» » Электрохимические измерения коррозии
24.01.2015

Поведение материала в определенном электролите можно охарактеризовать зависимостью образовавшейся силы тока от потенциала металла. Эта зависимость определяется частичными реакциями на аноде и катоде, которые изображаются в форме кривой плотность суммарного тока — потенциал. Такая кривая позволяет сделать вывод о коррозионном режиме различных металлов при изменяющихся условиях в зависимости от потенциала. Для снятия кривых плотность тока — потенциал применяется устройство, показанное на рис. 14.1.22.
В один электролит погружаются рабочий электрод и вспомогательный электрод. Они соединены потенциометром P с источником напряжения S. Потенциал рабочего электрода измеряется относительно электрода сравнения высокоомным вольтметром. Связь между рабочим электродом и электродом сравнения происходит через капилляры Хабера—Люггина. Амперметром А измеряется ток, протекающий между рабочим электродом и электродом сравнения. Снятие кривой плотность суммарного тока — потенциал, кратко называемой кривой ток — напряжение, происходит путем поддержания заданного тока или путем непрерывного повышения или понижения потенциала, приложенного к рабочему электроду. Обе измеряемые величины [потенциал и ток (плотность)] изображаются одновременно на ху-диаграмме. Отдельное снятие анодной или катодной кривой напряжения частичного тока возможно только условно.
Определение потенциала коррозии системы происходит путем прямого измерения потенциала рабочего электрода по отношению к электроду сравнения. Источник напряжения и электрод в этом случае отделены от измерительного контура. Соответственно условиям анодный и катодный частичные токи одинаковы по величине, т.е. суммарный ток равен нулю. Поэтому потенциал UК является смешанным потенциалом анодной и катодной реакций.
На рис. 14.1.22 изображено определение свободного потенциала коррозии UК железа в кислоте со значением pH = 1 (кислотная коррозия). Наряду с анодной и катодной кривой напряжение - частичный ток путем сложения обеих кривых строится результирующая кривая напряжение — суммарный ток для pH = 1. Для сравнения приведены коррозионный потенциал и кривая напряжение — частичный ток для значения pH = 4 (см. рис. 6.1.23).
В обесточенном состоянии как на аноде, так и на катоде достигается состояние равновесия, определяемое концентрациями ионов Fe2+ или H+ и характеризуемое величинами потенциалов по уравнению Нернста. Анодные и катодные реакции указаны на графиках напряжение — частичный ток (см. рис. 14.1.22).
Электрохимические измерения коррозии

Существенно отличается катодный график напряжение — частичный ток для случая кислородной коррозии (рис. 14.1.23). При кислородной коррозии возникает предельный ток диффузии благодаря диффузионному управлению катодной частной реакцией. При достижении предельного тока диффузии весь кислород, поступающий к электроду, тотчас восстанавливается. При дополнительном введении кислорода предельный ток диффузии может расти. На рис. 14.1.23 изображены для случая кислородной коррозии катодные кривые восстановления кислорода для различных его концентраций, а также потенциалы коррозии, получающиеся для железа и меди, причем соответственно нанесены кривые частичного и суммарного тока для Fe и Cu.
Электрохимические измерения коррозии

Графики напряжение — ток пригодны для характеристики склонности металлов к образованию пассивирующих поверхностных слоев. Если создается такой защитный слой, то плотность коррозионного тока сильно снижается. Стойкость этих защитных слоев зависит от материала электрода и может сохраняться в широком диапазоне потенциалов. После достижения потенциала разрушении UD, соответствующего повторному повышению анодного частичного тока, наступает растворение защитного слоя (рис. 14.1.24). Эта зона потенциалов называется зоной транспассивности.
При определенных условиях, в частности в хлоридсодержащих средах, ход графика напряжение — ток изменяется таким образом, что после превышения определенного значения потенциала UL ток в зоне пассивности перед достижением потенциала разрушения UD сильно возрастает. Значительное повышение тока вызывается образованием раковин на поверхности материала и типично для дырчатой коррозии (рис. 14.1.24).
Электрохимические измерения коррозии