メタル腐食

金属材料が周囲の環境と接触すると,化学的または電気化学的作用により材料は破壊される.金属腐食は熱力学的な自発的なプロセスである.高エネルギー状態の金属を低エネルギー状態の金属化合物に変換する石油と石油化学産業における腐食現象は,塩水の電気化学腐食を含むより複雑である.₂SとCO₂.
ほとんどの腐食プロセスの性質は電気化学である.金属/電解液溶液インターフェイス (電気の二重層) の電気特性は,腐食メカニズムの研究で広く使用されています.,金属腐食研究で一般的に使用される電気化学的方法は,開き回路ポテンシャル (OCP),偏振曲線 (Tafelグラフ),電気化学インピーダンスのスペクトロスコピー (EIS).

1腐食研究における技術

1.1OCP

孤立した金属電極では,同速度で同時に1つのアンード反応と1つのカソード反応が行われ,これは電極反応の結合と呼ばれる.相互結合の反応は"結合反応"と呼ばれます結合系では,2つの電極反応が互いに結合し,電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電極電電極の電位は時間とともに変化しないこの状態は"安定状態"と呼ばれ,対応する電位は"安定電位"と呼ばれる.腐食システムでは,この電位は"自己腐食電位E"とも呼ばれる._コール及び対応する電流密度は,腐食電流密度 i と呼ばれる._コール一般的に言えば,開き回路電位がプラスであればあるほど,電子を失い腐食することが難しくなり,材料の耐腐食性が向上することを示します.
システム内の金属材料の電極ポテンシャルを長期間にわたってモニターするために使用することができます.ポテンシャルが安定した後,材料のオープン・サーキット・ポテンシャルは得られる.

1.2 偏光曲線 (タベルグラフ)

一般的に電極電極電極電極が電流を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極から逸脱する現象は"偏振"と呼ばれます.電気化学システムでは,電極電極電極が電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過する際に電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過する際に電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電極が平衡電極電極を通過するときに電極電極電が平衡電極電極が平衡電極電池が平衡偏振が起こると,電極電極電極から電極電極の負のシフトは"カソド偏振"と呼ばれる.そして電極電極電極から電極電極のポジティブシフトは,アノード偏振と呼ばれます..
電極プロセスの偏振性能を 完全かつ直感的に表現するには過剰電位または電極電位を電流密度の関数として実験的に決定することが必要です.偏振曲線と呼ばれるものです
について_コールスターン・ギアリーの方程式に基づいて計算できます.

Bは材料のステーン・ギアリー系数 R_p金属の偏振抵抗です

i を取得する原則_コールタフェルの抽出法によって
アノードセグメントとカソードセグメントのテーブル傾斜,すなわち,b_{a は}そしてb_c計算できますi_コールファラデー法則に基づいて,材料の電気化学的等価と組み合わせることで,金属腐食率 (mm/a) に変換することができます.

1.3 EIS

電気化学インペダンス技術,ACインペダンスとしても知られています measures the change of voltage (or current) of an electrochemical system as a function of time by controlling the current (or voltage) of the electrochemical system as a function of sinusoidal variation over time電気化学システムのインピーダンスを測定し,さらにシステムの反応メカニズム (介質/コーティングフィルム/金属) を研究します.配合測定システムの電気化学パラメータを分析します.
阻力スペクトルは,異なる周波数で試験回路で測定された阻力データから描かれた曲線である.そして電極プロセスのインペダンススペクトルは電気化学インペダンススペクトルと呼ばれますEISスペクトルには多くの種類がありますが,最も一般的に使用されるのは Nyquist グラフと Bode グラフです.

2実験の例

CS350電化学作業ステーションを用いたユーザが発表した論文を例として,金属腐食測定システムの方法についての具体的な紹介が紹介されています.
ユーザは,従来の鍛造法で調製されたTi-6Al-4V合金ステントの耐腐蝕性を研究した (試料#1)選択レーザー溶解方法 (サンプル#2) と電子ビーム溶解方法 (サンプル#3)ステントはヒトの植入に使用されるため,腐食媒体は体液模擬 (SBF) です.実験システムの温度も37°Cで制御する必要があります.

装置:CS350 パンチオスタット/ガルバノスタット
実験装置:CS936 フラット・コロージョン・セル,恒温乾燥炉
実験薬:アセトン,SBF,室温固化エポキシ樹脂
実験用媒体は:
身体液体シミュレーション (SBF):NaCl-801KCl-0 についてお話しします4カルシウム₂-0だった14ナハコ₃-0だった35KHさん₂勤務地₄-0だった06血糖値は0です34単位は:g/l
標本 (WE)
ステント 20×20×2mm Ti-6Al-4V 合金
露出する作業面積は10×10mm
試験対象でない領域は,室温固化エポキシ樹脂で覆い/封印する.
基準電極 (RE):飽和したカロメル電極
カウンター電極 (CE):CS910 Pt電導電極

2.1 実験手順とパラメータ設定

2.1.1 OCP
試験の前に,作業電極は表面が滑らかになるまで,粗から細まで (360 メッシュ,600 メッシュ,800 メッシュ,1000 メッシュ,2000 メッシュ順) 磨く必要があります.磨き後,蒸留水で洗い,アセトンを用いて脱脂します恒温の乾燥炉に入れて 37°Cで乾燥します.
検体を腐食細胞に組み込み 模擬された体液を腐食細胞に導入します飽和したカロメル電極 (SCE) を塩橋で平らな腐食電池に挿入する. ラグジン毛細管の端が作業電極表面に正面を向いていることを確認します.温度は水循環によって37°Cで制御されます.

電極を電池ケーブルで電位器に接続します
実験→安定した偏振→OCP

溶液中の金属材料のOCPはゆっくりと変化します.安定しているのに比較的長い時間がかかります時間は3000秒未満で

2.1.2 偏光曲線

実験→安定極化→潜在力学

初期ポテンシャル,最終ポテンシャル,スキャン速度を設定し,ポテンシャル出力モードを"vs. OCP"として選択します.
チェックができない場合は,スキャンが対応するポテンシャルを通過しない.
4つの独立した偏振ポテンシャルセットポイントまであります.スキャンは初期ポテンシャルから,頂点E#1と頂点E#2まで,そして最終的に最終ポテンシャルまで始まります."Intermediate Potential 1"と"Intermediate Potential 2"をオンまたはオフにするために"Enable"チェックボックスをクリックします.. チェックボックスが選択されていない場合,スキャンはこの値を通過せず,次の可能性のスキャンを設定します.
偏振曲線測定は,OCPが既に安定している場合にのみ実施できる.通常は10分後の静止時間.次のボタンをクリックして OCP の安定関数を開きます.:

→

ソフトウェアは,潜在的な波動が10mV/minより低い場合,自動的にテストを開始します.
この実験の例では,ユーザは電力を -0.5~1.5V (vs. OCP) に設定します.
この条件を設定してスキャンを停止または逆転することができます. これは主にピットポテンシャル測定とパシベーション曲線測定に使用されます.

2.2 結果
2.2.1 OCP
我々は,自由腐食の可能性を取得することができますE について_コール一般的には,金属材料の耐腐蝕性を判断できる.E について_コール材料が腐食するほど 硬くなるということです

グラフから,試料1と2の耐腐蝕性は,3より優れていると結論付けることができます.

2.2.2 テーブルグラフ解析 (腐食率測定)
この実験の偏差は次のとおりです

OCP測定によって得られた結果と同じ結論を得ることができます.腐食率はタフェルグラフで計算されます.OCP方法によって得られた結論に準拠する.
腐食電流の密度を得ることができます.i_コール作業電極の面積,材料の密度,重量等などの他のパラメータに従って,腐食率が計算される.

ステップは次のとおりです
データをインポートするには

データ調整

携帯電話の情報をクリック 値を入力します.

テストの前にセル&電極設定のパラメータを設定した場合は,再びセル情報を設定する必要はありません.
テーブルのフィッティングにタブレットをクリックします.アンードセグメント/カソードセグメントのデータのために自動タブレットフィッティングまたは手動フィッティングを選択し,その後,腐食電流密度,自由腐食可能性,腐食率は得られますグラフに引っ張ることができます.

3EIS測定
実験 → 阻力 → EIS と 周波数

EIS分析

3.5% NaCl 溶液中のQ235炭素鋼のEISは以下のとおりである.

上記のニクスト図は,容量弧 (青い枠で表示) とウォーブルグ阻力 (赤い枠で表示) で構成される.一般的に言えば,容量弧が大きいほど,材料の耐腐蝕性が高くなるほど.

Q235 炭素鋼のEIS結果のための等価回路配合
ステップは次のとおりです
容量弧の等価回路を描く - モデルを"快速フィット"で使って R1,C1,R2を得ます.
ワルブルグ阻力部分の等価回路を描き,Wsの特異値を得るために"快速フィット"のモデルを使用する.
複合回路に値をドラッグ→すべての要素をタイプする→フリー+ →クリック
結果から,誤差が5%未満であることが分かります. これは,私たちが描いた自己定義の等価回路が実際の測定のインピーダンスの回路と一致していることを示しています.Bodeのフィッティングプロットは,通常,元のプロットと一致しています.