金属中氢扩散的测量.pdfVIP

关于金属中氢扩散的解释 华中科技大学化学与化工系 董泽华 对于氢渗透速率，简单的方法可以采用恒电位方式进行，如果需要在阴极面 进行充氢，则必须采用下面的Devanathan-Stachurski 特殊装置。 Devanathan-Stachurski 发明测定金属中原子氢的扩散速率的电化学方法见 [1] 图1 所示 ，测量装置是由两个互不相通的电解池组成左端是充氢室（阴极室）, 电解充氢时试样的C 面是施加的是阴极电流 i ，发生反应H e H ，产 c 生原子氢一部分复合成分子氢放出，另一部分扩散进入试样内部；试样 A 端是 另一电解池的阳极，当加上阳极恒定电位后，从 C 面扩散过来的氢原子在试样 的A 面被电氧化，即H e H 而产生阳极电流i 。 a 如果不存在表面反应H H H 2 (通过在碳钢表面镀钯或镀镍以及 加上足够大的阳极电位就可抑制表面反应的进行),则经过一定的时间后从 C 面 产生的原子氢在到达A 面后将全部被氧化, 即试样A 面上的原子氢的浓度c =0, A 这时原子氢的氧化电流 Ia 达到最大值称为稳态电流密度用 Imax 表示,故达到稳 态时 根据Fick 第一定律得 I FD c1 c 0 (1) m ax x 式中: F 为法拉第常数; D 为扩散系数; Δx = L 为试样的厚度, cA = c = 0 , 1 + 因为A 端H 原子已全部氧化成为H ; c = cC 是充氢端浓度, 当充氢电流Ic 恒 0 定时,它也是常数， 故式(1) 也可写成:I = FDc /L , 或 c = L I / DF (2) max 0 0 max [3] 通过测量渗氢电流密度Imax , 即可由式(2) 计算出钢中的原子氢的浓度 。 1 恒电流充氢 辅助电极II 工作电极II工作电极I参比电极 辅助电极I 阴极室 阳极室 NaOH溶液 镀镍面（A面） 裸露面(C面） 图1.氢渗透速率测量装置示意图