材料电化学的测量方法
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Fig2.在动态海水中不同浸泡周期碳钢的极化曲线
随着浸泡时间的增加,阴极和阳极的Tafel斜率基本上变化不大,表明阴 极和阳极的反应机理随着时间的增加没有发生变化,但是阴极电流却是逐 渐增大的,阴极反应速度逐渐增加,腐蚀电流密度随之增大"而在静态海水 中,阴极Tafel斜率一直发生变化,这是两者的不同之处"。
几种测量金属腐蚀的方法[4]
阳极电位法
对锈蚀作定性判断
线性极化法
快速测量锈蚀速度
反应动力学的有关信息,包 括反应阻抗、双电层电容和扩 散过程特征等
交流阻抗法
[4].张云莲.张震雷.混凝土中钢筋锈蚀电化学测量方法的介绍.浙江大学:材料保 护.2005.9
a.混凝土中钢筋的线性极化曲线示意图
b.钢筋的交流阻抗测试示意图
暂态测量可以应用在?
1、研究电极表面的覆盖度 2、反应物来源的判断 3、研究氢在Pt电极上的析出机理
第二章
Part
two
参文分析
海水中锈层覆盖碳钢的腐蚀电化学行为 研究 邹研.中国海洋大学.wk.baidu.com010.6
本文采用失重法和多种电化学方法(包括极化 曲线、线性极化法、电化学阻抗技术和恒电 位阶跃法)研究了碳钢在静态海水和动态海水 中的长期腐蚀规律。
[1].锂离子电池的热电化学研究及其电极材料的计算与模拟_宋刘斌 [2].埋地管道阴极保护电位参数及电位测试技术研究_黄腾飞 [3].在光波_超声波作用下对奥氏体和铁素体不锈钢钝化膜电化学性能的研究_高磊
[1].锂离子电池的热电化学研究及其电极材料的计 算与模拟_宋刘斌
采用电化学-量热联用技术系统地研究以LiFeP04和LiMn204为正极材料 的锂离子电池在不同温度和倍率下充放电过程中的热电化学行为。
小 结
恒电流法和恒电位法的选择根据具体情况而定,对于单调函数 的极化曲线,即一个电流密度对应一个电位,或一个电位只对 应一个电流密度的情况,两种方法得到同样的稳态极化曲线。 对于极化曲线中有电流极大值时,只能采用恒电位法。反之, 只能采用恒电流法。
说个例子吧?
例如:测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线,由于其具有S形,对应一 个电流有几个电位值,采用恒电流方法,只能测得正程ABEF,返程 FEDA,不能测得真实完整的极化曲线,需要采用恒电势方法。 反之, 如果极化曲线有电势极大值,只能选择恒电流方法。 实质:就是选择自变量,使得在每一个自变量下,只有一个函数值。
[2].埋地管道阴极保护电位参数及电位测试技术研 究_黄腾飞
通过电化学测量技术对土壤的腐蚀性进行了评价,并研究了16Mn钢在 土壤中的阴极极化行为。
[3].在光波、超声波作用下对奥氏体和铁素体不锈钢
钝化膜电化学性能的研究.高磊
•本论文以腐蚀电化学原理及半导体理论为基础,主要使用动电位极化 曲线、交流阻抗谱(EIS)和电容电位法(Mott-Schottky)等电化学研究方法, 对SUS304 奥氏体不锈钢与 SUS430 铁素体不锈钢钝化膜在超声波与光照 条件下的腐蚀性能与半导体性质进行了研究,最后还考察了温度对这两 种不锈钢钝化膜性能的影响。
海洋腐蚀检测中应用的电化学测量
• 电化学测定腐蚀速度的方法可以分为稳态测量、暂态测量和电化学阻 抗法等。 • 常用的稳态测量方法有线性极化电阻法,弱极化法和强极化法。 • 常用的暂态测试方法有暂态线性极化技术、恒电流阶跃法、恒电位阶 跃法、恒电量法等。 • 腐蚀行为测定的电化学方法 (1)电化学阻抗测试
指导老师:赵明
作品讲解:李佳潼
材料电化学
第一章
Part
one
理论介绍
电化学测量方法有哪些?
第一类:电化学热力学性质的测量方法[1]。 第二类:单纯依靠电极电势、极化电流的控 制和测量进行动力学性质的测量[2]。 第三类:在电极电势、极化电流的控制和测 量的同时引入光谱波谱技术、扫 描探针显微技术的体系电化学性 质测量方法[3]。
暂态测量的方式
· 按控制方式分: ①控制电流法
②控制电位法 · 按极化波形分: ①阶跃法 ②方波法 ③线性扫描法 ④交流阻抗法
1.电流阶跃法
2.断电流法
3.方波电流法
4.双脉冲电流法
对称方波:t1=t2,i1=i2
一般要求i1>>i2,t1很小(0.5~1 μs),该方法可以提K=10cm/s M=Kit
什么是暂态?
⑴暂态是相对于稳态而言的。当极化条件改变是时,电极会 从一个稳态像另一个稳态转变,期间要经历一个不稳定的、 变化的过渡阶段,这一阶段称为暂态。
⑵暂态过程的特点:暂态过程具有暂态电流,既双电层充电 电流ic。暂态过程中,极化电流包括两部分,一部分用于双 电层充电,称为双电层充电电流;另一部分用于进行电化学 反应,称为法拉第电流。当扩散传质过程处于暂态时,电极 溶液界面附近的扩散层内反应物和产物粒子的浓度不仅是空 间位置的函数,而且是时间的函数。
(2)恒电位阶跃测试
(3)线性极化测试 (4)极化曲线测试
Fig1.碳钢在静态海水中不同浸泡周期碳钢的极化曲线
随着浸泡时间的增加,自腐蚀电位逐渐正移,4周以后自腐蚀电位开始变化 比较缓慢并逐渐稳定"阳极反应速度和斜率基本不变表明锈层对阳极过程的 影响不大,锈层下阳极过程仍然是铁溶解反应"但是,锈层对阴极过程有较大影 响"相比之下,8周前的阴极行为变化很小,从8周开始阴极极限电流平台和阴极 反应速度逐渐增加,Tafel斜率逐渐减小"。(塔菲尔斜率表示电化学反应容易 程度,斜率越小表示越容易发生)
结
论
(1)短期浸泡,失重法与电化学方法计算的碳钢的腐蚀规律变化趋势一 致,腐蚀速度逐渐减小并且数值相近,这个阶段电化学方法测定的腐蚀速度 是可靠的"。 (2)长期浸泡两种方法开始出现分歧,失重法计算的腐蚀速度仍然减小, 电化学方法计算的腐蚀速度开始逐渐增大"锈层越厚,偏差越大"此时用电 化学方法测定的较厚锈层碳钢的腐蚀速度数据是不可靠的"时间越长,测定 结果越不可靠"。 (3)在研究碳钢的短期腐蚀行为时,在各种电化学方法中,线性极化法和 电化学阻抗技术测定的腐蚀速度与失重法最为接近,误差小于10%,尤其是 线性极化法的误差在5%以内,可以用于2个月内短期海水浸泡碳钢的腐蚀 速度监测和腐蚀行为评价。
要控制哪些参数呢?
电势
电极电势的测量和控制
电流
电流的测量和控制
什么是稳态?
〃稳态不等于平衡态,平衡态只是稳 态的一个特例,稳态时电极反应仍以 一定的速度进行,只不过是各变量(电 流、电压)不随时间变化而已,而电极 体系处于平衡态时,净反应速度为零。 〃绝对不变的电极状态是不存在的, 所以绝对不变的稳态是不存在的。 〃稳态和暂态是相对的。
稳态的测量方法有?
恒电势稳态 测量
恒电流稳态 测量
恒电势稳态测量:在恒电位仪的保证下,控制研
究电极的电位按照一定的规律变化,不受电极系统阻 抗关系的影响,同时测量相应电流的方法。
恒电流稳态测量:在恒电流电路或恒电流仪的保
证下,控制通过研究电极的极化电流按照一定的规律 变化,不受电解池阻抗变化的影响,同时测量每个外 测电流密度下的电位稳定值方法。(不随t变化)