电化学交流阻抗技术在腐蚀及防护中应用研究报告
电化学阻抗谱在混凝土锈蚀检测中的应用研究
电化学阻抗谱在混凝土锈蚀检测中的应用研究一、绪论二、电化学阻抗谱的基本原理1. 电化学阻抗谱的定义2. 电化学阻抗谱的测量方法3. 电化学阻抗谱的参数分析三、混凝土锈蚀的基本原理1. 混凝土锈蚀的原因2. 混凝土锈蚀的分类3. 混凝土锈蚀的危害四、电化学阻抗谱在混凝土锈蚀检测中的应用1. 电化学阻抗谱与混凝土锈蚀的关系2. 电化学阻抗谱在混凝土锈蚀检测中的应用优势3. 电化学阻抗谱在混凝土锈蚀检测中的实验研究五、总结与展望一、绪论混凝土结构是现代建筑中常用的一种结构形式，其具有重量轻、耐久性好、施工方便等优点。
但是，由于混凝土结构长期受到环境的侵蚀和使用过程中的荷载作用，会导致混凝土表面出现裂缝和锈蚀现象，严重影响其安全性和使用寿命。
因此，混凝土锈蚀检测成为了保证混凝土结构安全的必要手段。
电化学阻抗谱是一种重要的电化学检测方法，可用于混凝土锈蚀检测。
本文将对电化学阻抗谱在混凝土锈蚀检测中的应用进行详细研究。
二、电化学阻抗谱的基本原理1. 电化学阻抗谱的定义电化学阻抗谱是指在一定频率下，电化学系统的阻抗与频率关系的曲线图。
它反映了电化学反应过程中的电荷传递、物质传递和电化学反应等过程，是电化学研究中的重要工具。
2. 电化学阻抗谱的测量方法电化学阻抗谱的测量方法主要有交流阻抗法和直流阻抗法两种。
其中，交流阻抗法是指在交流电场下测量电极与电解质界面的电化学阻抗谱，常用的频率范围为0.01Hz~10MHz。
而直流阻抗法则是以恒电流或恒电压作为激励信号，测量电极与电解质界面的电化学阻抗谱。
3. 电化学阻抗谱的参数分析电化学阻抗谱的主要参数包括：电极电势、电解质电阻、电解质电容、传递电阻、界面电容等。
这些参数可以通过电化学阻抗谱的形状和特征来分析得出，从而了解电化学反应过程的动力学和热力学特性。
三、混凝土锈蚀的基本原理1. 混凝土锈蚀的原因混凝土锈蚀的主要原因是钢筋表面的氧化作用，导致钢筋表面出现氧化铁皮，进而引起钢筋断裂或混凝土结构的破坏。
腐蚀阻抗谱分析及工程应用
腐蚀阻抗谱分析及工程应用腐蚀阻抗谱分析是一种在腐蚀研究和阻抗测量领域中广泛应用的新技术。
它能够提供有关材料腐蚀过程的详细信息，从而为制造业中的腐蚀控制和预防提供了更为准确和有效的方法。
本文将探讨腐蚀阻抗谱分析的原理、方法以及工程应用。
腐蚀阻抗谱分析基于电化学阻抗谱技术，通过测量材料在电化学系统中的阻抗响应，来评估其腐蚀行为。
阻抗谱是一种表示电化学阻抗随频率变化的谱线图，它由一个直流（DC）阻抗分量和一系列交流（AC）阻抗分量组成。
各个频率的阻抗对应不同的腐蚀反应，通过分析和解释这些阻抗，可以得到材料的腐蚀行为信息。
腐蚀阻抗谱分析有许多不同的测量方法和技术。
最常用的方法之一是交流阻抗谱法，通过施加一小振幅的交流电信号，并测量系统的电流和电压响应。
电阻、电容和电感等元件与腐蚀反应相关，进而影响系统的阻抗响应。
通过分析阻抗谱图中的特征参数，如阻抗模值、相位角和谐振频率，可以推测腐蚀行为，例如腐蚀速率、腐蚀机理等。
腐蚀阻抗谱分析在工程领域中有着广泛的应用。
首先，它可以用于腐蚀评估和监测。
通过对材料的阻抗谱进行连续监测，可以实时跟踪腐蚀过程，并预测材料的寿命。
这对于制造业来说非常重要，可以帮助确定腐蚀控制措施和维护策略。
其次，腐蚀阻抗谱分析还可以用于材料的设计和优化。
通过分析不同材料的阻抗谱差异，可以选择合适的材料，并优化其防腐蚀性能。
此外，腐蚀阻抗谱还可用于评估涂层和防护层的效果，以及评估不同环境条件对材料腐蚀的影响。
腐蚀阻抗谱分析在实际工程中的应用案例逐渐增多。
例如，在船舶工业中，腐蚀阻抗谱可以用于评估船体材料的腐蚀状况，并指导船舶防腐措施的选择和维护。
在石油化工行业中，腐蚀阻抗谱可以用于评估管道和储罐的腐蚀风险，并提供相应的管道维修和防腐措施。
在航空航天领域，腐蚀阻抗谱可以用于检测飞行器材料的腐蚀情况，并制定相应的修复方案。
虽然腐蚀阻抗谱分析在工程应用中具有巨大潜力，但也存在一些挑战和限制。
首先，阻抗谱分析的结果受到实验条件和数据处理方法的影响，需要综合考虑多个因素来获得准确和可靠的结果。
基于混凝土电化学阻抗的腐蚀检测技术研究
基于混凝土电化学阻抗的腐蚀检测技术研究混凝土电化学阻抗的腐蚀检测技术是一种基于材料电化学原理的无损检测技术，它可以通过对混凝土表面电化学反应进行分析，检测出混凝土中金属钢筋的腐蚀情况，从而实现对混凝土结构的无损检测与评估。
本文将从混凝土电化学阻抗的基本原理、腐蚀检测技术的研究进展以及存在的问题与发展方向三个方面对该技术进行详细的研究。
一、混凝土电化学阻抗的基本原理混凝土电化学阻抗的基本原理是基于混凝土中钢筋和环境介质之间的电化学反应。
在混凝土中，钢筋表面的氧化物会和水和氧气发生反应，形成氢氧化物和氧化物离子。
同时，钢筋表面的氧化物也会和混凝土中的氢离子发生反应，形成水和铁离子。
这些反应会导致钢筋表面的电势发生变化，从而使得混凝土表面的电势也发生相应的变化。
混凝土电化学阻抗检测技术利用这种电化学反应进行无损检测，其基本原理是利用交流电源在混凝土表面施加一个正弦波电势，然后测量混凝土表面的电流响应。
混凝土表面的电流响应与钢筋表面的氧化还原反应有关，因此可以通过分析电流响应来评估钢筋的腐蚀情况。
二、腐蚀检测技术的研究进展近年来，混凝土电化学阻抗的腐蚀检测技术得到了广泛的研究和应用。
在混凝土电化学阻抗检测技术的基础上，研究者们不断探索新的方法和手段，以提高检测精度和可靠性。
1. 腐蚀率测量法腐蚀率测量法是通过对钢筋腐蚀速率的测量来评估混凝土结构的腐蚀状态。
该方法需要在混凝土表面施加一个恒定电流密度，然后测量钢筋的腐蚀速率。
通过分析腐蚀速率的变化，可以评估混凝土结构的腐蚀程度。
2. 微机电系统技术微机电系统技术是一种将微机电技术应用于混凝土电化学阻抗检测的新方法。
该方法利用微机电系统技术制备微型电极，将其嵌入混凝土中进行检测。
相比传统的表面检测方法，微机电系统技术具有更高的灵敏度和更广的检测范围。
3. 电流噪声分析法电流噪声分析法是一种基于混凝土电化学阻抗原理的新型腐蚀检测方法。
该方法利用电化学噪声的统计特性，通过对混凝土表面的电流噪声进行分析来评估混凝土结构的腐蚀情况。
电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用研究讲课教案
电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用研究武汉理工大学研究生课程论文题目电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用姓名郝张科学号 WP2015007 (武汉材料保护研究所) 专业班级材研1510电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用研究摘要: 交流阻抗技术(AC impedance) 又称为电化学阻抗谱( electrochemical impedance spectroscopy, 简称EIS) , 是一种以小振幅的正弦电位( 或电流) 为扰动信号的电化学测量方法。
腐蚀科学是交流阻抗技术获得应用的一个重要领域。
交流阻抗发式电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。
交流阻抗谱是常用的一种电化学测试技术，该方法具有频率范围广、对体系扰动小的特点，是研究电极过程动力学、电极表面现象以及测定固体电解质电导率的重要工具．它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的颓率点的原始数据中，都包含了施加信号电压(或电流)对测得的信号电流(或电压)的相位移及阻抗的幅模值，从这些数据可以计算出电化学响应的实部与虚部．阻抗谱中涉及的参数有阻抗幅模(1zI)、阻抗实部(z7)、阻抗虚部(z”)、相位移(口)、频率(u)等变量，同时还可以计算出导纳(y)和电容(c)的实部与虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示，每一种方式都有其典型的特征，根据实验的需要和具体体系．可以选择不同的图谱形式进行数据解析.1 交流阻抗技术的发展随着电化学理论的不断完善与发展, 电化学方法也得到了相应的发展。
在电化学测量中做出了重要贡献的是Stern 和他的同事。
他们在1957 年提出了线性极化的重要概念, 虽然线性极化技术有着一定的局限性, 但在实验室和现场快速测定腐蚀速度时还是一种简单可行的方法。
腐蚀工作者在随后的十余年中又做了许多工作, 完善和发展了极化电阻技术。
电子技术的迅速发展促进了电化学测试仪器的发展, 现代电子技术的应用和用于暂态测量测试仪器的出现, 一些快速测量方法和暂态响应分析方法也得到了发展, 最典型的例子就是交流阻抗技术的发展。
电化学阻抗谱在缓蚀剂研究中的应用进展
信号 的 电化 学测 量 方法 ， 同时 电化学 阻抗 谱 方 法 又
是一 种频 率域 的测 量方 法 ， 以测 量得 到 的频 率 范 它
弦 电压 ， 响应 电流 ｉ （ ／ ｓｎ ； 于 ｉ 一 Ｅ Ｒ） ｉｗｔ 由 —Ｃ （ｅ ｄ／
ｄ） 因 此 ， — ｗＣ ｃ ｓ ｔ， ｉ Ｅ ｏｗｔ或 ｉ （ ／ ｓ ｗｔ 一 Ｅ Ｘ ）ｉ ｎ（ ＋
和 金 属 缓 蚀 剂 的 研 究 中 ， 用 于 快 速 评 价 缓 蚀 剂 的 可
９ 。 ， 中 Ｘ 一ｗＣ称 为 容抗 ， 角 为 ９ 。对纯 容 Ｏ ）其 相 ０。 抗 用 向量 表示 激 励 正 弦 电压 与 响 应 正 弦 电 流 的 关 系， ’ 可 为 Ｅ一 一 或 Ｅ一 ，Ｚ， 中 Ｚ究 电极 系统 ， 而能 比其 他 常 因
规 的电化学 方法 得到更 多 的动 力学 信息及 电极 界面 结构 的信息 。 电化学 阻抗谱 是 电化学测 试技 术 中一种 十分重 要 的研究方 法 ， １ 近 ０来 发 展 迅 速 。 成 为研 究 电极 已 过程 动 力学 和表 面 现象 的重 要 手段 。 广泛 应 用 于腐 蚀科 学领 域 ， 别是 被 广 泛应 用 于 金 属极 测 量 系统 特
电化学阻抗谱在腐蚀监测中的应用技巧
电化学阻抗谱在腐蚀监测中的应用技巧随着工业化的快速发展，金属腐蚀问题日益凸显。
腐蚀不仅会导致设备损坏和生产效率降低，还可能对环境造成严重影响。
因此，准确监测和评估金属腐蚀成为工业生产中的关键任务。
电化学阻抗谱作为一种常用的腐蚀监测技术，广泛应用于不同领域。
本文将详细介绍电化学阻抗谱在腐蚀监测中的应用技巧。
一、电化学阻抗谱概述电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）是一种基于交流电信号的电化学测试技术。
它通过在测试电极上施加小幅交流电信号，并测量相应的电流响应和电势响应来监测电极和介质的电化学行为。
电化学阻抗谱的主要参数是阻抗谱图，即频率响应和相位响应的二维图像。
二、电化学阻抗谱的应用技巧1. 选择合适的频率范围及扫描速率在进行电化学阻抗谱测试时，选择合适的频率范围和扫描速率对于测试结果的准确性和可靠性至关重要。
频率范围应包括感兴趣的频率区域，通常是从0.1 Hz到105 Hz。
扫描速率应足够快，以尽量减少测试时间，但同时也要考虑到系统的响应速度。
2. 选择适当的电极材料和形状电极的材料和形状对电化学阻抗谱测试结果有重要影响。
电极材料应选择与被测介质相容的材料，以避免杂质的干扰。
电极的形状应尽量与实际使用条件相符，以确保测试结果的准确性和可靠性。
3. 基准电路的正确选择电化学阻抗谱测试中，根据被测系统的特点选择合适的基准电路非常重要。
基准电路是用来拟合实际测试数据的数学模型，常见的基准电路包括等效电路模型和分布参数模型。
选择合适的基准电路可以更准确地反映被测系统的电化学行为。
4. 数据处理及分析电化学阻抗谱测试得到的数据需要进行后续的处理和分析。
常用的数据处理方法包括Bode坐标转换、Nyquist坐标转换和Cole-Cole图法等。
数据分析可以得出被测系统的电化学参数，如电极电势、电荷传递速率和电化学界面结构等。
准确的数据处理和分析可以提供有关腐蚀行为和机理的更详细和全面的信息。
电化学抗生物腐蚀性能研究与应用
电化学抗生物腐蚀性能研究与应用随着人们对生活质量的要求不断提高，人们对生物腐蚀问题的重视也日益加强。
特别是在工业、医疗和食品加工等领域，生物腐蚀问题对生产和生活带来了很大的影响。
目前，许多研究已经证明，电化学技术可以有效地抑制生物腐蚀。
本文将探讨电化学抗生物腐蚀性能的研究与应用。
一、电化学抗生物腐蚀性能研究1. 电化学的原理电化学是指物质发生氧化还原反应时，通过电极与电子之间的相互转移而形成的现象。
在电化学的过程中，阳极会溶解，而阴极会产生保护膜，从而抑制物质的腐蚀性。
2. 电化学抗生物腐蚀性能的研究方法电化学抗生物腐蚀性能的研究方法主要有两种。
一种是通过电位-时间曲线研究材料在不同电位下的电化学行为，从而评估其抗生物腐蚀性能。
另一种是通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等技术来研究材料的表面形貌和晶体结构，从而评估其抗生物腐蚀性能。
3. 影响电化学抗生物腐蚀性能的因素影响电化学抗生物腐蚀性能的因素主要包括：材料的成分、结构、表面形貌和晶体结构等因素，以及电化学条件（如电位、电流密度等）。
二、电化学抗生物腐蚀性能的应用1. 医学领域在医学领域，电化学抗生物腐蚀性能可以用于预防人体内的金属植入物腐蚀问题。
当金属植入物置入人体时，常常会受到体液环境中的氧化性物质的影响，从而导致金属的腐蚀。
使用电化学技术可以通过施加电位的方式抑制金属的腐蚀，从而提高金属植入物的寿命。
2. 工业领域在工业领域，电化学抗生物腐蚀性能可以用于防止管道、储罐、船舶等设备的腐蚀。
通过在设备外壳表面覆盖一层防腐涂层，并给涂层施加电位，可以在一定程度上抑制设备的腐蚀，延长设备的使用寿命。
3. 食品加工领域在食品加工领域，电化学抗生物腐蚀性能可以用于保护食品加工工具的使用寿命。
许多食品加工工具（如不锈钢刀具）常常会因为与食品中的酸碱物质接触而产生腐蚀，从而导致使用寿命缩短。
使用电化学技术可以通过施加电位的方式抑制工具的腐蚀，从而延长使用寿命，减少维修或更换的成本。
电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用研究
理工大学研允生课程论丈题目电化学交流阻抗技术淮,庸蚀与防护中的应用姓名____________________________________________ 学号WP2015007 （材料保护硏兗所）专业班级材研1510色化学交流阻抗技术在腐蚀与盼护中的应用研克摘要：交浇阻抗枝术(AC impedance)又称为电Fait^-( electrochemical impedance spectroscopy,简称EIS).是一种以小报墙的正族色位(瓦色流)为我.动传号的电化学测丘方*。
粛铁科学爰交流阻抗技术庆得庄用的一个童要领城。
交敢阻抗发丸电化孝测武枚术中一夷十分吻要的方法，是研丸电极过程动力学和裹而现象的宴要手段。
交流阻抗锵是治用的一种电化学测认枝术，孩方比人有頻年国广、对体糸犹动小的特点，是研丸电极过程动力学.电极裹而现象以及测岌固钵电解卓电导车的宴要工八・它是屐于测壬对钵卑就加小幅度做允时的电化学呦应.心命个测论的颊年点的廉始敷鴉中，都包舍了宛加传号电圧(或电浇) 对测得的任号电淡(或电圧)的柏住移爪阻抗的幅栈值，从这些数据可以计算出电化学响攻的罢部与爪部•阻抗谦中歩及的参敷有阻抗嫡根(Izl)、阻抗卖部(z7).阻紀金紳(z”).和伐移(d).频率(u)等变总，冋时还可以计算岀导纳(y)和电彖(c)的卖部与走部，KI帀阻抗谦可以通边多种方式表示，毎一种方式都有其独型的特征，圾垢矣脸的需要壮具体体糸.可以违挣不冋的囲锵形丸进行敷垢解析.1交流阻抗技术的发袈随着色化学理论的不新兜孚与发展.电化学方比也得到了相应的发展。
疫电化•学測量中做出了重要责歛的是Stern和他的同丰。
他们A1957年提出了线性极化的求要概念.虽然线性极化放术冇着一沱的场限性.但在卖捡宝和现场快送测岌腐蚀速度时还赴一科简单可行的方比。
腐饨工作者疫随后的十余年中又做了许多工作.兜毎和发喪了圾化屯皿技术。
电孑技术的迅速发展促进了电化学测洪仪森的发展.现代色子技术的应用和用于暂态測量测试仪乐的出现.一些快速測量方比和暂态响应分析方法也得到了发喪.走典罡的例子就是交流阻抗枝术的发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
理工大学研究生课程论文题目电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用XX郝科学号WP2015007 (材料保护研究所)专业班级材研1510电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用研究摘要:交流阻抗技术(AC impedance) 又称为电化学阻抗谱( electrochemical impedance spectroscopy, 简称EIS) , 是一种以小振幅的正弦电位( 或电流) 为扰动信号的电化学测量方法。
腐蚀科学是交流阻抗技术获得应用的一个重要领域。
交流阻抗发式电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。
交流阻抗谱是常用的一种电化学测试技术，该方法具有频率围广、对体系扰动小的特点，是研究电极过程动力学、电极表面现象以及测定固体电解质电导率的重要工具．它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的颓率点的原始数据中，都包含了施加信号电压(或电流)对测得的信号电流(或电压)的相位移及阻抗的幅模值，从这些数据可以计算出电化学响应的实部与虚部．阻抗谱中涉及的参数有阻抗幅模(1zI)、阻抗实部(z7)、阻抗虚部(z”)、相位移(口)、频率(u)等变量，同时还可以计算出导纳(y)和电容(c)的实部与虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示，每一种方式都有其典型的特征，根据实验的需要和具体体系．可以选择不同的图谱形式进行数据解析.1 交流阻抗技术的发展随着电化学理论的不断完善与发展, 电化学方法也得到了相应的发展。
在电化学测量中做出了重要贡献的是Stern 和他的同事。
他们在1957 年提出了线性极化的重要概念, 虽然线性极化技术有着一定的局限性, 但在实验室和现场快速测定腐蚀速度时还是一种简单可行的方法。
腐蚀工作者在随后的十余年中又做了许多工作, 完善和发展了极化电阻技术。
电子技术的迅速发展促进了电化学测试仪器的发展, 现代电子技术的应用和用于暂态测量测试仪器的出现, 一些快速测量方法和暂态响应分析方法也得到了发展, 最典型的例子就是交流阻抗技术的发展。
最初测量电化学电阻采用交流电桥和沙育方法等, 这些方法既费时间又较繁琐, 干扰影响也大。
随着电子技术的发展, 锁相技术和相关技术的仪器( 如频率响应分析仪、锁相放大器等) 被用于交流阻抗测试, 它们的灵敏度高, 测试方便, 而且容易应用扫频信号实现频域阻抗图的自动测量。
后来可以利用时频变换技术从暂态响应曲线得到电极系统的阻抗频谱, 从而实现了在线测量, 追踪电极表面状态的变化。
最近一种利用震动探针电极测量局部电极阻抗的技术也得到开发。
计算机技术引入电化学领域, 可以由计算机对电化学交流阻抗测量进行控制, 自动完成数据采集和数据分析。
2 交流阻抗的基本原理在一个纯电容C 上加一个e= Esinwt 的正弦电压, 响应电流i = ( E / R ) sinwt , 由于i = C ( de/d t ) ; 因此, i = wCEcoswt 或i = ( E / XC ) sin ( wt +90b) , 其中XC= ( wc) 称为容抗, 相角为90b。
对纯容抗用向量表示激励正弦电压与响应正弦电流的关系, 可写为E = - jXCIb , 或E = I bZ , 其中Z = - jX C= - j / ( wc) 称为阻抗。
交流阻抗可以表示成复数平面的矢量或写成复数式Z = A + 。
Z 可以由模| Z| 和相角h 来定义, 即Z= | Z| cos h + j | Z| sin h ,| Z| 表示它的幅值[ 1]。
阻抗的矢量随角频率的变化而改变。
串联电路, 总阻抗等于各个阻抗的复数和;更复杂的电路可以运用电阻规则合并阻抗来分析。
在实际阻抗谱绘制中可用由阻抗矢量值和相角绘制的Nyquist 图和包含幅频特征曲线和相频特征曲线的Bode 图表示。
由于电极过程可以用电阻R 和电容C 组成的电化学等效电路来表示, 因此, 交流阻抗技术的实质就是研究RC 电路在交流电作用下的规律。
讨论交流阻抗法应首先对电解池的等效电路进行分析。
交流阻抗测试中电解池的基本等效电路[ 2] 见图1。
图1 交流阻抗测试中电解池的基本等效电路图1 中A 和B 分别表示电解池的研究电极和辅助电极两端, RA 和RB 表示电极本身的电阻, CAB表示两电极间的电容, R l 表示溶液电阻, C d 和Cdc分别表示研究电极和辅助电极的双电层电容, Zf 和Zfc分别表示研究电极和辅助电极的交流阻抗。
图1中的等效电路是阻抗测量中最基本的等效电路形式, 在实际测量过程中根据实际测量条件的不同, 此等效电路往往进行简化.3研究金属的腐蚀行为和腐蚀机理在腐蚀体系的阳极反应中, 极化电阻与腐蚀电流密度成反比, 因此, 通过测量电阻可以计算金属腐蚀电流密度的大小。
界面电容的大小同金属的表面状态和溶液成分等因素有关, 在一定的体系中, 界面电容的变化反映了腐蚀金属表面状态的变化。
所以通过交流阻抗法对电极表面界面电容的测量, 可以研究金属的腐蚀行为和电极表面状态的变化。
周国定等人就用交流阻抗技术测量了铜电极在低电导率介质体系中的极化电阻和界面电容等信息, 研究了金属在低电导率介质体系中的腐蚀和缓蚀行为[ 3] 。
Yin 和Kelsall 等人通过对惰性电极的抗- 时间图的分析, 得到了惰性电极表面的腐蚀行为和腐蚀机理, 并以此为依据建立了惰性电极腐蚀的数学模型。
4研究涂层的防护机理涂层是防止金属腐蚀的一个主要防护手段, 不同的涂层其防护机理各不相同。
由于用E IS 可以在很宽的频率围对涂层体系进行测量, 因而可以在不同的频率段分别得到涂层电容、微孔电阻以及涂层下基底腐蚀反应电阻、双电层电容等与涂层性能及涂层破坏过程有关的信息。
同时, 由于该方法采用小振幅的正弦波扰动信号, 不会使涂层体系在测量过程中发生大的改变, 故可以对其进行反复多次的测量, 适用于研究涂层破坏的动力学过程。
E IS 因此成为研究涂层性能与涂层破坏过程的一种主要的电化学方法广霞等人用交流阻抗法对医用316L不锈钢表层纳米TiO2 膜的破坏过程进行测试, 分析了TiO2 膜在NaCl 溶液中的耐腐蚀性能, 影响因素以及耐腐蚀机理[ 5] 。
5研究和评定缓蚀剂缓蚀剂在金属表面形成吸附层, 阻止溶液中腐蚀性离子对金属的腐蚀和溶解作用。
通过对缓蚀剂测试得到的交流阻抗谱分析, 可以得到不同频率围的极化电阻、双层电容、膜电阻、膜电容、缓蚀效率、反应机理等大量信息, 实现对缓蚀剂的评价。
王慧龙等人利用交流阻抗测试研究了HCl 介质中巯基三唑缓蚀吸附膜对碳钢的保护, 分析了预膜时间和金属表面状态等因素对缓蚀吸附膜保护时间的影响[ 6] 。
Passiniemi 和Vakipaeta 利用交流阻抗法测试了聚苯胺的性质, 研究了它的缓蚀机理和缓蚀效果[ 7] 。
6研究金属的阳极钝化和孔蚀行为金属进行阳极极化到比较高的电位时, 在金属表面会形成固相表面膜, 这就是阳极钝化膜。
阳极钝化可以阻止金属的均匀腐蚀, 但钝化会使电位升高, 反而使金属发生孔蚀。
通过电化学阻抗谱的测定, 可以获得金属表面钝化膜和孔蚀行为在动力学和机理上的大量信息, 从交流阻抗谱中可以清楚的反映出钝化、孔蚀和再钝化过程, 可以探测到孔蚀的产生和成长。
Mart ini 和Muller 利用交流阻抗技术对铁在硼酸盐溶液中的阳极极化行为和成膜性质进行了研究, 分析了在此体系中极化电流等因素对钝化膜的影响, 并根据测量结果建立了铁在硼酸盐溶液中的钝化模型[ 8] 。
红花等人应用交流阻抗技术研究了冷却水中316 不锈钢的阳极极化行为, 并根据测量结果建立了316 不锈钢在模拟冷却水中的钝化模型[ 9] 。
7交流阻抗实验技术应注意的问题应用交流电技术时的一些共性问题以及应用交流阻抗技术本身影响试验的因素需要加以注意。
( 1) 激励信号的频率交流阻抗测量可以在超过7 个数量级的频率围进行, 常用的频率围是1MHz~ 10mHz。
对于腐蚀体系来说, 常需要低频信息, 而低频阻抗的测量通常难度较大。
高频的上限主要受恒电位仪相位移的限制。
( 2) 线性考虑到基元反应步骤的速率是指数性依赖于电位的, 电化学过程在本质上是非线性的,然而最充分发展的交流电理论全是线性理论, 这意味着要使用它们就要将激励信号幅值保持足够小,以使体系成为非常近似于线性。
( 3) 谬误的响应交流电技术易于因测量回路中的谬误效应而产生歪曲。
在高频时恒电位仪易发生相位移, 接线之间出现杂散电容, 接线和电池部结构产生自感应。
设计良好的电池可以在一定程度上减轻这些问题。
由于交流阻抗激励信号较弱, 杂散电噪声或市电电源都会对实验产生干扰, 通常需要将电池和检测回路屏蔽起来, 以减少这种影响。
8在腐蚀科学应用上的优势( 1) 交流阻抗法使用小幅度正弦波扰动信号对电极极化, 当频率足够高时, 每半周期所持续的时间很短, 不致引起严重的浓差极化及电极表面状态变化。
( 2) 使用小幅度正弦波扰动信号对电极极化时,在电极上交替出现阳极过程和阴极过程, 不会导致极化现象的累积性发展。
( 3) 使用小幅度正弦波扰动信号对电极极化, 不会造成测量过程中由欧姆降带来的麻烦。
( 4) 在对涂层进行研究时, 其他电化学方法只能研究涂层的应用性能, 而交流阻抗法可对成膜过程进行研究, 获得成膜的动力学信息和界面结构信息。
( 5) 通常的电化学研究方法对于在低电导介质体系中的腐蚀及缓蚀剂的研究很不适用, 但交流阻抗法非常适用此体系下的研究, 可以通过交流阻抗谱分析得到不同频率围的极化电阻、双层电容、膜电阻、膜电容、缓蚀效率、反应机理等大量信息。
( 6) 交流阻抗法可用于测定某些体系难以用稳态技术测量的腐蚀速率等。
( 7) 传统的电化学测试方法只能研究整个过程的动力学行为, 但从交流阻抗法测得的EIS 图上可以非常容易的判断出总过程包含几个子过程动力学步骤以及这些步骤的动力学特征参考文献[ 1] 楚南, 鉴清1 电化学阻抗谱导论[M]1 科学, 20021 20- 24; 45- 75; 150- 1851[ 2] 永辉1 电化学测试技术[M]11981197- 137; 180- 1821[ 3] 周国定, 益奇, 等1 铜/ 低电导率介质体系的交流阻抗研究[ J]1 腐蚀与防护, 1991, 12(6) : 277- 2811 [ 5] Passiniemi P, Vakiparta K. Characterizat ion of polyanilineblends with AC impedance measurements [ J] . SyntheticMetals, 1995, 69: 237~ 238.[ 6] 王新东, 武世民, 艳芳, 等. 用电化学交流阻抗法研究铝合金表面稀土转化膜[ J] . 科技大学学报,2001, 23( 4) : 320~ 323.[ 7] 史美伦, 雄, 平江, 等. 胶凝材料的组成、力学性能与交流阻抗谱的关系[ J] . 硅酸盐通报, 1999, 4:14~17.[ 8] 王世忠, 江义, 雅虹, 等. La-( 0. 8) Sr-( 0. 2) MnO-3YSZ 高温电极交流阻抗研究[ J] . 电化学, 1998,4( 3) :253~ 259.。