現階段腐蝕實驗是探究金(jin)屬腐蝕以及防護的主要手段，通過腐蝕實驗可以探究金屬發生腐蝕的規律及機理、檢查并篩選金屬材料的材質、估算金屬材料的使用壽命、分析金屬材料腐蝕事故的原因以及驗證防腐蝕的效果等。目前探究金屬腐蝕以及防護的方式有多種，如表面分析法、失重法以及電化學法。因為大部分金屬產生的腐蝕都是電化學腐蝕，而腐蝕過程中發生的電化學反應為電化學腐蝕的本質，所以金屬／電解質界面（雙電層）的電化學性質被大量使用于探究金屬腐蝕發生的規律、腐蝕產生的機理等方面。因此，在現有的研究金屬腐蝕與防護的方法中，電化學方法是一種較為重要的方法。腐蝕電化學法能夠按照腐蝕金屬電極特點的不同而分為以下三種類型：①. 電化學動力研究方法，指利用控制極化電流及電極電位來測定腐蝕體系中的熱力學參數；②. 獨用的腐蝕電化學測量跟研究法，指按照金屬電化學腐蝕的獨特性建立相應的電化學測量跟研究方法；③. 通過模擬裝置來探究具有獨特腐蝕形態的電化學測試技術，如模擬SSRT裂紋尖端的裝置、研究縫隙腐蝕的閉塞電池等。這幾種方法中最基礎的為電化學動力法。
電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位以及(ji)電(dian)(dian)流(liu)密度為(wei)腐蝕電(dian)(dian)化(hua)學實驗(yan)所要獲得的(de)重(zhong)要參數(shu)(shu)，其中電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位表(biao)示電(dian)(dian)解液－金屬界面的(de)特性和結構；電(dian)(dian)流(liu)密度表(biao)示金屬材料表(biao)面上(shang)單位面積內電(dian)(dian)化(hua)學反應進(jin)行的(de)快慢(man)。絕大(da)多數(shu)(shu)電(dian)(dian)化(hua)學測試(shi)都是(shi)測定電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位跟電(dian)(dian)流(liu)密度這兩者間的(de)關聯。
與其他(ta)電(dian)化學過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)（如(ru)電(dian)鍍、電(dian)解及化學電(dian)源等）相比，金屬電(dian)化學腐蝕測量過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的對象是(shi)金屬電(dian)極，該過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)有(you)如(ru)下特(te)點(dian)：
1. 金屬發生腐蝕的(de)整(zheng)個(ge)(ge)腐蝕體系(xi)由數個(ge)(ge)電(dian)極(ji)反應(ying)(ying)耦合(he)而成，同(tong)時在整(zheng)個(ge)(ge)電(dian)極(ji)表面上也發生著數個(ge)(ge)電(dian)極(ji)反應(ying)(ying)，所(suo)以與(yu)只具有一個(ge)(ge)電(dian)極(ji)反應(ying)(ying)的(de)電(dian)極(ji)系(xi)統(tong)相(xiang)比，其在分析和處(chu)(chu)理腐蝕電(dian)化(hua)學(xue)實驗結果(guo)上有著一定(ding)特(te)別之處(chu)(chu)。
2. 電(dian)極金(jin)屬材料發生陽極溶解(jie)反(fan)應(ying)，即(ji)腐蝕金(jin)屬自身(shen)參與的(de)(de)反(fan)應(ying)是電(dian)極系統中電(dian)極反(fan)應(ying)中的(de)(de)一種。
3. 測量過(guo)程中不(bu)(bu)可以(yi)只探究整個電(dian)極(ji)表面總的(de)(de)電(dian)化學行為，因(yin)為電(dian)極(ji)表面表現(xian)為多(duo)層(ceng)結構(gou)，金屬電(dian)極(ji)上有(you)著(zhu)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)銹層(ceng)、腐(fu)(fu)蝕(shi)孔及(ji)表面膜，導(dao)致電(dian)極(ji)表面具有(you)不(bu)(bu)光滑(hua)的(de)(de)特點(dian)，容易發生各種(zhong)形式(shi)的(de)(de)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)，所(suo)以(yi)有(you)必(bi)要發展如微區電(dian)化學測試之類的(de)(de)能夠表征電(dian)極(ji)表面不(bu)(bu)均勻(yun)性的(de)(de)研究方法。
4. 腐蝕金屬的電(dian)極反應相對于其他一些電(dian)化學過程而(er)言比較緩慢(man)。
此外，腐(fu)蝕電化學測試方法為原位技術，能夠比(bi)較真實地反應金屬(shu)電極表(biao)面發(fa)生的(de)實際(ji)腐(fu)蝕，擁有較強(qiang)的(de)靈(ling)敏度、操作簡單容易實施(shi)且實時性好(hao)的(de)優點。電化學實驗常用的(de)方法有極化曲線、交流阻抗及電位掃描(miao)等。
極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)的測量有利(li)于研究電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)過(guo)程的影響因素和(he)機(ji)理。眾所周知(zhi)，當我們探究可(ke)逆(ni)電(dian)(dian)池的反(fan)應(ying)時電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)上基本(ben)(ben)上是不(bu)(bu)存在(zai)(zai)電(dian)(dian)流(liu)的，各個電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的反(fan)應(ying)基本(ben)(ben)都(dou)在(zai)(zai)平(ping)衡狀(zhuang)態下(xia)發生，所以該反(fan)應(ying)為可(ke)逆(ni)的。但是一(yi)旦存在(zai)(zai)電(dian)(dian)流(liu)通(tong)過(guo)，電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)原本(ben)(ben)的平(ping)衡狀(zhuang)態就被打破，進而導(dao)(dao)致電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)位(wei)偏離(li)原本(ben)(ben)的平(ping)衡電(dian)(dian)位(wei)值，導(dao)(dao)致電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)處于一(yi)種不(bu)(bu)可(ke)逆(ni)的狀(zhuang)態，不(bu)(bu)可(ke)逆(ni)程度(du)隨著電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)流(liu)密度(du)的升高而增強，即所謂的電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)就是指(zhi)由(you)于電(dian)(dian)流(liu)通(tong)過(guo)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)而導(dao)(dao)致電(dian)(dian)位(wei)偏離(li)平(ping)衡值的一(yi)種現狀(zhuang)，極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)即表示電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)位(wei)與電(dian)(dian)流(liu)密度(du)兩者(zhe)間的關(guan)系，其(qi)測試有以下(xia)幾種方法。
a. 恒電位法(fa)
恒電(dian)(dian)位(wei)法即(ji)將被研究的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位(wei)固定在(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)上，然后測試對應電(dian)(dian)位(wei)下(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)流(liu)密度，在(zai)實(shi)際(ji)應用(yong)過(guo)程中(zhong)使用(yong)較(jiao)(jiao)為(wei)普遍的(de)(de)(de)是(shi)靜態法及動(dong)(dong)態法。所謂靜態法是(shi)指(zhi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位(wei)為(wei)某一(yi)個特(te)定值(zhi)，測量(liang)相對應電(dian)(dian)位(wei)下(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)密度，且(qie)依(yi)次(ci)測定整(zheng)個電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位(wei)下(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)密度，從而(er)得到整(zheng)個極(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)；其次(ci)動(dong)(dong)態法指(zhi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位(wei)按(an)照較(jiao)(jiao)為(wei)緩慢的(de)(de)(de)速度不(bu)停(ting)地變化(hua)，并且(qie)測量(liang)相對應電(dian)(dian)位(wei)下(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)值(zhi)，瞬時電(dian)(dian)流(liu)與其相對應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)關系(xi)曲線(xian)(xian)即(ji)為(wei)極(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)。這兩(liang)種(zhong)方(fang)法中(zhong)較(jiao)(jiao)為(wei)廣泛使用(yong)的(de)(de)(de)是(shi)動(dong)(dong)態法測定極(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)，該(gai)方(fang)法的(de)(de)(de)優點在(zai)于掃(sao)描速度可以控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、可以自動(dong)(dong)測量(liang)并繪制(zhi)(zhi)極(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)，其測量(liang)的(de)(de)(de)結果(guo)有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)重現性(xing)，對于那些需要(yao)比較(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)實(shi)驗該(gai)方(fang)法為(wei)首選。
b. 恒(heng)電流法
恒(heng)電(dian)流法(fa)是指固定(ding)電(dian)極體系的(de)(de)電(dian)流密(mi)度為某一(yi)特(te)定(ding)值，測(ce)(ce)定(ding)跟電(dian)流密(mi)度相對應(ying)的(de)(de)電(dian)極電(dian)位。恒(heng)電(dian)流法(fa)測(ce)(ce)量極化曲線(xian)在(zai)測(ce)(ce)定(ding)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)電(dian)極很難達到(dao)一(yi)個(ge)穩(wen)定(ding)的(de)(de)狀(zhuang)態，所(suo)以在(zai)實際測(ce)(ce)量過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)一(yi)般當電(dian)位接近(jin)穩(wen)定(ding)的(de)(de)時候即可以讀值。
典型的動電位極化曲線如圖5.1所示。圖中Eb為金屬材料的點蝕電位，Ep為保護電位。同樣的實驗狀態下點蝕電位（Eb)值越大則意味著金屬產生點腐蝕的傾向越低；當幾種金屬材料的點蝕電位值相當，只有將點蝕電位和保護電位綜合考慮才能評價金屬的耐蝕能力，（Eb-Ep)差值越低表明材料鈍化膜修復能力越強，耐孔蝕性能越優，因而保護電位（Ep)和點蝕電位（Eb)是被用來表示金屬耐孔腐蝕能力大小的基本參數。在E>Eb的條件下，點蝕必然會發生，不但原來具有的蝕孔會長大而且還會產生新的蝕孔；在E<Ep的情況下不會發生點蝕，原來的孔蝕不會長大而且新的蝕孔也不會產生；在Ep<E<Eb條件下，孔蝕存在，原有的蝕孔會接著擴展并生長，但是新蝕孔不會產生。
電化學阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS),在早期的電化學文獻中電化學阻抗又被稱為交流阻抗（Alternating Current impedance,AC im-pedance).電化學阻抗原先被用于電學中來探究線性電路網絡頻率響應特征，后來被用在電極上，進而成為電化學的研究方式。電化學阻抗譜的原理是指向電化學體系施予一頻率各異的小振幅交流電動勢，測定正弦波頻率（ω)的改變對該電動勢與電流信號比值產生的影響，即測定阻抗隨著正弦波頻率（ω)的變化，也可以通過測定阻抗的相位角Φ隨ω的變化來分析電極材料、腐蝕機理、導電材料、電極過程的動力學等方面的機理。采用小振幅的電信號既能夠防止給系統帶來較大的影響，同時又能夠讓擾動跟響應體系之間表現為近似線性的關系，進而讓測量的結果數學處理更容易。此外，電化學阻抗譜是通過測量過程中獲得的頻率比較寬的阻抗譜探究電極的，所以相對于另外一些電化學法其能夠得到電極界面結構和動力學信息。例如：通過阻抗譜形狀能夠探究金屬電極發生腐蝕的機理；探究金屬表面上保護膜的阻抗特征；對腐蝕金屬進行電化學阻抗測量可以獲得極化電阻（Rp);對腐蝕的金屬材料進行電化學阻抗譜測量，能夠了解動力學參數進而來研究金屬材料抗腐蝕能力的強弱等。因此，電化學阻抗譜成為近年來探究金屬發生腐蝕與采取相應防護措施的重要方式。
電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學阻(zu)(zu)(zu)(zu)抗(kang)(kang)(kang)（EIS)測試把(ba)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學系統作(zuo)為一(yi)個(ge)等(deng)(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)(liu)阻(zu)(zu)(zu)(zu)抗(kang)(kang)(kang)實驗(yan)的(de)基本等(deng)(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)如圖5.2所(suo)(suo)示(shi)。該電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)組成(cheng)元件(jian)有電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)（R:金屬材料(liao)對電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)阻(zu)(zu)(zu)(zu)攔(lan)功能）、電(dian)(dian)(dian)(dian)感（L:于電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)中對交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)阻(zu)(zu)(zu)(zu)礙(ai)功能）及電(dian)(dian)(dian)(dian)容（C:電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)中對交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)所(suo)(suo)引起的(de)阻(zu)(zu)(zu)(zu)礙(ai)作(zuo)用）等(deng)(deng)(deng)，這些(xie)元件(jian)按照串聯(lian)或(huo)者并聯(lian)的(de)方式(shi)組合起來形成(cheng)一(yi)個(ge)等(deng)(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)。測量電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學阻(zu)(zu)(zu)(zu)抗(kang)(kang)(kang)能夠確定等(deng)(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)組成(cheng)方式(shi)及各(ge)組成(cheng)元件(jian)的(de)值、通過這些(xie)元件(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學含義(yi)就可以(yi)分析(xi)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學電(dian)(dian)(dian)(dian)極過程的(de)性質和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學系統的(de)結構。
