第8章-電化學(xué)測量在腐蝕中的應(yīng)用課件

第8章電化學(xué)方法研究腐蝕8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試腐蝕速率的定義Tafel直線外推法線性極化法電化學(xué)阻抗譜技術(shù)恒電流脈沖法電化學(xué)噪聲定性和半定量分析技術(shù)8.2電化學(xué)方法研究鈍化與點(diǎn)蝕金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究8.3涂層防護(hù)性能的電化學(xué)研究與評價(jià)用于涂層體系的電化學(xué)研究方法概述電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞掃描電極技術(shù)對局部缺陷的檢測參考文獻(xiàn)第8章電化學(xué)方法研究腐蝕8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試88.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試腐蝕速率的定義Tafel直線外推法線性極化法電化學(xué)阻抗譜技術(shù)恒電流脈沖法電化學(xué)噪聲定性和半定量分析技術(shù)8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試腐蝕速率的定義8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－Tafel直線外推法

Tafel直線外推法求算腐蝕電流、腐蝕電勢的示意圖8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－Tafel直線外推法Ta不同濃度OL(EO)40存在時(shí)Zn在1.0MHCl和1.0MH2SO4中的Tafel曲線8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－Tafel直線外推法R不同濃度OL(EO)40存在時(shí)Zn在1.0MHCl和1.08.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－線性極化法利用極化曲線的線性區(qū)計(jì)算極化電阻8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－線性極化法利用極化曲線的線8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－線性極化法FeCr12在混凝漿（pH12.5，含15g/LCl－）浸泡三天后不同掃描速率下的動(dòng)電勢極化曲線R8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－線性極化法FeCr12在混8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)阻抗譜簡單等效電路模型對應(yīng)的Nyquist圖8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)阻抗譜簡單等效電路模8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)阻抗譜70/30Cu-Ni合金在海水（a）和含硫化物的海水（b）中的Nyquist圖，實(shí)線為模擬結(jié)果R8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)阻抗譜70/30C8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)阻抗譜RS－電解質(zhì)的歐姆電阻；Cdl－雙電層電容；Q1、CPE1－雙電層的CPE；Q2、CPE2－合金表面的鈍化膜或外氧化膜的CPE；Rf－合金表面鈍化膜的電阻；Rout－合金表面形成的多孔鈍化膜的電阻；Q3、CPE3－合金表面內(nèi)緊密的鈍化膜的CPE；Rfin－合金表面形成的內(nèi)緊密鈍化膜的電阻；W－Warburg擴(kuò)散阻抗70/30Cu-Ni合金在海水和含硫化物的海水中的物理模型及等效電路R8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)阻抗譜RS－電解質(zhì)的8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－恒電流脈沖法斷電流法中利用電勢衰減曲線直接求算時(shí)間常數(shù)的示意圖8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－恒電流脈沖法斷電流法中利用8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)噪聲法8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－電化學(xué)噪聲法8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－定性或半定量技術(shù)腐蝕電勢四種緩蝕劑的結(jié)構(gòu)及其濃度為200ppm時(shí)對碳鋼開路電勢的影響，MA為馬來酸酐C4H2O3，BP為聚氧乙烯和聚氧丙烯的嵌段共聚物（分子量M=5000），X+Y＝10，R為脂肪烴鏈，緩蝕劑Ⅰ至Ⅳ對應(yīng)的R分別為C10H21、C12H25、C14H29和C16H33RReactivityofpolyesteraliphaticaminesurfactantsascorrosioninhibitorsforcarbonsteelinformationwater8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－定性或半定量技術(shù)腐蝕電勢全碳酸鹽（TC）的砂漿中應(yīng)用MFP（10mass％）對體系的腐蝕電勢的影響，CC含Cl－8.1金屬腐蝕速率的電化學(xué)測試－定性或半定量技術(shù)腐蝕電勢R全碳酸鹽（TC）的砂漿中應(yīng)用MFP（10mass％）對體系的8.2電化學(xué)方法研究鈍化與點(diǎn)蝕金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究8.2電化學(xué)方法研究鈍化與點(diǎn)蝕金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定具有鈍化傾向的金屬的典型陽極極化曲線動(dòng)電勢法8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定具有鈍化傾向的金屬的典8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定不同量Mo+離子注入的樣品在0.9％NaCl溶液的動(dòng)電勢極化曲線，37℃動(dòng)電勢法Structureandcompositioneffectsonpittingcorrosionresistanceofausteniticstainlesssteelaftermolybdenumionimplantation8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定不同量Mo+離子注入的典型的恒電勢測試結(jié)果8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定恒電勢法Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete典型的恒電勢測試結(jié)果8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定加入不同濃度磷酸鹽后鐵在含0.5mol/LNaCl的飽和氫氧化鈣溶液中的恒電勢測試結(jié)果恒電勢法Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定加入不同濃度磷酸鹽后鐵8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定恒電流法利用恒定電流法評價(jià)點(diǎn)蝕傾向的原理示意圖Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定恒電流法利用恒定電流8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定恒電流法加入不同濃度磷酸鹽后鐵在含0.5mol/LNaCl的飽和氫氧化鈣溶液中的恒電流測試結(jié)果Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete8.2.1金屬點(diǎn)蝕敏感性的電化學(xué)評定恒電流法加入不同濃度8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究Evolutionofpassivityinairexposureofanironpassivefilm.ElectrochimicaActa,2006,52(1):187-1931自然電勢和開路電勢法ASB鐵暴露于空氣中時(shí)自然電勢隨時(shí)間的變化ASB經(jīng)－1.1V25min和－1.5V5min還原得到的ECB的自然電勢隨時(shí)間的變化，ASB在電化學(xué)還原前在干燥大氣（RH<30%）中暴露的時(shí)間分別為：a－小于20min，b－大于6h8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究Evolution8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

ECB鐵在空氣中暴露后開路電勢的衰變曲線，預(yù)暴露時(shí)間小于20min，28±2℃ECB鐵的恢復(fù)時(shí)間與在空氣中暴露時(shí)間的關(guān)系，預(yù)暴露時(shí)間：a<20min，b>6h，28±2℃1自然電勢和開路電勢法8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究ECB鐵在空氣中暴8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

AISI304L不銹鋼AISI304L在NaOH0.1M中掃描11次的結(jié)果和在0.1MNaOH+0.5MNaCl溶液中浸泡不同時(shí)間后的循環(huán)伏安曲線，拋光處理過的樣品（A）和磨損后的樣品（B），1mV/s2動(dòng)電勢掃描法R8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究AISI304L8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

2動(dòng)電勢掃描法陽極電勢限對Al在0.25MNaClO4溶液中的伏安曲線的影響，5mV/s，25℃MohammedAAmin,SayedSAbdElRehim,EssamEFElSherbini.ACandDCstudiesofthepittingcorrosionofAlinperchloratesolutions.ElectrochimicaActa,2006,51(22):4754-47648.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究2動(dòng)電勢掃描法陽8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

3恒電勢／電流暫態(tài)法Al在0.25MNaClO4溶液中的電勢－時(shí)間暫態(tài)曲線，25℃i：1－5；2－15；3－25；4－35；5－45；6－55

各陽極電流密度，微安/厘米2

8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究3恒電勢／電流暫3恒電勢／電流暫態(tài)法Al在0.25MNaClO4溶液中的點(diǎn)蝕電勢與所施加的陽極電流密度的關(guān)系，25℃8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

3恒電勢／電流暫態(tài)法Al在0.25MNaClO4溶液中的8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

3恒電勢／電流暫態(tài)法Al在0.25MNaClO4溶液中的電流－時(shí)間暫態(tài)曲線，25℃，各電勢值：(1)－0.57V；(2)－0.50V；(3)－0.43V；(4)－0.35V；(5)－0.31V；(6)－0.26V；(7)－0.2V；(8)－0.19V；(9)－0.18V；(10)－0.17V；(11)－0.16V；(12)－0.15V8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究3恒電勢／電流暫8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

Al在0.25MNaClO4溶液中的穩(wěn)定電流密度與所施加的陽極電勢的關(guān)系3恒電勢／電流暫態(tài)法8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究Al在0.25M電勢階躍值對Al在0.25MNaClO4溶液中的點(diǎn)蝕電流密度增長速率的影響，25℃8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

3恒電勢／電流暫態(tài)法電勢階躍值對Al在0.25MNaClO4溶液中的點(diǎn)蝕電流密Al在0.25MNaClO4溶液中的點(diǎn)蝕成核速率與電勢階躍值的關(guān)系8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

3恒電勢／電流暫態(tài)法Al在0.25MNaClO4溶液中的點(diǎn)蝕成核速率與電勢階躍恒電勢作用下經(jīng)陽極氧化的2024Al合金在0.5MNaCl溶液中的電流響應(yīng)曲線8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

3恒電勢／電流暫態(tài)法Studyofelectrochemicalbehaviorandmorphologyofpittingonanodized2024aluminumalloy.SurfaceandCoatingsTechnology,2004,182(2-3):237-241恒電勢作用下經(jīng)陽極氧化的2024Al合金在0.5MNaCl8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究

金屬／鈍化膜／腐蝕介質(zhì)體系a－R、Q分別為界面電阻和常相位角元件CPE；b－R1、Q分別為電荷傳遞電阻和界面CPE，Zf為表征金屬空位和氧空位在氧化膜內(nèi)的遷移的膜層阻抗；c－R1、Q1分別為界面電阻和CPE，Q2為表征鈍化膜內(nèi)帶電粒子遷移的CPE；d－R1、Q1分別為電荷傳遞電阻和CPE，R2、Q2分別為膜層（半導(dǎo)體空間電荷層）電阻和CPE4電化學(xué)阻抗譜法Passivationmodelof316stainlesssteelinsimulatedcoolingwaterandtheeffectofsulfideonthepassivefilm8.2.2金屬鈍化膜與點(diǎn)蝕破壞過程研究金屬／鈍化膜／腐蝕8.3涂層防護(hù)性能的電化學(xué)研究與評價(jià)防腐蝕涂層所以能起到防腐蝕作用主要是因?yàn)槠帘巫饔镁徫g、鈍化作用犧牲陽極保護(hù)作用。起保護(hù)性作用的覆蓋層的基本要求是：①結(jié)構(gòu)致密，完整無孔，不透過介質(zhì)；②與基體金屬有良好的結(jié)合力，不易脫落；③具有高的硬度和耐磨性；④在整個(gè)被保護(hù)表面上均勻分布。8.3涂層防護(hù)性能的電化學(xué)研究與評價(jià)防腐蝕涂層所以能起到防8.3.1用于涂層體系的電化學(xué)研究方法概述1直流電化學(xué)法2電化學(xué)阻抗譜法3電化學(xué)噪聲法4氫滲透電流法

應(yīng)用涂層下陰極還原反應(yīng)產(chǎn)物－氫的滲透原理，通過測量氫的滲透量和變化規(guī)律可確定涂層下腐蝕反應(yīng)過程的難易程度進(jìn)而評價(jià)涂層耐蝕性和耐剝落性

5掃描開爾文探針和掃描振動(dòng)電極技術(shù)

8.3.1用于涂層體系的電化學(xué)研究方法概述1直流電化學(xué)法8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞表面被無缺陷有機(jī)涂層覆蓋的金屬與電解質(zhì)相接觸時(shí)的等效電路在鋼上趨于完善的涂層的阻抗圖Corrosionprotectionbyorganiccoatings:electrochemicalmechanismandnovelmethodsofinvestigation8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞表面被無缺陷有機(jī)涂8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞在有缺陷的聚合物涂層覆蓋的金屬的阻抗譜示意圖8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞在有缺陷的聚合物涂8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞因劃傷引起涂層剝離的體系等效電路模型8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞因劃傷引起涂層剝離8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞考慮氧擴(kuò)散過程（a）及陰陽極過程的時(shí)間常數(shù)不交叉的等效電路（b）（a）（b）Evaluationofthesurfacetreatmenteffectonthecorrosionperformanceofpaintcoatedcarbonsteel8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞考慮氧擴(kuò)散過程（a8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞專用于檢測涂層結(jié)合力的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖及測試結(jié)果a－內(nèi)層；b－外層；c－全涂層NewmethodsforthestudyoforganiccoatingsbyEIS:Newinsightsintoattachedandfreefilms8.3.2電化學(xué)阻抗譜測量有機(jī)涂層的破壞專用于檢測涂層結(jié)合8.3.3掃描電極技術(shù)對局部缺陷的檢測GGrundmeier,WSchmidt,MStratmann.Corrosionprotectionbyorganiccoatings:electrochemicalmechanismandnovelmethodsofinvestigation.ElectrochimicaActa,2000,45(15-16):2515-25338.3.3掃描電極技術(shù)對局部缺陷的檢測GGrundmeiSVP-掃描振動(dòng)探針系統(tǒng)(ScanningVibratingProbe)材料腐蝕的電化學(xué)測試方法局限于整個(gè)樣品的宏觀測試,測試結(jié)果只反映樣品的不同局部位置的整體統(tǒng)計(jì)結(jié)果,不能反映出局部的腐蝕及材料與環(huán)境的作用機(jī)理。第一代掃描參比電極技術(shù)（SRET，ScanningReferenceElectrodeTechnique）能探測局部腐蝕的發(fā)生。第二代掃描振動(dòng)電極技術(shù)（SVET，ScanningVibratingElectrodeTechnique）采用振動(dòng)電極測量局部(電流，電位〕隨遠(yuǎn)離被測電極表面位置的變化。SVET具有比SRET更高的靈敏度。SVP-掃描振動(dòng)探針系統(tǒng)(ScanningVibratinSVP-掃描振動(dòng)探針系統(tǒng)SVP工作原理掃描振動(dòng)參比電極系統(tǒng)是利用振動(dòng)電極和鎖相放大器消除微區(qū)掃描中的噪聲干擾，提高測量精度。SVP系統(tǒng)具有高靈敏度，非破壞性，可進(jìn)行電化學(xué)活性測量的特點(diǎn)。它可進(jìn)行線性或面掃描，研究局部腐蝕(如電蝕和應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生、發(fā)展等)，表面涂層及緩蝕劑的評價(jià)等方面的研究。掃描振動(dòng)探針(SVP)是在液態(tài)腐蝕環(huán)境下，進(jìn)行腐蝕研究的有力工具，它能檢測小于5A/cm2的原位腐蝕。Scanningvibratingreferenceelectrodetechnique:acalibrationstudytoevaluatetheoptimumoperatingparametersformaximumsignaldetectionofpointsourceactivitySVP-掃描振動(dòng)探針系統(tǒng)SVP工作原理ScanningviSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)SKP掃描開爾文探針系統(tǒng)是一種無接觸，無破壞性的儀器，可以用于測量導(dǎo)電的、半導(dǎo)電的，或涂覆的材料與試樣探針之間的功函差。這種技術(shù)是用一個(gè)振動(dòng)電容探針來工作的，通過調(diào)節(jié)一個(gè)外加的前級電壓可以測量出樣品表面和掃描探針的參比針尖之間的功函差。功函和表面狀況有直接關(guān)系的理論的完善使SKP成為一種很有價(jià)值的儀器，它能在潮濕甚至氣態(tài)環(huán)境中進(jìn)行測量的能力使原先不可能的研究變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。SKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)SKP掃描開爾文探針系統(tǒng)是一種無SKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSampleMetalProbe=WorkFunctionE=FermiLevelprobeEProbeESamplesampleVcSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSampleMetalSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSampleMetalProbe+++---EProbeESample==WorkFunctionE=FermiLevelSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSampleMetalSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSampleMetalProbeEProbeESampleVbVb=-VcSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSampleMetalSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSample30mEProbeESampleVbIacIacIac=0whenVb=-VcLock-in

AmplifierSKP-掃描開爾文探針系統(tǒng)MetalSample30mSVET-SKP系統(tǒng)工作特點(diǎn)1.非接觸測量，不干擾測定體系。2.對界面區(qū)狀態(tài)的變化敏感，如材料表面和表面膜元素分布，應(yīng)力分布，界面區(qū)化學(xué)分布，電化學(xué)分布的變化。3.測定金屬、絕緣膜下金屬和半導(dǎo)體電位分布。4.10-12A~10-15A數(shù)量級的極弱交流信號的測量，測定裝置必須具有很高的抗干擾能力。5.在線（In-situ）圖示樣品微區(qū)電化學(xué)和樣品表面變化過程等。6.一維、二維和三維圖示與分析（3D軟件為選配）SVET-SKP系統(tǒng)工作特點(diǎn)1.非接觸測量，不干擾測定體系SVP-SKP應(yīng)用不銹鋼和鋁等材料的點(diǎn)蝕檢測、成長過程在線監(jiān)測等；有機(jī)和金屬涂層缺陷和完整性研究；金屬/有機(jī)涂層界面的腐蝕的機(jī)制與檢測；有機(jī)涂層的剝離和脫落機(jī)制；鈍化處理的不銹鋼焊接熱影響區(qū)的電位分布；干濕循環(huán)的碳鋼和不銹鋼的陰極區(qū)和陽極區(qū)的分布行為；薄液層下氧還原反應(yīng)和金屬的腐蝕過程的特征；模擬不同大氣環(huán)境的腐蝕電位在線監(jiān)測；鋁合金等材料在大氣環(huán)境中局部腐蝕敏感性；SVP-SKP應(yīng)用不銹鋼和鋁等材料的點(diǎn)蝕檢測、成長過程在線監(jiān)SVP-SKP應(yīng)用鋁合金的絲狀腐蝕(filiformcorrosion)；硅烷L-B膜修飾金屬表面的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性；鋅-鐵偶合金屬界面區(qū)的電位分布特征；磷化處理鋅表面的碳微粒污染檢測；檢測微小金屬表面的應(yīng)力分布和應(yīng)力腐蝕開裂；檢測金屬和半導(dǎo)體材料微小區(qū)域的表面清潔度，缺陷，損傷和均勻程度；研究和評價(jià)氣相緩蝕劑性能；電化學(xué)傳感器SVP-SKP應(yīng)用鋁合金的絲狀腐蝕(filiformcorSteelAlloyWeldmentinTapWater0hours1hour1.5hours3.5hours48hours51hoursSteelAlloyWeldmentinTapWa316LinH2SO4ABCDE316LinH2SO4ABCDECorrelationoftoEc