腐蚀电化学测试点滴.ppt

电化学测试技术及其在腐蚀领域的应用 1 腐蚀电化学测试点滴宋诗哲天津大学材料学院 1 腐蚀电化学测试简介2 电化学噪声测试3 PowerSuite测试经验点滴 1 腐蚀电化学测试简介 发展新的稳态与暂态电化学测试技术微计算机实时 在线测量与数据解析电化学测试与近代物理表面分析相结合 腐蚀电化学研究方法 化学工业出版社1988年 腐蚀电化学测试技术的发展 电化学测试 施加激励 扰动 信号 得到响应E 电位 I 电流 如何实现 恒电位 恒电流恒电位 恒电流仪电解池 研究电极W 电极系统 辅助电极A C 参比电极R 稳态测试稳态测试得到的电化学参数与时间无关暂态测试暂态时电化学参数与时间有关 故可用于研究界面结构 稳态和暂态是为了测试技术而引入的概念 是相对时间而言的 只要根据实验条件 在一定时间内E I相对稳定就是稳态 腐蚀电位测定Ecor t曲线 Ecor与Icor无简单的对应关系 但Ecor值特别是Ecor t关系 对研究腐蚀过程有意义 一般变化缓慢为均匀腐蚀 出现突变为局部腐蚀 变 正 保护膜形成 修补 变 负 膜破坏 局部腐蚀 电化学瞬态响应 t 0E IRst E IRs IRP 腐蚀体系简化的电化学等效电路 恒电流 E t曲线指数上升 RpCd恒电位 I t曲线指数下降 RCd Rp Rs Cd对于同一腐蚀体系 Rp Cd一定 恒电位时间常数小 易达到稳态 故采用恒电位比恒电流测试Rp有利 研究目的 评价耐蚀性测定腐蚀速度研究腐蚀机理依据腐蚀体系 腐蚀类型 极化曲线与腐蚀速度测定 极化曲线上根据 E的大小 分为三个区 1 微极化区 线性极化 2 弱极化区 计算机解析 3 强极化区 Tafel外推不同区域腐蚀速度方程式可以化简成不同形式 腐蚀速度测试方法也不同 但是各个区域的分界不是严格的 且不同腐蚀体系也不相同 极化阻力测定 Rp是Ecor附近极化曲线的斜率 具有电阻的量纲 称极化电阻 定性比较Rp 判断金属的耐蚀性 用极化阻力技术判断局部腐蚀Rpa Rpc均匀腐蚀Rpa Rpc局部腐蚀或用Rpa Rpc表征局部腐蚀倾向 极化曲线测定 稳态极化曲线形状与时间无关 暂态I E曲线与时间有关 测量 扫描速度不同 形状不同 钝化曲线测定点蚀特征电位测定 研究缓蚀剂性能 研究电极过程机理 缓蚀剂 点蚀诱导期及生长过程测定 发生点蚀的时间 或称孕育期 诱导期长 点蚀敏感性差 处于Ecor下时 Ecor t变化 当Ecor突然变负 为诱导期 但时间太长 一般不用 恒电位 I t曲线 当I突然增大 为诱导期 不同电位 诱导期不同 一般应E Eb测定 E越正 诱导期越短 恒电流 E t曲线 当E突然变负 为诱导期 点蚀生长过程研究恒电位下 I t曲线 斜率 2 电化学噪声ElectrochemicalNoise EN 1 电化学噪声技术简介 2 电化学噪声测定 3 电化学噪声数据分析 4 电化学噪声测量的应用 电化学噪声技术简介 电化学噪声是电解池中通过金属电极 溶液界面的电流或电极电位的自发波动 腐蚀电极局部阴阳极反应活性的变化 环境温度的改变 腐蚀电极表面钝化膜的破坏与修复 扩散层厚度的改变 表面膜层的剥离及电极表面气泡的产生等不是仪器的噪声 以随机过程理论为基础 用统计方法研究E I波动规律性的电化学方法 电化学噪声是一种原位 无损的金属腐蚀检测技术 无须对被测电极施加扰动 无须预先建立被测体系的电极过程模型 检测设备简单 可以实现远程监测 电化学噪声测量意义 研究局部腐蚀的发生过程 研究表面膜动态特征等 电化学噪声的测定 可在开路 Ecor 或极化 恒电位或恒电流控制 状态下测定 当在开路电位下测定EN时 检测系统一般采用同种电极双电极体系 可采用ZRA模式进行测量Zero ResistanceAmmeter 电化学噪声测试的ZRA模式 ZRA模式电路原理图 电化学噪声测试的ZRA模式 电化学噪声数据分析 原始EN数据 时间域曲线 去除直流分量时 频转换 FFT MEM 小波分析频率域分析 SPD曲线 噪声功率谱 谱噪声电阻时间域分析 噪声电阻 Origin7 5LabView7 8 5 19 可编辑 噪声的频谱特征 一般用谱功率密度 SpectralPowerDensity 曲线表示 SPD曲线的特征参数 白噪声水平W 高频线性部分的斜率k 截止频率fc 均匀腐蚀产生的电流噪声的SPD值在整个频率域接近于恒定值 近似于白噪声 而局部腐蚀产生电流噪声的SPD值在双对数坐标系中表现为f 函数 Uruchurtu和Dawson等指出 如果电位噪声功率密度谱SPD曲线高频线性段的斜率等于或大于 20dB decade时 电极发生局部腐蚀 小于 20dB decade时 发生全面腐蚀 功率密度谱的直流极限可以作为腐蚀程度的判据 即直流极限越大 腐蚀越严重 电化学噪声标准偏差 SI SV 噪声电阻 Rn 谱噪声电阻 噪声数据的频率响应 谱噪声图与阻抗图相似 电化学噪声测量的应用 SCC缓蚀剂腐蚀监控高温氧化点蚀涂层评价 3 PowerSuite测试经验点滴 1 不同模式电极系统及引线连接 2 腐蚀电位测定 3 腐蚀速度测定 4 极化阻力测定 5 极化曲线测定 6 电偶腐蚀测试 7 电化学噪声 EN 测试 8 电化学阻抗谱 EIS 测试 1 不同模式电极系统及引线连接 2 腐蚀电位 开路电位 测定 PowerCorr OpenCircuit EcorvsTime设定 TotalTime和TimeperPoint S 由此确定点数 也可设定当I 或某值时停止 注意应选中 OverrideAutoIRun 确定MaxI也可测定Ecor下的电位噪声 3 腐蚀速度测定 线性极化 弱极化测量 可测Icor RpPowerCorr LinearSweep LinearPolarization通常设定 E0 0 02V E1 0 02V v sEocp StepHeight 0 1mV ScanRate 0 166mV S 10mV min Tafel 强极化测量 可测Icor ba bcPowerCorr LinearSweep Tafel通常设定 E0 0 25V E1 0 25V v sEocp StepHeight 0 5mV 决定numberofPointsScanRate 0 166mV S或1mV S 决定StepTime 4 极化阻力Rp测定 恒电流阶跃PowerCorr GalvanicStep Galvanostatic设定阶跃电流I1和持续时间Ts TimeperPoint 采样时间 可设定当E 某值时Stop恒电位方波PowerPulse RecurrentPotentialPulse 2PotentinalPulse设定BP 电平电位 vsEocp P1 0 01Vfor5SP2 0 01Vfor5S Iterations重复次数如10恒电流方波PowerPulse RecurrentGalvanicPulse 2GalvanicPulse 5 极化曲线测定 动电位扫描PowerCorr LinearSweep Potentiodynamic根据具体要求设定E0和E1例如 测定钝化曲线E0 0 25VvsEocpE1 1 6V 不vsEocp 循环极化PowerCorr CyclicPolarization例如 测定点蚀特征电位Eb Ep根据要求设定E1 Ev和EF注意ScanRate选定 是否 稳态极化曲线 6 电偶腐蚀测试 两种不同金属 相当测出电偶电流Ig和偶合电位Eg牺牲阳极性能使用寿命闭塞电池方法 研究局部腐蚀PowerCorr OpenCircuit GalvanicCorrosion设定 TotalTime和TimeperPoint S 也可设定当I 某值时停止 注意应选中 OverrideAutoIRun 确定MaxI 对于273 273A和其他不是采用零阻电路测定电流的恒电位仪 可以连接成双电极体系 恒电位下设定直流电位DCPotential0V 不vsEocp DC 0 相当电极1与电极2短路 可测定两电极间的短路电流即电流 7 电化学噪声 EN 测试 PowerCorr OpenCircuit ZRA当电极1和电极2为同种材料时 相当短接 处于相同电位 即Ecor 这样测出的E I即为Ecor I0 故可用于EN 电位噪声和电流噪声测量 设定同