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;