工藝人員要定期用霍爾槽對鍍液狀況進(jìn)行了解。那么什么是霍爾槽試驗(yàn)?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?yàn)榛魻柌墼嚻拖袷轻t(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(shí)驗(yàn)中，霍爾槽是一種非常重要而又實(shí)用的試驗(yàn)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(yàn)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(yuǎn)離陽極的一端電流密度最小，稱為遠(yuǎn)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(diǎn)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(diǎn)。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(diǎn)(1、2點(diǎn))的厚度；

IR1、IR2—陰極上不同點(diǎn)的電流密度；

η1、η2—陰極上不同點(diǎn)的電流效率。通過大量的試驗(yàn)，得出霍爾槽(陰極)試片上某點(diǎn)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(qiáng)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(yàn)液中，Cl=3．26，C2=3．05，在250mL試驗(yàn)液中，cl=5.1，G=5.24；

L—陰極上某點(diǎn)距陽極近端的距離。

經(jīng)測試和計(jì)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(yuǎn)端的電流密度則達(dá)到5.1A／din2。

由此可知，采用霍爾槽做試驗(yàn)，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(yàn)效率是非常有利的。

霍爾槽試驗(yàn)的另一個特點(diǎn)是從一次鍍得的試片上還可以獲得相當(dāng)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(shí)際上，這時的近端相當(dāng)于制件中的過角或靠近陽極等的高電流區(qū)部分，當(dāng)電流過大時，往往容易燒焦；而遠(yuǎn)端則相當(dāng)于制件的凹槽、孔隙、遠(yuǎn)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(dāng)鍍液中存在雜質(zhì)等時，陰極試片上會有一些特征的反應(yīng)，并且對于某一種鍍液，同樣的原因總是導(dǎo)致一樣的結(jié)果，也就是說，霍爾槽試驗(yàn)有較好的重現(xiàn)性，從而可以通過制作一系列標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行快速的排查。

一個優(yōu)良的電沉積液可以從霍爾槽試驗(yàn)中獲得從高端到低端全片光亮的鍍層。當(dāng)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(diǎn)、發(fā)黑、高區(qū)燒焦、低區(qū)漏鍍等。由于霍爾槽試驗(yàn)已經(jīng)被作為標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法，因此，采用標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法制作的霍爾槽試片就有了可比性。這種采用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行的試驗(yàn)，也成為一些同行可以理解和認(rèn)同的對霍爾槽試驗(yàn)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(yàn)的情況作為重要指標(biāo)。

通過對霍爾槽試驗(yàn)的簡明扼要的介紹，可以知道進(jìn)行電沉積液的開發(fā)和試驗(yàn)時，采用這種試驗(yàn)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(shí)踐來熟悉這種實(shí)驗(yàn)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(yàn)，電解液的濃度就會發(fā)生一些變化，使鍍液指標(biāo)偏移，因此，正規(guī)的霍爾槽試驗(yàn)，每槽試驗(yàn)液只能做2片試驗(yàn)，就要更換或調(diào)整。當(dāng)然，在實(shí)際試驗(yàn)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(yàn)的優(yōu)點(diǎn)。

(2)改良的霍爾槽實(shí)驗(yàn)

盡管霍爾槽是現(xiàn)場工藝管理的有效實(shí)驗(yàn)方法，但是隨著電鍍技術(shù)的進(jìn)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(jìn)行改進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(yīng)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(jìn)行試驗(yàn)。

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(jìn)行霍爾槽試驗(yàn)，由于鍍液總量比較大，可以不受標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(yàn)就達(dá)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(shí)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(yīng)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(yàn)，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(dá)15mm的極板做霍爾槽陽極，使霍爾槽原設(shè)計(jì)的尺寸效應(yīng)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(yàn)，也使得這些試驗(yàn)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(jì)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(dǎo)通，從而使采用這種霍爾槽的試驗(yàn)有了可比性。重要的是，在進(jìn)行霍爾槽試驗(yàn)的描述時，要注明所采用的是哪一種霍爾槽