標準的な3電極電解セルシステムは、AA 6061アルミニウム合金上のコーティングの性能を定量的に検証するための基本的なツールです。
このシステムは、コーティングされたAA 6061基材を作用電極、飽和カロメル電極を基準電極、白金電極を対極として特定の構成に配置することで、電気化学的腐食速度論を正確に分離および測定できます。このセットアップにより、研究者は単純なシステムに固有の電気的ノイズや抵抗誤差を回避し、コーティングが劣化をどの程度効果的に抑制するかについての正確なデータを提供できます。
コアの要点 3電極システムは、電圧を測定する回路と電流を流す回路を分離します。この「分離」により、AA 6061表面での電位を正確に制御でき、腐食電位（$E_{corr}$）や腐食電流密度（$i_{corr}$）などの重要な故障指標を計算できます。
システムの構成
作用電極（サンプル）
ハイドロタルサイト様層などのコーティングで処理されたAA 6061アルミニウム合金が、作用電極として機能します。
これは調査の主な対象です。収集されたすべてのデータは、この界面で特異的に発生する電気化学反応を反映しています。
基準電極（基準）
通常、飽和カロメル電極（SCE）が基準として使用されます。
その唯一の目的は、安定した不変の電気化学的電位を維持することです。これは、作用電極の電位を測定するための「真実の基準」として機能します。
対極（電流キャリア）
白金電極が対極（または補助電極）として機能します。
このコンポーネントは電気回路を完成させ、作用電極での測定に化学的に干渉することなく、電解液を介して電流を流すことができます。
分離：精度のメカニズム
制御と測定の分離
より単純な2電極システムでは、同じ電極が電流を流し電圧を測定するため、内部抵抗による誤差が生じます。
3電極システムはこれらの機能を分離します。電流は作用電極と対極の間でのみ流れます。一方、電位は作用電極と基準電極の間で測定されます。
正確な電位制御の確保
基準ループから電流の流れを除外することにより、基準電極は安定した分極しない状態を保ちます。
これにより、電気化学ワークステーションはAA 6061界面の電位を非常に正確に制御できます。これにより、読み取り値の変化が、テスト機器のアーティファクトではなく、コーティングの挙動によるものであることが保証されます。
耐食性の定量化
ポテンショダイナミック分極測定
これは、速度論的阻害を評価するための主要な方法です。
電圧をスイープすることにより、システムは分極曲線を作成します。そこから、研究者は腐食電位（$E_{corr}$）と腐食電流密度（$i_{corr}$）を抽出します。
データの解釈
$E_{corr}$のシフトは、コーティングが合金の腐食しやすさの熱力学的な傾向をどのように変化させるかを示します。
$i_{corr}$の減少は、コーティングが腐食反応速度をどの程度効果的にブロックするかを直接定量的に測定します。これは、コーティングの「能動保護」能力を証明します。
電気化学インピーダンス分光法（EIS）
分極を超えて、このセットアップはEISテストを容易にします。
EISにより、電荷移動抵抗と細孔抵抗を測定できます。これは、コーティングの物理的完全性を評価し、目に見える損傷が発生する前に微細な欠陥を検出するのに役立ちます。
トレードオフの理解
基準電極の安定性
システム全体の精度は、基準電極の状態にかかっています。
飽和カロメル電極が劣化したり汚染されたりすると、「基準」がシフトします。これにより、$E_{corr}$値が歪み、コーティングが実際よりも貴または卑に見えるようになります。
セットアップの複雑さ
単純な浸漬テストと比較して、このシステムは慎重なジオメトリが必要です。
基準電極と作用電極の相対的な位置は、未補償抵抗（IRドロップ）を最小限に抑えるために重要です。不適切な配置は、高抵抗コーティングの真の腐食速度の測定に誤差をもたらす可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
AA 6061コーティングを評価する際は、3電極データを使用して意思決定を推進してください。
- 速度論的保護が主な焦点の場合： $i_{corr}$の減少を優先してください。大幅に低い電流密度は、コーティングが劣化速度を積極的に遅くしていることを確認します。
- コーティングの完全性が主な焦点の場合： EIS（インピーダンス）データを優先してください。高い細孔抵抗は、密で欠陥のないバリア層を示します。
- 熱力学が主な焦点の場合： $E_{corr}$を見てください。正のシフトは、コーティングがアルミニウム表面をより貴にし、酸化開始に対する耐性を高めたことを示唆します。
3電極システムは、腐食試験を定性的な観察から定量的な科学へと変え、コーティング寿命を検証するために必要な確固たるデータを提供します。
概要表：
| コンポーネント | 評価における役割 | 提供される主要指標 |
|---|---|---|
| 作用電極 | コーティングされたAA 6061基材 | 表面固有の反応データ |
| 基準電極 | 安定した電位基準（SCE） | 正確な$E_{corr}$（電位） |
| 対極 | 回路を完成させる（白金） | 高精度な電流の流れ |
| 電気化学データ | 速度論的および熱力学的分析 | $i_{corr}$、$R_p$、および細孔抵抗 |
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参考文献
- Stela Maria de Carvalho Fernandes, Lalgudi Venkataraman Ramanathan. Effect of Processing on Microstructure and Corrosion Mitigating Properties of Hydrotalcite Coatings on AA 6061 Alloy. DOI: 10.1590/1516-1439.015715
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .
