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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。 Ecorr t t Ecorr 膜破裂 膜缓慢修复 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 E t 0 t=0 E = IRs t→∞ 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，τ= RpCd 恒电位：I~t曲线指数下降，τ= 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 ΔE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　Electrochemical Noise(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 （１）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。 （２）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-Resistance Ammeter 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 （３）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，