電化學(xué)馮圣雅

1、PAR2273電化學(xué)綜合測(cè)試系統(tǒng)分析測(cè)試：馮圣雅 目 錄基本性能應(yīng)用PowerSuite電化學(xué)測(cè)試軟件包附件腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)舉例基本性能 2273 是一款先進(jìn)的恒電位/恒電流儀，并內(nèi)置頻率響應(yīng)分析儀。它的硬件掃描范圍高達(dá)10V，最大輸出電流2A，電化學(xué)交流阻抗測(cè)量頻率范圍從10uHz到1MHz.應(yīng) 用常規(guī)電化學(xué)測(cè)試腐蝕與防護(hù)傳感器電池、燃料電池電沉積、電鍍生物醫(yī)學(xué)研究PowerSuite電化學(xué)測(cè)試軟件包PowerSine電化學(xué)阻抗軟件PowerCoRR腐蝕測(cè)量軟件PowerCV循環(huán)伏安測(cè)試軟件PowerSTEP電化學(xué)階躍測(cè)試軟件PowerPULSE電分析軟件PowerSine電化學(xué)阻抗軟

2、件控制電位交流阻抗控制電流交流阻抗恒電位下交流阻抗隨時(shí)間變化曲線(xiàn)恒電流下交流阻抗隨時(shí)間變化曲線(xiàn)多波疊加技術(shù)PowerCoRR腐蝕測(cè)量軟件線(xiàn)性極化曲線(xiàn)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)塔菲爾曲線(xiàn)動(dòng)電位極化曲線(xiàn)循環(huán)極化腐蝕電位隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)恒電流恒電位開(kāi)路電位腐蝕速率與時(shí)間曲線(xiàn)電偶腐蝕電化學(xué)噪聲PowerCV循環(huán)伏安測(cè)試軟件線(xiàn)性?huà)呙柩h(huán)伏安（單峰或雙峰）單峰或雙峰多重循環(huán)階梯循環(huán)伏安模擬量和數(shù)字量線(xiàn)性和循環(huán)伏安掃描未補(bǔ)償電阻確定附件平板電解池旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原則腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法（1）用最少量實(shí)驗(yàn)達(dá)到研究的目的；I=f（E,Ci,ki,T）（2）要設(shè)法消除所有可能的干擾因素，使測(cè)量結(jié)果只與所關(guān)心的反應(yīng)有關(guān)；封樣

3、質(zhì)量：產(chǎn)生縫蝕；水的純度、電極的前處理、參比電極系統(tǒng)、鹽橋的形式等考慮不當(dāng)?shù)?。?）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合理的措施，力求簡(jiǎn)單、可靠、成本低。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊g機(jī)理、測(cè)定某參數(shù)、觀察某個(gè)因素的影響例：測(cè)定緩蝕劑在酸介質(zhì)中對(duì)鐵的緩蝕效率，溶液中氧的影響不太大,可以免去除氧過(guò)程；但在同一體系中研究反應(yīng)機(jī)理時(shí)，除氧過(guò)程又是必不可少的。電化學(xué)測(cè)試體系的各個(gè)部分各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度電化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)計(jì)腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法合理選擇處理工作電極方法影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果各種因素：材料組織結(jié)構(gòu)與內(nèi)應(yīng)力的影響：使材料均一化。電極表面拋光：光潔度，磨料的種類(lèi)影響重現(xiàn)性。氧化性?huà)伖饬蠒?huì)使金屬表面發(fā)生鈍化。要選擇逐級(jí)加工的方法，每次

4、都達(dá)到同一光潔度。電極表面清洗：除去表面污物以及拋光時(shí)的夾雜物。機(jī)械清洗、除油、超聲波清洗，化學(xué)浸蝕，電化學(xué)拋光極化預(yù)處理：使表面達(dá)到均一穩(wěn)態(tài)陰極極化處理可以除去表面氧化物、鈍化膜。為使表面加速達(dá)到穩(wěn)態(tài)，有時(shí)也可以陽(yáng)極極化處理。陰、陽(yáng)極交替處理。工作電極研究的對(duì)象腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法工作電極研究的對(duì)象腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法樣品的浸泡：為使表面達(dá)到穩(wěn)態(tài)。 如果表面腐蝕產(chǎn)物有副作用，時(shí)間則不能太長(zhǎng)。故需綜合兩方面的影響加以考慮。不同的實(shí)驗(yàn)體系，達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需時(shí)間不同。ASTM推薦使用1hr。電極的封裝：保持一個(gè)固定均勻的工作面。 不要引入污染選用合適的封裝材料 不要引起縫蝕一個(gè)困難的問(wèn)題，尤其進(jìn)行強(qiáng)極化時(shí)

5、 樹(shù)脂型封裝樹(shù)脂型封裝使用、保存都很方便，但容易發(fā)生縫蝕。電極封裝前的處理，固化劑的選擇，固化溫度以及樣品拋光方法都對(duì)縫隙有影響。電極的幾何形狀與大?。号c輔助電極相匹配以保持電極表面電力線(xiàn)分布均勻。 如果使用柱型電極，則需要配以桶狀輔助電極。 電極表面小些有利于表面的均一。 要求：不應(yīng)因自身的形狀、材料和反應(yīng)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。面積要足夠大，形狀、位置要保持工作電極表面各點(diǎn)是等電位的，電極反應(yīng)不能干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，否則需要考慮隔離陰、陽(yáng)極區(qū)，在阻抗測(cè)量時(shí)尤為重要。輔助電極提供電流回路腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法 參比電極：不隨電流大小和實(shí)驗(yàn)條件而變化的。參比電極應(yīng)是一個(gè)良好的可逆體系，即使流過(guò)少量的電流，電極電位

6、也保持不變；參比電極應(yīng)當(dāng)有快速的時(shí)間響應(yīng)，這在暫態(tài)實(shí)驗(yàn)中尤為重要。所以不能在回路中使用高電阻元件。參比電極應(yīng)不污染實(shí)驗(yàn)體系，同時(shí)自身也不應(yīng)被污染。因此，需要使用與實(shí)驗(yàn)體系相匹配的參比電極，這樣也可消除液接電位。如硫酸體系中不要使用甘汞電極。參比電極系統(tǒng)電位基準(zhǔn)點(diǎn)腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法溶液的凈化對(duì)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)極為重要。在比較重要的實(shí)驗(yàn)中均需要使用二次蒸餾水。較好的方式是使用去離子水制備的蒸餾水。制備二次蒸餾水的步驟也應(yīng)嚴(yán)格遵守加入酸化高錳酸鉀氧化有機(jī)物及只取中間1/3部分的原則。除氧也是一項(xiàng)重要的凈化措施。在溶解氧有影響的實(shí)驗(yàn)中可預(yù)先使用已經(jīng)凈化過(guò)的氮?dú)馔ㄈ雽?shí)驗(yàn)溶液一晝夜以上，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中繼續(xù)密封除

7、氧。通常商品高純氮?dú)膺€需經(jīng)除氧措施之后才能使用。溶液處理腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電鍍?nèi)芤簶O化曲線(xiàn)：JB/T 7704.6-95 CNAS非晶合金涂層耐腐蝕性能研究非晶涂層1#、2#、3#、316L不銹鋼及HVOF噴涂制備的316L不銹鋼涂層（H316L）在3.5% NaCl溶液中測(cè)得的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)舉例試樣自腐蝕電位/mV自腐蝕電流密度/A.cm-2維鈍電流密度/A.cm-2過(guò)鈍電位/mV鈍化區(qū)寬度/mV1#-497.124.39E-72.77E-4928.8813222#-248.022.70E-83.57E-5946.9811593#-552.435.47E-74.94E-4851.5

8、71344H316L-545.441.43E-8316L-91.936.76E-105.87E-7344.07410 3.5%NaCl溶液中的腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果非晶合金涂層耐腐蝕性能研究 316L表現(xiàn)出一定的鈍化能力，但鈍化區(qū)間較小，在344.7mV時(shí)即達(dá)到點(diǎn)蝕電位；H316L涂層的自腐蝕電位很低，且未出現(xiàn)明顯的鈍化現(xiàn)象，只是在較短區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)腐蝕電流密度隨電位增加而緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在0mV左右開(kāi)始電流密度急劇增加，即形成點(diǎn)蝕，說(shuō)明316L不銹鋼材料在NaCl溶液中抗點(diǎn)蝕能力較差。而非晶涂層在3.5% NaCl溶液中呈現(xiàn)出明顯的鈍化現(xiàn)象，具有相當(dāng)寬的鈍化區(qū)間，達(dá)到1100mV以上，接近316L的3倍；

9、維鈍電流密度較低，穩(wěn)定在0.5mA/cm2以下，表明涂層表面形成了致密穩(wěn)定的鈍化膜，起到了較好的隔離防護(hù)作用；涂層直到900mV左右時(shí)才發(fā)生鈍化膜的溶解破壞，說(shuō)明非晶合金涂層具有優(yōu)異的抗氯離子點(diǎn)蝕能力。非晶合金涂層耐腐蝕性能研究非晶涂層在3.5%NaCl溶液中開(kāi)路電位下的Nyquist譜圖 非晶合金涂層耐腐蝕性能研究 開(kāi)路電位下，阻抗譜均由單一容抗弧組成，表明涂層表面形成了單一穩(wěn)定的鈍化膜，對(duì)腐蝕介質(zhì)具有較好的屏蔽性。QRtCdRsRa為了簡(jiǎn)化電極系統(tǒng)的電化學(xué)阻抗譜，以一個(gè)等效電路來(lái)解釋電極過(guò)程的變化，三種涂層的阻抗譜經(jīng)過(guò)擬合計(jì)算均可用R（CR（QR）型等效電路來(lái)表達(dá)，其中Rs是溶液電阻，Cd

10、和Rt分別是溶液/涂層電雙層電容和電化學(xué)反應(yīng)電阻（涂層電阻），Ra是氧化層電阻，即由涂層表面鈍化膜產(chǎn)生的電阻，常相位角元件Q（CPE）與涂層和溶液之間的雙電層電容Cd以及工作電極表面氧化層電容Ca有關(guān)，這種電容的頻響特性或大或小的偏移純電容。從等效電路的阻抗擬合結(jié)果可見(jiàn)2#涂層的Rt和Ra值顯著高于1#與3#涂層，表明2#涂層具有更高的阻抗，其表面的鈍化膜更為穩(wěn)定。非晶涂層在3.5%NaCl溶液中阻抗譜的等效電路圖 非晶合金涂層耐腐蝕性能研究樣品Rs/ cm2Rt/ cm2Ra/ cm21#3.054185710.632#3.537407921.483#3.05118554.726（a）模-頻率圖非晶合金涂層耐腐蝕性能研究 從涂層浸入溶液中穩(wěn)定后的譜圖中可以觀察到2#涂層在中低頻時(shí)的|Z|值高于3#和1#涂層，表明2#涂層的腐蝕反應(yīng)阻抗值較高，同時(shí)1#涂層也略?xún)?yōu)于3#涂層。 相位角值反映的是Nyquist圖中虛部與實(shí)部的比例關(guān)系，相位角越大，則虛部與實(shí)部的比值越大，表明涂層阻抗值較高。通過(guò)對(duì)比，在相同的中低頻下，2#涂層的相位角較大，而3#涂層則相對(duì)較小，說(shuō)明2#涂層具有更高的阻抗值和更為優(yōu)異的耐腐蝕性能