.2.3 原料甘油品質控制(糖分允許含量的測定)

取50mL甘油A分別加入不同量的蔗糖和葡萄糖[6]，按照EA-35助焊劑生產工藝配制成助焊劑，觀察樣品顏色變化，并將樣品送到佛山某廠進行焊接測試，同時統(tǒng)計焊后不良率.

2 試驗結果與討論

2.1 不同廠家生產的甘油中糖分含量比較

按照實驗方法，用新配制的費林溶液定性檢測不同廠家生產的甘油中糖分含量高低.在試驗過程中，甘油A、B始終保持清澈透亮的狀態(tài)；甘油C、D開始保持透亮，加熱10 min后出現(xiàn)渾濁，其中甘油C比甘油D較快出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象；甘油E在10 min后開始出現(xiàn)渾濁，13 min后產生明顯的沉淀物.測定結果證明不同廠家生產的甘油產品中糖分含量差異很大.被檢測的五種甘油中糖分含量從高到低的順序為E，C，D，B，A.

2.2 助焊劑中糖分含量對顏色以及焊接質量的影響

將不同廠家生產的甘油按相同的工藝配方分別配制成EA-35助焊劑樣品，然后觀察助焊劑樣品顏色的變化，并將樣品進行焊接試驗.試驗結果列于表1.

表1不同廠家甘油配制的助焊劑顏色差異及焊接效果
Table1Thecolorandweldabilityoffluxfromdifferentmanufators

甘油種類 助焊劑顏色焊接效果焊后不良率/%甘油A淡黃好0.02甘油B淡黃好0.03甘油C紅差0.12甘油D微紅中0.05甘油E棕差0.38

用甘油A和甘油B生產的助焊劑均為淡黃色透明液體，長時間存放后未見明顯的顏色變化.用甘油C配制的助焊劑，開始也是淡黃色透明液體，但存放約10天后變成紅色液體，透明度下降.用甘油D配制的助焊劑，剛開始也是淡黃色透明液體，存放15天后變成微紅色，透明度基本不變.用甘油E配制的助焊劑，其顏色變化最快，在生產過程中加入鹽酸時，產品就變?yōu)榘导t色，在存儲2天后，呈棕色.實驗說明甘油中糖含量越高，助焊劑變色越快、顏色越深.

將配制的5個助焊劑樣品送至佛山某廠進行焊接測試，用甘油A和甘油B分別配制的助焊劑的焊接效果較好，不良率分別為0.02%和0.03%，在合格范圍內.用甘油C配制的助焊劑焊接后，存在肉眼可視的不良品特征，充氣實驗表明漏氣不良率達到0.12%，超標約20倍.用甘油D配制的助焊劑的焊接不良率為0.05%，達到廠家標準的上限.用甘油E配制的助焊劑，其焊接不良率超標近60倍，氣孔現(xiàn)象、焊料流動性不足造成堆積明顯.實驗證明，隨甘油中糖分含量的增加，焊接不良率大幅上升，助焊劑顏色變化加快，并逐漸變深.

2.3 助焊劑中最高允許糖分含量的探索性試驗

為了考察甘油中糖分含量對助焊劑顏色和焊接性能的影響，選擇糖分含量最低的甘油A為助焊劑的原料，按照實驗方法1.2.3在EA-35助焊劑中分別添加蔗糖和葡萄糖進行焊接試驗，試驗結果分別列于表2和表3.

表2蔗糖含量與助焊劑色度和焊后不良率的關系
Table2Relationshipbetweensucrosecontent，chromaticityoffluxandbadrateafterwelding

助焊劑添加蔗糖/g蔗糖質量分數(shù)/%顏色焊后不良率/%1號00淡黃0.022號0.100.16微紅0.053號0.500.79淺棕0.284號1.001.57深棕0.40

由表2可知，當助焊劑中蔗糖質量分數(shù)達到0.16%時，助焊劑的顏色就開始產生變化，不良率上升.當蔗糖質量分數(shù)達到0.79%時，焊接產品不合格率嚴重超標.這說明助焊劑中蔗糖質量分數(shù)最高不能超過0.16%.

表3葡萄糖含量與助焊劑色度和焊后不良率的關系
Table3Relationshipbetweenglucosecontent，chromaticityoffluxandbadrateafterwelding

助焊劑添加葡萄糖/g葡萄糖質量分數(shù)/%顏色焊后不良率/%1號00淡黃色0.022號0.600.96微紅0.053號0.801.00棕色0.394號1.001.30深棕0.60

由表3可知，當助焊劑中葡萄糖質量分數(shù)達到0.96%時，助焊劑的顏色開始發(fā)生變化，不良率上升.與蔗糖相比，葡萄糖含量對助焊劑顏色的影響較小.當葡萄糖質量分數(shù)達到1.00%時，焊接產品不合格率嚴重超標.這說明助焊劑中葡萄糖質量分數(shù)最高不能超過0.96%.

2.4 結果討論

由于以前用甘油生產EA-35助焊劑時，參考的GB/T 13206-2011 甘油 沒有糖分檢測項目[7]，從而忽略了糖分含量對助焊劑顏色和焊接效果的影響，導致有很長一段時間找不到助焊劑顏色加深和焊接效果變差的原因.實際上即使采用同一工藝生產的甘油，其糖分含量還是存在差異的.當使用糖分含量偏高的甘油配制助焊劑時，甘油中的糖分在生產過程中受高溫以及強酸和其他化學物品的影響會產生氧化還原反應，生成的物質不僅會導致助焊劑的顏色變深，而且還會影響助焊劑的活性，產生焊接缺陷，使焊后不良率上升.當甘油中糖分達到一定含量時，助焊劑產品中的含糖量也會相應上升(如助焊劑含蔗糖質量分數(shù)大于0.16%)，盡管新配制的助焊劑顏色正常，但是存儲過程中氧化還原反應持續(xù)進行，導致助焊劑顏色逐步加深和焊接效果變差.當甘油中糖分含量較高時，在助焊劑的配制過程中就會產生明顯的顏色變化，而且在存儲和使用過程中顏色還會進一步加深.由于無鉛焊接溫度高達280 ℃，焊接時間30 s，糖分及其氧化還原產物遇到高溫后會進一步分解和碳化，生成成分復雜的阻焊性物質，造成焊料與底盤潤濕性變差，焊后產品工質泄漏、工作不穩(wěn)定等問題.因此，生產這類助焊劑的原料甘油必須檢測糖分含量后才能用于生產，以確保助焊劑的性能穩(wěn)定和焊接質量.

3 結 論

當甘油中糖分超過一定含量，使配制的助焊劑蔗糖質量分數(shù)超過0.16%，或萄糖質量分數(shù)超過0.96%，就會導致助焊劑產品的顏色變深以及焊接質量變差，使焊后不良率升高.配制助焊劑所用的甘油，一定要嚴格監(jiān)控糖分指標，確保助焊劑的穩(wěn)定性和焊接質量.

參考文獻：

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[2] 樊利民，王菊華，裴文.甘油生產方法研究進展[J].浙江化工，2009，40(6):22-25.

[3] 鄒世能，劉德忠.發(fā)酵法生產甘油[J].日用化學工業(yè)，1997(1):41-43.

[4] 北京化學試劑總廠. GB/T 687-94 化學試劑 丙三醇[S].北京：中國標準出版社，1994.

[5] 周志平，謝湘娜，劉樹靈.密閉型溫控器無鉛焊接焊劑的研究[J].材料研究與應用，2009， 3(2):119-122.

[6] 黃立新，陳家明.淀粉糖品的糖分組成及其檢測方法標準的制定[J].中國標準化， 2001(3):21-22.

[7] 全國表面活性劑和洗滌用品標準化技術委員會.GB/T 132062011甘油[S]. 北京：中國標準出版社,2012.