東華分析——線性極化法介紹

更新時間：2022-07-25

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基本定義

規則化極化法（Linear Polarization Resistance，LPR）也叫極化電阻值法，最為近二十多年來衡量被腐燭速率應該用*泛的步驟中的一個，該步驟的理論的研發框架可產品追溯至1938年Wagner和Traud的辦公，但用戶的的研發優秀成果那時仍未造成的研發者的私信。昨天1958年，該步驟被Stern和Geary再提到來，并應該用于被腐燭速率的衡量，因為具備盡快和方便的衡量優質，該步驟現在開始正漸漸能夠得到多的應該用，列舉脫硫劑的的研發、森林土壤被腐燭、海域中空調蒸發器管的被腐燭、面制品生孩子及其周圍環境中的被腐燭等等等等^[1]。

根據腐蝕電化學理論^[2]，在腐蝕電位(約±10mV)附近測得電位值和電流值，并且其電位和電流的對數呈近似于線性的關系。由Stern與Geary推導出著名的Stern-Geary公式測量腐蝕速度，具體如下：

其中，i_corr是腐蝕電流密度，R_p是極化電阻，即極化曲線在E_corr處的斜率，B是常數，它是由腐蝕過程中的陽極和陰極反應的Tafel斜率(b_a和b_c)的大小所決定的。對于大多數系統而言，常數B的范圍在13mV~52mV，例如，對于鋼筋的腐蝕體系，當鋼筋處于活化狀態時，常數B=26mV，而當鋼筋處于鈍化狀態時，B=52mV。線性極化法在現場無損檢測中應用的很好，同時可測出腐蝕的瞬時速度。

Stern和Geary在推導線性極化方程時作了兩點假設^[3]：

①  組(zu)合浸蝕(shi)管理體系(xi)的負極(ji)反(fan)應和陽極(ji)反(fan)應均(jun)受(shou)堿化(hua)極(ji)化(hua)保持，濃(nong)差極(ji)化(hua)和電阻值極(ji)化(hua)均(jun)可釋(shi)放；

② 腐化(hua)電(dian)勢差(cha)于金屬(shu)電(dian)極化(hua)學(xue)反應(ying)和陽極化(hua)學(xue)反應(ying)的平衡性電(dian)勢差(cha)都相(xiang)距(ju)甚遠。

公式換(huan)算(suan)(1)涵(han)蓋了這2種極限(xian)條件。

① 對于陽極反應受活化極化控制，而陰極反應受濃差極化控制的腐蝕體系，陰極極化曲線的Tafel斜率b_c→∞，而公式（1）化簡為：

② 針對(dui)負(fu)極發(fa)生反映堿化受(shou)堿化極化的控(kong)制，陽極發(fa)生反映受(shou)鈍(dun)化模(mo)式(shi)的控(kong)制的侵蝕體系中，而是陽極極化的身材曲(qu)線(xian)的Tafel斜(xie)率ba→∞，則(ze)函數（1）變為：

線性極化法也存在一定的局限性：

1）常用(yong)範圍是有限(xian)的(de)，只(zhi)是應該用(yong)于電(dian)解設備質中形成電(dian)催(cui)化金(jin)屬腐蝕的(de)形式；

2）當電極表面除于非活化狀態時，例如覆蓋致密的氧化膜時，極化電阻的測量會出現較大偏差，且測量中附加的氧化還原反應等都可能會影響測量的精確性。^[4]

DH7000系列電化學工作站激勵信號及關鍵參數

2.1 激勵信號

圖1 線性極化法的激勵信號

2.2 關鍵參數

DH7000系列表有機化學(xue)上(shang)式(shi)任務站(zhan)實(shi)施線性(xing)網絡極(ji)化法軟件測試需要要設(she)定(ding)的(de)(de)數據具(ju)體也(ye)還包(bao)括(kuo)原本電(dian)極(ji)電(dian)勢差、終極(ji)電(dian)極(ji)電(dian)勢差、階(jie)躍極(ji)度、階(jie)躍事件等，醫療儀器(qi)(qi)附屬性(xing)也(ye)還包(bao)括(kuo)功率規模(mo)、電(dian)阻規模(mo)、E濾波器(qi)(qi)、I濾波器(qi)(qi)、IR補賞等與任何有機化學(xue)上(shang)式(shi)的(de)(de)方式(shi)差不(bu)多。

這一電勢差(cha)差(cha)（V）：電勢差(cha)差(cha)掃描軟(ruan)件起訖點(dian)，檢測儀器可如何設置范圍圖-10V~10V，待(dai)選相針對于“Ref"與“OC"，通(tong)常(chang)情況選定“OC"。

決定性電(dian)勢差(cha)（V）：電(dian)勢差(cha)掃(sao)(sao)描(miao)儀掃(sao)(sao)描(miao)暫停點，實(shi)驗儀器可(ke)設(she)為時間(jian)范圍-10V~10V，可(ke)抉擇相對性于“Ref"還有(you)“OC"。常見抉擇“OC"。

復印(yin)傳輸速度：階躍層(ceng)面/階躍時(shi)光。

全部點數：多(duo)次階躍提取同一個點。

注意：在線性極化中，為了保證極化電流和電位之間的線性關系，應保證腐蝕電位小幅度變化，一般小于20mV。此外，還要求測量過程的掃描速率要小，常見掃描速率小于1mV/s, 以達到不會對金屬表面狀態造成破壞的同時，快速測定腐蝕過程極化電阻的目的。

測試體系

3.1 Q235鋼腐蝕體系

1）自測儀(yi)模(mo)式(shi)：以是處于飽和狀態甘汞金(jin)屬探(tan)(tan)針片（SCE）為(wei)參比金(jin)屬探(tan)(tan)針片（RE），Pt絲為(wei)對金(jin)屬探(tan)(tan)針片（CE），Q235鋼為(wei)本職(zhi)工作(zuo)金(jin)屬探(tan)(tan)針片WE（WE-SE短接），在3.5wt% 的NaCl稀硫酸中耐腐蝕(shi)區別的時(shi)間(jian)間(jian)隔，來LPR自測儀(yi)。

2）大致團(tuan)隊(dui)激勵(li)網絡信號技術參數：曾經(jing)電極電勢(shi)差(cha)：0.01V，結果英文電極電勢(shi)差(cha)：0.01V，階躍(yue)寬度：0.1mV，階躍(yue)事件各為(wei)1s，應對掃速為(wei)0.1 mV/s, 機器(qi)設備技能為(wei)Auto。

3）測試測試然(ran)而(er)有以下：

圖1 Q235鋼在3.5wt% NaCl溶液下腐蝕不同時間的LPR曲線

圖1為(wei)Q235鋼在3.5wt%NaCl液體中腐燭性有所(suo)差異時下(xia)被測試的LPR導(dao)致，折線由(you)上至下(xia)，腐燭性時區分為(wei)2h、5h、185h、161h和31h。

3.2 鍍銀銅片腐蝕體系

1）測(ce)量方(fang)法采集(ji)體(ti)(ti)系：以(yi)飽和甘汞探針(zhen)(zhen)（SCE）為參比探針(zhen)(zhen)（RE），Pt絲為對(dui)探針(zhen)(zhen)（CE），有所差異具體(ti)(ti)條(tiao)件下(xia)所化學合成的鍍銀金(jin)屬片為事(shi)業探針(zhen)(zhen)WE（WE-SE短接），在3.5wt% 的NaCl懸濁液(ye)中(zhong)銹(xiu)蝕(shi)類似期限，實現LPR測(ce)量方(fang)法。

2）大多激勁(jing)數(shu)據信號因素(su)：真正電勢：0.01V，決定電勢：0.01V，階(jie)躍極度：0.1mV，階(jie)躍時光主(zhu)要為(wei)1s，相應掃速為(wei)0.1mV/s, 測(ce)試儀器的使(shi)用(yong)屬性為(wei)Auto。

3）測(ce)驗結局有以下幾點：

圖2 鍍銀金屬片在3.5wt% NaCl液體下防腐蝕各個的時間的LPR弧線

圖(tu)2為鍍銀氣體系在(zai)1.5ASD功率(lv)密度計算公式下(xia)(xia)，變溫為20~60 ℃時(shi)，得到(dao)了(le)的(de)鍍銀鋁片在(zai)3.5wt% NaCl鹽溶液中的(de)腐蝕(shi)1 h測(ce)定得的(de)LPR弧線(xian)(xian)，綠(lv)黃(huang)藍四條線(xian)(xian)弧線(xian)(xian)從挪到(dao)下(xia)(xia)差(cha)別(bie)為40、30和20 ℃下(xia)(xia)得到(dao)了(le)的(de)鍍銀鋁片的(de)LPR試(shi)驗(yan)(yan)弧線(xian)(xian)，玫朱紅色(se)和淺(qian)墨綠(lv)色(se)的(de)兩個弧線(xian)(xian)差(cha)別(bie)為50℃和60℃下(xia)(xia)得到(dao)了(le)的(de)鍍銀鋁片的(de)LPR試(shi)驗(yan)(yan)弧線(xian)(xian)。對LPR試(shi)驗(yan)(yan)數據信息差(cha)別(bie)來曲線(xian)(xian)擬合，得到(dao)了(le)與眾(zhong)不(bu)同(tong)溫下(xia)(xia)分離(li)純化的(de)鍍銀鋁片的(de)極化阻值(zhi)Rp，其隨溫的(de)的(de)變化市場(chang)需求(qiu)如圖(tu)甲已知(zhi)3已知(zhi)。

圖3 不一樣溫度下準備的鍍銀鋁片在3.5wt% NaCl氫氧化鈉溶液下的極化電壓表內阻

由圖3可知，改變溫度制備的鍍銀銅片在3.5wt%NaCl溶液腐蝕體系下的極化內阻在20~50℃范圍內隨著溫度的升高而逐漸升高，當溫度從50℃繼續升高到60℃時，獲得的電鍍樣品，極化內阻有所降低。而極化電阻Rp與腐蝕速度成反比，即Rp越大，腐蝕速度越小^[5,6]，說明高溫下制備的鍍銀銅片相比于低溫下的鍍銀銅片抗腐蝕性越好。

總結

規則化極化法是核查合金材料件制防被被生銹速率的最常用電電學的方式一個，其核查合金材料件制防被被生銹速率的方法論遵循原則是Stern規則化極化方程式組，該方程式組從合金材料件制二者媒介完成電電學飽滿防被被生銹、氫氧化鈉溶液電阻值依賴、防被被生銹合金材料件制探針上僅完成兩大探針反響且均為滋養極化的控制等有諸多約束要求要求下求算粗來^[7,8] 。平滑極化法是由于另外加上擾動無線信號薄弱對黑色金屬清新金屬腐蝕不銹鋼不銹鋼的狀態還有其身邊的壞境媒質影晌小，豐富應用領域于金屬腐蝕不銹鋼不銹鋼實力反復優酷云污染檢測、阻垢劑選則，醫療儀器相關材料耐蝕性公測、鋼筋籠混疑土金屬腐蝕不銹鋼不銹鋼強度污染檢測等各種場所，。

對比論文

[1] 謝乃(nai)賢. 波形極(ji)化法(fa)分(fen)析(xi)的(de)腐蝕網絡速度的(de)動力系統學(xue)前提[J]. 的(de)原材(cai)料保護好,1978,(01):15-23+34.

[2] 代(dai)苗苗. 混(hun)疑土在(zai)硫酸鈉鹽室內環境下的溶蝕動作及螺(luo)紋(wen)鋼(gang)氧化的理論研究[D]. 哈市工業生產(chan)大學本科.

[3]   王鳳平，敬和民，辛春梅. 侵蝕電藥劑(ji)學[M].東莞：藥劑(ji)學重工業出版權社(she)，2017.

[4] 范媛. 供水管道內表面上腐蝕不銹(xiu)鋼同屏在(zai)線污染(ran)監測方案科研[D]. 華南(nan)信(xin)息技術學校(xiao), 2017.

[5] 蔡榮秋, 林(lin)整. 用(yong)波形極化(hua)法科學(xue)(xue)研究碳素鋼在(zai)下(xia)列(lie)強酸材質(zhi)中的(de)金(jin)屬腐(fu)蝕操作[J]. 藥劑學(xue)(xue)項目(mu) 與準備, 2007(4):4.

[6] Choudhary, S., Garg, A. & Mondal, K. Relation Between Open Circuit Potential and Polarization Resistance with Rust and Corrosion Monitoring of Mild Steel. J. of Materi Eng and Perform 25, 2969–2976 (2016).

[7] 朱淑芹,班朝磊(lei),邵鑫(xin).非線性極化法(fa)在測量(liang)(liang)材(cai)料銹(xiu)蝕速度快(kuai)的測量(liang)(liang)誤差分析(xi)一下[J].聊城高中(zhong)學報：清(qing)新科(ke)學性版,2012,25(2):26-29.

[8] ; Zeng Z, Lillard S, Cong H . Effect of Salt Concentration on the Corrosion Behavior of Carbon Steel in CO2 Environment[J]. Corrosion -Houston Tx-, 2016:1910.