用于腐蚀研究的恒电位仪

用于腐蚀研究的恒电位仪

选择用于腐蚀研究的恒电位仪:关键技术、规格及仪器

一位腐蚀研究人员正在使用便携式电位仪测量钢桥的腐蚀情况

用于腐蚀研究的恒电位仪可控制金属样品相对于参比电极的电位,并测量金属腐蚀过程中流过的电流。根据该电流,可以计算腐蚀速率,判断金属是否容易产生点蚀,并追踪保护涂层的劣化过程。

电化学测试能在数小时内给出这些答案。而对同一涂层进行的盐雾测试则可能需要数月时间。

本页面介绍了腐蚀电位计必须具备的运行技术、腐蚀研究中关键的规格参数,以及 PalmSens 的哪些仪器适用于哪种研究。

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用于腐蚀研究的恒电位仪

PalmSens 提供三种配置,可满足大多数腐蚀实验室的需求:适用于日常腐蚀测试的EIS腐蚀套件、适用于涂层和现场工作的EIS Plus腐蚀套件,以及适用于多样品并行测试的MultiEmStat4。这两套套件均包含腐蚀池、连接线、PSTrace软件和腐蚀手册。

为何采用电化学方法测量腐蚀

大多数腐蚀都是一种电化学过程。在金属表面,阳极反应会使金属溶解,而阴极反应(如氧气还原)则会消耗释放出的电子。这两种电流大小相等、方向相反,因此腐蚀中的样品本身不会产生净电流。

恒电位仪能将这种隐蔽的电流显现出来。它将样品的电位稍微偏离其 腐蚀电位,并测量电流的响应情况。根据该响应,可以推算出 腐蚀电流以及金属的损失速率。

该原理同样适用于合金对比、腐蚀抑制剂测试以及涂层评估,这也正是电化学已成为腐蚀研究中标准方法的原因。

腐蚀电位计运行所需的技术

腐蚀研究主要依赖于少数几种技术。每种技术都能解答关于金属或涂层的不同问题,而腐蚀电位仪应能支持所有这些技术。

技术 它能为您提供哪些信息
开路电位 (OCP) 样品的腐蚀电位,以及在开始实验前该电位是否稳定
线性极化法(LPR) 在不损伤样品的情况下,于接近腐蚀电位的区域测定极化电阻
电位动力学极化与 塔菲尔曲线 腐蚀电流、塔菲尔斜率和腐蚀速率
循环极化 金属的点蚀敏感性及其再钝化能力
电化学阻抗谱(EIS) 涂层电阻与电容、吸水率、分层现象及失效时间的估算
零电阻安培法(ZRA) 两种不同金属接触时产生的电化学电流
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腐蚀研究中至关重要的技术规格

两端电流范围各不相同。浸入酸液中的裸钢试样可产生毫安级的电流,而流经完好涂层的电流则在纳安级或更低。腐蚀电位计必须能够以高分辨率同时测量这两种电流。

最大电流。大尺寸试样、强腐蚀性电解质以及远离腐蚀电位的极化现象都会导致电流增大。高达200 mA的电流范围足以满足大多数实验室腐蚀研究的需求。

在腐蚀研究中,该仪器必须能够测量整个量程范围:从裸试样上的毫安级电流,到完整涂层上的纳安级电流。

EIS频率范围。涂层行为通常在低频段显现,往往处于毫赫兹范围,因此阻抗分析仪的低频端至关重要。本页面上的所有仪器最低可测至10 µHz。

与地线隔离。对于ZRA测量以及连接至地线的样品(例如已安装的结构),需要使用参考电位不与该地线相同的电位计。电隔离,或者使用无需通过电缆连接至电脑的电池供电仪器,可以解决这一问题。

腐蚀分析软件。塔菲尔分析、腐蚀速率计算和等效电路拟合应作为软件的内置功能,而非事后通过电子表格完成。PSTrace为此专门配备了腐蚀分析模式。

比较

哪一款适合您的腐蚀研究

EIS腐蚀测试套件以EmStat4S HR为核心构建。它支持包括最高200 kHz的EIS和ZRA在内的所有常见腐蚀测试技术,可在±6 V电压下提供高达±200 mA的电流,且小巧轻便,可轻松握于掌心。 若需测量不涉及阻抗的极化曲线,基础腐蚀套件可使用同一台仪器,但无需安装EIS模块。

EIS Plus 腐蚀测试套件包含PalmSens4。其 ±10 V 的电压范围、低至 100 pA 的电流范围以及最高 1 MHz 的 EIS 频率,非常适合涂层研究;而内置电池和蓝牙连接功能,使其成为现场测量的理想选择。

MultiEmStat4可并行运行 4、8 或 12 个通道。这适用于抑制剂筛选、重复样本测试以及长时间涂层测试——在这些情况下,若仅使用一个通道,实验可能需要等待数周。每个通道均可提供电化学隔离功能,适用于零电流腐蚀(ZRA)测试。

规格 EIS腐蚀测试套件(EmStat4S HR) EIS Plus 腐蚀测试套件 (PalmSens4) MultiEmStat4 HR
通道数 1 1 4、8 或 12
控制电位范围 ±6 V ±10 V(或 ±5 V) ±6 V
最大电流 ±200 mA ±30毫安(典型值) 每通道±200 mA
电流档位 100 nA – 100 mA 100 pA – 10 mA 100 nA – 100 mA
EIS 10 µHz – 200 kHz 10 µHz – 1 MHz 10 µHz – 200 kHz
ZRA 是 是 是的,提供电隔离选项
供电方式 USB-C USB 或内置电池,蓝牙 USB供电,交流电源供电
包含腐蚀电池和手册 是 是 没有

规格参数详见 PalmSens 产品页面。

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借助REAP在24小时内完成涂层评估

许多涂层至今仍需通过数月的盐雾试验进行测试。而“涂料快速电化学评估”(REAP)技术将这一过程缩短至24小时。

REAP 技术将电化学阻抗谱(EIS)与一系列样品的阴极剥离现象相结合,并据此推算长期行为,从而估算失效时间。由于该方法需要使用多个样品,因此使用 MultiEmStat4 等多通道仪器可在此过程中节省最多时间。

MONITORIZA的现场传感器部署在钢筋混凝土块上,利用 PalmSens EmStat4 MUX进行实时腐蚀监测。

实验室外的腐蚀监测

桥梁、管道和钢筋混凝土的腐蚀发生在实际使用环境中,而非烧杯中。PalmSens4 由内置电池供电,并通过蓝牙连接,因此可在现场进行完整的腐蚀测量,并将数据存储在仪器中。

针对需要持续监测数月并进行远程数据报告的固定安装应用, PalmSens 基于其OEM模块(如EmStat Go和EmStat Pico)开发了专用的腐蚀监测仪。

费用

获取报价

腐蚀测试套件按整套报价:包括电位计、腐蚀池、电缆、PSTrace 软件和腐蚀手册。多通道仪器的报价则根据具体配置而定,因为通道数、电流范围以及 EIS 和电隔离等选项都会影响价格。

请描述您计划使用的样品和技术,报价将与您实际需要测量的内容相匹配。

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常见问题

在腐蚀测试中,电位仪测量什么?

该仪器可控制金属样品相对于参电极的电位,并测量由此产生的电流。根据腐蚀电位附近的电流,可计算出腐蚀电流和腐蚀速率。

腐蚀研究中采用哪些电化学技术?

最常见的包括开路电位、线性极化、带塔菲尔分析的动力电位极化、循环极化、电化学阻抗谱和零电阻安培法。

腐蚀用恒电位仪需要多大的电流?

这取决于样品面积和电解质。200 mA的电流范围足以满足大多数实验室腐蚀研究的需求,而对完整涂层的测量则需要灵敏度更高的电流范围,即纳安级或更低。

进行腐蚀研究时需要进行电化学阻抗谱(EIS)测试吗?

对于裸金属,通常仅需进行极化测量即可。而对于涂层,电化学阻抗谱(EIS)是主要技术,因为它能在不损伤样品的情况下显示涂层电阻、吸水率及剥离情况。

为什么ZRA需要电化学隔离?

零电阻电流表用于测量两块电连接的金属之间的电流。该仪器不得向该电路添加自身的接地连接,因此必须采用浮地设计。

能否在现场测量腐蚀?

是的。像PalmSens4这样的电池供电、支持无线控制的恒电位仪可在现场进行测量。对于长期远程监测,专用腐蚀监测仪是基于OEM恒电位仪模块构建的。

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