d. Chất ổn định
2.2.3 Các phép đo điện hoá
Đo ăn mòn E – I ; đo galvanostatic E – t ; đo phổ tổng trở - Đo E – I với tốc độ quét là 10 mV/s.
- Đo E – t với I = 8 mA (I = constant).
- Đo phổ tổng trở với tần số từ 10 mHz đến 10 kHz, đo tại điện thế cân bằng.
Để đo các phép đo điện hoá trên thì ta chuẩn bị hệ 3 điện cực:
• Điện cực nghiên cứu: các mẫu mạ.
• Điện cực so sánh : điện cực calomen bão hoà.
• Điện cực đối : điện cực lưới Pt.
Chuẩn bị cốc đo và dung dịch muối ăn NaCl 3.5%.
Phương pháp đo xác định dòng ăn mòn
Để đo dòng ăn mòn ta dùng đồ thị Tafel là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa E và lg D hình 2.2
Ban đầu ta đo quá trình phân cực catot từ giá trị dòng lớn đến giá trị dòng nhỏ, tiếp đến ta ngắt dòng để đo điện thế ổn định Ec, sau đó chuyển sang đo quá trình phân cực anot từ dòng nhỏ đến dòng lớn.
Sau khi xây dựng xong đường cong E-lgD, ta dùng phương pháp ngoại suy đồ thị để xác định tốc độ ăn mòn. Trên đường cong phân cực nhánh catot, nhánh anot ở khoảng mật độ dòng trung bình có một phần là đoạn thẳng thì ta ngoại suy từ phần thẳng này đến điện thế ăn mòn Ec để xác định dòng ăn mòn Dc. Để ngoại suy được chính xác thì trên các nhánh của đường cong phân cực phải có một đoạn thẳng trên miền điện thế đủ lớn (50-100 mV). Tốc độ ăn mòn được ngoại suy từ hai nhánh, và từ hai nhánh cần phải cho cùng một giá trị Dc..
Nguyên lý đo phổ tổng trở
Khi ta cho một dao động biên độ nhỏ xoay chiều hình sin Uo, tần số góc ω = 2πf đi qua một hệ điều hoà (hình 2.5), trong mạch sẽ xuất hiện một dòng điện đáp ứng hình sin có biên độ Io cùng tần số góc w nhưng lệch pha một góc φ so với điện thế đưa vào. u = Uo sinωt i = Io sin (ωt + ϕ) Hình 2.2: §å thÞ Tafel ®o dßng ¨n mßn Bình điện hoá u i
Theo định luật ohm có thể định nghĩa tổng trở Z như sau: Z = u/ i = f (ω) Tính chất của Z (ω) là:
Z (ω) là một vectơ có modun Z và góc lệch pha ϕ
Z (ω) là một hàm phức : Z (ω) = Zre + jZIm
Zre là phần thực của tổng trở Zim là phần ảo của tổng trở
Ta có thể biểu diễn hình học của Z (ω) trên mặt phảng phức như sau:
Ta có ( ) ( ) Zi Zim Z sin Zr Zre Z cos 2 2 2 Hay Z Zr Zi = = ϕ = = ϕ = + Hình 2.3: Biểu diễn hình học các phần tử phức Khảo sát đặc tính tần số Z = f (ω) cho phép xác định các đại lượng Z , Zr, Zi và góc lệch pha ϕ = arctg (Zi/Zr).
Tổng trở Z của bình điện hoá bao gồm các thành phần như: tổng trở của quá trình Faraday Zf, điện dung của lớp kép coi như một tụ điện Cd và điện trở RΩ- là điện trở dung dịch giữa điện cực nghiên cứu và điện cực so sánh. Kỹ thuật xử lý toán học cho ta tính được các giá trị Cd, RΩ, Zf… và cho đến các thông số động học cuối cùng của hệ điện hoá (io, ko, D...). Kết quả nhận được thường được biểu diễn dưới dạng đồ thị thường gọi là phổ (Nyquits, Bode...). Ví dụ về dạng phổ Nyquits
ϕ Phần thực Z P hầ n ả o Z
Hình 2.4: Phổ Nyquits
Phép đo galvanostatic
Đo galvanostatic là phép đo đường cong phân cực theo phương pháp dòng tĩnh. Trong phương pháp này ta cho một dòng điện một chiều có cường độ I không đổi
(mật độ dòng điện i không đổi) đi qua điện cực nghiên cứu và đo điện thế điện cực E tương ứng.