大气腐蚀电化学测定研究.pdf

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编号:20181206133940903779    类型:共享资源    大小:76.15KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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电化学 大气腐蚀 电化学腐蚀 大气腐蚀研究 ... PDF 腐蚀检测 大气腐蚀电化学研究 腐蚀电化学 电化学测量 研究大气腐蚀
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大 气 腐 蚀 电 化 学 测 定 研 究 孙 志 华 l? 刘 明 辉 l? 李 家 柱 l? 张 晓 云 l? 陆 峰 l? 王 佳 2? ( l?.?北 京 航 空 材 料 研 究 院 , 北 京 l?0?0?0?9?5?; 2?.?中 国 科 学 院 青 岛 海 洋 研 究 所 , 青 岛 2?6?6?0?7?l?) 摘 要 : 介 绍 了 自 行 研 制 的 环 境 试 验 中 大 气 腐 蚀 电 化 学 测 定 装 置 , 包 括 K?e?1?V?i?D? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 工 作 原 理 , 功 能 用 途 , 软 硬 件 结 构 及 初 步 测 试 结 果 。 自 行 研 制 的 K?e?1?V?i?D? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 采 用 振 动 电 容 法 技 术 , 不 需 与 被 测 量 试 样 及 电 解 液 相 接 触 , 用 K?e?1?V?i?D? 探 针 作 参 比 电 极 , 即 可 测 得 液 膜 下 金 属 电 极 电 位 及 极 化 曲 线 , 为 研 究 大 气 环 境 下 的 材 料 腐 蚀 行 为 提 供 了 先 进 的 技 术 和 方 法 。 关 键 词 : 大 气 腐 蚀 ; K?e?1?V?i?D? 探 头 ; 测 定 仪 中 图 分 类 号 : T?G?l?7?4?.?3?+?6?文 献 标 识 码 : A?文 章 编 号 : l?0?0?5?-?5?0?5?3? ( 2?0?0?0?) 0?3?-?0?l?2?0?-?0?4? 8?0? 年 代 后 期 , S?t?r?a?t?m?a?D?D? 及 其 合 作 者 [ l? ~? 3?] 首 先 将 K?e?1?V?i?D? 探 头 振 动 电 容 法 技 术 应 用 到 金 属 腐 蚀 的 研 究 中 , 对 环 境 试 验 中 大 气 腐 蚀 的 电 化 学 研 究 、 测 试 带 来 了 突 破 性 进 展 。 这 种 技 术 可 以 在 不 需 与 被 测 试 样 表 面 及 电 解 液 相 接 触 的 条 件 下 , 用 K?e?1?V?i?D? 探 针 作 参 比 电 极 , 进 行 电 化 学 研 究 。 一 些 国 家 相 继 建 立 了 适 用 于 金 属 腐 蚀 研 究 的 K?e?1?V?i?D? 振 动 探 针 装 置 , 并 进 行 了 多 方 面 的 研 究 , 取 得 了 许 多 令 人 鼓 舞 的 结 果 [ l? ~? 8?] 。 本 文 将 介 绍 自 行 研 制 的 K?e?1?V?i?D? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 工 作 原 理 、 功 能 用 途 、 软 硬 件 结 构 及 初 步 测 试 结 果 。 l?K?e?1?V?i?D? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 研 制 1?.?1?K?e?l?V?i?n? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 工 作 原 理 K?e?1?V?i?D? 探 头 腐 蚀 测 试 装 置 利 用 K?e?1?V?i?D? 探 头 测 定 金 属 表 面 功 函 数 的 原 理 , 可 不 接 触 腐 蚀 体 系 测 定 极 薄 乃 至 吸 附 液 层 下 的 金 属 的 电 极 电 位 。 K?e?1?V?i?D? 探 头 腐 蚀 测 试 装 置 的 测 定 原 理 可 以 简 述 为 : 在 待 测 金 属 电 极 上 方 设 置 一 可 上 下 振 动 的 金 属 探 头 , 使 两 者 间 形 成 一 振 动 电 容 而 诱 导 产 生 一 同 频 交 变 电 流 , 通 过 改 变 外 加 电 位 可 使 该 交 变 电 流 为 零 , 由 此 测 知 待 测 金 属 的 电 极 电 位 。 收 稿 日 期 : 2?0?0?0?-?0?6?-?0?4?; 修 订 日 期 : 2?0?0?0?-?0?7?-?l?7? 基 金 项 目 : 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 项 目 ( 9?7?3?) ( 项 目 编 号 : G?l?9?9?9?0?6?5?0?0?4?) ; 国 防 技 术 基 础 项 目 ( 项 目 编 号 : A?H?l?.?4?) 作 者 简 介 : 孙 志 华 ( l?9?6?9?-?) , 女 , 硕 士 , 工 程 师 。 0?2?l?航 空 材 料 学 报 第 2?0? 卷 1?.?2?K?e?l?V?i?n? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 功 能 和 用 途 为 满 足 通 常 的 大 气 腐 蚀 测 定 需 求 , 本 装 置 采 用 以 中 心 计 算 机 为 主 , 用 软 件 控 制 锁 定 放 大 器 、 探 头 和 电 极 的 工 作 状 态 , 采 集 并 处 理 信 号 , 反 馈 调 整 电 极 状 态 以 测 定 电 极 电 位 等 一 系 列 自 动 操 作 , 同 时 , 建 立 了 数 据 处 理 的 计 算 、 分 析 、 存 储 、 打 印 等 常 规 功 能 。 此 外 , 装 置 还 具 有 自 动 温 度 、 湿 度 测 量 和 控 制 的 恒 温 恒 湿 功 能 , 液 层 厚 度 测 量 功 能 , 电 位 标 定 功 能 , 以 及 检 测 探 头 工 作 状 态 的 功 能 。 特 别 是 检 测 探 头 工 作 状 态 这 一 功 能 是 其 他 设 备 所 不 具 备 的 , 用 户 可 依 据 探 头 工 作 曲 线 判 断 探 头 工 作 性 能 , 进 而 调 节 有 关 的 参 数 。 运 用 这 一 功 能 , 可 很 容 易 地 将 探 头 调 节 至 最 佳 工 作 状 态 。 上 述 功 能 可 用 于 如 下 大 气 腐 蚀 现 象 的 研 究 : · 温 度 、 湿 度 、 气 相 组 成 等 环 境 因 素 的 变 化 对 大 气 腐 蚀 发 生 和 发 展 的 影 响 。 · 评 价 金 属 耐 大 气 腐 蚀 性 能 。 · 评 价 气 相 缓 蚀 剂 性 能 。 · 评 价 异 种 金 属 在 大 气 中 的 电 偶 腐 蚀 情 况 , 如 结 合 部 、 焊 接 区 等 。 · 检 测 涂 层 下 金 属 腐 蚀 的 进 展 和 位 置 , 评 价 涂 料 的 气 相 防 腐 蚀 性 能 。 · 检 测 金 属 表 面 的 应 力 分 布 和 应 力 腐 蚀 情 况 。 2?K?e?I?v?i?n? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 软 硬 件 结 构 2?.?1?硬 件 结 构 K?e?I?v?i?n? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 总 体 结 构 图 如 图 l? 所 示 。 设 备 硬 件 主 要 由 测 试 箱 , 控 制 箱 , 加 热 器 , 干 、 湿 气 发 生 器 , 锁 定 放 大 器 , 数 模 /?模 数 转 换 器 , 串 /?并 行 接 口 以 及 计 算 机 所 组 成 , 以 计 算 机 为 中 心 , 对 各 部 分 的 运 行 以 软 件 进 行 控 制 协 调 管 理 。 2?.?2?软 件 结 构 图 l? K?e?I?v?i?n? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 总 体 结 构 图 F?i?g?.?l?T?h?e? s?t?r?u?c?t?u?r?e? O?f? t?h?e? K?e?I?v?i?n? a?t?m?O?s?p?h?e?r?i?c? c?O?r?r?O?s?i?O?n? m?e?a?s?u?r?e?m?e?n?t? D?e?v?i?c?e? 设 备 的 软 件 K?P?A?C?M?S?-?B? ( K?e?I?v?i?n? P?r?O?b?e? A?t?m?O?s?p?h?e?r?i?c? C?O?r?r?O?s?i?O?n? M?e?a?s?u?r?e?m?e?n?t? S?y?s?t?e?m?) 由 O?B?a?s?i?c? 编 程 语 言 制 作 , 主 要 优 点 是 执 行 速 度 快 , 组 织 灵 活 。 这 对 于 提 高 测 定 速 度 非 常 重 要 。 根 据 探 头 的 工 作 原 理 , 有 若 干 种 电 位 测 定 方 法 可 供 采 用 。 但 较 为 稳 定 的 测 定 方 法 是 搜 索 信 号 幅 值 随 电 位 变 化 的 极 小 值 时 的 电 位 数 值 并 进 行 拟 合 优 化 处 理 。 本 装 置 利 用 程 序 控 制 施 加 在 电 极 上 的 电 位 信 号 , 测 定 探 头 的 响 应 信 号 , 比 较 这 些 信 号 后 改 变 施 加 在 电 极 上 的 电 位 信 号 的 大 小 和 方 向 , 直 到 取 得 最 小 响 应 信 号 , 输 出 并 记 录 此 时 的 电 位 数 值 , 然 后 继 续 测 量 。 多 次 测 量 并 筛 选 平 均 后 判 断 是 否 达 到 测 定 要 求 , 以 确 定 该 测 量 值 的 有 效 性 。 l?2?l?第 3? 期 大 气 腐 蚀 电 化 学 测 定 研 究 3?K?e?l?v?i?n? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 的 初 步 应 用 !?.?“?测 定 覆 盖 薄 液 层 金 属 的 电 极 电 位 实 验 材 料 : A?3? 钢 。 液 膜 溶 液 成 分 : 3?.?5?%?N?a?C?l?。 初 始 液 层 厚 度 : 5?O?!?m?。 在 室 温 敞 开 条 件 下 测 定 钢 的 K?P? 电 极 电 位 随 时 间 的 变 化 ( 图 2?) 。 滴 加 电 解 质 后 , 电 极 电 位 迅 速 负 移 直 到 -? 6?9?O?m?V?。 随 着 液 层 蒸 发 减 薄 , 电 位 开 始 正 移 直 至 -? 6?5?6?m?V?, 以 后 保 持 不 变 , 此 时 电 极 表 面 已 经 干 燥 。 !?.?#? 测 定 液 层 下 金 属 电 极 的 极 化 曲 线 实 验 材 料 : A?3? 钢 。 液 层 厚 度 : 2?O?O?!?m?。 溶 液 成 分 : 3?.?5?%?N?a?C?l?。 如 图 3? 所 示 , 阴 极 区 出 现 氧 还 原 极 限 电 流 平 台 , 阳 极 区 在 高 电 流 下 呈 现 预 钝 化 现 象 。 这 些 现 象 与 溶 液 中 的 情 况 一 致 。 图 2?腐 蚀 电 位 随 时 间 的 变 化 曲 线 F?i?g?.?2?T?h?e? c?h?a?n?g?e?s? i?n? c?o?r?r?o?s?i?o?n? p?o?t?e?n?t?i?a?l? w?i?t?h? t?h?e? t?i?m?e? 图 3?钢 在 3?.?5?%?N?a?C?l? 薄 液 层 下 的 极 化 曲 线 F?i?g?.?3?T?h?e? p?o?l?a?r?i?z?a?t?i?o?n? c?u?r?v?e? f?o?r? s?t?e?e?l? i?n? N?a?C?l? s?o?l?u?t?i?o?n? o?f? 3?.?5?%? 4?结 论 ( l?) 自 行 研 制 的 K?e?l?v?i?n? 大 气 腐 蚀 测 定 仪 采 用 振 动 电 容 法 技 术 , 不 需 与 被 测 量 试 样 及 电 解 液 相 接 触 , 用 K?e?l?v?i?n? 探 针 作 参 比 电 极 , 即 可 测 得 液 膜 下 金 属 的 电 极 电 位 及 极 化 曲 线 。 从 而 克 服 了 三 电 极 电 化 学 方 法 在 大 气 腐 蚀 研 究 中 受 到 的 限 制 , 为 研 究 大 气 环 境 下 材 料 的 腐 蚀 行 为 提 供 了 先 进 的 技 术 和 方 法 。 ( 2?) 本 装 置 具 有 检 测 探 头 工 作 状 态 的 功 能 , 用 户 可 依 据 探 头 工 作 曲 线 判 断 探 头 工 作 性 能 , 进 而 调 节 有 关 的 参 数 。 ( 3?) 本 装 置 利 用 程 序 控 制 施 加 在 电 极 上 的 电 位 信 号 , 多 次 测 量 并 筛 选 平 均 后 判 断 是 否 达 到 测 定 要 求 , 以 确 定 该 测 量 值 的 有 效 性 , 提 高 了 准 确 性 。 参 考 文 献 : [ l?] S?T?R?A?T?M?A?N?N? M?.? T?h?e? i?n?v?e?s?t?i?g?a?t?i?o?n? o?f? t?h?e? c?o?r?r?o?s?i?o?n? p?r?o?p?e?r?t?i?e?s? o?f? m?e?t?a?l?s?, c?o?v?e?r?e?d? w?i?t?h? a?d?s?o?r?b?e?d? e?l?e?c?t?r?o?l?y?t?e? l?a?y?e?r?s?: A? n?e?w? e?X?p?e?r?i?m?e?n?t?a?l? t?e?c?h?n?i?g?u?e?.?C?o?r?r?o? S?c?i?, l?9?8?7?, 2?7?: 8?6?9?.? 2?2?l?航 空 材 料 学 报 第 2?O? 卷 [ 2?] S?T?R?A?T?M?A?N?N? M?, S?T?R?E?C?K?E?L? K? T?, K?I?M? S? Y?E?E?.?T?1?e? i?D?V?e?S?t?i?g?a?t?i?O?D? O?f? t?1?e? c?O?r?r?O?S?i?O?D? O?f? m?e?t?a?1? S?u?r?f?a?c?e?S? c?O?-?V?e?r?e?c? b?y? t?1?i?D? e?1?e?c?t?r?O?1?y?t?e? 1?a?y?e?r?S?.?l?l?t?1? I?D?t?e?r?D?a?t?i?O?D?a?1? C?O?r?r?O?S?i?O?D? C?O?D?g?r?e?S?S? V?O?1?.?2?, l?9?9?0?, F?1?O?r?e?D?c?e? I?t?a?1?y?.? [ 3?] S?T?R?A?T?M?A?N?N? M?, S?T?R?E?C?K?E?L? H?.?0?D? t?1?e? a?t?O?m?O?S?p?1?e?r?i?c? c?O?r?r?O?S?i?O?D? O?f? m?e?t?a?1?S? w?1?i?c?1? a?r?e? c?O?V?e?r?e?c? w?i?t?1? t?1?i?D? e?1?e?c?t?r?O?1?y?t?e? 1?a?y?e?r?S?: V?e?r?i?f?i?c?a?t?i?O?D? O?f? t?1?e? e?X?p?e?r?i?m?e?D?t?a?1? t?e?c?1?D?i?g?u?e?.?C?O?r?r?O? S?c?i?, l?9?9?0? ( 3?0?) : 6?8?l?.? [ 4?] A?L?B?A?N?I? 0?, H?U?A?N?G? S? M?, 0?R?I?A?N?I? R? A?.?U?S?e? O?f? t?1?e? K?e?1?V?i?D? p?r?O?b?e? t?e?c?1?D?i?g?u?e? O?f? S?t?u?c?y? c?O?r?r?O?S?i?O?D? b?y? 1?O?D?i?c? p?a?r?t?i?c?1?e?S? i?D? 1?u?m?i?c? g?a?S?e?S?.?C?O?r?r?O? S?c?i?, l?9?9?4? ( 5?0?) : 3?3?l?.? [ 5?] H?U?A?N?G? S?H?U?N? M?I?N?G?, Y?E?E? S?, 0?R?I?A?N?I? R? A?.? W?O?r?k? f?u?D?c?t?i?O?D? t?O?p?O?g?r?a?p?1?y? O?D? t?1?i?D? a?D?O?c?i?c? T?i?0?2?f?i?1?m?S?.? J? E?1?e?c?t?r?O?c?1?e?m? S?O?c?, l?9?9?l?, l?3?8?: L?6?3?.? [ 6?] S?H?E?L?G?0?N? Y?E?E?, 0?R?I?A?N?I? R? A?, S?T?R?A?T?M?A?N?N? M?.?A?p?p?1?i?c?a?t?i?O?D? O?f? a? K?e?1?V?i?D? m?i?c?r?O?p?r?O?b?e? t?O? t?1?e? c?O?r?r?O?S?i?O?D? O?f? m?e?t?a?1?S? i?D? 1?u?m?i?c? a?t?m?O?S?p?1?e?r?e?S?.? J? E?1?e?c?t?r?O?c?1?e?m? S?O?c?, l?9?9?l?, l?3?8?: 5?5?.? [ 7?] 邹 峰 , 韩 薇 , 龙 康 , 等 .?利 用 K?e?1?V?i?D? 探 针 进 行 金 属 薄 液 层 下 电 化 学 测 量 .?腐 蚀 科 学 与 防 护 技 术 , l?9?9?5?, 7? ( l?) : l?7?.? [ 8?] W?A?N?G? J?, T?S?U?R?U? T?.?E?1?e?c?t?r?O?c?1?e?m?i?c?a?1? S?t?u?c?i?e?S? O?D? t?1?e? c?a?t?1?O?c?i?c? r?e?a?c?t?i?O?D? O?f? m?e?t?a?1? c?O?r?r?O?S?i?O?D? u?D?c?e?r? t?1?i?D? w?a?t?e?r? 1?a?y?e?r? u?S?-? i?D?g? K?e?1?V?i?D? p?r?O?b?e? r?e?f?e?r?e?D?c?e? e?1?e?c?t?r?O?c?e?.? l?3?t?1? I?C?C? P?a?p?e?r?4?l?5?.? S?t?u?d?y? O?n? e?l?e?c?t?r?O?c?h?e?m?i?c?a?l? m?e?a?S?u?r?e?m?e?n?t? O?f? a?t?m?O?S?p?h?e?r?i?c? c?O?r?r?O?S?i?O?n? S?U?N? Z?1?i?-?1?u?a?l?L?I?U? M?i?D?g?-?1?u?i?l?L?I? J?i?a?-?Z?1?u?l? Z?H?A?N?G? X?i?a?O?-?y?u?D?l?L?U? F?e?D?g?l?W?A?N?G? J?i?a?2? ( l?.?I?D?S?t?i?t?u?t?e? O?f? A?e?r?O?D?a?u?t?i?c?a?1? M?a?t?e?r?i?a?1?S?, B?e?i? ?i?D?g? l?0?0?0?9?5?, C?1?i?D?a?; 2?.?I?D?S?t?i?t?u?t?e? O?f? 0?c?e?a?D? R?e?S?e?a?r?c?1?, C?1?i?D?e?S?e? A?c?a?c?e?m?y? O?f? S?c?i?-? e?D?c?e?, O?i?D?g?c?a?O? 2?6?6?0?7?l?, C?1?i?D?a?) A?b?S?t?r?a?c?t?: T?1?e? K?e?1?V?i?D? m?e?a?S?u?r?e?m?e?D?t? c?e?V?i?c?e? O?f? a?t?m?O?S?p?1?e?r?i?c? c?O?r?r?O?S?i?O?D? m?a?c?e? b?y? O?u?r?S?e?1?V?e?S? i?S? i?D?t?r?O?c?u?c?e?c?, i?D?c?1?u?c?i?D?g? t?1?e? m?e?a?-? S?u?r?e?m?e?D?t? t?1?e?O?r?y?, f?u?D?c?t?i?O?D? a?D?c? u?S?a?g?e?, t?1?e? S?O?f?t? a?D?c? 1?a?r?c? S?t?r?u?c?t?u?r?e?, a?D?c? t?1?e? i?D?i?t?i?a?1? m?e?a?S?u?r?e?m?e?D?t? r?e?S?u?1?t?S?.? I?D? t?1?e? c?e?V?i?c?e?, t?1?e? V?i?b?r?a?t?i?D?g? c?a?p?a?c?i?t?O?r? m?e?t?1?O?c? i?S? u?S?e?c?.? T?1?e? c?O?r?r?O?S?i?O?D? p?O?t?e?D?t?i?a?1? a?D?c? t?1?e? p?O?1?a?r?i?Z?a?t?i?O?D? c?u?r?V?e?S? O?f? m?e?t?a?1?S? c?O?V?e?r?e?c? b?y? t?1?i?D? e?1?e?c?-? t?r?O?1?y?t?e? 1?a?y?e?r?S? c?a?D? b?e? m?e?a?S?u?r?e?c? w?i?t?1?O?u?t? t?O?u?c?1?i?D?g? t?1?e? S?u?r?f?a?c?e? u?D?c?e?r? i?D?V?e?S?t?i?g?a?t?i?O?D? a?D?c? t?1?e? e?1?e?c?t?r?O?1?y?t?e?, u?S?i?D?g? a? K?e?1?V?i?D? p?r?O?b?e? a?S? a? r?e?f?e?r?e?D?c?e? e?1?e?c?t?r?O?c?e?, t?1?e? a?c?V?a?D?c?e?c? m?e?t?1?O?c? t?O? S?t?u?c?y? t?1?e? c?O?r?r?O?S?i?V?e? b?e?1?a?V?i?O?r? O?f? t?1?e? m?a?t?e?r?i?a?1?S? a?t? a?t?m?O?S?p?1?e?r?e? i?S? g?i?V?e?D?.? K?e?y? W?O?r?d?S?: a?t?m?O?S?p?1?e?r?i?c? c?O?r?r?O?S?i?O?D?; K?e?1?V?i?D? p?r?O?b?e?; m?e?a?S?u?r?e?m?e?D?t? c?e?V?i?c?e? 3?2?l?第 3? 期 大 气 腐 蚀 电 化 学 测 定 研 究
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