电化学测量在腐蚀中的应用文件

第8章电化学方法研究腐蚀8.1金属腐蚀速率的电化学测试•腐蚀速率的定义•Tafel直线外推法•线性极化法•电化学阻抗谱技术•恒电流脉冲法•电化学噪声•定性和半定量分析技术8.2电化学方法研究钝化与点蚀•金属点蚀敏感性的电化学评定•金属钝化膜与点蚀破坏过程研究8.3涂层防护性能的电化学研究与评价–用于涂层体系的电化学研究方法概述–电化学阻抗谱测量有机涂层的破坏–扫描电极技术对局部缺陷的检测参考文献8.1金属腐蚀速率的电化学测试1.腐蚀速率的定义2.Tafel直线外推法3.线性极化法4.电化学阻抗谱技术5.恒电流脉冲法6.电化学噪声7.定性和半定量分析技术8.1金属腐蚀速率的电化学测试－Tafel直线外推法Tafel直线外推法求算腐蚀电流、腐蚀电势的示意图不同浓度OL(EO)40存在时Zn在1.0MHCl和1.0MH2SO4中的Tafel曲线8.1金属腐蚀速率的电化学测试－Tafel直线外推法R8.1金属腐蚀速率的电化学测试－线性极化法利用极化曲线的线性区计算极化电阻8.1金属腐蚀速率的电化学测试－线性极化法FeCr12在混凝浆（pH12.5，含15g/LCl－）浸泡三天后不同扫描速率下的动电势极化曲线R8.1金属腐蚀速率的电化学测试－电化学阻抗谱简单等效电路模型对应的Nyquist图8.1金属腐蚀速率的电化学测试－电化学阻抗谱70/30Cu-Ni合金在海水（a）和含硫化物的海水（b）中的Nyquist图，实线为模拟结果R8.1金属腐蚀速率的电化学测试－电化学阻抗谱RS－电解质的欧姆电阻；Cdl－双电层电容；Q1、CPE1－双电层的CPE；Q2、CPE2－合金表面的钝化膜或外氧化膜的CPE；Rf－合金表面钝化膜的电阻；Rout－合金表面形成的多孔钝化膜的电阻；Q3、CPE3－合金表面内紧密的钝化膜的CPE；Rfin－合金表面形成的内紧密钝化膜的电阻；W－Warburg扩散阻抗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电路R8.1金属腐蚀速率的电化学测试－恒电流脉冲法断电流法中利用电势衰减曲线直接求算时间常数的示意图8.1金属腐蚀速率的电化学测试－电化学噪声法22ctg2nSSctg2220ctglim1fRRRRRfRC8.1金属腐蚀速率的电化学测试－定性或半定量技术腐蚀电势四种缓蚀剂的结构及其浓度为200ppm时对碳钢开路电势的影响，MA为马来酸酐C4H2O3，BP为聚氧乙烯和聚氧丙烯的嵌段共聚物（分子量M=5000），X+Y＝10，R为脂肪烃链，缓蚀剂Ⅰ至Ⅳ对应的R分别为C10H21、C12H25、C14H29和C16H33RReactivityofpolyesteraliphaticaminesurfactantsascorrosioninhibitorsforcarbonsteelinformationwater全碳酸盐（TC）的砂浆中应用MFP（10mass％）对体系的腐蚀电势的影响，CC含Cl－8.1金属腐蚀速率的电化学测试－定性或半定量技术腐蚀电势R8.2电化学方法研究钝化与点蚀金属点蚀敏感性的电化学评定金属钝化膜与点蚀破坏过程研究8.2.1金属点蚀敏感性的电化学评定具有钝化倾向的金属的典型阳极极化曲线动电势法8.2.1金属点蚀敏感性的电化学评定不同量Mo+离子注入的样品在0.9％NaCl溶液的动电势极化曲线，37℃动电势法Structureandcompositioneffectsonpittingcorrosionresistanceofausteniticstainlesssteelaftermolybdenumionimplantation典型的恒电势测试结果8.2.1金属点蚀敏感性的电化学评定恒电势法Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete8.2.1金属点蚀敏感性的电化学评定加入不同浓度磷酸盐后铁在含0.5mol/LNaCl的饱和氢氧化钙溶液中的恒电势测试结果恒电势法Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete8.2.1金属点蚀敏感性的电化学评定恒电流法利用恒定电流法评价点蚀倾向的原理示意图Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete8.2.1金属点蚀敏感性的电化学评定恒电流法加入不同浓度磷酸盐后铁在含0.5mol/LNaCl的饱和氢氧化钙溶液中的恒电流测试结果Electrochemicalmethodsforevaluatinginhibitorsofsteelcorrosioninconcrete8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究•Evolutionofpassivityinairexposureofanironpassivefilm.ElectrochimicaActa,2006,52(1):187-1931自然电势和开路电势法ASB铁暴露于空气中时自然电势随时间的变化ASB经－1.1V25min和－1.5V5min还原得到的ECB的自然电势随时间的变化，ASB在电化学还原前在干燥大气（RH30%）中暴露的时间分别为：a－小于20min，b－大于6h8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究ECB铁在空气中暴露后开路电势的衰变曲线，预暴露时间小于20min，28±2℃ECB铁的恢复时间与在空气中暴露时间的关系，预暴露时间：a20min，b6h，28±2℃1自然电势和开路电势法8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究AISI304L不锈钢AISI304L在NaOH0.1M中扫描11次的结果和在0.1MNaOH+0.5MNaCl溶液中浸泡不同时间后的循环伏安曲线，抛光处理过的样品（A）和磨损后的样品（B），1mV/s2动电势扫描法R8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究2动电势扫描法阳极电势限对Al在0.25MNaClO4溶液中的伏安曲线的影响，5mV/s，25℃MohammedAAmin,SayedSAbdElRehim,EssamEFElSherbini.ACandDCstudiesofthepittingcorrosionofAlinperchloratesolutions.ElectrochimicaActa,2006,51(22):4754-47648.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究3恒电势／电流暂态法Al在0.25MNaClO4溶液中的电势－时间暂态曲线，25℃i：1－5；2－15；3－25；4－35；5－45；6－55各阳极电流密度，微安/厘米23恒电势／电流暂态法Al在0.25MNaClO4溶液中的点蚀电势与所施加的阳极电流密度的关系，25℃8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究3恒电势／电流暂态法Al在0.25MNaClO4溶液中的电流－时间暂态曲线，25℃，各电势值：(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金属钝化膜与点蚀破坏过程研究Al在0.25MNaClO4溶液中的稳定电流密度与所施加的阳极电势的关系3恒电势／电流暂态法电势阶跃值对Al在0.25MNaClO4溶液中的点蚀电流密度增长速率的影响，25℃8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究3恒电势／电流暂态法Al在0.25MNaClO4溶液中的点蚀成核速率与电势阶跃值的关系8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究3恒电势／电流暂态法恒电势作用下经阳极氧化的2024Al合金在0.5MNaCl溶液中的电流响应曲线8.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究3恒电势／电流暂态法Studyofelectrochemicalbehaviorandmorphologyofpittingonanodized2024aluminumalloy.SurfaceandCoatingsTechnology,2004,182(2-3):237-2418.2.2金属钝化膜与点蚀破坏过程研究金属／钝化膜／腐蚀介质体系a－R、Q分别为界面电阻和常相位角元件CPE；b－R1、Q分别为电荷传递电阻和界面CPE，Zf为表征金属空位和氧空位在氧化膜内的迁移的膜层阻抗；c－R1、Q1分别为界面电阻和CPE，Q2为表征钝化膜内带电粒子迁移的CPE；d－R1、Q1分别为电荷传递电阻和CPE，R2、Q2分别为膜层（半导体空间电荷层）电阻和CPE4电化学阻抗谱法Passivationmodelof316stainlesssteelinsimulatedcoolingwaterandtheeffectofsulfideonthepassivefilm8.3涂层防护性能的电化学研究与评价•防腐蚀涂层所以能起到防腐蚀作用主要是因为•屏蔽作用•缓蚀、钝化作用•牺牲阳极保护作用。•起保护性作用的覆盖层的基本要求是：•①结构致密，完整无孔，不透过介质；•②与基体金属有良好的结合力，不易脱落；•③具有高的硬度和耐磨性；•④在整个被保护表面上均匀分布。8.3.1用于涂层体系的电化学研究方法概述•1直流电化学法•2电化学阻抗谱法•3电化学噪声法•4氢渗透电流法应用涂层下阴极还原反应产物－氢的渗透原理，通过测量氢的渗透量和变化规律可确定涂层下腐蚀反应过程的难易程度进而评价涂层耐蚀性和耐剥落性•5扫描开尔文探针和扫描振动电极技术8.3.2电化学阻抗谱测量有机涂层的破坏表面被无缺陷有机涂层覆盖的金属与电解质相接触时的等效电路在钢上趋于完善的涂层的阻抗图Corrosionprotectionbyorganiccoatings:electrochemicalmechanismandnovelmethodsofinvestigation8.3.2电化学阻抗谱测量有机涂层的破坏在有缺陷的聚合物涂层覆盖的金属的阻抗谱示意图8.3.2电化学阻抗谱测量有机涂层的破坏因划伤引起涂层剥离的体系等效电路模型8.3.2电化学阻抗谱测量有机涂层的破坏考虑氧扩散过程（a）及阴阳极过程的时间常数不交叉的等效电路（b）（a）（b）Evaluationofthesurfacetreatmenteffectonthecorrosionperformanceofpaintcoatedcarbonsteel8.3.2电化学阻抗谱测量有机涂层的破坏专用于检测涂层结合力的实验装置示意图及测试结果a－内层；b－外层；c－全涂层NewmethodsforthestudyoforganiccoatingsbyEIS:Newinsightsintoattachedandfreefilms8.3.3扫描电极技术对局部缺陷的检测•GGrundmeier,WSchmidt,MStratmann.Corrosionprotectionbyorganiccoatings:electrochemicalmechanismandnovelmethodsofinvestigation.ElectrochimicaActa,2000,45(15-16):2515-2533SVP-扫描振动探针系统(ScanningVibratingProbe)•材料腐蚀的电化学测试方法局限于整个样品的宏观测试,测试结果只反映样品的不同局部位置的整体统计结果,不能反映出局部的腐蚀及材料与环境的作用机理。•第一代扫描参比电极技术（SRET，ScanningReferenceElectrodeTechnique）能探测局部腐蚀的发生。•第二代扫描振动电极技术（SVET，ScanningVibratingElectrodeTechnique）采用振动电极测量局部(电流，电位〕随远离被测电