現階段腐蝕實驗是探究金屬腐蝕(shi)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)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位(wei)以(yi)及電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度為腐蝕電(dian)(dian)(dian)化學實驗所要獲得(de)的(de)重要參(can)數(shu)，其中電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位(wei)表(biao)示(shi)電(dian)(dian)(dian)解液－金屬界面(mian)的(de)特性和結構；電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度表(biao)示(shi)金屬材料表(biao)面(mian)上單位(wei)面(mian)積內電(dian)(dian)(dian)化學反(fan)應進行的(de)快慢。絕(jue)大(da)多數(shu)電(dian)(dian)(dian)化學測(ce)試都(dou)是測(ce)定電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位(wei)跟電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度這兩者間的(de)關(guan)聯。
與其他電(dian)化學(xue)過程(cheng)（如(ru)電(dian)鍍、電(dian)解及(ji)化學(xue)電(dian)源等）相比(bi)，金(jin)屬(shu)電(dian)化學(xue)腐蝕測量過程(cheng)的對象是金(jin)屬(shu)電(dian)極，該過程(cheng)有如(ru)下特點：
1. 金屬(shu)發生腐(fu)蝕(shi)的(de)整個(ge)腐(fu)蝕(shi)體系由(you)數(shu)個(ge)電(dian)極(ji)反應耦合而(er)成，同時在整個(ge)電(dian)極(ji)表面上(shang)也發生著數(shu)個(ge)電(dian)極(ji)反應，所以與(yu)只(zhi)具(ju)有(you)一(yi)個(ge)電(dian)極(ji)反應的(de)電(dian)極(ji)系統相(xiang)比，其在分析和處理腐(fu)蝕(shi)電(dian)化學實驗結(jie)果上(shang)有(you)著一(yi)定(ding)特別(bie)之處。
2. 電極(ji)(ji)金屬(shu)材(cai)料發生陽極(ji)(ji)溶解反應，即(ji)腐蝕(shi)金屬(shu)自身參(can)與的反應是電極(ji)(ji)系統中電極(ji)(ji)反應中的一種。
3. 測量(liang)過(guo)程中不(bu)(bu)可以(yi)只探究整(zheng)個(ge)電(dian)(dian)極表(biao)(biao)面(mian)(mian)總的電(dian)(dian)化學行(xing)為(wei)，因為(wei)電(dian)(dian)極表(biao)(biao)面(mian)(mian)表(biao)(biao)現為(wei)多層(ceng)結構，金屬(shu)電(dian)(dian)極上有(you)著腐蝕(shi)產物銹層(ceng)、腐蝕(shi)孔及表(biao)(biao)面(mian)(mian)膜(mo)，導(dao)致電(dian)(dian)極表(biao)(biao)面(mian)(mian)具有(you)不(bu)(bu)光滑的特(te)點(dian)，容(rong)易發生(sheng)各種形式(shi)的局部腐蝕(shi)，所(suo)以(yi)有(you)必要(yao)發展如微區(qu)電(dian)(dian)化學測試之類的能夠表(biao)(biao)征電(dian)(dian)極表(biao)(biao)面(mian)(mian)不(bu)(bu)均勻性的研究方(fang)法。
4. 腐蝕金(jin)屬的電(dian)極反應相對于(yu)其他一些電(dian)化學過(guo)程而言比較緩慢。
此外，腐蝕(shi)電(dian)化學測試方法(fa)為原(yuan)位技術，能(neng)夠比較真實(shi)地反(fan)應金屬電(dian)極表面發生的(de)(de)實(shi)際腐蝕(shi)，擁有較強的(de)(de)靈(ling)敏(min)度、操作簡單容易實(shi)施且(qie)實(shi)時性(xing)好的(de)(de)優點。電(dian)化學實(shi)驗(yan)常用的(de)(de)方法(fa)有極化曲(qu)線、交流阻(zu)抗及電(dian)位掃描等。
極(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線的測量有利于研究電(dian)(dian)極(ji)(ji)過(guo)(guo)程的影(ying)響因(yin)素(su)和機理。眾(zhong)所周知(zhi)，當我們(men)探究可(ke)(ke)逆(ni)電(dian)(dian)池的反(fan)應(ying)時電(dian)(dian)極(ji)(ji)上(shang)基(ji)本上(shang)是不存在電(dian)(dian)流的，各個電(dian)(dian)極(ji)(ji)的反(fan)應(ying)基(ji)本都(dou)在平衡(heng)狀態下發(fa)生，所以該反(fan)應(ying)為可(ke)(ke)逆(ni)的。但是一旦存在電(dian)(dian)流通過(guo)(guo)，電(dian)(dian)極(ji)(ji)原本的平衡(heng)狀態就被(bei)打破，進而導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)位(wei)(wei)偏離(li)原本的平衡(heng)電(dian)(dian)位(wei)(wei)值，導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)極(ji)(ji)反(fan)應(ying)處于一種不可(ke)(ke)逆(ni)的狀態，不可(ke)(ke)逆(ni)程度(du)(du)(du)隨著電(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)流密(mi)度(du)(du)(du)的升(sheng)高而增強(qiang)，即所謂(wei)的電(dian)(dian)極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)就是指由(you)于電(dian)(dian)流通過(guo)(guo)電(dian)(dian)極(ji)(ji)而導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)偏離(li)平衡(heng)值的一種現(xian)狀，極(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線即表示電(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)位(wei)(wei)與電(dian)(dian)流密(mi)度(du)(du)(du)兩者(zhe)間的關(guan)系，其(qi)測試(shi)有以下幾種方法(fa)。
a. 恒電(dian)位(wei)法
恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)法(fa)(fa)(fa)即將被(bei)研究(jiu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)固定(ding)在(zai)不(bu)同的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)上，然后測(ce)(ce)試對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)(du)，在(zai)實際應(ying)(ying)(ying)(ying)用過程中(zhong)使(shi)用較(jiao)為(wei)(wei)普遍的(de)(de)是(shi)靜態(tai)法(fa)(fa)(fa)及動態(tai)法(fa)(fa)(fa)。所(suo)謂靜態(tai)法(fa)(fa)(fa)是(shi)指(zhi)控制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)為(wei)(wei)某一(yi)個特定(ding)值，測(ce)(ce)量(liang)相(xiang)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)(du)，且(qie)依(yi)次(ci)測(ce)(ce)定(ding)整個電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)(du)，從而得到整個極化(hua)曲線(xian)；其(qi)(qi)次(ci)動態(tai)法(fa)(fa)(fa)指(zhi)控制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)按照較(jiao)為(wei)(wei)緩慢的(de)(de)速度(du)(du)(du)不(bu)停地變化(hua)，并且(qie)測(ce)(ce)量(liang)相(xiang)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值，瞬時電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)與其(qi)(qi)相(xiang)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)關系曲線(xian)即為(wei)(wei)極化(hua)曲線(xian)。這兩種(zhong)方法(fa)(fa)(fa)中(zhong)較(jiao)為(wei)(wei)廣泛(fan)使(shi)用的(de)(de)是(shi)動態(tai)法(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)定(ding)極化(hua)曲線(xian)，該(gai)方法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)優點(dian)在(zai)于掃描(miao)速度(du)(du)(du)可以控制(zhi)(zhi)、可以自動測(ce)(ce)量(liang)并繪制(zhi)(zhi)極化(hua)曲線(xian)，其(qi)(qi)測(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)結果有較(jiao)高(gao)的(de)(de)重(zhong)現性，對(dui)于那些需要(yao)比(bi)較(jiao)的(de)(de)實驗該(gai)方法(fa)(fa)(fa)為(wei)(wei)首選。
b. 恒(heng)電流(liu)法
恒電(dian)(dian)(dian)流(liu)法是指(zhi)固定(ding)(ding)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)體系(xi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度為某一(yi)特定(ding)(ding)值，測定(ding)(ding)跟電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度相(xiang)對應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)位(wei)。恒電(dian)(dian)(dian)流(liu)法測量極(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)在測定(ding)(ding)過(guo)程中電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)很難達到(dao)一(yi)個穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)狀態，所以在實際測量過(guo)程中一(yi)般(ban)當(dang)電(dian)(dian)(dian)位(wei)接近穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)時(shi)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)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)阻(zu)抗（EIS)測試把電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)系統作(zuo)為一(yi)個(ge)等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路，交(jiao)流阻(zu)抗實驗的(de)(de)(de)基(ji)本等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路如圖5.2所示。該(gai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)(de)組成(cheng)元(yuan)件(jian)有電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)（R:金屬材料對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)阻(zu)攔功(gong)能）、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)（L:于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中對交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)阻(zu)礙功(gong)能）及(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)（C:電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中對交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)所引起的(de)(de)(de)阻(zu)礙作(zuo)用）等(deng)(deng)，這些元(yuan)件(jian)按照串聯(lian)或者(zhe)并聯(lian)的(de)(de)(de)方式組合起來(lai)形成(cheng)一(yi)個(ge)等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路。測量電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)阻(zu)抗能夠確定等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)(de)組成(cheng)方式及(ji)各組成(cheng)元(yuan)件(jian)的(de)(de)(de)值、通過這些元(yuan)件(jian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)含義就可以分析電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極過程的(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)系統的(de)(de)(de)結構。
