poniedziałek, 31 maja 2021

Pomiary korozyjne - informacje i noty aplikacyjne

 W 2010 r. Światowa Organizacja Korozyjna (WCO – World Corrosion Organization) po raz pierwszy ogłosiła dzień 24 kwietnia Dniem Świadomości Korozyjnej.



Poniżej przedstawiamy przykłady badań korozyjnych i związanych z nimi zagadnień.

 Corrosion Part 1 – Basic concepts

Corrosion: Calculation of Corrosion Parameters with NOVA

Corrosion Part 3 – Measurement of Polarization Resistance

Corrosion Part 4 – Equivalent Circuit Models

Corrosion Part 5 – Corrosion Inhibitors

Corrosion: Evaluation of organic coatings on metals using Autolab PGSTAT
based on ISO 17463 – Paints and Varnishes

Corrosion: Coulometric Reduction as per ASTM B825

Corrosion: Stepwise dissolution measurement

Corrosion: Electrochemical impedance spectroscopy of three coated
aluminum samples

Corrosion: Critical Pitting Temperature (CPT) as per ASTM G150


Dodatkowe informacje aplikacyjne

Wykonywanie testów podstawowych z wykorzystaniem VIONIC Test Cell

Każda z procedur testowych wymaga odpowiedniego podłaczenia do Test Cell. 


Procedury poszczególnych testów odnajdziemy w spisie procedur Autolab.



Podłączenia układu zastępczego do testów Test CV oraz TestSCAN przedstawia schemat:



 Podłączenia układu zastępczego do testów TestEIS przedstawia kolejny schemat:



 

kafelek MEASURE OCP

 Ogólnym zastosowaniem polecenia Measure OCP jest pomiar potencjału obwodu otwartego (OCP) ogniwa elektrochemicznego. Potencjał obwodu otwartego to potencjał mierzony na elektrodzie pracującej (WE.Potential), gdy w ogniwie nie płynie prąd (ogniwo jest wyłączone). Polecenie Measure OCP wyprowadza pojedynczą wartość OCP, która jest albo ostatnią zmierzoną wartością OCP, albo wynikiem uśrednionych wartości OCP w określonym przez użytkownika przedziale czasu pod koniec pomiaru. Wartość OCP może być użyta w kolejnych poleceniach procedury do ustawiania potencjalnych wartości względem OCP przez wybranie VOCP zamiast VREF z menu wyboru jednostki po parametrach, które definiują punkty nastawcze potencjału.




Uwaga: Polecenie pomiaru OCP wyłącza ogniwo, gdy OCP jest mierzone.

Uwaga: Podczas pomiaru OCP potencjał elektrody roboczej jest mierzony w stosunku do potencjału elektrody odniesienia. Gdy nie stosuje się elektrody odniesienia, przewód RE jest zwykle podłączony do przeciwelektrody, a potencjał odniesienia jest potencjałem w tym punkcie. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z sekcją podręcznika użytkownika dotyczącą połączeń ogniw.

Parametry

■Display name, wyświetlana nazwa- ta nazwa jest wyświetlana na kafelku poleceń, tutaj można wprowadzić nazwę zdefiniowaną przez użytkownika.

■Max. duration: maksymalny czas trwania pomiaru OCP.

■Sampling interval Interwał próbkowania: czas między dwoma kolejnymi punktami pomiaru.

Opcje

■Show OCP determination window, Pokaż okno określania OCP: Gdy ten przełącznik jest włączony,

Podczas pomiaru OCP wyświetlane jest okno monitorowania OCP.

■Use moving average OCP, Użyj średniej ruchomej OCP: ■Użyj średniej ruchomej OCP: Gdy ten przełącznik jest włączony,  wartość OCP jest obliczana na podstawie średniej ruchomej sygnału WE.Potential w określonym czasie. Czas uśredniania liczony jest od zakończenia pomiaru. Na przykład, jeśli czas trwania wynosił 30 s, a czas uśredniania wynosił 5 s, średni OCP oblicza się z wartości WE.Potential od t = 25 s do t = 30 s. Gdy używana jest średnia ruchoma OCP, dane te są również wyświetlane w oknie określania OCP i przechowywane w tabeli danych.

Uwaga: Dla pierwszej części pomiaru OCP  jest obliczany za pomocą algorytmu ważonej średniej ruchomej, który nadaje priorytet najnowszym punktom danych, nadając im wyższy współczynnik wagowy. Współczynniki wagowe są stosowane do części danych OCP średniej ruchomej od początku polecenia pomiaru OCP do dwukrotności zdefiniowanego czasu uśredniania. Na przykład, jeśli czas trwania pomiaru OCP wynosi 20 sekund, a czas uśredniania wynosi 2,5 sekundy, dane OCP średniej ruchomej dla pierwszych 5 sekund pomiaru będą ważoną średnią ruchomą, podczas gdy ostatnie 15 sekund będzie prostym ruchem średnim.

■Accept on dE/dt limit, Zaakceptuj limit dE/dt: Gdy ten przełącznik jest włączony, pomiar OCP zatrzymuje się, jeśli zmiana potencjału OCP w czasie (dE/dt) jest niższa niż zdefiniowana wartość przez pięć kolejnych punktów. Gdy używany jest limit dE/dt, dane te są również wyświetlane w czasie rzeczywistym w oknie określania OCP i przechowywane w tabeli danych.

■Switch cell on when proceeding, Włącz komórkę podczas kontynuacji: Ta opcja może być używana tylko w trybie potencjostatycznym. Gdy ten przełącznik jest włączony, komórka jest włączana na końcu polecenia Measure OCP. Nastawa 0 VOCP zostanie zastosowana przed włączeniem ogniwa, zapewniając, że system nie będzie narażony na nieoczekiwane warunki.

Uwaga: Opcja włączenia komórki podczas kontynuacji nie jest dostępna, gdy polecenie Measure OCP jest używane w procedurze lub sekcji procedury skonfigurowanej dla trybu galwanostatycznego. W przypadku pomiarów galwanostatycznych zaleca się umieszczenie kafelka komendy Zastosuj nastawę po komendzie Zmierz OCP w celu zdefiniowania aktualnej wartości zadanej, wybrania prawidłowego zakresu prądu oraz włączenia ogniwa.

kafelek GROUP COMMAND

Ogólnym zastosowaniem polecenia Group jest tworzenie struktury złożonej procedury w Edytorze sekwencji procedur. Wiele kafelków poleceń można zgrupować w ramach sekwencji procedury w kontenerze (grupie) o określonej nazwie wyświetlanej. Użycie polecenia Grupuj wprowadza wygodną funkcjonalność do konstruowania długich lub złożonych sekwencji:

■Polecenia kontrolne i pomiarowe mogą być umieszczane wewnątrz Grupy ("zagnieżdżone") za pomocą przeciągania i upuszczania, co stworzy podpoziomy w sekwencji.

■Gdy Grupa zostanie przeniesiona w sekwencji procedury, wszystkie zagnieżdżone polecenia zostaną przeniesione wraz z Grupą.

■Gdy grupa zostanie usunięta z sekwencji procedury, wszystkie zagnieżdżone

kafelki poleceń są również usuwane.

■Gdy w sekwencji procedury wybrany jest kafelek poleceń grupy,



pojawi się przycisk Rozgrupuj. Ten przycisk usuwa polecenie Grupa i umieszcza zagnieżdżone polecenia w sekwencji w miejscu, w którym wcześniej znajdował się kafelek Grupa. Oryginalna kolejność zagnieżdżonych poleceń z grupy zostaje zachowana.

Parametry

■Wyświetlana nazwa: ta nazwa jest wyświetlana na kafelku poleceń, tutaj można wprowadzić nazwę zdefiniowaną przez użytkownika.

kafelek CV STAIRCASE

 Kafelek  CV staircase



Ogólnym zastosowaniem polecenia CV staircase jest wykonanie pomiaru przy uzyciu schodkowej woltamperometrii cyklicznej w trybie potencjostatycznym lub  galwanostatycznym. Tryb jest ustawiany przez poprzednie polecenie Apply settings

Parametry



■Display name: nazwa jaka jest wyświetlana na kafelku poleceń, może być zdefiniowana przez użytkownika

W zależności od trybu:

■Potentiostatic CV staircase: schodkowa woltamperometria w trybie potencjostatu. Parametry związane z zastosowanym przebiegiem odnoszą się do potencjału z jednostką V lub podjednostkami (mV). Potencjał można określić w odniesieniu do potencjału odniesienia, VREF lub potencjał otwartego obwodu (OCP), VOCP. Gdy używany jest VOCP, wymagany jest pomiar OCP przed poleceniem CV staircase.

■Galvanostatic CV staircase: schodkowa woltamperometria w trybie galwanostatu parametry związane z zastosowanym przebiegiem odnoszą się do prądu w jednostce A lub podjednostkach (mA lub μA).

■Start at: Wartość początkowa musi znajdować się między dwoma wartościami wierzchołków. Aby rozpocząć poza granicami wierzchołków, użyj przełącznika Skanowanie wstępne od ostatniej zastosowanej wartości  (pre-scan)  i umieść kafelek polecenia Apply przed kafelkiem polecenia CV 

■First vertex: Wartość pierwszej granicy przebiegu

■Second vertex: Wartość drugiej granicy przebiegu

■Stop at: Przebieg zatrzymuje się na tej wartości. Wartość zatrzymania nie jest

ograniczone przez granice vertex

Kierunek skanowania jest określony przez wartość parametru First vertex w odniesieniu do wartości Start at. Kiedy First vertex jest większy niż wartość Start, skanowanie będzie kontynuowane w kierunku do przodu; kiedy First vertex jest niższy niż wartość początkowa, skanowanie będzie kontynuowane w odwrotnym kierunku. Skanowanie zawsze przebiega od wartości Start do First vertex 

■Number of cycles: cykl definiuje się jako przecięcie obu granic. W tym polu można wpisać tylko liczby całkowite.

■Add an extra half cycle at the end: Gdy ten przełącznik jest włączony, na końcu przebiegu dodawana jest dodatkowa połowa cyklu. Dodatkowa połowa cyklu jest równa jednemu dodatkowemu przecięciu wierzchołka przed przejściem do wartości zatrzymania ■Pre-scan from the last applied value:  Gdy ten przełącznik jest włączony, potencjał (lub prąd, w przypadku CV galwanostatycznego) będzie skanowany od ostatniej zastosowanej wartości zadanej poprzedniego kafelka polecenia w sekwencji do wartości Start od, przy użyciu szybkości skanowania zdefiniowanej w CV polecenie schodów. Ten segment danych CV będzie oznaczony jako Cykl 0 w tabeli danych.

■Scan Rate: Szybkość, z jaką przyłożony sygnał (potencjał w potencjostatycznym CV, prąd w galwanostatycznym CV) będzie zmieniany. Szybkość skanowania jest zawsze dodatnia, niezależnie od kierunku skanowania.

■Step high: W schodach CV, przyłożony sygnał jest podawany dyskretnymi stopniami o stałej wysokości stopnia. Wartość wysokości kroku jest zawsze dodatnia, niezależnie od kierunku skanowania. 

■Step duration: Czas między dwoma kolejnymi zastosowanymi krokami. W schodkowej woltamperometrii  próbkowany jest jeden punkt na krok, więc czas trwania kroku jest również interwałem próbkowania. Modyfikacja czasu trwania kroku zmodyfikuje wartość szacowanej liczby punktów na cykl, która jest wyświetlana obok pola wejściowego czasu trwania kroku. 

Scan rate, Step height i Step duration są wzajemnie powiązanymi parametrami, możliwe jest zdefiniowanie tylko dwóch z trzech z nich. Po wprowadzeniu dwóch z tych parametrów trzeci jest obliczany automatycznie.

■Estimated number of points per cycle Szacowana liczba punktów na cykl: Wyświetlana jest liczba punktów danych na cykl CV (tylko do odczytu) zgodnie z rzeczywistymi wartościami parametrów. Jeśli parametry zostaną zmienione podczas pomiaru, to oszacowanie może nie być dokładne.


kafelek CV LINEAR SCAN

 


 Ogólnym zastosowaniem polecenia CV Linear Scan jest wykonanie klasycznej cyklicznej woltamperometrii z użyciem liniowej generacji sygnału. To polecenie może być użyte tylko w trybie potencjostatycznym. Nie ma możliwości wykonania CV linear scan w trybie galwanostatycznym. CV LINEAR SCAN umieszcza w sekwencji, w której tryb jest ustawiony na potencjostatyczny przez poprzedzający kafelek polecenia APPLY SETTINGS. 






 


 


 


Parametry

Wyświetlana nazwa: ta nazwa jest wyświetlana na kafelku poleceń, tutaj można wprowadzić nazwę zdefiniowaną przez użytkownika.

Parametry dotyczące zastosowanego kształtu fali odnoszą się do potencjału z jednostką V (lub mV). Potencjał można określić w odniesieniu do potencjału odniesienia, VREF lub potencjału obwodu otwartego (OCP), VOCP. Gdy używany jest VOCP, pomiar OCP jest wymagany przed komendą CV LINEAR SCAN.

Start at: Wartość początkowa musi znajdować się między wartościami określonymi w Vertex. Aby zacząć poza granicami Vertex skorzystaj z funkcji Pre-scan from the last applied value oraz umieść kafelek polecenia APPLY przed kafelkiem CV LINEAR SCAN.

First vertex: Wartość pierwszego nawrotu.

Second vertex: Wartość drugiego nawrotu.

Stop at: Pomiar kończy się na tej wartości. Wartość Stop at nie jest ograniczona wartościami Vertex

 

Kierunek skanowania jest definiowany wartością First vertex w odniesieniu do wartości Start at. Gdy First Vertex jest większy od Start at, wtedy skanowanie odbywa się w kierunku „do przodu”. W Przeciwnym wypadku będzie to kierunek „wstecz”

 

Number of cycles: Liczna cykli, gdzie gdzie jeden cykl jest definiowany przez przejście przed oba punkty Vertex. Podawana w liczbach całkowitych.

Add an extra half cycle at the end: Włączenie tej funkcji dodaje pół cyklu do wyżej zdefiniowanego przebiegu pomiaru. Dodatkowe pół cyklu jest określone jako przejście przez dodatkowy Vertex i zakończenie pomiaru na Stop at.

Pre-scan from last applied value: Po włączeniu tej funkcji pomiar rozpocznie się od potencjału użytego jako ostatni w komendzie poprzedzającej CV LINEAR SCAN. Ten fragment pomiaru zostanie zapisany jako Cycle 0 w tabeli danych.

 

Kształt krzywej CV jest przedstawiony na wykresie a wyświetlone na nim informacje zależą od ustawionych parametrów pomiaru.

 

Scan rate: szybkość zmiany potencjału. Wartość Scan rate zawsze ma wartość dodatnią, niezależnie od kierunku skanowania.

Potential Interval: różnica wartości potencjału między dwoma następującymi po sobie punktami pomiarowymi. Ponieważ skanowanie jest liniowe a nie schodkowe ten parametr nie ma wpływu na wartość Applied potential. Potential Interval zawsze ma wartość dodatnią, niezależnie od kierunku skanowania.

Time Interval: czas między dwoma następującymi po sobie punktami pomiarowymi.

 

Scan rate, Potential Interval, Sampling Interval są parametrami powiązanymi ze sobą i można zdefiniować maksymalnie 2 z nich jedocześnie. Gdy 2 wartości są podane, trzecia jest wyliczana automatycznie.

 

Estimated number of points per cycle: liczba punktów danych na cykl, które będą być pobrane jest wyświetlane (tylko do odczytu) zgodnie z aktualnymi wartościami parametrów. Jeśli którykolwiek z parametrów zostanie zmieniony podczas pomiaru, oszacowanie to nie będzie dokładne.

 

kafelek CHRONO METHODS

 Ogólnym zastosowaniem polecenia Chrono Methods jest wykonanie dowolnej z następujących czynności: chronoamperometria, chronopotencjometria lub chronokulometria.



Chronoamperometrię wykonuje się, umieszczając polecenie Metody Chrono w sekwencji, w której tryb jest ustawiony na potencjostatyczny przez poprzedzający kafelek polecenia Zastosuj ustawienia. Podobnie chronokulometria jest wykonywana w trybie potencjostatycznym poprzez obserwację i wykreślenie sygnału WE.Charge. Chronopotencjometrię wykonuje się za pomocą polecenia Metody Chrono w sekwencji, w której tryb jest ustawiony na galwanostatyczny.





Parametry

■Wyświetlana nazwa: ta nazwa jest wyświetlana na kafelku poleceń, tutaj można wprowadzić nazwę zdefiniowaną przez użytkownika.

■Potencjał/Prąd: Wejście dla wartości zadanej potencjału lub prądu. To pole zostanie dostosowane automatycznie w zależności od ustawienia trybu najbliższego poprzedniego kafelka polecenia Apply settings

■Czas trwania: czas trwania pomiaru.

■Interwał próbkowania: czas między dwoma kolejnymi punktami pomiarowymi


Szacowana liczba punktów: tutaj liczba punktów danych, które będą

być pobrane jest wyświetlane (tylko do odczytu) zgodnie z aktualnymi wartościami parametrów.

Jeśli którykolwiek z parametrów zostanie zmieniony podczas pomiaru, oszacowanie to nie będzie dokładne.