【机械行业标准(JB)】 电镀溶液试验方法 霍尔槽试验

中华人民共和国机械行业标准 电镀溶液试验方法 霍尔槽试验 1 主题内容与适用范围 本标准规定了电镀溶液的霍尔槽试验方法。本标准适用于测定电镀溶液的阴极电流密度范围、分散能力及整平性等性能，亦适用于研究电镀溶液组分及工艺条件的改变对镀层质量的影响。 2 术语 H霍尔槽：非导电材料的梯形镀槽，其中各电极排布能够观察宽广电流密度范围内的阴极或阳极效应。 3 方法原理 利用霍尔槽中阴极各部位与阳极的距离不同，相应的电流密度也不相同的原理，测试电镀溶液的性能及影响镀层质量的因素。 4 试验装置、仪器及设备 4.1 试验装置 霍尔槽试验装置包括直流电源和电流表等。霍尔槽试验装置如图所示。 4.2 试验仪器及设备 4.2.1 霍尔槽 霍尔槽是一种小型梯形电镀槽，其基本结构如图所示。槽体材料一般选用耐酸、碱的绝缘材料制作。霍尔槽最主要的特征是阴、阳极之间不平行，保持一定的角度。根据盛装溶液的容积可分为250mL、500mL、1000mL三种。最常用的是250mL和1000mL两种。霍尔槽的内部尺寸如下： 霍尔槽的内部尺寸（表1） | 霍尔槽种类 | 250mL | 1000mL | | :--- | :--- | :--- | | a | 48 mm | 120 mm | | b | 64 mm | 127 mm | | c | 85 mm | 212 mm | | d | 102 mm | 127 mm | | e | 65 mm | 85 mm | 在实际应用中，市售的一种霍尔槽在d边安装加热管，阴极旁开有一排空气搅拌孔，使用较广泛。还有一种改良型霍尔槽，其形状尺寸与普通霍尔槽相同，只在槽两平行壁中的长壁钻6孔、短壁钻4孔，孔的位置与尺寸无严格要求。该槽的优点是置于能加温（或冷却）的另一较大装有待测镀液的容器中，从而获得所需要的较稳定的镀液成分和液温。 4.2.2 阳极 阳极材料应与生产中使用的相同，并符合电镀阳极的国家标准。阳极形状为平板状。在容易钝化阳极的镀液中，可采用瓦楞状或网状，其几何厚度不能超过5mm。其具体尺寸见表2。 4.2.3 阴极 阴极材料应根据试验情况选取。一般多选用0.2～1mm厚的黄铜板或钢板。选用其他材料则对试验过程基本无影响。试片可根据试验目的进行打磨、浸蚀或抛光，然后背面涂绝缘涂料烘干。其具体尺寸见表2。 表2 霍尔槽阴、阳极尺寸 | 霍尔槽种类 | 250mL | 1000mL | | :--- | :--- | :--- | | 阴极尺寸 | 100×70 mm | 125×90 mm | | 阳极尺寸 | 64×70 mm | 85×90 mm | 4.2.4 电源 电源应比较稳定，最好采用直流恒电流电源。 4.2.5 直流电流表 量程应为0~10A，等级为0.5级或1级。 在实际测试中，可采用具有加热搅拌功能的成套霍尔槽试验装置。 5 试验条件的选择 5.1 镀液 为获取正确的试验结果，试验镀液应具有代表性。在重复试验时，每次试验所取镀液体积应相同。当使用不溶性阳极时，经1～2次电镀试验后应更换新液；如用可溶性阳极则应在4～5次试验后更换新液。在测试微量杂质或添加剂的影响时，每槽溶液试验次数还应酌情减少。 5.2 电流强度 电流强度应根据镀被的性质选择。若镀液允许的电流强度上限较大，则试验时的电流强度应取大点，但通常选取0.5~3A之间。某些镀种如镀铬溶液可提高至5～10A。试验微量杂质的影响时，可用0.5~1A。 5.3 试验时间 H霍尔槽试验的时间应根据试验的来确定，一般多选取5～10min。 5.4 试验温度 霍尔槽试验温度应根据镀液性质和试验目的来确定。 6 试验步骤 6.1 将待测溶液倒入霍尔槽中，贴边槽壁插入洗净的阳极板。 6.2 按图所示安装接线，并按工艺条件将镀液恒温。 6.3 将符合电镀前处理要求的阴极紧贴边槽壁带电入槽，按镀液的工艺条件，控制电流强度和电镀时间进行电镀。 6.4 断开电源，取出阴极试片洗净、烘干。根据试验目的进行结果处理。 7 结果表示 7.1 阴极各部位电流密度的计算 在霍尔槽中，阴极各部位到阳极的距离不同，相应各部位的电流密度也不一样。在离阳极远的一端（称为远端）电流密度最小，随着阴极与阳极之间距离的减小，电流密度逐步增大，直至离阳极近的一端（称为近端），电流密度最大。阴极上各部位的电流密度，可用下列经验公式计算：D = I(C - C_z * log(L)) 式中： L——阴极某部位距阴极近端的距离，cm； I——试验时的电流强度，A； D_k——阴极上某部位相应的电流密度，A/dm； C——与镀液性质有关的常数； C_z——常数。 作为参考，对于250mL的霍尔槽，可取C=5.10，C_z=5.24；对于1000mL的霍尔槽，...