Министерство образования и науки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» С.С. Виноградова, И.О. Исхакова, Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев МЕТОД ИМПЕДАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ В КОРРОЗИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Учебное пособие Казань КНИТУ 2012 УДК 620.193 Виноградова С.С. <...> Метод импедансной спектроскопии в коррозионных исследованиях : учебное пособие / С.С. Виноградова [и др.] <...> ISBN 978-5-7882-1275-3 Описываются теоретические основы метода импедансной спектроскопии, в том числе виды представления синусоидальных токов и напряжений, способы представления импеданса, импеданс типовых структурных элементов, импеданс эквивалентных электрических схем. <...> Виды представления синусоидальных токов и напряжений 1.2. <...> Характеристики потенциостата IPC и анализатора частотного отклика Fra 3. <...> Измерение импеданса железа в кислых ингибированных средах 3.1. <...> Импеданс питтинговой коррозии в потенциодинамических условиях 3.5. <...> В настоящее время импедансная спектроскопия является одним из основных методов изучения электрохимических и коррозионных процессов. <...> Измерение электрохимического импеданса дает возможность, не нарушая характера течения процессов, изучать кинетику и механизм коррозионных процессов, процессов пассивации и формирования защитных пленок на металлах, а также адсорбционного поведения ингибиторов. <...> Для интерпретации данных электрохимической импедансной используют модели спектроскопии эквивалентных цепей, отражающие основные свойства исследуемого объекта и служащие для предсказания его поведения. <...> ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ИМПЕДАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ 1.1 Виды представления синусоидальных токов и напряжений Метод спектроскопии электрохимического импеданса основан на исследовании электрохимической системы при ее возбуждении сигналом в виде синусоидальной волны и наблюдении <...>
Метод_импедансной_спектроскопии_в_коррозионных_исследованиях.pdf
УДК 620.193
Виноградова С.С.
Метод импедансной спектроскопии в коррозионных исследованиях
: учебное пособие / С.С. Виноградова [и др.]; М-во образ. и
науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: Изд-во
КНИТУ, 2012. – 96 с.
ISBN 978-5-7882-1275-3
Описываются теоретические основы метода импедансной
спектроскопии, в том числе виды представления синусоидальных
токов и напряжений, способы представления импеданса, импеданс
типовых структурных элементов, импеданс эквивалентных электрических
схем. Обсуждается выбор эквивалентных электрических схем.
Рассматриваются методы измерения импеданса электрохимических
ячеек. Приводятся примеры применения импедансной спектроскопии
в коррозионных исследованиях.
Предназначено для магистрантов и аспирантов, специализирующихся
в области защиты металлов от коррозии.
Подготовлено на кафедре технологии электрохимических
производств.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического
университета
Рецензенты: зав. кафедрой материаловедения и технологии
материалов КГЭУ, д-р техн. наук, проф.
О.С. Сироткин,
ст. науч. сотр. ОАО «НАПОР», канд. техн. наук
Р.Д Айманов
ISBN 978-5-7882-1275-3 © Виноградова С.С., Исхакова И.О.,
Кайдриков Р.А., Журавлев Б.Л., 2012
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2012
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА
ИМПЕДАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
1.1. Виды представления синусоидальных токов и
напряжений
1.2. Способы представления импеданса
1.3. Импеданс структурных элементов
1.4.1. Последовательное соединение сопротивления и
емкости
1.4.2. Параллельное соединение сопротивления и
емкости
1.4.3. Последовательное включение цепочек, состоящих
из параллельно соединенных сопротивления и емкости
1.4.4. Электрические схемы, включающие элемент
Варбурга
1.4.5. Электрические схемы, включающие элемент
постоянной фазы
1.5. Выбор эквивалентной электрической схемы
1.6. Импеданс простых электрохимических систем
1.6.1. Металл с неповрежденным покрытием
1.6.2. Упрощенная ячейка Рэндлса
1.6.3. Ячейка с кинетическим и диффузионным
контролем процесса
1.6.4. Металл с поврежденным покрытием
2. ИЗМЕРЕНИЕ ИМПЕДАНСА
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК
3
5
6
6
10
14
1.4. Импеданс типовых эквивалентных электрических схем 21
22
24
25
26
27
27
29
29
31
32
34
36
Стр.3
2.1. Истинные, эффективные и измеряемые значения
импеданса
2.2. Способы измерения импеданса
2.3. Характеристики потенциостата IPC и анализатора
частотного отклика Fra
3. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИМПЕДАНСНОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ В КОРРОЗИОННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ
3.1.Оценка защитного действия ингибиторов коррозии
3.1.1. Измерение импеданса железа в кислых
ингибированных средах
3.1.2. Защитное действие ингибиторов класса «ЭМ»
3.2. Коррозия пористой порошковой стали
3.3. Электрохимические свойства гетерогенных слоёв на
поверхности металлов
3.4. Питтинговая коррозия хромоникелевых сталей
3.4.1. Метастабильная питтинговая коррозия
3.4.2. Импеданс питтинговой коррозии в
потенциодинамических условиях
3.5. Исследование коррозии алюминия
36
39
45
51
51
51
54
57
60
67
67
74
82
3.5.1. Коррозия алюминия в растворе серной кислоты 82
3.5.2. Питтинговая коррозия алюминия
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
85
95
4
Стр.4