ISO/TR 16208:2014
(Main)Corrosion of metals and alloys — Test method for corrosion of materials by electrochemical impedance measurements
Corrosion of metals and alloys — Test method for corrosion of materials by electrochemical impedance measurements
ISO/TR 16208:2014 describes basic principles of electrochemical impedance spectroscopy (EIS), specially focusing on the corrosion of metallic materials. It also deals with how to use electrochemical apparatus, set up and connect electrical instruments, present measured data, and analyse results. However, a more detailed description of this methodology can be found in ISO 16773-1 and ISO 16773-2.
Corrosion des métaux et alliages — Méthode d'essai pour la corrosion des matériaux par des mesures électrochimiques d'impédance
L'ISO/TR 16208:2014 décrit les principes fondamentaux de la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE), en se concentrant spécifiquement sur la corrosion des matériaux métalliques. Il traite également de la façon d'utiliser l'appareillage électrochimique, de monter et connecter les instruments électriques, de présenter les données mesurées et d'analyser les résultats. Toutefois, une description plus détaillée de cette méthodologie est fournie dans l'ISO 16773-1 et l'ISO 16773-2.
General Information
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 16208
First edition
2014-01-15
Corrosion of metals and alloys — Test
method for corrosion of materials
by electrochemical impedance
measurements
Corrosion des métaux et alliages — Méthode d’essai pour la corrosion
des matériaux par des mesures électrochimiques d’impédance
Reference number
©
ISO 2014
© ISO 2014
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principles . 3
4.1 Simple corroding system . 3
4.2 Presentation of impedance by a complex number . 5
4.3 Impedance spectra of circuit elements . 6
4.4 Presentation of a simple corroding system . 7
5 Apparatus . 9
5.1 General . 9
5.2 Test cell .10
5.3 Electrode holder .10
5.4 Electrode material .10
5.5 Reference electrode .11
5.6 Electrolyte .11
6 Specimen preparation .11
7 Solution preparation .11
8 Dummy cell .11
9 Procedure.11
10 Data analysis .12
11 Test report .14
Annex A (informative) Dummy cell .15
Annex B (informative) Data analysis .17
Bibliography .23
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys.
iv © ISO 2014 – All rights reserved
TECHNICAL REPORT ISO/TR 16208:2014(E)
Corrosion of metals and alloys — Test method for
corrosion of materials by electrochemical impedance
measurements
1 Scope
This Technical Report describes basic principles of electrochemical impedance spectroscopy (EIS),
specially focusing on the corrosion of metallic materials. It also deals with how to use electrochemical
apparatus, set up and connect electrical instruments, present measured data, and analyse results.
However, a more detailed description of this methodology can be found in ISO 16773-1 and ISO 16773-2.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 16773-1, Paints and varnishes — Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on high-impedance
coated specimens — Part 1: Terms and definitions
ISO 16773-2, Paints and varnishes — Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on high-impedance
coated specimens — Part 2: Collection of data
ISO 16773-3, Paints and varnishes — Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on high-impedance
coated specimens — Part 3: Processing and analysis of data from dummy cells
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 16773-1 and the following
apply.
3.1
bode plot
phase angle and the logarithm of the impedance magnitude |Z| plotted versus the logarithm of the
applied frequency
3.2
constant phase element
CPE
equivalent circuit component that models the behaviour of an imperfect capacitor representing a
constant phase shift through the whole frequency range
Note 1 to entry: A capacitor has a phase shift of −90°; for a CPE, the absolute value is smaller.
3.3
counter electrode
inert electrode in the electrochemical cell through which the current passes from or to the working
electrode
Note 1 to entry: The counter electrode is also called auxiliary electrode.
3.4
dummy cell
printed circuit board with mounted electrical components according to the equivalent circuit with
connection points to the measuring instrument
3.5
double-layer capacitance
C
dl
capacitance values in the equivalent circuit representing the metal-electrolyte interface characteristics
3.6
impedance
frequency-dependent, complex-valued proportionality factor, ΔE/ΔI, between the applied potential (or
current) and the response current (or potential) in an electrochemical cell
Note 1 to entry: This factor becomes the impedance when the perturbation and response are related linearly (the
factor value is independent of the perturbation magnitude) and the response is caused only by the perturbation.
The value can be related to the corrosion rate when the measurement is made at the corrosion potential.
3.7
magnitude of the impedance
|Z|
magnitude modulus
square root of the sum of squares of the real and imaginary component of impedance
Note 1 to entry: This is given by the formula below.
2
′ ′′
ZZ= + Z
() ()
where
Z is the complex impedance;
Z′ is the real part of impedance;
Z″ is the imaginary part of impedance.
3.8
Nyquist plot
real component of impedance Z′ plotted versus the negative of the imaginary component of impedance
Z″ in rectangular coordinate values
3.9
phase angle
phase difference between the periodically recurring voltage and the current of the same frequency,
expressed in angular measure
3.10
polarization resistance
R
p
slope (d /d ) at the corrosion potential of a potential (e) versus current density (i) curve
e i
Note 1 to entry: For a simple corroding system, charge transfer resistance, R , is used.
ct
3.11
potentiostat
electronic instrument for automatically maintaining the working electrode in an electrolyte at a
controlled potential with respect to a reference electrode, and for measuring the resulting current
between the working and counter electrodes
2 © ISO 2014 – All rights reserved
3.12
reference electrode
electrode which allows the measurement of an electrode potential
Note 1 to entry: This electrode has to present a thermodynamically stable potential versus the standard hydrogen
electrode.
3.13
solution resistance
R
s
resistance of the solution between the working electrode and the tip of Luggin capillary connected to
the reference electrode
Note 1 to entry: This term is not defined in ISO 16773-1.
3.14
working electrode
test or specimen electrode in an electrochemical cell
Note 1 to entry: This definition is different from the definition in ISO 16773-1.
3.15
Kramers-Kronig relation
mathematical relation connecting the real and imaginary parts of any complex function which is analytic
in the upper half-plane
Note 1 to entry: These relations are often used to relate the real and imaginary parts of response functions in
physical systems because causality implies that the analyticity condition is satisfied, and conversely, analyticity
implies causality of the corresponding physical system.
4 Principles
4.1 Simple corroding system
Simple corrosion systems, which are under charge transfer control resulting in uniform corrosion on
homogeneous surface, can be described by a simple equivalent circuit shown in Figure 1. The use of
electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on corroding metals requires that the measured system
do not react in such a way that the measured system change during the measurement time, steady-state
should be maintained. A metal immersed in the solution may corrode by anodic and cathodic reactions
at the metal/solution interface, as shown in Figure 1.
A simple corroding system in an electrolyte is represented by an anodic and cathodic reaction:
n+ -
A node: Me → Me + ne
1 1
n+ -
Cathode: Me + ne → Me
2 2
where
-
n is the number of electrons e ;
Me is the metal.
Metal 1 has less nobility than metal 2.
The equivalent circuit represents the metal/solution interface of the metal surface which consists of
a polarization resistance, R , also commonly noted charge transfer resistance, R , in parallel with an
p ct
electric double-layer capacitance, C , which is in series with a solution resistance, R .
dl s
© ISO
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 16208
Première édition
2014-01-15
Corrosion des métaux et alliages —
Méthode d’essai pour la corrosion
des matériaux par des mesures
électrochimiques d’impédance
Corrosion of metals and alloys — Test method for corrosion of
materials by electrochemical impedance measurements
Numéro de référence
©
ISO 2014
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes . 3
4.1 Système de corrosion simple . 3
4.2 Représentation de l’impédance par un nombre complexe . 6
4.3 Spectres d’impédance des éléments du circuit . 7
4.4 Représentation d’un système de corrosion simple . 8
5 Appareillage .10
5.1 Généralités .10
5.2 Cellule test .11
5.3 Support d’électrode .12
5.4 Matériau des électrodes .12
5.5 Électrode de référence .12
5.6 Électrolyte .12
6 Préparation de l’éprouvette .12
7 Préparation des solutions .12
8 Cellule test .12
9 Mode opératoire.13
10 Analyse des données.13
11 Rapport d’essai .15
Annexe A (informative) Cellule test .16
Annexe B (informative) Analyse des données .18
Bibliographie .23
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/patents).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour plus d’explications sur la signification des termes et expressions spécifiques employés par l’ISO
pour l’évaluation de la conformité, et pour plus d’informations au sujet de l’adhésion de l’ISO aux
principes de l’OMC relatifs aux obstacles techniques au commerce (OTC), voir l’URL suivante : Foreword
- Supplementary information
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.
iv © ISO 2014 – Tous droits réservés
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 16208:2014(F)
Corrosion des métaux et alliages — Méthode d’essai
pour la corrosion des matériaux par des mesures
électrochimiques d’impédance
1 Domaine d’application
Le présent Rapport technique décrit les principes fondamentaux de la spectroscopie d’impédance
électrochimique (SIE), en se concentrant spécifiquement sur la corrosion des matériaux métalliques.
Il traite également de la façon d’utiliser l’appareillage électrochimique, de monter et connecter les
instruments électriques, de présenter les données mesurées et d’analyser les résultats. Toutefois, une
description plus détaillée de cette méthodologie est fournie dans l’ISO 16773-1 et l’ISO 16773-2.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 16773-1, Peintures et vernis — Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) sur des éprouvettes
revêtues de haute impédances — Partie 1: Termes et définitions
ISO 16773-2, Peintures et vernis — Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) sur des éprouvettes
revêtues de haute impédance — Partie 2: Recueil des données
ISO 16773-3, Peintures et vernis — Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) sur des éprouvettes
revêtues de haute impédance — Partie 3: Traitement et analyse des données obtenues à partir de cellules
test
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 16773-1 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
diagramme de Bode
représentation de l’angle de phase et du logarithme de l’amplitude de l’impédance |Z| en fonction du
logarithme de la fréquence appliquée
3.2
élément à phase constante
CPE
composant du circuit équivalent qui modélise le comportement d’un condensateur non idéal présentant
un déphasage constant sur la totalité de la gamme de fréquences
Note 1 à l’article: à l’article : Un condensateur a un déphasage de −90° ; pour un CPE, la valeur absolue est plus
faible.
3.3
contre-électrode
électrode inerte de la cellule électrochimique à travers laquelle le courant passe vers l’électrode de
travail ou en provenance de celle-ci
Note 1 à l’article: à l’article : La contre-électrode est également appelée électrode auxiliaire.
3.4
cellule test
carte de circuits imprimés comportant des composants électriques montés selon le circuit équivalent
avec des points de connexion à l’instrument de mesure
3.5
capacité de double couche
C
dl
valeurs de capacité du circuit équivalent représentant les caractéristiques de l’interface métal-électrolyte
3.6
impédance
facteur de proportionnalité complexe ΔE/ΔI, fonction de la fréquence, entre le potentiel (ou courant)
appliqué et le courant (ou potentiel) de réponse d’une cellule électrochimique
Note 1 à l’article: à l’article : Ce facteur devient l’impédance lorsque la perturbation et la réponse sont liées de
façon linéaire (la valeur du facteur est indépendante de l’intensité de la perturbation) et lorsque la réponse est
uniquement provoquée par la perturbation. La valeur peut être liée à la vitesse de corrosion lorsque le mesurage
est effectué au potentiel de corrosion.
3.7
amplitude de l’impédance
|Z|
module de l’amplitude
racine carrée de la somme des carrés des composantes réelle et imaginaire de l’impédance
Note 1 à l’article: à l’article : Elle est donnée par la formule suivante :
2
′ ′′
ZZ= + Z
() ()
où
Z est l’impédance complexe ;
Z′ est la partie réelle de l’impédance ;
Z″ est la partie imaginaire de l’impédance.
3.8
diagramme de Nyquist
représentation de la composante réelle de l’impédance, Z′, en fonction de l’opposée de la composante
imaginaire de l’impédance Z″ dans un système de coordonnées orthogonales
3.9
angle de phase
différence de phase entre une tension périodique et un courant de même fréquence, exprimée en valeur
d’angle
3.10
résistance de polarisation
R
p
pente (d /d ) au potentiel de corrosion d’une courbe du potentiel (e) en fonction de la densité de courant
e i
(i)
Note 1 à l’article: à l’article : Pour un système de corrosion simple, la résistance de transfert de charge, R , est
ct
utilisée.
2 © ISO 2014 – Tous droits réservés
3.11
potentiostat
instrument électronique permettant de maintenir automatiquement l’électrode de travail dans un
électrolyte à un potentiel contrôlé par rapport à une électrode de référence et de mesurer le courant
résultant entre l’électrode de travail et la contre-électrode
3.12
électrode de référence
électrode permettant de mesurer le potentiel d’une électrode
Note 1 à l’article: à l’article : Cette électrode doit présenter un potentiel stable du point de vue thermodynamique
par rapport à l’électrode normale à hydrogène.
3.13
résistance de solution
R
s
résistance de la solution entre l’électrode de travail et l’extrémité du capillaire de Luggin connecté à
l’électrode de référence
Note 1 à l’article: à l’article : Ce terme n’est pas défini dans l’ISO 16773-1.
3.14
électrode de travail
électrode d’essai ou éprouvette dans une cellule électrochimique
Note 1 à l’article: à l’article : Cette définition est différente de celle donnée dans l’ISO 16773-1.
3.15
relation de Kramers-Kronig
relation mathématique entre les parties réelle et imaginaire de toute fonction complexe qui est analytique
dans le demi-plan supérieur
Note 1 à l’article: à l’article : Ces relations sont souvent utilisées pour relier les parties réelle et imaginaire de
fonctions de réponse dans des systèmes physiques parce que la causalité implique que la condition d’analyticité
soit remplie et, inversement, l’analyticité implique la causalité du système physique correspondant.
4 Principes
4.1 Système de corrosion simple
Les systèmes de corrosion simples, qui sont régis par un transfert de charges a
...
ТЕХНИЧЕСКИЙ ISO/TR
ОТЧЕТ 16208
Первое издание
2014-01-15
Коррозия металлов и сплавов. Метод
определения коррозии материалов
путем измерений электрохимического
импеданса
Corrosion of metals alloys — Test method for corrosion of
materials by electrochemical impedance measurements
Ответственность за подготовку русской версии несѐт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьѐй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
©
ISO 2014
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2014
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, пересылку по
интернету или интранету, без предварительного письменного разрешения ISO по соответствующему адресу, указанному ниже,
или комитета-члена ISO в стране заявителя.
ISO copyright office
Case postale 56 CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2014 – Все права сохраняются
Содержание Страница
Предисловие. iv
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины и определения . 1
4 Сущность метода . 4
4.1 Простая корродирующая система . 4
4.2 Представление импеданса через комплексное число . 6
4.3 Импедансные спектры элементов цепи . 7
4.4 Представление простой корродирующей системы . 8
5 Аппаратура . 9
5.1 Общие положения . 9
5.2 Испытательная ячейка . 10
5.3 Электрододержатель . 11
5.4 Материал электрода . 11
5.5 Электрод сравнения . 11
5.6 Электролит . 11
6 Приготовление образца . 11
7 Приготовление раствора . 11
8 Ячейка для контрольного опыта . 12
9 Методика . 12
10 Анализ данных . 12
11 Протокол испытания . 14
Приложение А (информативное) Ячейка для контрольного опыта . 15
Приложение В (информативное) Анализ данных . 17
Библиография . 23
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией,
объединяющей национальные органы по стандартизации (комитеты-члены ISO). Разработка
международных стандартов, как правило, ведется в технических комитетах ISO. Каждый комитет-член,
заинтересованной в разработке темы, ради которой был образован данный технический комитет,
имеет право быть представленным в этом комитете. Международные организации, правительственные
и неправительственные, поддерживающие связь с ISO, также принимают участие в ее работе. ISO
тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам
стандартизации в области электротехники.
Методики, использованные для разработки настоящего документа и предназначенные для
дальнейшего его сопровождения, описаны в Части 1 Директив ISO/IEC. В частности, были выделены
различные приемочные критерии для документов ISO различного типа. Настоящий документ
разработан в соответствии с редакционными правилами Части 2 Директив ISO/IEC,
(см. www.iso.org/directives).
Обращается внимание на вероятность того, что некоторые элементы настоящего документа могут
являться предметом патентных прав. ISO не несет ответственность за идентификацию части или всех
подобных прав. Детали любых патентных прав, идентифицированные во время разработки документа,
будут приведены во Введении и/или в списке ISO полученных патентных деклараций (см.
www.iso.org/patents).
Любое торговое наименование, приведенное в настоящем документе, представляет собой
информацию, приводимую для удобства пользователей, которая не может рассматриваться как какое
бы то ни было подтверждение.
В отношении толкования значения специфических терминов и выражений, касающихся оценки
соответствия, а равно информации, которая относится к оценке приверженности ISO принципам ВТО в
системе Технических барьеров в торговке (ТБТ) смотрите следующий URL: Предисловие –
Дополнительная информация
Комитетом, ответственным за настоящий документ, является ISO/TC 156, Коррозия металлов и
сплавов.
iv © ISO 2014 – Все права сохраняются
ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ISO/TR 16208:2014(R)
Коррозия металлов и сплавов. Метод определения
коррозии материалов путем измерений электрохимического
импеданса
1 Область применения
Настоящий Технический отчет описывает основные принципы спектрометрии электрохимического
импеданса (EIS), особо выделяя коррозию металлических материалов, а также рассматривает аспекты
использования электрохимического аппарата, установки и соединения электрических приборов,
представленных данных измерений и анализа полученных результатов. Вместе с тем, более
подробное описание настоящей методологии можно найти в ISO 16773-1 и ISO 16773-2.
2 Нормативные ссылки
Следующие документы, частично или полностью, на которые приводится ссылка в настоящем
документе, обязательны для его применения. В отношении датированных ссылок действительны
только указанные издания. В отношении недатированных ссылок действительно последние издания
ссылаемого документа, включая любые к нему изменения.
ISO 16773-1, Краски и лаки, Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) образцов с
покрытием высокого сопротивления. Часть 1. Термины и определения
ISO 16773-2, Краски и лаки, Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) образцов с
покрытием высокого сопротивления. Часть 2. Сбор данных
ISO 16773-3, Краски и лаки, Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) образцов с
покрытием высокого сопротивления. Часть 3. Обработка и анализ данных, полученных с помощью
ячеек для контрольного опыта
3 Термины и определения
Исходя из назначения настоящего документа, применимы термины и определения, приведенные в
ISO 16773-1, наряду с нижеследующими.
3.1
диаграмма Боде
bode plot
фазовый угол и логарифм величины импеданса |Z|, выведенные относительно логарифма
приложенной частоты
3.2
элемент постоянной фазы
constant phase element
CPE
эквивалентный схемный элемент, который моделирует поведение неидеального конденсатора,
представляющего сдвиг постоянной фазы во всем частотном диапазоне
Примечание 1 к статье: Конденсатор имеет сдвиг по фазе −90°; для CPE абсолютное значение будет меньше.
3.3
противоэлектрод
counter electrode
инертный электрод в электрохимической ячейке, через который проходит ток к рабочему электроду
или от него
Примечание 1 к статье: Противоэлектрод также называют вспомогательным электродом.
3.4
ячейка для контрольного опыта
dummy cell
плата печатной схемы с установленными электрическими компонентами согласно эквивалентной
схеме с точками соединения для измерительного прибора
3.5
двухслойная емкость
double-layer capacitance
C
dl
значения емкости в эквивалентной цепи, отображающие характеристики поверхности раздела металл-
электролит
3.6
импеданс
impedance
зависящий от частоты, комплексно-значимый коэффициент пропорциональности, ΔE/ΔI, между
приложенным потенциалом (или током) и током срабатывания (или потенциала) в электрохимической
ячейке
Примечание 1 к статье: Этот коэффициент становится полным сопротивлением, когда возмущение и отклик
окажутся связанными линейно (значение коэффициента не зависит от величины возмущения), и отклик
обуславливается только возмущением. Эта значение может быть связано со скоростью коррозии, когда измерение
проводят при потенциале коррозии.
3.7
величина импеданса
magnitude of impedance
|Z|
модуль величины
magnitude modulus
квадратный корень суммы квадратов действительной и мнимой составляющей импеданса
Примечание 1 к статье: Определяют с помощью формулы, приведенной ниже.
Z Z Z
где
комплексное сопротивление;
Z
действительная часть импеданса;
Z′
мнимая часть импеданса.
Z″
2 © ISO 2014 – Все права сохраняются
3.8
Диаграмма Нуквиста
Nyquist plot
действительная составляющая импеданса Z′, нанесенная относительно отрицательной величины
мнимой составляющей импеданса Z″ в прямоугольных координатных значениях[
3.9
фазовый угол
phase angle
разность фаз между периодически повторяющимся напряжением и током одной и той же частоты,
выражаемая в угловых единицах измерения
3.10
поляризационное сопротивление
polarization resistance
R
p
градиент (d /d ) при потенциале коррозии кривой зависимости плотности тока (i) от потенциала (е)
e i
Примечание 1 к статье: Для простой коррозирующей системы берут сопротивление переноса заряда R .
ct
3.11
регулятор напряжения
potentiostat
электронный прибор для автоматического поддержания рабочего электрода в электролите при
контролируемом потенциале относительно электрода сравнения и измерения результирующего тока
между рабочим электродом и противоэлектродом
3.12
электрод сравнения
reference electrode
электрод, который допускает измерение электродного потенциала
Примечание 1 к статье: Этот электрод должен отображать термодинамически стабильный потенциал
относительно стандартного водородного электрода.
3.13
стойкость раствора
solution resistance
R
s
cтойкость раствора между рабочим электродом и наконечником капилляра Луггина, соединенного с
электродом сравнения
Примечание 1 к статье: Этот термин не определен в ISO 16773-1.
3.14
рабочий электрод
working electrode
испытательный или образцовый электрод в электрохимической ячейке
Примечание 1 к статье: Данное определение отлично от приведенного в ISO 16773-1.
3.15
отношение Крамерса-Кронига
Kramers-Kronig relation
математическое отношение, связывающее действительные и мнимые части любой комплексной
функции, которое является аналитическим в верхней полуплоскости
Примечание 1 к статье: Эти отношения часто используют для увязывания действительной и мнимой частей функций
отклика в физических системах, т.к. причинная связь подразумевает, что условие аналитичности удовлетворено, и,
наоборот, аналитичность подразумевает причинную связь соответствующей физической системой.
4 Сущность метода
4.1 Простая корродирующая система
Простые корродирующие системы, в отношении которых осуществлялся контроль переноса заряда с
целью получения равномерной коррозии на гомогенной поверхности, могут быть описаны с помощью
простой эквивалентной цепи, указанной на Рисунке 1. Применение метода спектроскопии
электрохимического импеданса (EIS) для корродирующих металлов требует, чтобы указанная система
измерения не реагировала бы, таким образом, при котором происходило бы ее изменение в течение
периода проведения измерений, и для обеспечения этого условия требуется поддержание устойчивого
состояния. Металл, погруженный в раствор, может координировать в результате действия анодных и
катодных реакций на границе раздела металл/раствор, как это показано на Рисунке 1.
Простая система коррозии в электролите в результате действия анодной и катодной реакции может
быть отображена следующим образом:
n+ -
Анод: Me → Me + ne
1 1
n+ -
Катод: Me + ne → Me
2 2
где
-
n число электронов e ;
Me металл.
Металл 1 менее благороден, чем металл 2.
Эквивалентная схема отображает границу раздела металл/раствор металлической поверхности,
которая состоит из поляризационного сопротивления, R , также распространенного сопротивления
p
переноса заряда, R , соединенного параллельно с электрической емкостью двойного слоя, C , которая
ct dl
соединена параллельно с сопротивлением раствора, R .
s
На погруженном металлическом образце на границе раздела образуется электрический двойной слой.
Двойной слой представлен емкостью в EIS. Это не истинное емкостное значение, измеренное посредством
EIS, и двойной слой , следовательно, представлен элементом с постоянной фазой (CPE) для компенсации
отклонения от истинного емкостного значения. Элементы CPE и R н
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.