[其他]一種微分極化電阻測量方法及測試儀

無效

• 申請號: 86105493
• 申請日: 1986-08-20
• 公開（公告）號: CN86105493A
• 公開（公告）日: 1988-03-02
• 發明（設計）人: 曹楚南;王友;宋詩哲
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬腐蝕與防護研究所
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N27/00
• 代理公司: 中國科學院沈陽專利事務所
• 代理人: 李紹光

本發明屬于測試材料的耐腐蝕性能和通過測試腐蝕體系的極化電阻確定腐蝕速度或分析材料耐蝕性能的技術領域。即提供一種測量金屬腐蝕體系的極化電阻????監測腐蝕速度的方法和儀器。

極化電阻技術在腐蝕研究和工業生產中都有著廣泛的應用，通過對金屬腐蝕體系的極化電阻的測量，可以定量地分析金屬材料在介質中的腐蝕速度，監控工業生產設備的腐蝕情況。通常在腐蝕電化學中流行采用方波電位法測量在自腐蝕電化附近的“線性極化電阻”（以下簡稱為線性極化技術）作為極化電阻。可以證明，用上述線性極化技術測量極化電阻不僅理論衰減不可克服，而且從測試技術實施方面來考慮，也會遇到一些問題，如（1）線性極化測量所包含的理論誤差的大小依賴于極化方向及被測量體系的極化性質。然而對一個待測的實際體系來說，除非詳盡探討過其極化行為，否則無法確定測量結果所包含的理論誤差大小;（2）雖然測量中極化值△E愈小，理論誤差也愈小，但△E減小會使由于Ecorr變化造成的讀數誤差增大;（3）線性極化測量讀數的速度及頻率選擇均會影響測量結果，因為讀數過快，電極未達到穩定，而讀數過慢，上述Ecorr在測量中變動所造成的誤差則會增大。

本發明的目的就是要舍棄用線性極化技術的舊方法，提出一種微分極化技術的新方法，從根本上克服上述缺點。本發明所提供的極化電阻測量方法，其特征在于對電極進行小幅值線性電位極化，通過測量腐蝕電位處的電流微分值來求得極化電阻。采用微分極化技術測量極化電阻，由于系基于測量極化曲線Ecorr處的斜率，而不是通過將極化曲線處理為直線而得到極化電阻，故不僅可消除理論誤差，此外，由于利用微分法消除了雙層充電電流的影響，還可以提高測量速度。

本發明的微分極化電阻測量方法的提出，基于如下的理論分析：對于一個待測的腐蝕體系，若參比電極到研究電極之間的溶液電阻Rs可以忽略不計，或予以補償，則該體系的等效電路可用圖1表示。（圖1中Cd用于模擬雙層電容，Zf用于模擬電極的法拉弟阻抗）

現對研究電極極化，使電極極化按線性規律變化，即使電極的極化信號E（t）＝Kt（其中K為掃描速度常數，t為時間變量），則極化電流I＝Inf+If（其中Inf為雙層充電電流，即非法拉弟電流，If為電極反應電流，即法拉弟電流）。

若極化時電位變動范圍不大（通常為±10mv），可以認為電極的雙層電容Cd不變，因而有：

Inf＝Cd·dE/dt????（1）

在電極電位變動時，總的極化電流為：

I＝Cd·dE/dt+If????（2）

由于dE/dt＝K，所以式（2）可寫成：

I＝K·Cd+If????（3）

將式（3）對時間t微分，并只讀取E＝Ecorr時的電流微分值，由式（3）可得：

（dI/dt）_Ecorr＝（dIf/dE·dE/dt）_Ecorr

＝ (K)/(Rp) （4）

其中Rp正是極化電阻，它直接由極化曲線在腐蝕電位處的斜率來表示，由于電位的掃描速度是給定的，故極化電阻可以通過測量在腐蝕電位處電流的微分值求出。

由此可見，本發明的微分極化測量方法有如下優點：

（1）采用微分極化電阻測量，可以消除由于線性近似而引起的理論誤差;

（2）由于測量是取Ecorr處的微分電流值，因此可以在Ecorr附近選定一個固定的極化掃描范圍;

（3）利用微分可消除雙層充電電流對測量結果的影響，提高測量速度。

本發明還提供了一種用于實施微分極化電阻測量方法的微分極化電阻測試儀，其結構原理如圖2所示。

由圖2可見，從結構原理上來分析，本發明所提供的微分極化電阻測試儀包括如下幾部分：（Ⅰ）線性極化掃描信號發生電路;（Ⅱ）恒電位電路;（Ⅲ）微分電路;（Ⅳ）濾波放大電路;（Ⅴ）微分電流采樣保持電路;（Ⅵ）腐蝕電位跟蹤保持電路。

在圖2中，WE為研究電極、CE為輔助電極、RE為參比電極。對研究電極的極化由恒電位電路控制，極化掃描信號由線性極化掃描發生電路給定，當研究電極極化時，流過電極的電流經電流-電壓轉換轉變為電壓信號輸出，再經濾波放大使信號增加到一定的幅度送到微分器輸入端，微分信號輸出幅值與掃描速度、電流-電壓轉換的反饋電阻、濾波放大倍數、微分器的參數及體系的性質均有關。

微分電流的定點采樣由采樣控制脈沖控制，當線性極化掃描信號過零時，即電極的極化在Ecorr處，采樣控制脈沖電路給出一個采樣脈沖，使數字表對微分器輸出的微分電流進行采樣。