第十七讲—赫尔槽试验(三)
6赫尔槽试验的应用
赫尔槽试验有多方面的广泛用途。举例如下。
(l)判断化工材料的质量。在伪劣产品充斥的情况下，对所购化工材料是否可用(特别是杂质多的、用废旧材料制作或实际含量低的工业品)，务必先通过赫尔槽试验判定能否用、用量要多大。不经试验而贸然加入生产大槽，加进去容易，取出来就难了(如不少工业硫酸镍都含有 及铜杂质)。
(2)确定添加剂的加入量。无论添加剂开发还是生产液中各种添加剂的调整，赫尔槽试验几乎是不可缺少的最佳实验手段。
(3)确定最佳工艺条件。通过赫尔槽试验确定最佳pH，液温，搅拌方式及搅拌强度，大生产允许阴极电流密度范围等工艺条件。特别要讲一下生产阴极电流密度范围的确定问题。如图1所示，若试片全光亮范围在AB之间，则在AB中点C上画一条线，再在CB上距离C点 CB处取一点D，依据试验所用电流，确定C、D处的阴极电流密度，下限为D的对应值，上限为C的对应值，即大生产所用阴极电流密度范围只能是DC之间。若以A、B对应的阴极电流密度作为限值则错了。原因是:实际生产中工件形状复杂，加之阴阳极距离、工件装挂方式等几何因素影响及阳极分布的影响，大生产必须留有足够范围的阴极电流密度余量。
图1 由试片光亮范围确定阴极电流密度范围
Figure1 Determination of eathodic currcn tdensity according to the brlght deposit area of test coupon
(4)测定镀液的分散能力。试片镀厚一点，用小探头测厚仪测定不同点的镀层厚度，可比较镀液分散能力。有赫尔槽三点法与八点法两种，在此不再赘述。
(5)判断镀液的深镀能力。有文献介绍的方法是：试片背面不绝缘，镀后看试片背面镀层状况来判断深镀能力。这是不恰当的，原因是每次试验时试片与槽壁紧贴的程度不一样，试片薄时有的并不很平整，背面镀层状况大不一样，试验无重现性、可比性。正确的方法是：对背面绝缘的试片，逐渐减小试验用电流，直至低端有漏镀现象，在同样电镀条件下比较低端漏镀范围。所用电流越小、低端漏镀越少，则镀液深镀能力越好。
(6)确定杂质的影响及处理办法。对难以分析而对电沉积影响又大的杂质，可用赫尔槽试验来判断及寻求处理办法。对己有明确认识的杂质影响，易于判断。比如镀镍液中有硝酸根，会造成高电流密度区镀层烧焦起皮处发黑，低电流密度处镀层漏镀。其快速去除的办法也是笔者采用赫尔槽试验寻求出来的，可参见《电镀与涂饰》2007年第2期54~55页。对未知杂质的判定则比较麻烦，需做大量试验。
(7)判断主要材料的含量或加入量。如氯化钾镀锌液中的氯化钾、氯化锌、硼酸等，许多工艺的主盐浓度、络合剂多少等。具体内容很多，故不详述。
(8)判定镀层脆性。已在第十四讲举过采用赫尔槽试验判断亮镍层脆性的例子。
7 赫尔槽试验的局限性
赫尔槽试验的局限性也是有的，并非万能。例如：
(l)难以直接判定合金电镀时镀层合金的比例。仿金镀有经验时，尚可由镀层色泽大致判定合金比例，并寻求接近24K金色的阴极电流密度范围。但对于锌一镍、锌一铁、镍一铁等合金，则只能依靠分析化验了。
(2)难以判定不同材质的电镀效果。试验时用铁试片或铜试片，铸造铁件、粉末冶金件、钦一铁一硼等多孔材质以及钦、铝、可伐合金等难镀金属的电镀效果很难判定。
(3)对非电沉积的化学镀、转化膜形成技术、化学与电化学抛光等工艺几乎无能为力。
8 试验结果不能指导生产的问题
有的人因为试验结果用于大生产时的不一致性，而对该试验不重视或持否定态度，是不对的。产生这种现象的主要原因有：
(l)取液不具有代表性。有的低档电镀厂过滤设备不到位，镀液很脏，调pH、补加添加剂、补充蒸发水后，只敢在液面附近轻微搅拌一下，因为若搅匀了则底部沉渣泛起，镀层粗糙而无法生产。若试验从镀液表层直接舀，则不具有代表性。应采用分析化验取样法取样：在镀液不同位置、不同深度用取液管分别取液，混合均匀后做试验。若对亮镍等硼酸含量高的镀液取冷液做试验，则硼酸含量显示不足。应在镀液加温并将槽底硼酸结晶认真搅溶后，取热液做试验。
(2)所用试验电源的纹波系数与大生产整流器的不一样。若大生产用电源的输出直流是低纹波的，而实验所用单相小整流器输出直流的纹波系数很大，则试验效果与大生产效果不一致。反之亦然。试验用电源的直流纹波系数应与大生产一致才行。这就要求试验电源应有多种输出直流方式供选择。脉冲电镀应采用脉冲直流小电源，且频率、占空比等参数与大生产相一致。
(3)试验时马虎大意。赫尔槽试验时必须讲求科学，态度严谨，否则得不出正确结果。本讲对该试验提出了许多严格要求近乎苛求，但却是笔者几十年的应用经验总结，有其中一条未办好都不行。“世界上怕就怕‘认真’二字”，科技工作者无十分认真的精神，只会一事无成。
本文来自《电镀与涂饰》2010年第29卷第5期。
