a. Phương pháp thế động đo đường cong phân cực
Đường cong phân cực là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện thế điện cực và mật độ dòng điện, là một công cụ hữu ích để nghiên cứu quá trình điện cực. Đường cong phân cực có thể được đo theo ba phương pháp sau: phương pháp dòng tĩnh (Galvanostatic), phương pháp thế tĩnh (Potentiostatic) và phương pháp thế động (Potentiondynamic).
Trong phương pháp thế động: điện thế được quét trong một khoảng điện thế rộng từ - x (V) đến + y (V) so với điện thế ăn mòn, tốc độ quét tùy thuộc mỗi nghiên cứu. Trong quá trình quét thế, kim loại có thể chịu tác dụng của các phản ứng điện hóa, các dòng anốt và catốt có thể làm thay đổi nhiều tính chất của chúng [16].
Kết quả đo đường cong phân cực bằng phương pháp thế động được biểu diễn dạng E-logI như trong hình 1.8.
41
Hình 1.8 - Đường cong phân cực đo bằng phương pháp thế động
Qua đồ thị đường cong phân cực, bằng cách ngoại suy Tafel các phần tuyến tính của đồ thị E-logI tại điện thế ăn mòn có thể xác định được dòng ăn mòn Icorr. Việc ngoại suy có thể được thực hiện với một trong hai nhánh anốt hoặc catốt hay từ cả hai nhánh anốt và catốt của đường cong phân cực. Giá trị dòng anốt hoặc dòng catốt tại chỗ giao nhau tương ứng với điện thế ăn mòn Ec chính là dòng ăn mòn.
Đối với trường hợp nghiên cứu chất ức chế: từ kết quả dòng ăn mòn hoặc mật độ dòng ăn mòn trong trường hợp không có và có chất ức chế ngoại suy được từ đồ thị có thể tính được hiệu quả bảo vệ của chất ức chế theo công thức:
.100% i i i H 0 c c 0 c i (1.14)
Trong đó: i0cvà ic là mật độ dòng ăn mòn kim loại trong dung dịch không và khi có chất ức chế, mA/cm2.
Ngoài ra, từ đường cong phân cực có thể cho thêm các thông tin về động học (các hằng số ba và bc) của quá trình anốt và catốt, cũng như cơ chế ức chế của chất ức chế (ức chế anốt, catốt hay ức chế hỗn hợp).
b. Phương pháp phân cực tuyến tính
Phương pháp này dựa trên việc xác định điện trở phân cực của hệ ăn mòn, tức là xác định độ dốc của đường cong phân cực tại điện thế ổn định - điện thế ăn mòn Ec (trạng thái không có dòng điện). Tại miền điện thế nhỏ xung quanh Ec có thể
Độ dốc = ba Độ dốc = bc Dòng anot ngoại suy Dòng catot ngoại suy I LogI
42
coi đường cong phân cực là tuyến tính [16, 19]. Khi đó điện trở phân cực Rp được
xác định:
Rp = (dE/dI)I=0 () (1.15)
Để xác định Rp cần phải đo một đoạn của đường cong phân cực ở 2 phía của điện
thế ăn mòn ±5 mV đến ±30 mV và lấy hệ số góc của đường cong phân cực tại điện thế ăn mòn (như hình 1.9).
Hình 1.9 - Cách xác định điện trở phân cực
Tốc độ ăn mòn được xác định: Icorr = B/Rp (1.16)
𝐵 = 𝛽𝑎𝛽𝑏 2,303(𝛽𝑎+ 𝛽𝑏)
trong đó, B là hằng số Stern-Geary; 𝛽𝑎, 𝛽𝑏 là độ dốc Tafel của đường cong phân cực anốt và catốt.
hay tốc độ ăn mòn còn được xác định: X = K.B/Rp.A
trong đó: X - Tốc độ ăn mòn (mm/năm); K - Hằng số
B - Hằng số Stern - Geary; Rp - Điện trở phân cực (Ω) A - Diện tích bề mặt làm việc của kim loại (cm2)
Ưu điểm của phương pháp:
- Đây là phương pháp nhanh, cho phép xác định được các giá trị tốc độ ăn
mòn tức thời của mẫu nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu không phá huỷ mẫu (vì chỉ quét dưới 30 mV quanh điện thế ăn mòn).
ΔE I Rp = tgα α +10 -10
43
Phương pháp điện trở phân cực là phương pháp thường được sử dụng để xác định tốc độ ăn mòn tức thời của kim loại. Đây được coi là kỹ thuật hữu ích trong việc xác định ảnh hưởng của thời gian đến sự ăn mòn [118].
Kỹ thuật này cũng được áp dụng để tính tốc độ ăn mòn của kim loại trong dung dịch có và không có chất ức chế ăn mòn. Từ điện trở phân cực hay dòng ăn mòn thu được cũng sẽ xác định được hiệu quả bảo vệ của chất ức chế ăn mòn như sau:
.100% R R R H p 0 p p p (1.17) trong đó, Rp0 là điện trở phân cực trong dung dịch không có ức chế, Ω.
Rp là điện trở phân cực trong dung dịch có ức chế, Ω.