Elektrochemiczne metody skaningowe i ich zastosowanie w inżynierii korozyjnej

Podręcznik omawia elektrochemiczne metody skaningowe i ich zastosowanie w badaniach lokalnych procesów korozyjnych zachodzących na niejednorodnych pod względem chemicznym i fizycznym materiałach. Prezentuje metodę pomiaru lokalnego napięcia kontaktowego sondą Kelvina, metodę pomiaru lokalnego prądu jonowego sondą drgającą, metodę lokalnej elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej oraz metodę elektrochemicznej mikroskopii skaningowej. Charakteryzuje zjawisko powstawania napięcia kontaktowego, różnicy potencjałów na granicy faz metal – roztwór elektrolitu, prądu jonowego nad elektrochemicznie aktywnymi obszarami elektrody, mechanizmy transportu jonów w roztworze elektrolitu, impedancję granicy faz oraz makro- i mikroelektrody. Przedstawia również praktyczne aspekty zastosowania elektrochemicznych metod skaningowych w badaniach lokalnych zjawisk korozyjnych. Zebrane w niniejszym podręczniku informacje będą pomocne w pogłębianiu wiedzy o materiałach i ich właściwościach zarówno przez studentów i doktorantów kierunków technicznych, jak i osoby, które na co dzień zajmują się zagadnieniem korozji elektrochemicznej oraz metodami jej badania.

Spis treści Wykaz ważniejszych oznaczeń / 7 1. Wstęp / 9 2. Pomiar lokalnego napięcia kontaktowego sondą Kelvina / 11 2.1. Parametry elektryczne charakteryzujące fazę naładowaną / 11 2.2. Napięcie kontaktowe / 18 2.3. Korelacja między napięciem kontaktowym a potencjałem elektrochemicznym / 28 2.4. Wyznaczenie odległości próbka — sonda i napięcia kontaktowego na przykładzie układu Ni/Zn / 30 2.5. Badanie odporności korozyjnej powłok elektrolitycznych metodą Kelvina / 33 3. Pomiar lokalnego prądu jonowego sondą drgającą / 37 3.1. Podstawy teorii dysocjacji elektrolitycznej i transportu ładunku w roztworach elektrolitów / 37 3.2. Stan równowagi, stan stacjonarny i stan przejściowy / 48 3.3. Pomiar potencjału elektrycznego nad elektrochemicznie aktywnymi obszarami elektrody / 51 3.4. Kalibracja wskazań sondy drgającej / 57 3.5. Wyznaczenie gęstości prądu jonowego na przykładzie źródła punktowego / 59 3.6. Badanie odporności korozyjnej powłok elektrolitycznych metodą sondy drgającej / 61 4. Lokalna elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna / 65 4.1. Analiza liniowych układów dynamicznych / 65 4.2. Podstawy teoretyczne elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej / 68 4.3. Wybrane elektryczne modele układów elektrochemicznych / 76 4.4. Badanie odporności korozyjnej powłok elektrolitycznych metodą lokalnej elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej / 85 5. Elektrochemiczna mikroskopia skaningowa / 91 5.1. Elektrochemiczne właściwości makro- i mikroelektrod / 91 5.2. Tryby pracy elektrochemicznego mikroskopu skaningowego stosowane w badaniach korozyjnych / 101 5.3. Przykłady zastosowania elektrochemicznej mikroskopii skaningowej w badaniach korozyjnych / 106 5.4. Trójwymiarowe obrazowanie topografii i aktywności powierzchni próbki / 110 5.5. Sprzężenie elektrochemicznej mikroskopii skaningowej z innymi metodami skaningowymi / 112 6. Praktyczne aspekty zastosowania elektrochemicznych metod skaningowych w inżynierii korozyjnej / 115 6.1. Elektrochemiczne metody skaningowe — układ pomiarowy / 115 6.2. Pomiar konduktywności roztworu elektrolitu / 117 6.3. Ustalenie i monitorowanie parametrów sygnału mierzonego metodami SKP i SVET / 119 6.4. Ustalenie i monitorowanie parametrów sygnału mierzonego metodą LEIS / 120 6.5. Ustalenie i monitorowanie parametrów sygnału mierzonego metodą SECM / 121 7. Literatura / 127