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    動電位和循環動電位掃描

    點擊次數:4302 更新時間:2020-04-01

    介紹

    動電位掃和循環動電位掃描是利用Gamry電化學工作站進行的常用的測試方法。這些研究通常用于研究表面腐蝕。本篇應用報告介紹了這兩種實驗方法。有關基礎知識,請參考我們的應用報告“電化學腐蝕測量入門”。ASTM G59標準討論了動電位掃描,ASTM G61標準討論了循環動電位掃描。

     

    動電位掃描方法

    在這種類型的掃描中,電壓驅動陽極或陰極的反應。我們觀察到的是反應速度(電流)的總體變化。也就是,恒電位儀記錄施加在測試體系上不斷增加的電壓產生的電流。在總的陽極電流等于總的陰極電流時的電位就是開路電位(Eoc)。(如圖一所示)

    corrosion process

    圖1 顯示總電流陰、陽極枝的腐蝕過程

    電位在一定范圍內進行掃描,同時記錄電流。對于陽極掃描,研究者常常從比較小的陰極極化范圍(略小于開路電位)開始掃描,對于陰極掃描,從比較小的陽極極化范圍(略大于開路電位)開始掃描。

    循環動電位掃描方法

    循環動電位掃描類似于動電位掃描,只是多了一步:電壓在一定范圍掃描后,再反向掃描至初始電位。掃描過程中,由于發生反應,電極表面很有可能改變,因此電壓反掃的數據不會與正向掃描重疊。

    掃描參數

    ASTM中建議掃描速率是0.1667mV/s。掃速過快通常會導致數據失真,因為樣品表面不能保持相對穩定。

    數據

    具有代表性的動電位掃描結果如圖2所示。

    potentiodynamic scan

    圖2 430不銹鋼合金在1mol/L H2SO4中的動電位掃描曲線

    自變量(電位)繪制在縱軸上,因變量(電流)繪制在橫軸上。

    這種對不銹鋼樣品在硫酸中的掃描可以解釋為:

    potentials currents regions

    圖3 圖2中用顏色表示的各種重要電壓,電流和區域

    當電壓從-550mV慢慢增加,電流在陰極區(紫色)下降至Ecorr小處,然后在金屬發生氧化的活化區域(綠色)再次上升。在鈍化電位Epp時達到大值。電流在過渡區(黃色)再次下降,然后在鈍化區(粉色區)較低部分保持相對穩定,電位高于600mV時,表面擊穿會導致樣品表面產生點蝕或溶解。

    注意Ecorr附近區域,該區域類似圖1中的理想狀態。

    Gamry電化學工作站足夠靈敏,能夠檢測到p*以下的電流,如圖4所示。

    potentiodynamic sweep

    圖4 使用Gamry Reference 600 +™在脫氣的海水中測得的奧氏體不銹鋼的低電流動電位掃描曲線

    圖4中,樣品本身沒有電化學活性,很可能只是水的氧化。

    如前面所述,這些掃描的電化學變化會導致樣品表面性破壞。循環動電位掃描結果能顯示出這個特征。

    cyclic polarization no pitting

    圖5 沒有點蝕的循環動電位掃描曲線

    另一個循環極化圖(圖6)顯示了沒有再鈍化的點蝕:

    cyclic polarization showing pitting

    圖6 沒有再鈍化的點蝕循環極化圖

    另一個具有點蝕和再鈍化的循環極化圖:

    pitting repassivation

    圖7 具有點蝕和再鈍化過程的循環極化圖

    結論

    動電位和循環動電位掃描都可以用來闡述各種與腐蝕相關的現象。

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