腐蝕電化學(xué)測試點(diǎn)滴

1、電化學(xué)測試技術(shù)及其在腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用 1 . 腐蝕電化學(xué)測試點(diǎn)滴 宋 詩 哲天津大學(xué)材料學(xué)院1。腐蝕電化學(xué)測試簡介2。電化學(xué)噪聲測試3。PowerSuite測試經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)滴 1。腐蝕電化學(xué)測試簡介發(fā)展新的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電化學(xué)測試技術(shù)微計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)、在線測量與數(shù)據(jù)解析電化學(xué)測試與近代物理表面分析相結(jié)合腐蝕電化學(xué)研究方法化學(xué)工業(yè)出版社 1988年電化學(xué)測試 施加激勵(lì)（擾動(dòng)）信號(hào)，得到響應(yīng) E (電位） 、I（電流） 如何實(shí)現(xiàn)？恒電位、恒電流 恒電位/恒電流儀 電解池： 研究電極 W （電極系統(tǒng)） 輔助電極A(C) 參比電極R穩(wěn)態(tài)測試 穩(wěn)態(tài)測試得到的電化學(xué)參數(shù)與時(shí)間無關(guān)暫態(tài)測試 暫態(tài)時(shí)電化學(xué)參數(shù)與時(shí)間有關(guān)，故可

2、用于研究界面結(jié)構(gòu)。 穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)是為了測試技術(shù)而引入的概念，是相對時(shí)間而言的。只要根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，在一定時(shí)間內(nèi)E，I相對穩(wěn)定就是穩(wěn)態(tài)。 腐蝕電位測定 Ecor t 曲線 Ecor與Icor無簡單的對應(yīng)關(guān)系，但Ecor值特別是Ecor t關(guān)系，對研究腐蝕過程有意義。 EcorrttEcorr膜破裂膜緩慢修復(fù)一般變化緩慢為均勻腐蝕，出現(xiàn)突變?yōu)榫植扛g。變“正”保護(hù)膜形成、修補(bǔ)；變“負(fù)”膜破壞、局部腐蝕。 電化學(xué)瞬態(tài)響應(yīng)Et0)exp(1 )(dpPsCRtIRIRtE t=0 E = IRs t E = IRs + IRP 腐蝕體系簡化的電化學(xué)等效電路恒電流：Et曲線指數(shù)上升，= RpCd恒電位：It

3、曲線指數(shù)下降，= RCd=（Rp/Rs）Cd對于同一腐蝕體系（Rp，Cd一定），恒電位時(shí)間常數(shù)小，易達(dá)到穩(wěn)態(tài)， 故采用恒電位比恒電流測試Rp有利。 研究目的評價(jià)耐蝕性測定腐蝕速度研究腐蝕機(jī)理依據(jù)腐蝕體系、腐蝕類型極化曲線與腐蝕速度測定極化曲線上根據(jù) E的大小，分為三個(gè)區(qū)： （1 1）微極化區(qū) - 線性極化 （2 2）弱極化區(qū) - 計(jì)算機(jī)解析 （3 3）強(qiáng)極化區(qū) - Tafel- Tafel外推不同區(qū)域腐蝕速度方程式可以化簡成不同形式，腐蝕速度測試方法也不同。但是各個(gè)區(qū)域的分界不是嚴(yán)格的，且不同腐蝕體系也不相同。極化阻力測定PcacacorRbbbbi1)(3 .2 Rp 是Ecor附近極化曲線

4、的斜率，具有電阻的量綱，稱極化電阻。 pcorRBicorpiR1IERdIdERpEpcorr,)(定性比較Rp，判斷金屬的耐蝕性。用極化阻力技術(shù)判斷局部腐蝕Rpa = Rpc 均勻腐蝕Rpa Eb測定，E越正，誘導(dǎo)期越短。 恒電流：E t曲線，當(dāng)E突然變負(fù)，為誘導(dǎo)期。點(diǎn)蝕生長過程研究 恒電位下，I t曲線，斜率2。電化學(xué)噪聲Electrochemical Noise(EN)（1）電化學(xué)噪聲技術(shù)簡介（2）電化學(xué)噪聲測定（3）電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)分析（4）電化學(xué)噪聲測量的應(yīng)用（）電化學(xué)噪聲技術(shù)簡介電化學(xué)噪聲是電解池中通過金屬電極/溶液界面的電流或電極電位的自發(fā)波動(dòng)。腐蝕電極局部陰陽極反應(yīng)活性的變化、

5、環(huán)境溫度的改變、腐蝕電極表面鈍化膜的破壞與修復(fù)、擴(kuò)散層厚度的改變、表面膜層的剝離及電極表面氣泡的產(chǎn)生等不是儀器的噪聲 。以隨機(jī)過程理論為基礎(chǔ)，用統(tǒng)計(jì)方法研究E、I波動(dòng)規(guī)律性的電化學(xué)方法。電化學(xué)噪聲是一種原位、無損的金屬腐蝕檢測技術(shù)，無須對被測電極施加擾動(dòng)；無須預(yù)先建立被測體系的電極過程模型；檢測設(shè)備簡單，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。 電化學(xué)噪聲測量意義：研究局部腐蝕的發(fā)生過程、研究表面膜動(dòng)態(tài)特征等。（）電化學(xué)噪聲的測定可在開路（Ecor）或極化（恒電位或恒電流控制）狀態(tài)下測定。當(dāng)在開路電位下測定EN時(shí)，檢測系統(tǒng)一般采用同種電極雙電極體系。可采用ZRA模式進(jìn)行測量 Zero-Resistance Amme

6、ter 電化學(xué)噪聲測試的電化學(xué)噪聲測試的ZRA模式模式 ZRA模式電路原理圖電化學(xué)噪聲測試的ZRA模式（）電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)分析原始EN數(shù)據(jù)：時(shí)間域曲線，去除直流分量時(shí)頻轉(zhuǎn)換：FFT, MEM, 小波分析頻率域分析：SPD曲線，（噪聲功率譜），譜噪聲電阻時(shí)間域分析：噪聲電阻， Origin 7.5 LabView 7, 8.5 噪聲的頻譜特征，一般用譜功率密度(Spectral Power Density)曲線表示 Fig. 3-1. Typical SPD curve fc Frequency f/Hz W SPD/dBV2Hz-1 Slope k SPD曲線的特征參數(shù) 白噪聲水平 W、高頻線性

7、部分的斜率 k、截止頻率 fc 均勻腐蝕產(chǎn)生的電流噪聲的SPD值在整個(gè)頻率域接近于恒定值，近似于白噪聲；而局部腐蝕產(chǎn)生電流噪聲的SPD值在雙對數(shù)坐標(biāo)系中表現(xiàn)為f-函數(shù) 。Uruchurtu和Dawson等指出：如果電位噪聲功率密度譜 SPD曲線高頻線性段的斜率等于或大于-20dB/decade時(shí)，電極發(fā)生局部腐蝕；小于-20dB/decade時(shí)，發(fā)生全面腐蝕。功率密度譜的直流極限可以作為腐蝕程度的判據(jù)，即直流極限越大，腐蝕越嚴(yán)重。 電化學(xué)噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差（SI ,SV）1)(21nxxSnii IVnSSR 噪聲電阻 (Rn)譜噪聲電阻 fIfVfRFFTFFTsn噪聲數(shù)據(jù)的頻率響應(yīng)：譜噪聲圖與阻

8、抗圖相似 tfRlinRsnfsn00pnsnRRR0（）電化學(xué)噪聲測量的應(yīng)用SCC緩蝕劑腐蝕監(jiān)控高溫氧化點(diǎn)蝕涂層評價(jià)3。PowerSuite測試經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)滴（1）不同模式電極系統(tǒng)及引線連接（2）腐蝕電位測定（3）腐蝕速度測定（4）極化阻力測定（5）極化曲線測定（6）電偶腐蝕測試（7）電化學(xué)噪聲（EN)測試（8）電化學(xué)阻抗譜（EIS)測試（1）不同模式電極系統(tǒng)及引線連接（2）腐蝕電位(開路電位)測定PowerCorr OpenCircuit Ecor vs Time設(shè)定：Total Time 和 Time per Point (S)由此確定點(diǎn)數(shù)。也可設(shè)定當(dāng)I或 某值，E某值時(shí)停止。注意應(yīng)選中“Ov

9、erride Auto I Run”,確定Max I也可測定Ecor下的電位噪聲（3）腐蝕速度測定線性極化：弱極化測量，可測 Icor,Rp PowerCorr Linear Sweep Linear Polarization 通常設(shè)定：E0 = -0.02V, E1 = 0.02V (v.s Eocp) Step Height :0.1mV, Scan Rate: 0.166mV/S (10mV/min )Tafel: 強(qiáng)極化測量, 可測 Icor, ba, bc PowerCorr Linear Sweep Tafel 通常設(shè)定：E0 = -0.25V, E1 = 0.25V (v.s E

10、ocp) Step Height :0.5mV, 決定 number of Points Scan Rate: 0.166mV/S 或 1mV/S, 決定 Step Time （4）極化阻力Rp測定恒電流階躍 PowerCorr - Galvanic Step Galvanostatic 設(shè)定階躍電流I1和持續(xù)時(shí)間Ts，Time per Point (采樣時(shí)間），可設(shè)定當(dāng)E,某值，或E某值時(shí)停止。注意應(yīng)選中“Override Auto I Run”,確定Max I對于273、273A和其他不是采用零阻電路測定電流的恒電位儀，可以連接成雙電極體系，恒電位下設(shè)定直流電位DC Potential 0V（不vs Eocp)DC = 0，相當(dāng)電極1與電極2短路，可測定兩電極間的短路電流即電流。（7）電化學(xué)噪聲（EN)測試PowerCorr OpenCircuit ZRA當(dāng)電極1和電極2為同種材料時(shí)，相當(dāng)短接，處于相同電位，即 Ecor, 這樣測出的E, I 即為Ecor, I0。故可用于EN, 電位噪聲和電流噪聲測量。設(shè)定同電偶腐蝕測試（8）EIS測試中注意的問題 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì): 根據(jù)研究目的 Eocp, Epol,