この文脈における3電極電解セルの主な機能は、溶液抵抗による干渉なしに、20Cr-25Ni-Nb鋼の電気化学的挙動を正確に分離および測定することです。作業電極（鋼サンプル）、飽和カロメル参照電極、および白金メッシュ対電極を採用することにより、このシステムは破壊電位および局所腐食感受性を正確に決定することを可能にします。
コアの要点 3電極構成は、電流を流す回路と電位を測定する回路を分離します。この分極および抵抗誤差の排除は、20Cr-25Ni-Nb鋼が高pHレベルや特定の塩化物濃度を持つ電解質などの攻撃的な環境でどのように性能を発揮するかについての信頼できるデータを生成するために不可欠です。
セルの構成
機能を理解するには、まず20Cr-25Ni-Nb鋼の試験に必要なコンポーネントの特定の役割を理解する必要があります。
作業電極
20Cr-25Ni-Nb鋼サンプル自体が作業電極として機能します。これは調査対象の材料であり、システムは表面が電気的電位変化にどのように反応するかを測定するように設計されています。
参照電極
飽和カロメル電極（SCE）が基準点として機能します。その唯一の目的は、作業電極が測定される安定した不変の電位を提供し、電流の流れに関係なくデータが一貫していることを保証することです。
対電極
白金メッシュが対（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、作業電極の電位測定に参加することなく電流が電解質を流れることを可能にします。
測定の仕組み
このシステムの価値は、電流と電位の関係をどのように管理するかという点にあります。
電流の流れの分離
システムは、印加電流が主に作業電極と白金メッシュ対電極の間に流れるように強制します。この物理的な分離により、高電流が参照電極を流れるのを防ぎ、そうでなければその電位を不安定にする可能性があります。
精密電位監視
電流は対電極に流れますが、電位差は厳密に作業電極と飽和カロメル参照電極の間で測定されます。この構成により、電圧測定値が鋼表面の真の電気化学的状態を反映することが保証されます。
抵抗誤差の排除
これらの機能を分離することにより、セットアップは溶液抵抗（IR降下）による誤差を効果的に排除します。この分離がないと、電解質溶液の抵抗が電圧測定値を歪め、鋼の耐食性に関する不正確な結論につながる可能性があります。
材料性能の評価
このセットアップの最終的な目標は、20Cr-25Ni-Nb鋼を制御されたストレスにさらして、実際の寿命を予測することです。
破壊電位の決定
ポテンショスタットがシステムを駆動して、破壊電位を特定します。これは、鋼の受動保護層が失敗し、活性腐食の開始を示す重要な閾値です。
攻撃的な環境のシミュレーション
このセルは、pH 11.4またはpH 13のような特定の化学条件下での試験を可能にします。また、局所腐食の一般的な原因である特定の塩化物イオン濃度を鋼がどのように処理するかを評価します。
トレードオフの理解
3電極システムは精度の標準ですが、管理する必要のある複雑さを導入します。
セットアップの複雑さ
単純な2電極システムとは異なり、この構成では3つの異なるコンポーネントの正確な配置とメンテナンスが必要です。白金メッシュが損傷した場合、または飽和カロメル電極が適切に維持されていない場合、電流と電位の分離が失敗し、データが無効になります。
環境感度
システムの精度は、電解質の安定性に大きく依存します。試験中の塩化物イオン濃度またはpHレベルの変動はノイズを導入する可能性があり、安定した電気化学的環境を維持するために溶液の体積と組成の厳密な制御が必要になります。
目標に合わせた適切な選択
分極試験の価値を最大化するために、アプローチを特定のデータ要件に合わせます。
- 正確な故障点の特定が主な焦点である場合：正確な破壊電位を特定するために必要な安定したベースラインを提供するために、参照電極が飽和カロメル電極であることを確認します。
- 特定の環境限界の試験が主な焦点である場合：白金メッシュ対電極を使用して、電極自体を劣化させることなく、高pH（11.4〜13）電解質に十分な電流を流します。
3電極システムにおける正確なコンポーネント選択は、生の電気データを鋼の寿命の信頼できる予測に変換する唯一の方法です。
概要表：
| コンポーネント | 材料 | 主な機能 |
|---|---|---|
| 作業電極 | 20Cr-25Ni-Nb鋼 | 電気化学反応分析の試験対象として機能します。 |
| 参照電極 | 飽和カロメル（SCE） | 一貫した測定のための安定した電位ベースラインを提供します。 |
| 対電極 | 白金メッシュ | 回路を完成させ、干渉なしに電流の流れを可能にします。 |
| ポテンショスタット | 制御ユニット | 破壊電位と受動層破壊の閾値を特定します。 |
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参考文献
- R. Clark, G. Williams. The effect of sodium hydroxide on niobium carbide precipitates in thermally sensitised 20Cr-25Ni-Nb austenitic stainless steel. DOI: 10.1016/j.corsci.2020.108596
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 .
