SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET KEMIJSKOG INŽENJERSTVA I TEHNOLOGIJE
ZAVOD ZA ELEKTROKEMIJU
INTERNA SKRIPTA ZA VJEŽBE
Konstrukcijski materijali i zaštita
HELENA OTMAČIĆ ĆURKOVIĆ
Zagreb, 2008
2
Sadržaj
Vježba 1. Određivanje brzine korozije mjerenjem volumena razvijenog
vodika …………………………………………………………………………
……….3
Vježba 2. Određivanje brzine korozije metala i djelotvornosti inhibitora metodom gubitka
mase.....................................................................................................................6
Vježba 3. Ispitivanje svojstava inhibitora korozije polarizacijskim
metodama..........................................................................................................11
Vježba 4. Katodna zaštita metala......................................................................................18
Vježba 5. Anodna polarizacija željeza u otopini sumporne kiseline.................................24
Vježba 6. Elektrokemijska impedancijska spektroskopija………………………….………..35
3
Vježba 1. ODREĐIVANJE BRZINE KOROZIJE MJERENJEM VOLUMENA
RAZVIJENOG VODIKA
Elektrokemijska korozija je najrašireniji oblik korozije metala. U elektrokemijskim
korozijskim reakcijama sudjeluju najmanje dvije elektrokemijske parcijalne reakcije:
- anodna reakcija oksidacije metala
Me Mez+
+ ze- (1)
- katodna reakcija
u kiselom mediju
redukcija vodika: 2H+ + 2e
- H2 (2)
redukcija kisika: 4H+ + O2 +4e
- 2H2O (3)
u neutralnom mediju
redukcija kisika: 2H2O + O2 +4e- 4OH
- (4)
Zbog principa elektroneutralnosti broj elektrona oslobođenih oksidacijskom reakcijom
mora biti jednak broju elektrona utrošenih redukcijskom reakcijom.
Redukcija vodika se uglavnom odvija u vrlo kiselim otopinama, kako bi se odredilo koja
je reakcija moguća u korozijskom sustavu, potrebno je poznavati ravnotežne potencijale
pojedinih reakcija. Prema Nernstovoj jednadžbi redoks potencijal reakcije može se
izraziti kao:
0 ln ox
red
aRTE E
zF a (5)
prema gornjem izrazu može se dobiti ravnotežni elektrodni potencijal za reakciju
razvijanja vodika:
/ 22
2
0
/ln 0.059
2H H
H
H HH
aRTE E pH
F a
(6)
dok za reakciju otapanja cinka vrijedi:
22 log2
059.0763.0
/ ZnZnZnaE (7)
Na temelju ovih jednadžbi mogu se konstruirati Pourbaixovi dijagrami (potencijal-pH). Iz
ovih dijagrama (Slika 1) dobiva se uvid u procese do kojih može doći u korozijskom
sustavu, no ne može se odrediti kojom će se brzinom odvijati.
4
Slika 1. Pourbaixov dijagram za cink
Kako je u kiselim otopinama primarna katodna reakcija redukcija vodika, mjerenjem
razvijenog vodika moguće je odrediti brzinu korozije metala. Volumen razvijenog vodika
(VH2) i promjena mase metala (mMe) povezani su preko slijedećeg izraza:
2 2 2 2H H Me H H Me
Me
Me Me
z n M z pV Mm
z z RT (8)
Brzina korozije metala može se odrediti prema slijedećem izrazu:
St
mB Mek
(9)
gdje je S površina uzorka.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0
-2
-1
-0
1
2
Zn
pH
E
/ V
SV
E
O2/OH-
H+/H2
Zn2+
aktivno
stanje pasivno
stanje
Zn(OH)2
HZ
nO
2
ak
tivno s
tanje
5
Zadatak
1. Pratiti promjenu volumena razvijenog vodika u vremenu za uzorak cinka i legure
Al-5Mg.
2. Napisati koje se reakcije odvijaju u sustavu.
3. Prikazati ovisnost V-t za oba ispitivana uzorka. Iz promjene volumena u linearnom
dijelu krivulje odrediti promjenu mase uzorka prema izrazu (8).
4. Iz promjene mase metalnih uzoraka odrediti brzine korozije, te ih izraziti u
jedinicama g cm-2
s-1
i mm god-1
(Zn= 7,4 g cm-3
, a Al-5Mg = 2,6 g cm-3
).
Mjerni postupak
1. Izmjeriti dimenzije uzorka cinka i legure Al-5Mg, te ih izbrusiti i odmastiti
etanolom.
2. Staviti uzorak u čašu te spustiti biretu s lijevkom gotovo do dna čaše. Uliti 600 mL
kiseline zadane koncentracije te podići razinu kiseline u bireti do oznake 0 pomoću
vodene sisaljke.
3. Pratiti promjenu razine kiseline uslijed nakupljanja razvijenog vodika u bireti. U
slučaju cinka očitati 20 točaka u vremenskim intervalima od 1 min, a kod
određivanja brzine korozije legure zabilježiti promjenu volumena svakih 5 minuta
(10 točaka).
6
Vježba 2. ODREĐIVANJE BRZINE KOROZIJE METALA I
DJELOTVORNOSTI INHIBITORA METODOM GUBITKA
MASE
Korozijsko djelovanje agresivnih komponenata u elektrolitu u praksi se vrlo često
smanjuje primjenom inhibitora korozije metala. Inhibitori korozije se definiraju kao tvari
koje dodane u malim količinama u agresivni medij mogu u velikoj mjeri smanjiti brzinu
korozije metala.
Većinom se primjena inhibitora odnosi na:
- atmosfersku koroziju
- vodene sisteme, i to dva glavna tipa
prirodne vode, vodovodne, industrijske rashladne vode (pH = 5-9);
vodene otopine kiselina koje se upotrebljavaju u procesima čišćenja metala
u industriji (dekapiranje)
- primarnu i sekundarnu tehnologiju nafte
Pravilan izbor inhibitora je značajan zadatak. Pri tom odabiru treba voditi računa
o metalu koji se štiti kao i o sredini i uvjetima u kojima se on nalazi (temperatura, tlak,
protok i dr.).
Klasifikacija inhibitora
Brojne su metode klasifikacije inhibitora ali niti jedna od njih nije cjelovita jer se
uzajamno ne isključuju i jer nema uvijek generalne suglasnosti u svezi svrstavanja
inhibitora u pojedine grupe. Neke od glavnih klasifikacija su prema sastavu i svojstvima,
prema sigurnosti i prema mehanizmu djelovanja.
Prema sastavu i svojstvima inhibitori se mogu svrstati u više kategorija:
- anorganski - alkalni i - hlapljivi i - oksidirajući i
i organski neutralni nehlapljivi neoksidirajući i dr.
Prema sigurnosti inhibitori mogu biti: “sigurni” i “opasni”.
Svaki inhibitor, da bi bio djelotvoran, mora biti prisutan iznad određene
minimalne koncentracije. Ova klasifikacija se odnosi na vrstu korozije koja će nastupiti
kada je koncentracija inhibitora ispod minimalne ili kritične vrijednosti. Ako je prisutan u
nedovoljnoj koncentraciji “sigurni” će inhibitor omogućiti nastavak samo jednolikog
(uniformnog) tipa korozije s brzinom ne većom nego što je ona u neinhibiranom sistemu,
dok “opasni” inhibitor omogućava pojačanu koroziju, redovito mjestimičnu (lokaliziranu)
koroziju i u mnogim slučajevima čini situaciju gorom nego što je u odsutnosti inhibitora.
Prema mehanizmu djelovanja inhibitori mogu biti:
- anodni (koče anodnu reakciju)
- katodni (koče katodnu reakciju)
- mješoviti (koče oba procesa, i anodni i katodni)
7
Anodni inhibitori
Anodni inhibitori stvaraju na anodnim mjestima filmove oksida ili slabo topljivih soli i
tako čine barijeru koja izolira temeljni metal. Stvoreni filmovi su toliko tanki da se ne
vide okom. Funkcija anodnih inhibitora je i održavanje, obnavljanje ili pojačanje
prirodnog oksidnog filma koji se već nalazi na metalima i legurama.
Kod anodnih inhibitora treba naročito voditi računa o njihovoj koncentraciji, jer
pri određenoj nižoj koncentraciji stimuliraju neke oblike korozije pa su stoga klasificirani
kao “opasni” i “nesigurni” inhibitori. Na slici 1. je prikazana ovisnost djelovanja
različitih anodnih inhibitora na koroziju željeza o koncentraciji prisutnog inhibitora.
Dodatak karbonata, fosfata i silikata povećava brzinu korozije pri koncentracijama nižim
od one koja je potrebna za kompletnu inhibiciju.
0,04
0,02
Slika 1. Ovisnost djelovanja raznih anodnih inhibitora korozije željeza o
koncentraciji
Osim intenziteta korozije u sistemu u koji je dodan anodni inhibitor u nedovoljnoj
koncentraciji mijenja se i raspodjela korozije. Opća korozija prelazi u lokaliziranu
koroziju (pitting).
Anodni inhibitori smanjuju brzinu korozije zbog smanjenja brzine prijelaza
metalnih iona u otopinu ili zbog smanjenja anodne površine stvaranjem netopljivih
zaštitnih filmova. Anodni inhibitori povećavaju sklonost metala pasiviranju.
Sastav korozivne sredine također utječe na djelotvornost anodnog inhibitora.
Prisutnost halogenih iona (klorida) i vodikovih iona otežava prijelaz metala u pasivno
stanje. Povećanjem agresivnosti sredine povećava se gustoća struje pasiviranja, pa je
potrebna veća koncentracija anodnog inhibitora, a u nekim slučajevima nije moguće
prevesti metal u pasivno stanje.
Katodni inhibitori
Na2CO3
10-5
10-3
10-1
c/mol dm
-3
v/g
cm
-2d
an
-1
Na2HPO4
Na2SiO3
NaNO2
8
Smanjenje brzine korozije metala primjenom katodnih inhibitora zasniva se na jednom od
dvaju načina: usporenju katodne reakcije korozijskog procesa ili smanjenju površine
katodnih dijelova metala.Katodni inhibitori koče katodni proces na način da djeluju ili na
reakciju izdvajanja vodika ili na reakciju redukcije kisika.
Kod većine metala uronjenih u kiseli medij vodik se izdvaja u dva stupnja:
H+ + e
- H(ads) (1)
H+ + H(ads) + e
- H2 (2)
U primjeni ove metode zaštite od korozije postoji opasnost da adsorbirani vodikov
atom koji je spriječen da se oslobodi kao plin, može difundirati u metalnu rešetku što
povećava osjetljivost na pucanje (po granicama kristalita) tzv. vodikovu bolest ili
vodikova krhkost.
Problem, međutim, nije istovrstan ako se radi o redukciji kisika prema reakciji:
O2 + 4H+ + 4e
- 2H2O (u kiselom mediju) (3)
ili
O2 + 2H2O + 4e- 4OH
- (u neutralnom mediju) (4)
Katodni inhibitori uglavnom stvaraju gelu slične vidljive filmove, koji slabije
prianjaju i kompaktniji su od filmova anodnih inhibitora. U usporedbi s anodnim
inhibitorima, katodni inhibitori ekvivalentnih koncentracija su znatno manje djelotvorni.
Katodni inhibitori se općenito smatraju “sigurnim” jer ne uzrokuju mjestimičnu koroziju.
U neutralnim i lužnatim sredinama djelotvorni su anorganski katodni inhibitori, na
primjer soli cinka i nikla s odgovarajućim topljivim hidroksidima. Sve su više u uporabi i
polifosfati koji pomažu stvaranje koloidnih čestica polimernog PO3-. U kiselim
otopinama prednost imaju organski katodni inhibitori agar-agar, dekstrin i aldehidi koji se
adsorbiraju na katodnim dijelovima metala i povećavaju prenapon izlučivanja vodika.
Mješoviti inhibitori
Mješoviti inhibitori imaju dvostruko djelovanje, i anodno i katodno. To su najčešće
organski spojevi koji se adsorbiraju na metalnu površinu, pa se često nazivaju i
adsorpcijski inhibitori.
Adsorpcijski inhibitori su pretežno heterociklički organski spojevi koji u svojoj
strukturi sadrže atom dušika, sumpora ili kisika, tj. atom sa slobodnim elektronskim
parom koji sudjeluje u procesu adsorpcije na metalnu površinu. Mogu djelovati i kao
nabijene čestice, naročito u kiselim otopinama gdje se protoniraju.
Djelotvornost mješovitih inhibitora ovisi o vrsti i veličini metalne površine na
kojoj su adsorbirani, sastavu i strukturi organskog spoja, gustoći elektronskog naboja
molekule, prirodi funkcionalnih grupa kao i veličini adsorbirane molekule. Strukturne
promjene molekule inhibitora kao što su različiti položaji supstituenata u aromatskim
heterocikličkim spojevima mogu utjecati na elektronsku gustoću i inhibitorsku
sposobnost spojeva.
9
Ovisnost djelotvornosti inhibitora korozije o temperaturi
Djelotvornost inhibitora korozije definirana je relacijom:
%B
BBz
k
inh
kk 1000
0
(5)
gdje je Bk0 brzina korozije metala u otopini bez inhibitora, a Bk
inh brzina korozije metala
u otopini koja sadrži inhibitor. Energija aktivacije procesa koji kontrolira brzinu otapanja
metala može se izraziti preko Arrheniusove jednadžbe:
RT
E
k
a
ekB 0 (6)
i može se izračunati iz brzina korozije dobivenih pri dvije temperature:
2
1 1 2
1 1ln kT a
kT
B E
B R T T
(7)
Energija aktivacije ukazuje na vrstu adsorpcije inhibitora na površinu metala.
Naime, kod kemisorpcije dolazi do kemijske reakcije između inhibitora i metalne
podloge, čime se troši dio energije. U ovom slučaju se energija aktivacije smanjuje u
odnosu na sustav bez inhibitora. Kod fizikalne adsorpcije ne dolazi do promjene energije
aktivacije u sustavima sa i bez inhibitora.
Određivanje brzine korozije metodom promjene mase
Promjena mase tijekom pokusa mjeri se vaganjem uzorka prije i nakon izlaganja
agresivnoj sredini. Brzina korozije se dobije prema izrazu:
Bk = m / S t, (8)
gdje je
m - razlika u masi prije i nakon pokusa
S - površina uzorka
t - vrijeme trajanja pokusa
Ova metoda vrijedi za jednoliku opću koroziju uz uporabu otopina za dekapiranje
kojima se prije vaganja uklanjaju korozijski produkti sa površine uzorka metala.
NORMA: ASTM G 31-72 (1990)
Zadatak
1. Odrediti promjenu mase čeličnog uzorka nakon izlaganja otopini sumporne kiseline
zadane koncentracije sa i bez dodatka inhibitora pri sobnoj temperaturi i 50°C.
10
2. Iz dobivenih podataka izračunati brzinu korozije čelika prema jednadžbi (8) te je
izraziti u jedinicama g cm-2
s-1
, mm god-1
, mpy (Fe = 7860 kg m-3
, 1 mil = 0.025 mm).
3. Izračunati djelotvornost inhibitora pri sobnoj temperaturi i pri 50°C
4. Izračunati energije aktivacije korozijskog procesa za otopinu sa i bez inhibitora i
odrediti o kakvoj se vrsti adsorpcije radi.
Mjerni postupak:
1. Izmjeriti dimenzije, te izbrusiti uzorke od niskougljičnog čelika brusnim papirom,
odmastiti ih organskim otapalom, osušti i izvagati.
2. Pripremiti zadanu otopinu kiseline i kiseline s inhibitorom. Po jedan čelični uzorak
stavlja se u otopinu kiseline i kiseline s inhibitorom na sobnoj temperaturi i pri 50°C.
Nakon zadanog vremena uzorci se vade iz otopina, ispiru alkoholom, suše i važu.
11
Vježba 3. ISPITIVANJE SVOJSTAVA INHIBITORA KOROZIJE
POLARIZACIJSKIM METODAMA
Elektrokemijska priroda procesa korozije omogućava primjenu raznih elektrokemijskih
mjernih tehnika za određivanje intenziteta korozije. Razlikuju se tehnike s istosmjernom
strujom (DC – tehnike, direct current technics) i tehnike s izmjeničnom strujom (AC –
tehnike, alternating current technics).
TEHNIKE S ISTOSMJERNOM STRUJOM (DC – TEHNIKE)
Pri elektrokemijskim ispitivanjima procesa korozije DC-tehnikama upotrebljavaju se
polarizacijske metode mjerenja (potenciostatička i galvanostatička polarizacija). Cilj
mjerenja je snimanje krivulja polarizacije struja-napon. Na osnovi anodnih i katodnih
krivulja dobiva se slika o korozijskom ponašanju određenog materijala u određenom
mediju.
Elektrokemijska mjerenja provode se u elektrokemijskoj ćeliji koja se sastoji od
tri elektrode: radne (ispitivani metal), referentne (zasićena kalomel elektroda, Ag/AgCl,
Cu/CuSO4 ili dr.) i pomoćne elektrode (Pt, grafit ili dr.). Slika 1. prikazuje uobičajenu
elektrokemijsku ćeliju za korozijska ispitivanja.
Slika 1. Elektrokemijska ćelija
12
Elektrode se spajaju na potenciostat (elektronički uređaj s pomoću kojeg se
kontrolira električni napon) ili galvanostat (uređaj za kontrolu toka električne struje).
Ukoliko se potencijal programirano mijenja određenom brzinom tada je to
potenciodinamička polarizacija.
Na potenciostatičkoj polarizaciji osniva se više metoda za određivanje brzine
korozije (Tafelova ekstrapolacija, određivanje polarizacijskog otpora i dr.)
Tafelova ekstrapolacija
Metoda Tafelove ekstrapolacije temelji se na Butler – Volmerovoj jednadžbi,
osnovnoj jednadžbi elektrokemijske kinetike:
j = jo exp (1-) z F / R T - exp[ - z F / R T] (1)
j – gustoća struje
jo – gustoća struje izmjene
- prenapon = E -Eo
z – broj elektrona
F - Faradayeva konstanta F = 9,648 x 104 C mol
-1
R – opća plinska konstanta R = 8,314 J K-1
mol-1
T –termodinamička temperatura (K)
- koeficijent prijenosa (ima vrijednost od 0 do 1)
Povećanjem prenapona, reakcija redukcije se smanjuje, a povećava se reakcija
oksidacije. Kada je prenapon tako velik da se struja redukcije može zanemariti, Butler-
Volmerova jednadžba poprima slijedeći oblik:
j = jo exp (1-) z F / R T (2)
koja se logaritmiranjem prevodi u oblik:
=[- 2,303 RT/ zF (1-)] log jo + [2,303 RT/ zF (1-)] log j (3)
koji se može pisati u obliku:
= a + b log j Tafelova jednadžba (4)
ba = 2,303 RT/(1-) zF nagib anodnog Tafelovog pravca (5)
bk = - 2,303 RT/ zF nagib katodnog Tafelovog pravca (6)
Rezultati dobiveni anodnom i katodnom polarizacijom u širokom području
potencijala od korozijskog potencijala (E = Ekor 250 mV) prikazuju se grafički u
polulogaritamskom obliku (E - log j). Ekstrapolacijom anodnih i katodnih Tafelovih
pravaca u njihovom sjecištu određuju se vrijednosti gustoće korozijske struje jkor i
13
korozijskog potencijala. Slika 2. prikazuje određivanje korozijskih parametara metodom
Tafelove ekstrapolacije.
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3-400
-350
-300
-250
-200
-150
-100
Katodni pravac
Anodni pravacba
jkor
E (
mV
)
log j (A/cm2)
Ekor
Slika 2. Princip Tafelove ekstrapolacije
Određivanje polarizacijskog otpora (metoda linearne polarizacije)
Polarizacijski otpor je mjera otpora metala prema koroziji i definiran je nagibom krivulje
potencijal – struja u neposrednoj blizini korozijskog potencijala (E =Ekor 15 mV).
Prema F. Mansfeldu, odnos struje i potencijala u tom je području linearan (linearna
polarizacija). Vrijednost polarizacijskog otpora (Rp) određuje se iz nagiba pravca prema
jednadžbi:
Rp = S E / I , (7)
S - površina radne elektrode
Na osnovi Wagner - Traudove jednadžbe elektrodnog potencijala :
j = jkor { exp[2,303(E – Ekor)/ba] – exp [2,303(E – Ekor)/bk } (8)
j – gustoća struje
jkor – gustoća korozijske struje
E - potencijal
Ekor - korozijski potencijal
14
ba i bk - nagibi anodnog i katodnog Tafelovog pravca
M. Stern i A. L. Geary postavili su jednadžbu koja omogućava izračunavanje korozijske
struje koristeći eksperimentalno određene vrijednosti polarizacijskog otpora:
jkor = ba bk /[2,303 (ba + bk) Rp] = B/Rp (9)
jer je B = ba bk /2,303 (ba + bk) (10)
Slika 3. Određivanje polarizacijskog otpora prema F. Mansfeldu
Određivanje brzine korozije
Brzina korozije se dobije prema izrazu:
Bk = jkor M / z F, (11)
gdje je
jkor –gustoća korozijske struje
M = 55,85 g mol-1
– molarna masa željeza ≈ molarna masa čelika,
z – broj izmijenjenih elektrona
F = 96500 C mol-1
– Faraday-eva konstanta
Djelotvornost inhibitora korozije definirana je relacijom:
0
0100%
inh
k k
k
j jz
j
(12)
-160 -120 -140 -100 -80 -60 -1
0
1
j /
A c
m-2
2
E /mV
j
E Rp = E/j
15
gdje je jk0 gustoća korozijske struje metala u otopini bez inhibitora, a jk
inh gustoća
korozijske struje metala u otopini koja sadrži inhibitor.
Zadatak:
1. Snimiti polarizacijske krivulje čelika u širokom rasponu potencijala ( 150 mV od
potencijala otvorenog kruga) u 0.5 M H2SO4 te u 0.5 M H2SO4 uz dodatak
0,08 g dm-3
tiouree.
2. Iz dobivenih polarizacijskih krivulja metodom Tafelove ekstrapolacije, odrediti
brzine korozije čelika u sustavima sa i bez inhibitora korozije.
3. Izračunati djelotvornost inhibitora.
Mjerni postupak:
1. Pripremi se 250 mL otopine inhibitora koncentracije 0,08 g dm-3
.
2. Elektroda od čelika se izbrusi brusnim papirom i odmasti organskim otapalom te
ispere destiliranom vodom.
3. U ćeliju sa elektrolitom postave se radna elektroda od čelika, referentna zasićena
kalomel elektroda, te platinska protuelektroda.
4. Radna i referentna elektroda se spoje na voltmetar i očita se ravnotežni potencijal.
Izračuna se raspon potencijala od -150 mV do +150 mV od očitanog ravnotežnog
potencijala.
5. Elektrode se spoje na potenciostat, namjesti se najnegativniji izračunati potencijal i
očita odzivna struja. Potencijali se pomiču po 5 mV do najpozitivnijeg potencijala i
za svaki se očita odziv struje .
16
Vježba 4. KATODNA ZAŠTITA
Katodna zaštita je jedna od najvažnijih metoda zaštite od korozije u elektrolitima. Temelji
se na usporavanju korozije katodnom polarizacijom metala tj. pomakom
elektrokemijskog potencijala metala u negativnom smjeru. U praksi se upotrebljavaju dva
načina katodne zaštite:
- katodna zaštita u kojoj je zaštićeni predmet katodno polariziran djelovanjem vanjskog
izvora istosmjerne struje
- katodna zaštita u kojoj se katodna polarizacija ostvaruje kontaktom zaštićenog metala s
neplemenitijim metalom – žrtvovanom anodom (protektorom).
Katodna zaštita uz vanjski izvor struje
Katodnom zaštitom uz vanjski izvor struje zaštićuju se metalne konstrukcije u tlu,
morskoj vodi i drugim vodljivim sredinama. Stanica katodne zaštite je skup uređaja koji
sadrži: izvor istosmjerne struje, anodno uzemljenje i kabele (Slika 1.).
D
2
Slika 1. Shema stanice katodne zaštite; izvor istosmjerne struje (1), anodno
uzemljenje (2) i kabeli (3), točka drenaže (D)
Struja prolazi od pozitivnog pola izvora istosmjerne struje kabelima do anodnog
uzemljenja, a zatim ulazi u tlo. Iz tla struja ulazi u konstrukcijski metal na mjestima gdje
je oštećena izolacija, ide kroz metal do točke drenaže (mjesto priključenja vanjskog
izvora struje na objekt koji se štiti), te se vraća do negativnog pola izvora struje. Izvori
istosmjerne struje su ili ispravljači izmjenične struje ili generatori istosmjerne struje (u
slučaju udaljene električne mreže).
3
3
1
+
17
Najvažnije svojstvo anoda od kojega zavisi njihova trajnost je postojanost
materijala prema elektrokemijskom otapanju tijekom rada stanice katodne zaštite.
Poželjne su inertne platinske anode koje su skupe. Nešto su jeftinije anode od tantala,
nikla i titana. Grafitne elektrode su inertne ali se mehanički troše (lome se) pa se zato
impregniraju lanenim uljem. Vijek trajanja anoda trebao bi biti najmanje 10 do 20 godina.
Čelične anode su djelotvorne ali nemaju dugi vijek trajanja zbog prekida u masi metala
uslijed neravnomjerne korozije. Često se, zbog male cijene koštanja, upotrebljavaju
anode od starog željeza.
Kriteriji katodne zaštite
Kriteriji katodne zaštite su zaštitni potencijal (Ez) i zaštitna gustoća struje (jz). Veličine
ovih kriterija teorijski proizlaze iz polarizacijskih krivulja u dijagramu struja – potencijal,
ali se praktične vrijednosti za različite uvjete eksploatacije znatno razlikuju.
a)
A
b)
c)
A
A
A
ANODA
+ - j = 0
ME
TA
L K
OJI
KO
RO
DIR
A
K
K
A
+ - j= jz
Z
A Š
TI
ĆE
NI
ME
TA
L
K
K
RANIJA ANODA
A
+ - j > jz
ZA
ŠT
IĆE
NI
ME
TA
L
KA
O K
AT
OD
A
18
Slika 2. Prikaz djelovanja katodne zaštite uz vanjski izvor istosmjerne struje
a) otvoreni strujni krug (j = 0)
b) minimalna zaštitna struja (j = jz)
c) sigurna zaštita (j > jz)
Na slici 2. je prikazano djelovanje katodne zaštite uz vanjski izvor istosmjerne
struje. Na slici 2-a prikazan je metal koji korodira (kroz uređaj za katodnu zaštitu uz
vanjski izvor istosmjerne struje ne protiče struja), na slici 2-b je zaštićen metal (kroz
sistem prolazi struja koja je jednaka zaštitnoj struji jz) i na slici 2-c je prikazan zaštićen
metal koji kompletan djeluje kao katoda jer kroz sistem prolazi struja koja je veća od
zaštitne struje.
Da bi se i u najudaljenijoj točki katodno zaštićenog objekta dostigao zaštitni
potencijal, u točki drenaže potencijal mora biti znatno negativniji. Na slici 3. prikazana je
raspodjela potencijala uzduž cijevi katodno zaštićenog objekta.
Ed
Slika 3. Raspodjela potencijala uzduž cijevi.
Pri određivanju potencijala u točki drenaže treba voditi računa o potencijalu
razvijanja vodika. Ako se dostigne potencijal kod kojeg se razvija vodik, tada može doći
do oštećenja metala i pojave vodikove krtosti.
Udaljenost između anoda ovisi o mediju, vodljivosti tla, razlici potencijala i dr.
Katodna zaštita se rijetko koristi kao samostalna metoda zaštite metala od korozije
jer tada zahtijeva velik potrošak električne energije. U praksi se kombinira s zaštitnim
premazima i omotima ili anorganskim prevlakama (emajl). Najčešće je zaštita cijevi
iznutra provedena plastificiranjem, a vanjski dio cjevovoda je zaštićen katodnom
zaštitom.
A A
Ez
19
Katodna zaštita protektorom (žrtvovanom anodom)
Za razliku od katodne zaštite pomoću izvora istosmjerne struje gdje je zaštitni potencijal
osiguran iz vanjskog izvora struje, kod zaštite protektorom sâm sistem (predmet koji se
štiti – protektor) predstavlja izvor struje. Katoda tog sistema je predmet koji se zaštićuje,
a anoda je žrtvovani metal – anodni protektor (metal negativnijeg potencijala). Elektrode
su kratko spojene a elektrolit je medij u kojemu se nalaze. Spajanjem dvaju metala koji se
nalaze u elektrolitu, a različitih su elektrodnih potencijala, između njih protječe, zbog
razlike potencijala, električna struja. Metal s elektropozitivnijim potencijalom se
polarizira katodno, a elektronegativniji metal anodno.
Jakost zaštitne struje pri zaštiti protektorom ovisi o razlici potencijala između
metala od kojeg je načinjena konstrukcija koja se zaštićuje i žrtvovane anode, te o
električnom otporu elektrolita.
Za zaštitu željeza i čelika mogu upotrijebiti protektori od magnezija, aluminija i
cinka. Magnezij, iako je nepostojan i brzo se troši, ima vrlo negativan potencijal i stoga
se često koristi kao žrtvovana anoda. Obično se upotrebljavaju njegove legure s 3-6%
aluminija i 1-3% cinka. Anode od aluminija nemaju veliku primjenu, iako je potencijal
aluminija vrlo negativan, jer se aluminij brzo prevlači tankim oksidnim filmom koji ga
čini neaktivnim. Legiranjem s cinkom i kadmijem aluminij se aktivira i time mu se
poboljšavaju svojstva protektora.
Za zaštitu bakra kao protektor se upotrebljava željezo (razni čelici).
Zaštita protektorima je najstarija i najjednostavnija metoda elektrokemijske zaštite.
Prednosti ove metode su:
- neovisnost o izvoru struje
- jednostavnost ugradnje
- ne prečesto kontroliranje
- neznatni utjecaj na susjedne konstrukcije
Nedostaci metode su:
- nepovratni gubitak materijala anode i potreba za povremenim mijenjanjem
- zagađivanje okoliša od strane produkata korozije (anoda)
- neprimjenjivost u sredinama s većim otporom
- relativno male zaštitne struje zaštite
Područje zaštitnih potencijala
Mjerenjem katodne polarizacijske krivulje za materijal koji treba zaštiti dobije se
krivulja kao na slici 4 iz koje se može odrediti područje zaštitnih potencijala. Djelotvorna
zaštita postiže se ako je konstrukcija katodno polarizirana na vrijednosti elektrodnog
potencijala koje se nalaze unutar intervala zaštitnih potencijala, označenog sa ΔEz .
U slučaju čelika, najčešće se za uzima da je Ez1 ≈ –776 mV prema zasićenoj kalomel
referentnoj elektrodi. Također se ponekad koristi kriterij prema kojem se uzima da Ez1
odgovara potencijalu koji je za 200 mV negativniji od korozijskog. Za djelotvornu zaštitu,
potrebno je dakle, da je konstrukcija polarizirana na niže (negativnije) vrijednosti
elektrodnog potencijala od potencijala Ez1 jer se pri pozitivnijim vrijednostima odvija reakcija
otapanja metala.
20
Kod negativnijih elektrodnih potencijala od Ez2, katodni proces nije samo redukcija
otopljenog kisika već i razvijanje vodika pri čemu dolazi do difuzije vodika u metal zbog
čega može doći do oštećenja samog metala (vodikova krtost) ili prevlake koja se na njemu
nalazi. U slučaju čelika, najčešće vrijedi da je Ez2 ≈ - 1026 mV prema zasićenoj kalomel
referentnoj elektrodi.
Slika 4. Katodna polarizacijska krivulja za čelik
Zadatak:
1. U sustavu katodne zaštite čelične ploče magnezijevim protektorom provesti mjerenje
raspodjele potencijala. Mjerenje se provodi pomoću zasićene kalomel elektrode
spojene na voltmetar visokog unutarnjeg otpora. Pad napona na granici faza čelične
ploče i elektrolita promatra se kao funkcija udaljenosti od protektora. Mjerenja se
provode u otopini NaCl-a tri zadane koncentracije.
2. Prikazati grafički izmjerenu ovisnost pada napona o udaljenosti od protektora.
Utvrditi maksimalnu udaljenost na kojoj protektor štiti metal za svaki od ispitivanih
elektrolita.
Mjerni postupak:
1. Pripremiti otopine NaCl zadanih koncentracija.
2. Neizolirana površina elektrode od čelika izbrusi se brusnim papirom, odmasti
organskim otapalom, ispere destiliranom vodom te uroni u kadicu s elektrolitom.
3. Jedan pol voltmetra se spoji na magnezij, a drugi na standardnu referentnu zasićenu
kalomel elektrodu. Izmjeri se ravnotežni potencijal za magnezij pri otvorenom
strujnom krugu.
4. Ponovi se isti postupak sa čelikom i očita se ravnotežni potencijal za čelik.
5. Jedan pol voltmetra se spoji na čeličnu ploču, a drugi na standardnu referentnu
zasićenu kalomel elektrodu. Zatvori se strujni krug i mjeri se pad napona na granici
faza čelik-elektrolit povećavajući udaljenost referente elektrode od protektora za 1
cm.
21
Vježba 5. ANODNA POLARIZACIJA
Pasivnost metala je stanje u koje neki neplemeniti metali (na pr. krom, nikal,
željezo, aluminij) mogu prijeći privremeno, pri čemu postaju kemijski otporni poput
plemenitih metala.
Za razliku od aktivnog stanja, pasivno stanje karakteriziraju pozitivniji potencijali,
bliski potencijalima plemenitih metala. U dodiru s oksidacijskim sredstvima potencijal
željeza poprima u kratkom vremenu visoko pozitivne vrijednosti (E ≈ + 1V), koje ima i
platina u istoj otopini i ponaša se kao tipičan plemeniti metal tj. ne otapa se u kiselini.
Općenito, pasivnim se naziva metal koji ne ulazi u kemijsku reakciju.
Proces pasiviranja metala može se prikazati krivuljom anodne polarizacije
neplemenitog metala (sl.1.).
Anodnom polarizacijom neplemenitog metala od korozijskog potencijala (Ekor
)
prema pozitivnijim potencijalima raste gustoća struje otapanja metala do maksimuma
(jkrit
) kod potencijala pasiviranja (Ep) kada počinje stvaranje zaštitnog sloja na metalu.
Struja opada sve do uspostave pasivnog sloja na cijeloj površini metala kod potencijala
potpunog pasiviranja (Epp
). U pasivnom stanju struja je neovisna o potencijalu i zadržava
vrijednost jp
(gustoća struje potpunog pasiviranja) sve do potencijala transpasivnog stanja
(Etp
). U transpasivnom stanju odvija se reakcija oksidacije metala kao i razvijanje kisika
pa struja ponovno raste.
Slika 1. Krivulja anodne polarizacije metala koji se pasivira
Suvremeno shvaćanje mehanizma elektrokemijske korozije dozvoljava precizniju definiciju
fenomena pasivnosti metala koja se osniva na karakteristici korozijske kontrole. Prema toj
22
definiciji pasivnost je stanje visoke korozijske otpornosti metala u uvjetima pod kojima su
njihove reakcije termodinamički moguće, a uzrokovane su povišenom anodnom kontrolom.
Na temelju ove definicije neće svaki oksidni film izazvati pasivno stanje, nego samo
netopljivi filmovi nastali elektrokemijskom reakcijom na anodi.
Slika 2. Polarizacijska krivulja ugljičnog čelika u 0.5 M H
2SO
4
Anodnom polarizacijom ugljičnog čelika u 0.5 M H
2SO
4 dobiva se krivulja prikazana
na slici 2. U prijelaznom području između aktivnog i pasivnog stanja vidljive su strujne
oscilacije. Nakon što se anodnom polarizacijom prijeđe napon pasivacije i kritična struja,
zbog velike koncentracije Fe2+
i SO4
2-
iona uz elektrodu dolazi do taloženja FeSO4*7 H
2O na
površinu elektrode. Veći dio površine prekriva se slojem željezovog sulfata zbog čega dolazi
do pada ukupne gustoće struje. Ako se elektroda dalje polarizira u pozitivnom smjeru, dolazi do oscilacija koje su posljedica reakcije prijelaza sulfata u oksid (Fe
2O
3) i obrnuto:
Fe2O
3 + 6 H
+
+ 2 SO4
2-
+ 11 H2O + 2e
-
⇔ 2 FeSO4*7H
2O (1)
Pore u sloju željeznog sulfata sadrže elektrolit zasićen željeznim sulfatom i manje
kiselosti nego u masi otopine. U takvom elektrolitu moguće je nastajanje oksida pri
potencijalima nižim od potencijala potpune pasivacije. Stvaranje sloja oksida smanjuje struju
otapanja željeza što uzrokuje otapanje sulfatnog sloja i difuziju kiseline prema površini
elektrode pa dolazi do otapanja oksida i struja otapanja željeza ponovno raste. Oscilacije se
nastavljaju do područja u kojem sloj oksida postaje stabilan.
23
Slika 3. Pourbaixov dijagram za željezo
Zadatak:
1. Snimiti anodnu polarizacijsku krivulju ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika u 0.5 M H
2SO
4 počevši od 0 V prema potencijalu otvorenog kruga, pa do 1,6 V.
2. Iz dobivene polarizacijske krivulje odrediti kritičnu struju, potencijal pasivacije, potencijal
i struju potpune pasivacije, širinu područja pasivacije te napon transpasivacije.
3. Usporediti dobivene krivulje za različite materijale i objasniti što se može zaključiti iz njih.
Mjerni postupak:
1. Elektroda od čelika se izbrusi brusnim papirom, odmasti etanolom i ispere destiliranom
vodom.
2. Čelična elektroda (radna elektroda), referenta zasićena kalomel elektroda i protuelektroda
od platine urone se u otopinu i spoje na potenciostat. Nakon stabilizacije sustava započne
se s potenciodinamičkom polarizacijom počevši od korozijskog potencijala pa do područja
transpasivnosti. Brzina promjene potencijala je 2 mV s-1
.
3. Isti postupak se ponovi sa elektrodom od nehrđajućeg čelika.
24
Vježba 6. ELEKTROKEMIJSKA IMPEDANCIJSKA SPEKTROSKOPIJA (EIS)
Pri proučavanju elektrokemijsih procesa koriste se metode temeljene na
istosmjernoj struji, DC-tehnike (DC – eng. direct current), i metode temeljene na
izmjeničnoj struji, AC-tehnike (AC – eng. alternating current). Najbitnija razlika između
ovih tehnika je što DC-tehnike spadaju u destruktivne metode, dok su AC-tehnike
nedestruktivne.
DC-tehnike se većinom zasnivaju na polarizaciji u širokom području potencijala,
prilikom koje dolazi do narušavanja ravnoteže sustava, što ima za posljedicu promjenu stanja
površine elektrode i njene okoline. Zato ove tehnike spadaju u destruktivne metode. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća I. Epelboin i suradnici su zainteresirali
istraživače za određivanje polarizacijskog otpora pomoću AC-tehnike metodom
elektrokemijske impedancijske spektroskopije (EIS). Kod ove tehnike ne dolazi do
narušavanja ravnoteže sustava, pa se EIS-u daje prednost pri istraživanju elektrokemijskih
reakcija na granici faza.
Metoda se zasniva na odzivu strujnog kruga na izmjenični napon ili struju kao
funkciju frekvencije. Budući da metoda ne uključuje linearnu promjenu potencijala, moguća
su mjerenja u otopinama male vodljivosti, u kojima su primjenom DC–tehnika moguće
ozbiljne pogreške pri kontroli potencijala.
DC-teorija
Kako bismo shvatili metodu EIS za početak trebamo razmotriti DC teoriju, odn.
poseban slučaj AC teorije gdje potencijal ne ovisi o vremenu, odn. frekvencija je jednaka
nuli.
Slika 1. Narinuti potencijal i odziv struje u ovisnosti o vremenu u DC teoriji (kod f=0)
U DC teoriji otpor je definiran Ohmovim zakonom: RIE (1)
gdje je: E – potencijal, V;
I – struja, A;
R – otpor, Ω.
Otpor je skalarna veličina, odn. ima vrijednost realnog broja, te je jedini element koji
sprečava protok elektrona u DC krugu.
AC-teorija
U slučaju ac teorije potencijal nije konstantan, odn. frekvencija nije jednaka nuli.
Razmotrimo sinusno promjenjiv potencijal:
tEtE sin)(0
(2)
E
I E, I
t
25
gdje je: E(t) – trenutačni potencijal u bilo kojem vremenu t, V,
E0 – amplituda, V,
ω – kutna frekvencija, f 2 , Hz,
f – frekvencija, Hz.
Slika 2. Narinuti potencijal i odziv struje u ovisnosti o vremenu u AC teoriji (kod f≠0)
Rezultirajuća struja je također sinusnog oblika:
)sin()(0
tItI (3)
gdje je: I(t) – trenutačna struja u bilo kojem vremenu t, A,
I0 – amplituda, A,
θ – fazni kut, s-1
.
U slučaju AC strujnog kruga protok elektrona mogu sprečavati spora elektrodna
kinetika, sporo odvijanje kemijske reakcije i difuzija, odn. otpornički, kapacitivni i
induktivni elementi u sustavu. Analogna jednadžba Ohmovom zakonu koja vrijedi za AC
strujni krug jest:
ZIE (4)
gdje je Z impedancija ili kompleksan otpor, Ω.
Impedanciju ne možemo potpuno odrediti realnim brojem, već je potrebno
odrediti više različitih veličina (otpor, kapacitet i induktivitet). To znači da je ona
vektorska veličina. Zbog toga je u slučaju numeričke analize običaj prikazivati
impedanciju u kompleksnoj ili Gaussovoj ravnini pomoću njezine realne (Z') i imaginarne
(Z'') komponente (slika 3).
t
2/ (2+ θ)/
/
E, I
0
E I
E0
I0
E0
I0
26
Slika 3. Vektor Z opisan realnim (Z') i imaginarnim (Z'') koordinatama
Ako se uvede imaginarna jedinica 1j , koja se uvodi u slučaju jednadžbi
koje se ne mogu riješiti u polju realnih brojeva, realna i imaginarna komponenta
impedancije se mogu predstaviti u jednadžbi:
)('')(')(
)(
jZZ
I
EZ
(5)
Prema slici apsolutna vrijednost impedancije (dužina vektora Z ) jest:
22 ''' ZZZ (6)
A fazni kut je:
'
''tan
Z
Z
(7)
Impedancijski prikazi
Metoda EIS se temelji na mjerenju impedancije u širokom spektru frekvencija
sinusoidnog signala, obično od 100 kHz do 10 mHz. Nakon završenog eksperimenta
dobiveni podaci mogu se prikazati u različitim oblicima.
Nyquistov prikaz Nyquistov prikaz impedancijskog spektra predstavlja ovisnost imaginarne
komponente impedancije Z''
u odnosu na realnu komponentu Z'
za svaku pobudnu
frekvenciju.
Bodeov prikaz
Bodeov prikaz je drugi način prikazivanja impedancijskih spektara koji prikazuje ovisnost
logaritma apsolutne vrijednosti impedancije |Z| i faznog kuta φ, o logaritmu frekvencije f.
Z ''
Z '
θ
Z ''
Z '
27
Analiza impedancijskih odziva
Elektrokemijska ćelija se može prikazati električnim modelom. Elektrokemijska
reakcija koja se odvija na elektrodnoj površini analogna je električnom krugu koji se
sastoji od otpora i kondenzatora.
Za određivanje ukupne impedancije koja je kombinacija različitih elemenata koji
pružaju otpor protoku elektrona treba kombinirati impedancijske vrijednosti. Ako su u
strujnom krugu dva impedancijska elementa spojena u seriju kroz njih teče struja iste
jačine, ali se javlja različiti pad napona. Ako su u strujnom krugu dva elementa spojena u
paralelu imaju isti potencijal, ali kroz njih teče različita struja. U tim slučajevima vrijede
jednakosti prikazane u tablici 1.
Tablica 1. Serijski i paralelni spoj impedancijskih vrijednosti
Ekvivalentni krug Ukupna impedancija
Serijski spoj
21ZZZ
Paralelni spoj
21
111
ZZZ
Ako razmatramo prisutnost otpora i kapaciteta u modelu onda su u tablici 2
prikazani osnovni elementi ekvivalentnog kruga i njihove impedancijske relacije.
Z1 Z2
Z
Z1
Z2
Z
28
Tablica 2. Osnovni elementi ekvivalentnog kruga i njihove impedancijske relacije
Element ekvivalentnog kruga Impedancijske relacije
jRZ 0 1j
C
jZ
0 f 2
C
jRZ
222
2
222 11 RC
CRj
RC
RZ
Na slici 4. prikazan je Nyquistov dijagram za jednostavni elektrokemijski sustav.
Slika 4. Nyquistov dijagram za jednostavni elektrokemijski sistem
Iz prikaza se vidi da je na najvišim frekvencijama impedancija uvjetovana Ohmskim otporom tj. otporom elektrolita, R
el. Na najvišim frekvencijama (gdje lijeva strana polukruga
siječe os x) nalazi se otpor elektrolita, Rel
a kod najnižih frekvencija (gdje desna strana
polukruga siječe os x) nalazi se polarizacijski otpor, Rp, odn. zbroj Rel+Rp. U večini slučajeva
polarizacijski otpor se dobiva ekstrapolacijom kapacitivne petlje na realnu os.
Na slici 5. prikazan je Bodeov dijagram za jednostavni elektrokemijski sustav.
ω
ω
29
Slika 5. Bodeov dijagram za jednostavan elektrokemijski sistem
Kod najviših frekvencija otpor elektrolita je dominantna komponenta i log Rel se
može očitati iz visokog frekvencijskog platoa. Pri najnižim frekvencijama dominira
polarizacijski otpor i može se očitati iz niskog frekvencijskog platoa kao )log( pel RR .
Pri srednjim frekvencijama krivulja bi trebala biti pravac s nagibom -1.
Ekstrapolacijom ovog pravca na os Zlog kod ω = 1, odn. 0log , f = 0,16 Hz, dolazi
se do vrijednosti kapaciteta dvosloja jer u sjecištu vrijedi:
dlC
Z1
loglog (8)
U ovom slučaju fazni kut prema log daje maksimum pri:
el
p
pdl R
R
RC1
1max)(
(9)
Važno je napomenuti da ove frekvencije maksimuma nisu iste kao frekvencije
maksimuma u Nyquistovom prikazu.
log
log
log Rel
log(Rel+Rp)
nagib= -1
θ
log
log
30
Gustoća korozijske struje određuje se, iz podataka o vrijednosti polarizacijskog
otpora, na isti način kao i kod DC-tehnike pomoću jednadžbe:
𝑗𝑘𝑜𝑟 =𝐵
𝑅𝑝 (10)
Jednostavna elektrokemijska ćelija
Tipična elektrokemijska ćelija je ona u kojoj imamo elektrodu uronjenu u otopinu
elektrolita, te se na elektrodi stvara elektrokemijski dvosloj prikazan na slici 6.
Slika 6. Shema elektrokemijskog dvosloja i ekvivalentni krug koji ga opisuje
Kada se elektroda uroni u otopinu elektrolita formira se elektrokemijski dvosloj
koji ima svoj kapacitet, tzv. kapacitet dvosloja, Cdl, Paralelno s dvoslojem možemo imati
i faradajsku reakciju, odn. heterogenu reakciju prijenosa naboja, koja se odvija brzinom
koja ovisi o potencijalu koji je ekvivalentan otporu prijenosa naboja (linearna polarizacija
I
ERp
).
Na posljetku imamo u seriju spojen uvijek prisutan otpor otopine, Rel.
Električni krug koji opisuje ovaj sustav je prikazan na slici 6. Svaki element ovog
kruga utječe na ukupnu impedanciju. Slika 7 prikazuje utjecaj pojedinih elemenata kruga
na ukupnu impedanciju.
e- e
- e
- e
- e
- e
- e
- e
- e
- e
- e
-
Me2+
e-
Me
Me2+
Me2+
Rel
Cdl
Rp
31
Utjecaj porasta otpora elektrolita, Rel
Utjecaj porasta otpora prijenosu naboja, Rp
Utjecaj porasta kapaciteta dvosloja, Cdl
Slika 7. Utjecaj različitih elemenata na ekvivalentnog kruga na ukupnu impedanciju
Jednostavno pomicanje
duž osi Z'
Nagib se
mijenja Vrh se
smanjuje i
pomiče prema
višim ω
θ
Z''
Z'
Polukrug raste Nagib je
konstantan,
samo visina
platoa raste
Vrh raste i
pomiče se
prema nižim
ω
Z''
Z'
θ
Nema vidljive promjene,
samo se ω vrha mijenja
(nije vidljivo na Ny. dij.)
Nagib je
konstantan ali
se pomiče
prema nižim ω
Vrh se pomiče prema
nižim ω uz konst.
visinu vrha
Z''
Z'
θ
32
Zadatak
1. Snimiti impedancijski spektar čelika u otopini 0,5 M H2SO4 pri korozijskom
potencijalu bakra.
2. Dobiveni spektar prikazati u Bodeovom i Nyquistovom dijagramu te uz pretpostavku
da jednostavan ekvivalentni krug dobro opisuje zadani sustav, odrediti njegove
elemente grafičkom metodom.
3. Iz vrijednosti polarizacijskog otpora, Rp, izračunati gustoću korozijske struje, jkor, ako
je konstanta B=20 mV.
Mjerni postupak
1. Elektroda od čelika se izbrusi brusnim papirom, odmasti organskim otapalom i ispere
destiliranom vodom.
2. Radna elektroda, protuelektroda i referentna elektroda se urone u otopinu i spoje na
potenciostat u sklopu kojeg se nalazi analizator frekvencija koji je priključen na
računalo (slika 11).
3. Nakon stabilizacije sustava (kada se uspostavi stabilan potencijal otvorenog kruga)
na računalu se namjeste parametri mjerenja: potencijal pri kojem se provodi mjerenje
koji je jednak potencijalu otvorenog kruga, amplituda pobude = 5 mV i područje
frekvencija od 100 kHz do 0.01 Hz.
Slika 11. Shema aparature za elektrokemijska ispitivanja
Dijelovi aparature su:
1) Računalo sa software-om za ispitivanja;
2) Potenciostat/galvanostat;
3) Analizator frekvencije;
4) Elektrokemijska ćelija;
5) Protuelektroda;
6) Referentna elektroda;
7) Radna elektroda;