for å forstå grunnlaget for korrosjon nåværende målinger Tafel tomten Og Evan diagram er forklart. Forbindelsen mellom en polarisasjonskurve og Evans diagram er forklart og hvordan man trekker ut korrosjonsstrømmen fra en polarisasjonskurve.
som vanlig ville det være flott, hvis vi kan forutsi korrosjon strøm eller korrosjon potensial. Julius Tafel studerte Hydrogenutviklingsreaksjonen (HER) tidlig i 1900. HER er en vanlig reaksjon i korrosjon, fordi alt vann inneholder protoner. Han fant at det er et eksponentielt forhold mellom den påførte strømmen på en platinoverflate og potensialet.
Dette gjelder også omvendt (anvendt potensial og målt strøm). En praktisk måte å plotte dette forholdet på var å plotte potensialet mot logaritmen til dagens, lg i, fordi bruk av logaritmen fører til et lineært plott.
Figur 4.1 / Tafel plot scheme med vilkårlig skala og indikasjon på Tafel-skråningen
I Figur 4.1 skråningen på linjen kalles Tafel-skråningen. Det uttrykkes vanligvis i enhetene mV / tiår. Denne tilnærmingen er det ideelle tilfellet. Av mange grunner avviker reelle reaksjoner ofte fra denne oppførselen. Svært vanlige årsaker er passivasjon og diffusjonsbegrensning. Påvirkningen av passivasjon vil bli diskutert senere (se kapittel Funksjoner Av Polarisasjonskurver).
Oksygenreduksjonsreaksjon
Diffusjonsbegrensning fører til en potensiell uavhengig strøm. Mengden konverterte arter, for eksempel i oksygenreduksjonsreaksjonen (orr) oksygen, er utarmet innen rekkevidde av elektroden. Reaksjonen kan bare fortsette, og dermed kan en strøm bare oppstå hvis nytt oksygen diffunderer mot elektroden. Strømmen er ikke lenger avhengig av potensialet, men transport av oksygen i løsningen. Så Tafel-plottet vil ikke lenger være lineært (S. Figur 4.2)
Figur 4.2 / Tafel-plott av et diffusjonsbegrenset system
Kombinere reduksjon og oksidasjon
hittil har Vi bare sett på reduksjonen eller oksidasjonen, men vi må kombinere en reduksjon og en oksidasjon for at korrosjon skal oppstå. Dette er også situasjonen i virkelige miljøer.
Hvis Tafel-plottet til begge sidereaksjonene er kjent, kan man bruke de To Tafel-plottene for å finne teoretisk korrosjonsstrøm og korrosjonspotensial. Dette er mulig på grunn av to fakta:
- en nedsenket ledende prøve har ett potensial til enhver tid, og dermed må alle reaksjoner skje ved det potensialet.
- konvertering av ladning krever at alle elektroner donert må aksepteres, dvs. reaksjonene må skje i samme hastighet som innebærer samme strøm.
fra disse to forholdene kan det utledes at korrosjonsstrømmen og korrosjonspotensialet bestemmes av punktet der de To Tafel-plottene av reduksjonsreaksjonen og oksidasjonsreaksjonen møtes. Plotting Av De To Tafel-plottene (eller flere) i ett plot er Et Evans-diagram (Se Figur 4.3). Det er nyttig å anslå hvilken innflytelse en endring i oksidasjons-eller reduksjonshastigheten har på korrosjonshastigheten. Også potensialet og korrosjonsstrømmen til et galvanisk par kan forutsies.
Figur 4.3 / Evans Diagram
Polarisasjonskurve
Dessverre Er Evans diagram det meste av tiden bare brukt til kvalitative estimeringer. Antallet påvirkninger og manglende kvantitative data gjør det vanligvis nødvendig å evaluere systemet med et eksperiment. Vanligvis gjøres dette med en polarisasjonskurve. For å registrere en slik kurve påføres et lineært potensial feie på prøvene og strømmen registreres.
den registrerte strømmen er forskjellen mellom strømmen av oksidasjonen og reduksjonen. Dette betyr at den målte strømmen ved korrosjonspotensialet er 0. Siden plottet er laget i en logaritmisk skala, vil en 0 tilsvare en minus uendelig ( – ∞ ), som en potensiostat ikke kan måle. Et skjema med en polarisasjonskurve er vist i Figur 4.4.
målet med å registrere en polarisasjonskurve er vanligvis å trekke ut korrosjonspotensialet samt korrosjonsstrømmen, men som i forrige avsnitt diskutert interessepunktet, er krysset mellom De To Tafel-plottene ikke direkte synlig i polarisasjonskurven.
Lenger unna korrosjonspotensialet påvirkes polarisasjonskurven hovedsakelig av bare en av reaksjonene. Ved svært katodiske potensialer dominerer reduksjonen og ved svært anodiske potensialer oksidasjonen. På grunn av dette kan de lineære delene av polarisasjonskurvene brukes til ekstrapolering Av Tafel-bakkene og dermed korrosjonspotensialene samt korrosjonsstrømmen.
Figur 4.4 / Polarisasjonskurve (grønn) Med Evans diagram (blå)
for en pålitelig ekstrapolering er den lineære oppførselen over noen tiår ideell og minst i ett tiår nødvendig. Jo flere tiår viser lineær oppførsel jo bedre ekstrapolering. Ifølge teoriene vi har sett på hittil, bør kurvene forbli lineære i Tafel-plottet når potensiell forskjell Til Ecorr økes.
Begrensninger
Dessverre er det begrensninger som vil føre til avvik fra denne oppførselen. Vi har allerede sett et eksempel i Figur 4.2, hvor noen reaksjonspartnere er begrenset av diffusjon. Andre eksempler kan være starten på en annen reaksjon eller passivasjon av overflaten. I avsnittet om polarisasjonskurve vil behandlingsalternativer til ekstrapolering via Tafel skråning bli presentert (se kapittel Prosesseringspolarisasjonskurver).
