動電位掃和循環(huán)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(huán)動電位掃描,。
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)
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(huán)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(fā)生反應,電極表面很有可能改變,,因此電壓反掃的數(shù)據(jù)不會與正向掃描重疊,。
掃描參數(shù)
ASTM中建議掃描速率是0.1667mV/s。掃速過快通常會導致數(shù)據(jù)失真,,因為樣品表面不能保持相對穩(wěn)定,。
數(shù)據(jù)
具有代表性的動電位掃描結果如圖2所示。
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:
圖3 圖2中用顏色表示的各種重要電壓,電流和區(qū)域
當電壓從-550mV慢慢增加,,電流在陰極區(qū)(紫色)下降至Ecorr小處,,然后在金屬發(fā)生氧化的活化區(qū)域(綠色)再次上升。在鈍化電位Epp時達到大值,。電流在過渡區(qū)(黃色)再次下降,,然后在鈍化區(qū)(粉色區(qū))較低部分保持相對穩(wěn)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(qū)域,該區(qū)域類似圖1中的理想狀態(tài),。
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。
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(huán)動電位掃描結果能顯示出這個特征。
圖5 沒有點蝕的循環(huán)動電位掃描曲線
另一個循環(huán)極化圖(圖6)顯示了沒有再鈍化的點蝕:
圖6 沒有再鈍化的點蝕循環(huán)極化圖
另一個具有點蝕和再鈍化的循環(huán)極化圖:
圖7 具有點蝕和再鈍化過程的循環(huán)極化圖
動電位和循環(huán)動電位掃描都可以用來闡述各種與腐蝕相關的現(xiàn)象,。
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