工藝人員要定期用霍爾槽對鍍液狀況進行了解。那么什么是霍爾槽試驗?它有什么作用?下面將扼要介紹。作為電鍍生產(chǎn)的管理者，也有必要能夠解讀霍爾槽試片。因為霍爾槽試片就像是醫(yī)院為病人拍攝的X光片，通過解讀霍爾槽試片，可以獲得鍍液的許多信息。

   (1)霍爾槽(Hull cell)

在電鍍工藝開發(fā)和現(xiàn)場管理的實驗中，霍爾槽是一種非常重要而又實用的試驗方法。

所謂霍爾槽，也叫梯形槽，霍爾槽的結(jié)構(gòu)如圖所示。

霍爾槽試驗示意圖;

由圖4-1可以看出，霍爾槽的陰極兩端與陽極的距離不等，陰極上遠離陽極的一端電流密度最小，稱為遠端，而陰極離陽極最近的一端電流密度最高，稱為近端。在汶兩點之間．隨著陰糨與陽極距離的接近，電流密度也由小漸大，直至最大，這是霍爾槽試片的一個最為顯著的特點。由于同一個試片上不同距離的電流密度的不同，所獲鍍層的厚度、性能會有所不同?；魻柌坳帢O試片上鍍層厚度與電流的關(guān)系如下式：

式中 dl、d2—陰極上不同點(1、2點)的厚度；

IR1、IR2—陰極上不同點的電流密度；

η1、η2—陰極上不同點的電流效率。通過大量的試驗，得出霍爾槽(陰極)試片上某點的電流密度(Ik)與離近端的距離的對數(shù)成反比：Ik=I(C1一C2lgL)

式中I一通過霍爾槽的電流強度；

C1、c2—常數(shù)，與電解質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，在容量為l000mL的試驗液中，Cl=3．26，C2=3．05，在250mL試驗液中，cl=5.1，G=5.24；

L—陰極上某點距陽極近端的距離。

經(jīng)測試和計算表明，霍爾槽試片上的電流密度的這種差別，從最小到最大，相差50倍。比如用1A的電流在250mL的霍爾槽中做試鍍時，這時，近端的電流密度為0.10A／din2，而遠端的電流密度則達到5.1A／din2。

由此可知，采用霍爾槽做試驗，從一個試片上一次就可以獲得有50倍不同電流密度范圍的鍍層的狀態(tài)，對提高分析鍍液和鍍層性能的效率和試驗效率是非常有利的。

霍爾槽試驗的另一個特點是從一次鍍得的試片上還可以獲得相當于制件不同區(qū)域鍍層的狀態(tài)?？梢詮囊黄嚻峡吹?，從燒焦到漏鍍等各種鍍層狀況。實際上，這時的近端相當于制件中的過角或靠近陽極等的高電流區(qū)部分，當電流過大時，往往容易燒焦；而遠端則相當于制件的凹槽、孔隙、遠離陽極的低電流區(qū)，這些部位容易鍍不上或者鍍層很薄或發(fā)暗。

最有趣的是，當鍍液中存在雜質(zhì)等時，陰極試片上會有一些特征的反應，并且對于某一種鍍液，同樣的原因總是導致一樣的結(jié)果，也就是說，霍爾槽試驗有較好的重現(xiàn)性，從而可以通過制作一系列標準的已知良好和故障試片，作為參考，以方便對故障鍍液的故障進行快速的排查。

一個優(yōu)良的電沉積液可以從霍爾槽試驗中獲得從高端到低端全片光亮的鍍層。當出現(xiàn)某些工藝參數(shù)變量時，這種全光亮的試片的不同區(qū)域就會有所變化，比如，出現(xiàn)條痕、麻點、發(fā)黑、高區(qū)燒焦、低區(qū)漏鍍等。由于霍爾槽試驗已經(jīng)被作為標準的試驗方法，因此，采用標準的試驗方法制作的霍爾槽試片就有了可比性。這種采用標準方法進行的試驗，也成為一些同行可以理解和認同的對霍爾槽試驗的描述。在介紹一個電沉積工藝時，往往也要把其霍爾槽試驗的情況作為重要指標。

通過對霍爾槽試驗的簡明扼要的介紹，可以知道進行電沉積液的開發(fā)和試驗時，采用這種試驗鍍槽的好處，我們可以通過配制一些(比如1000～2000mL)含有待研究主鹽和配體的試液為基液，每次只用很少的液量(常用的是250mL)就可以獲得較多的信息。讀者如果有興趣，可以通過自己的實踐來熟悉這種實驗方法，并且很有可能會有所創(chuàng)新或發(fā)現(xiàn)。但是需要注意的是，由于霍爾槽的容量很小，每做一次試驗，電解液的濃度就會發(fā)生一些變化，使鍍液指標偏移，因此，正規(guī)的霍爾槽試驗，每槽試驗液只能做2片試驗，就要更換或調(diào)整。當然，在實際試驗工作中，為了了解包括槽液變化在內(nèi)的信息，或追蹤某種成分的影響，會多做幾片或一直做到出現(xiàn)某種結(jié)果為止，這也正是利用霍爾槽試驗的優(yōu)點。

(2)改良的霍爾槽實驗

盡管霍爾槽是現(xiàn)場工藝管理的有效實驗方法，但是隨著電鍍技術(shù)的進步，還是存在不能完全反映電沉積過程的情況。由此產(chǎn)生了一些對霍爾槽進行改進的方案，這些方案并不是取代或淘汰經(jīng)典的霍爾槽，而是針對一些特殊的實驗需要，以獲取更多的信息而制訂的。經(jīng)過改良的霍爾槽有如下幾種：

   ①帶升溫器和攪拌氣孔的霍爾槽。這種霍爾槽基本維持了原槽的所有特性，只是更加方便了。主要是為的適應光亮電鍍和電鍍工藝參數(shù)變量增加的場合，可以對有無攪拌和有無升溫器的不同情況進行試驗。

②可以在大槽中使用的帶對流孔的霍爾槽。這種霍爾槽是在槽體沒有電極的兩個面上各開有6個直徑lOmm圓孔，這樣可以將其放入另外較大的鍍槽內(nèi)進行霍爾槽試驗，由于鍍液總量比較大，可以不受標準規(guī)定的一個霍爾槽內(nèi)的鍍液只能做兩片有效試片的規(guī)定約束，以方便在現(xiàn)場調(diào)整鍍液。

③加長的霍爾槽。由于光亮劑技術(shù)的進步，有些光亮劑的光亮區(qū)的電流密度范圍超出了經(jīng)典霍爾槽試片的電流密度范圍，這時要確定影響這類光亮劑的因素，用原來的霍爾槽做試驗就達不到目的。這樣，就有人將霍爾槽的試片長度延長一倍，使原來為103mm(實際現(xiàn)在通用lOOmm的長度)長的試片，變?yōu)?span lang=EN-US>200mm長試片，這樣霍爾槽的陰極邊的長度也就要相應地延長，使霍爾槽變成一個底邊更長的梯形，這樣可以獲得更寬電流密度范圍的鍍層信息。

   ④采用陽極籃的霍爾槽[3]。由于要經(jīng)常做霍爾槽試驗，發(fā)現(xiàn)霍爾槽陽極的使用存在許多不規(guī)范的情況，比如，有人用厚度達15mm的極板做霍爾槽陽極，使霍爾槽原設(shè)計的尺寸效應有了改變。還有的用已經(jīng)溶解使得表面積變小的陽極做霍爾槽試驗，也使得這些試驗的結(jié)果與其他人做的結(jié)果沒有了可比性。因此筆者設(shè)計了一種采用了陽極籃的霍爾槽，這種霍爾槽將陽極區(qū)加長一些，以便安放一個網(wǎng)式陽極籃。這樣可以將無論什么形狀的陽極都可以放到陽極籃內(nèi)，讓陽極網(wǎng)來保證陽極電流的正常導通，從而使采用這種霍爾槽的試驗有了可比性。重要的是，在進行霍爾槽試驗的描述時，要注明所采用的是哪一種霍爾槽