GBT 39482.1-2023 涂漆和未涂漆金屬試樣的電化學(xué)阻抗譜（EIS） 第1部分：術(shù)語(yǔ)和定義

涂漆和未涂漆金屬試樣的電化學(xué)阻抗譜(EIS)2023-09-07發(fā)布國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)1本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T39482《涂漆和未涂漆金屬試樣的電化學(xué)阻抗譜(EIS)》的第1部分。GB/T39482已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：術(shù)語(yǔ)和定義；——第3部分：從模擬電解池獲得數(shù)據(jù)的處理和分析。本文件等同采用ISO16773-1:2016《涂漆和未涂漆金屬試樣的電化學(xué)阻抗譜(EIS)第1部分：術(shù)請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國(guó)涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC5)歸口。本文件起草單位：中國(guó)科學(xué)院海洋研究所、常州光輝新材料研究所有限公司、中海油常州涂料化工研究院有限公司、湖北三江航天涂裝設(shè)備工程有限公司、浙江魚(yú)童新材料股份有限公司、浙江賽飛電器股份有限公司、珠海衡測(cè)科技有限責(zé)任公司、溧陽(yáng)市佳禾電子材料有限公司、浙江超浪新材料有限公司、國(guó)恒信(常州)檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)有限公司、青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院、浙江亙?cè)苛峡萍加邢薰?、?biāo)格達(dá)精密儀科祥防腐材料有限公司、四川國(guó)恒信檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)有限公司、青島理工大學(xué)、馬鞍山采石磯涂料有限公本文件主要起草人：趙霞、穆志超、楊慶偉、張國(guó)琴、段繼周、俞高波、季軍宏、吳化格、楊亞良、ⅡGB/T39482描述了電化學(xué)阻抗譜(EIS)的應(yīng)用。盡管本文件最初是針對(duì)涂料而制定的，并且主要部分是針對(duì)涂層，但是一般指導(dǎo)原則也可用于未涂漆的試樣。對(duì)于未涂漆的試樣，可以在ISO/GB/T39482旨在描述電化學(xué)阻抗譜(EIS)的應(yīng)用，擬由四個(gè)部分構(gòu)成?！?部分：術(shù)語(yǔ)和定義。界定了電化學(xué)阻抗譜中使用的術(shù)語(yǔ)和定義?！?部分：數(shù)據(jù)采集。描述了一種測(cè)試實(shí)驗(yàn)室儀器的實(shí)驗(yàn)程序，用于采集和表示在恒電位控制下收集的重點(diǎn)是金屬表面高阻抗有機(jī)涂層的EIS數(shù)據(jù)。規(guī)定了模擬高阻抗體系特性的模擬電解池。給出了從模擬電解池和帶有涂層的金屬試樣中采集阻抗數(shù)據(jù)的測(cè)試程序和設(shè)置參數(shù)。概述了采用模擬電解池的理論數(shù)據(jù)來(lái)比較已經(jīng)記錄的譜圖的一種程序，以便為可接受的儀器精度和局限性制定指南。不提供任何關(guān)于數(shù)據(jù)解析的指導(dǎo)?！?部分：從模擬電解池獲得數(shù)據(jù)的處理和分析。規(guī)定了一種用于評(píng)估高阻抗涂漆試樣EIS試驗(yàn)裝置的程序，并給出了獲得值的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?！?部分：涂覆和未涂覆聚合物試樣的譜圖示例。本質(zhì)上是資料性的，包括了涂層金屬試樣阻抗譜研究的一些背景和一些實(shí)際涂層的典型譜圖示例。ISO/TR16208描述了電化學(xué)阻抗譜(EIS)的基本原理，特別著重于金屬材料的腐蝕。還涉及如何使用電化學(xué)設(shè)備、設(shè)置和連接電氣儀器、顯示測(cè)量數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果。1涂漆和未涂漆金屬試樣的電化學(xué)阻抗譜(EIS)第1部分：術(shù)語(yǔ)和定義本文件界定了電化學(xué)阻抗譜(EIS)在GB/T39482其他部分中應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)和定義。2規(guī)范性引用文件本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。峰間振幅peak-to-peakamplitude施加的交流擾動(dòng)信號(hào)中最大和最小激勵(lì)信號(hào)的最大差值。注：峰間振幅通常用毫伏(mV)表示。均方根振幅rmsamplitudeUms施加交流擾動(dòng)信號(hào)的均方根(即有效)值。注：即交流振幅的峰間值除以(2×√2)。波特圖Bodeplot相位角(3.36)與施加頻率對(duì)數(shù)的關(guān)系曲線(a),以及阻抗大小(3.28)|Z|的對(duì)數(shù)與施加頻率對(duì)數(shù)的電荷轉(zhuǎn)移電阻chargetransferresistanceR代表等效電路(3.18)中金屬-電解液界面特性的電阻器的電阻。注：電荷轉(zhuǎn)移電阻通常用歐姆(Ω)表示。電荷轉(zhuǎn)移電阻率通常用歐姆平方厘米(Ω·cm2)表示。涂層coating通過(guò)一次或多次施涂將涂料涂覆到底材上所形成的涂料層。2涂裝coating涂層施工的過(guò)程。涂層電容coatingcapacitance代表等效電路(3.18)中涂層(3.5)電容的電容器的電容。注1:涂層電容通常用納法(nF)表示。涂層比電容通常用納法平方厘米(nF·cm2)表示。注2:對(duì)于沒(méi)有理想電容的涂層，通常使用常相位角元件(CPE)。CPE的使用沒(méi)有物理意義。涂層電阻coatingresistanceR。代表等效電路(3.18)中涂層(3.5)電阻的電阻器的電阻(3.40)。注：涂層電阻通常用千兆歐姆(GQ)表示。涂層電阻率通常用千兆歐姆平方厘米(GΩ·cm2)表示。腐蝕電位corrosionpotential一個(gè)或多個(gè)氧化劑的氧化(腐蝕)速率和還原速率相等時(shí)，腐蝕表面的電位。注1:這也被稱(chēng)為混合電位或穩(wěn)定電位。注2:該電位是在開(kāi)路電位條件下相對(duì)于參比電極(3.39)測(cè)量的。注3:腐蝕電位通常用伏特(V)表示。腐蝕速率corrosionrate單位時(shí)間內(nèi)金屬的損失量。注：腐蝕速率通常用毫米每年(mm/a)表示。對(duì)電極counterelectrode;CE電解池(3.15)中的惰性電極，電流從該電極通過(guò)或進(jìn)入工作電極(3.46)。雙電層電容double-layercapacitanceC代表等效電路(3.18)中金屬-電解液的界面特性的電容器的電容。注：雙電層電容通常用微法(μF)表示。比雙電層電容通常用微法平方厘米(μF·cm2)表示。模擬電解池dummycell安裝有代表等效電路(3.18)的電氣元件以及與測(cè)量?jī)x器連接點(diǎn)的印制電路板。電化學(xué)設(shè)備內(nèi)所有電壓的基準(zhǔn)電壓。電解池electrochemicalcell電解液中至少包含兩個(gè)電極的系統(tǒng)。3允許電化學(xué)系統(tǒng)的阻抗譜以應(yīng)用信號(hào)頻率函數(shù)的形式記錄下來(lái)，通過(guò)傳遞函數(shù)分析獲得譜圖的電電磁噪聲electromagneticnoise電路中電流和/或電壓信號(hào)的電氣噪聲，其來(lái)源是附近電氣設(shè)備的雜散電磁輻射。注：例如，這可能是一個(gè)體系網(wǎng)，由電阻、電容和電感器等元件組成，其具有與電化學(xué)系統(tǒng)相同的阻抗譜(即相同的擾動(dòng)響應(yīng))。記錄數(shù)據(jù)與零的百分比偏差，或數(shù)據(jù)與所用模擬電解池元件絕對(duì)值的百分比偏差。注1:通過(guò)從理論等效電路數(shù)據(jù)中減去測(cè)試數(shù)據(jù)并除以理論等效電路數(shù)據(jù)來(lái)確定記錄數(shù)據(jù)與零的百分比偏差。此方法僅適用于模擬電解池測(cè)量。注2:通過(guò)從記錄的譜圖中計(jì)算等效電路元件的值，確定與所用模擬電解池元件絕對(duì)值的百分比偏差。它表示與模擬電解池元件絕對(duì)值的百分比偏差。用于減少對(duì)電解池(3.15)(或電路)電磁干擾的金屬柜，該金屬柜將電解池完全屏蔽并與儀器地線可以控制通過(guò)工作電極(3.46)和對(duì)電極(3.11)的電流，并測(cè)量在工作電極上產(chǎn)生的相對(duì)于參比電電勢(shì)基準(zhǔn)點(diǎn)。注：電路中的電壓是相對(duì)于這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量的。在電化學(xué)系統(tǒng)中，可能有以下幾種類(lèi)型的接地方式。a)地線：它是一個(gè)與大地的連接。如交流插座中的“保護(hù)接地引線”與大地相連。連接到交流電源的臺(tái)式計(jì)算機(jī)的機(jī)箱將以這種方式接地。b)浮地：在電化學(xué)系統(tǒng)(儀器和電解池)中實(shí)際上沒(méi)有接地。c)信號(hào)接地：是恒電位儀(3.38)電子電路中的參考點(diǎn)。根據(jù)恒電位儀的設(shè)計(jì)，信號(hào)接地的方式可能為接地線或浮地。d)虛擬接地：是一個(gè)點(diǎn)，通常是工作電極(3.46),由運(yùn)算放大器維持在相當(dāng)于接地的電壓。Z電解池(3.15)中所施加交流電壓U(或電流I)和響應(yīng)電流(或電位)之間與頻率相關(guān)的復(fù)數(shù)比值，即△U/△I。注1:只有當(dāng)擾動(dòng)和響應(yīng)線性相關(guān)(比值的數(shù)與擾動(dòng)的大小無(wú)關(guān))且響應(yīng)僅由擾動(dòng)引起時(shí)，該比值才是阻抗。當(dāng)在腐4注2:阻抗通常用歐姆(Ω)表示。阻抗率通常用歐姆平方厘米(Ω·cm2)表示。電解液中，工作電極(3.46)與參比電極(3.39)之間電壓降，由電解液的電阻(3.40)和電極之間的距離導(dǎo)致。線性系統(tǒng)linearsystem擾動(dòng)的響應(yīng)與擾動(dòng)成正比的系統(tǒng)。線性系統(tǒng)分析linear-systemanalysis線性系統(tǒng)(3.25)對(duì)擾動(dòng)響應(yīng)的處理。李薩如圖形Lissajousfigure電解池(3.15)對(duì)正弦/余弦信號(hào)的響應(yīng)的圖形表示，通過(guò)在相互垂直的軸上繪制電流與電壓的關(guān)系阻抗大小magnitudeoftheimpedance阻抗模值modulusoftheimpedance阻抗(3.23)實(shí)部和虛部平方和的平方根。式中：Z——復(fù)阻抗；z′——阻抗的實(shí)部；z#——阻抗的虛部。注2:阻抗大小通常用歐姆(Ω)表示。阻抗率大小通常用歐姆平方厘米(Ω·cm2)表示。多正弦分析multi-sineanalysis施加由幾個(gè)不同頻率的正弦波組成的波同時(shí)測(cè)量每個(gè)頻率下的響應(yīng)值。非線性系統(tǒng)non-linearsystem擾動(dòng)的響應(yīng)與擾動(dòng)不成正比的系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)分析non-linearsystemanalysis非線性系統(tǒng)(3.30)對(duì)擾動(dòng)響應(yīng)的處理。注：如果所施加擾動(dòng)的幅度足夠低，則能將系統(tǒng)視為線性系統(tǒng)(3.25)。奈奎斯特圖Nyquistplot阻抗(3.23)Z的虛部z”的負(fù)數(shù)與阻抗的實(shí)部z'的曲線關(guān)系圖。開(kāi)路電位open-circuitpotentialUp當(dāng)沒(méi)有電流流入或流出參比電極時(shí)，相對(duì)于參比電極(3.39)測(cè)量的工作電極(3.46)電位。注：開(kāi)路電位通常用伏特(V)表示。5氧化層oxidelayer金屬與氧或含氧化合物反應(yīng)形成的表面層。相位phase波譜振幅的波峰位置與參考位置之間的距離。相位角phaseangle9相位(3.35)差，以相同頻率周期性重復(fù)出現(xiàn)的電壓和電流之間的角度表示。注：相位角通常用度()表示。極化電阻polarizationresistanceRl腐蝕電位(3.9)下電位U與電流I曲線的斜率，即dU/dl。注：極化電阻通常用歐姆(Ω)表示。極化電阻率通常用歐姆平方厘米(Ω·cm2)表示。用于自動(dòng)將電解液中的工作電極(3.46)保持在相對(duì)于參比電極(3.39)的受控電位下，并可測(cè)量工作電極與對(duì)電極之間的電流的電子儀器。參比電極referenceelectrode;RE具有穩(wěn)定和可再現(xiàn)電位，并可用作電極電位測(cè)量參考的電極。注1:該電極具有相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的熱力學(xué)穩(wěn)定電位。注2:常用參比電極為飽和甘汞電極(SCE)、銀/氯化銀電極(Ag/AgCl)、銅/硫酸銅電極(Cu/CuSO?)。R電路元件的特性，通過(guò)它阻止電流流過(guò)電路元件。用于將參比電極(3.39)連接至工作電極(3.46)并將參比電極與測(cè)試溶液(例如電解液)分離的實(shí)驗(yàn)注：通常采用魯金毛細(xì)管。屏蔽shielding通過(guò)將攜帶信號(hào)的導(dǎo)體或裝置(如電解池)封裝在能接地或使信號(hào)失效的導(dǎo)電材料中來(lái)阻擋電磁噪單正弦分析single-sineanalysis給定頻率的單個(gè)正弦波的應(yīng)用以及該頻率下的響應(yīng)測(cè)量。6系統(tǒng)響應(yīng)分析system-responseanalysis系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)響應(yīng)的分析。傳遞函數(shù)分析transfer-functionanalysis通過(guò)對(duì)系統(tǒng)施加交流輸入進(jìn)行擾動(dòng)，分析響應(yīng)的相位(3.35)和振幅，以確定傳遞函數(shù)，即系統(tǒng)的阻抗(3.23),從而測(cè)量所研究系統(tǒng)特性的技術(shù)。工作電極workingelectrode;WE電解池(3.15)中的測(cè)試電極或樣品電極。7[1]ISO4618:2014Paintsandvarnishes—[2]ISO/TR16208Corrosionofmetalsandalloys—Testmethodforcorrosionofmaterialsbyelectrochemicalimpedancemeasurements8漢語(yǔ)拼音索引B波特圖……………3.3開(kāi)路電位………3.33參比電極………3.39李薩如圖形……3.27傳遞函數(shù)分析…………………3.45零電位基準(zhǔn)……3.14單正弦分析……3.43模擬電解池……3.13等效電路………3.18N電磁噪聲………3.17電荷轉(zhuǎn)移電阻……3.4奈奎斯特圖……3.32電化學(xué)阻抗譜…………………3.16P電阻……………3.40屏蔽…對(duì)電極…………3.11多正弦分析……3.29F雙電層電容……3.12法拉第箱………3.20T非線性系統(tǒng)……3.30涂層………………3.5非線性系統(tǒng)分析………………3.31涂層電容…………3.7峰間振幅…………3.1涂層電阻…………3.8腐蝕電位…………3.9涂裝………………3.6腐蝕速率………3.10WG誤差估計(jì)………3.19工作電極………3.46XH系統(tǒng)響應(yīng)分析…………………3.44恒電流儀………3.21線性系統(tǒng)………3.25恒電位儀………3.38線性系統(tǒng)分析…………………3.26J相位……………3.35相位角…………3.36極化電阻………3.37均方根振幅………3.2Y壓降……………3.24鹽橋……………3.419氧化層………………3.34Z阻抗………………GB/T39482.1—2023/ISO16773-1:2016阻抗模值……3.28BBodeplot……………………3.3Cchargetransferresistance…………………3.4coating…………………3.5,3.6coatingcapacitance…………………………3.7coatingresistance……………3.8corrosionpotential…………………………3.9corrosionrate………………3.10counterelectrode;CE………………………3.11Ddouble-layercapacitance…………………3.12dummycell…………………3.13Eelectricalzero-reference…………………3.14electrochemicalcell………………………3.15electrochemicalimpedancespectroscopy;EIS………………3.16electromagneticnoise………………………3.17equivalentcircuit…………………………3.18errorestimate……………3.19FFaradaycage………………3.20Ggalvanostat…………………3.21ground……………………3.22Iimpedance…………………3.23IRdrop……………………3.24GB/T39482.1—2023/ISO16773-1:2016Llinearsystem………………3.25linear-systemanalysis……………………3.26Lissajousfigure…………………………3.27Mmagnitudeoftheimpedance……………3.28modulusoftheimpedance…………………3.28multi-sineanalysis………………………3.29Nnon-linearsystem…………………………3.30non-linearsystemanalysis………………3.31Nyquistplot…………………3.32Oopen-circu