腐蚀测试技术

　　《腐蚀测试技术》共七章，第一章为绪论，介绍了腐蚀基本概念、腐蚀测试体系设计、腐蚀环境模拟以及常用的腐蚀测试相关仪器设备；第二章和第三章分别从热力学和动力学两方面介绍了电化学腐蚀基础理论；第四章主要从稳态测量和暂态测量两方面讨论了电化学测试技术基本原理；第五章主要围绕电化学阻抗的原理及其在腐蚀科学研究中的应用展开；第六章包括电化学噪声、微区电化学扫描探针技术、丝束电极、扫描电化学显微镜等可用于局部腐蚀测试的电化学技术；第七章从基础腐蚀实验、微区腐蚀测试实验、腐蚀控制实验和综合性研究实验四个部分总结了50个腐蚀测试实验。本书适合作为高等院校金属腐蚀与防护、材料科学与工程、化学工程与技术、海洋科学与工程等相关专业课程的本科生和研究生的理论和实验教材，也能供从事腐蚀防护研究的相关科学和技术人员使用。

　　刘宏伟，博士，中山大学，讲授本科课程：《海洋腐蚀防护科学与技术》《海洋腐蚀与防护》《电化学保护原理和技术》《海洋附着生物与防污技术》《分析化学实验》《认识实习》，研究生课程：《腐蚀防护工程选论》《电化学测试技术》《海洋附着生物与防污技术》《现代化工技能与技术》等。 2019年2月~至今，中山大学化学工程与技术学院副教授/博士生导师，中山大学“百人计划”海外引进人才；2017年2月~2019年1月，卡尔加里大学博士后研究员，合作导师：欧盟科学院院士、加拿大管道工程首席科学家Y. Frank Cheng教授；2012年9月~2016年12月，华中科技大学化学与化工学院攻读博士学位，材料物理与化学专业（硕博连读），导师：刘宏芳教授。

第一章绪论001
1.1腐蚀基本概念002
1.2腐蚀测试体系设计003
1.3腐蚀环境模拟004
1.4常用的腐蚀测试相关仪器设备006
1.4.1电化学工作站006
1.4.2表面形貌和组分结构分析008
思考题010
第二章电化学腐蚀热力学011
2.1电化学腐蚀基本概念012
2.2电极电位013
2.2.1界面双电层013
2.2.2电极电位的产生018
2.2.3电极电位的测量019
2.2.4平衡电极电位与标准电极电位020
2.2.5非平衡电极电位022
2.3电化学腐蚀与腐蚀原电池023
2.4电化学腐蚀倾向的判断025
2.5电位E-pH图026
2.5.1电位E-pH图定义026
2.5.2平衡电极电位E和溶液pH关系026
2.5.3E-pH图的绘制028
2.5.4E-pH图的应用028
思考题030
第三章电化学腐蚀动力学031
3.1极化032
3.2极化的原因及类型033
3.3电化学极化035
3.4浓差极化035
3.5电阻极化036
3.6电化学动力学方程——Butler-Volmer方程036
3.6.1平衡电极极化动力学过程036
3.6.2稳态极化时的动力学方程039
3.6.3浓差极化的动力学方程040
3.7共轭体系动力学方程042
3.7.1共轭体系的基本概念042
3.7.2活化极化控制的腐蚀体系动力学方程044
3.7.3扩散控制的腐蚀体系动力学方程046
3.7.4同时受活化和扩散控制的腐蚀体系动力学方程046
3.7.5活化极化控制的腐蚀体系的极化公式047
3.8理想极化曲线与实测极化曲线049
3.9极化图及其应用050
思考题052
第四章电化学测试技术基本原理053
4.1稳态电化学测量054
4.1.1稳态与稳态极化054
4.1.2稳态极化曲线的测量057
4.1.3阶梯法和慢扫描法058
4.1.4强制对流技术061
4.1.5稳态极化曲线在腐蚀电化学中的应用065
4.2暂态电化学测量068
4.2.1暂态与暂态电流068
4.2.2非稳态扩散069
4.2.3电化学等效电路072
4.2.4暂态的研究方法075
4.2.5控制电流暂态法——电流阶跃法075
4.2.6电位阶跃法084
4.2.7计时库仑法089
4.2.8电量阶跃法092
思考题093
第五章电化学阻抗094
5.1有关复数和电工学知识096
5.1.1复数的概念096
5.1.2复数表示法097
5.1.3复数的运算法则097
5.1.4正弦交流电的基本知识097
5.1.5正弦交流电流经过各元件时电流与电压的关系099
5.1.6复阻抗的概念100
5.2电极体系等效电路101
5.3理想极化电极的电化学阻抗谱101
5.4溶液电阻可忽略时，电化学极化控制的电化学阻抗谱103
5.5溶液电阻不可忽略时，电化学极化的电极电化学阻抗谱105
5.6电化学阻抗谱的时间常数108
5.7电化学极化和浓差极化同时存在的电极电化学阻抗谱108
5.8阻抗谱中的半圆旋转现象113
5.9含有吸附性物质的阻抗体系电化学阻抗谱115
5.10电化学阻抗测量实验注意点和电化学阻抗谱分析思路117
5.10.1电化学阻抗测量实验注意点117
5.10.2电化学阻抗谱分析思路118
5.11电化学阻抗在金属腐蚀研究中的应用119
5.11.1金属腐蚀行为119
5.11.2缓蚀剂缓蚀行为122
5.11.3有机涂层124
思考题127
第六章局部腐蚀电化学测试技术128
6.1电化学噪声129
6.1.1电化学噪声定义129
6.1.2电化学噪声分类130
6.1.3电化学噪声测定131
6.1.4电化学噪声的分析132
6.1.5电化学噪声技术应用143
6.2微区电化学扫描探针技术145
6.2.1扫描振动参比电极技术（SVET）146
6.2.2扫描开尔文（Kelvin）探针(SKP)147
6.2.3局部电化学阻抗谱(LEIS)148
6.3丝束电极149
6.4扫描电化学显微镜151
6.4.1SECM工作原理152
6.4.2SECM在腐蚀研究中的应用153
思考题153
第七章腐蚀测试技术实验案例154
7.1基础腐蚀实验155
实验一腐蚀失重法测定腐蚀速率155
实验二电阻法测定金属腐蚀速率158
实验三电化学腐蚀体系开路电位（自腐蚀电位）测试160
实验四电化学阻抗测试162
实验五动电位极化曲线测量164
实验六钝性金属钝化性能和参数电化学测试167
实验七线性极化电阻测试169
实验八不锈钢点蚀测试和评价172
实验九不锈钢晶间腐蚀实验175
实验十碳钢应力腐蚀开裂测试178
实验十一金属缝隙腐蚀测试181
实验十二金属电偶腐蚀测试183
实验十三金属腐蚀疲劳实验186
实验十四中性盐雾腐蚀加速实验189
实验十五乙酸盐雾加速腐蚀实验192
实验十六渗氢实验194
实验十七微生物腐蚀测试195
实验十八机械应力和物理缝隙耦合作用下金属腐蚀测试199
实验十九微生物、应力耦合腐蚀实验202
实验二十微生物、缝隙耦合腐蚀实验205
实验二十一电化学噪声测试209
实验二十二低温高压深海腐蚀模拟实验210
7.2微区腐蚀测试实验213
实验二十三基于微区扫描振动参比电极技术的局部腐蚀测试213
实验二十四扫描电化学显微镜测试215
实验二十五丝束电极局部腐蚀测试218
实验二十六金属材料去除腐蚀产物后的三维形貌测试220
实验二十七金属材料腐蚀产物形貌扫描电镜观察和EDS能谱分析222
实验二十八基于电化学原子力显微镜金属材料腐蚀测试225
7.3腐蚀控制实验228
实验二十九外加电流阴极保护实验228
实验三十牺牲阳极的阴极保护实验231
实验三十一阳极保护实验235
实验三十二缓蚀剂缓蚀性能评价测试238
实验三十三缓蚀杀菌剂抗微生物腐蚀测试242
实验三十四缓蚀剂抗金属点蚀行为测试245
实验三十五钢铁的磷化处理实验247
实验三十六铝合金阳极氧化实验250
实验三十七铝合金微弧氧化实验253
实验三十八钢铁表面电镀锌实验257
实验三十九钢铁材料表面热浸镀锌实验260
实验四十钢铁材料表面化学镀镍实验263
实验四十一有机涂层的制备和涂覆实验267
实验四十二有机涂层防护性能综合性测试271
实验四十三涂层下丝状腐蚀测试275
实验四十四涂层阴极剥离实验278
实验四十五有机涂层附着力测试281
实验四十六耐蚀金属材料耐蚀性能综合评价测试284
7.4综合性研究实验291
实验四十七海洋腐蚀及海洋设施的防护实验291
实验四十八混凝土中钢筋腐蚀的检测与防护实验295
实验四十九大气环境中金属材料腐蚀综合实验302
实验五十土壤环境中金属材料腐蚀综合实验306
附录312
附录一常见物理量和单位312
附录二均匀腐蚀的十级标准313
附录三常用参比电极在25℃时相对标准氢电极的电位313
附录四线性极化技术中的B值313
附录五清除金属腐蚀产物的化学方法313
参考文献315