現階段腐蝕實驗是探究金屬(shu)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)位以及電(dian)(dian)(dian)流密(mi)度為(wei)腐蝕電(dian)(dian)(dian)化(hua)學實驗(yan)所要獲得的重要參數，其中電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位表(biao)示電(dian)(dian)(dian)解液－金(jin)屬界面(mian)(mian)的特性和結構(gou)；電(dian)(dian)(dian)流密(mi)度表(biao)示金(jin)屬材(cai)料表(biao)面(mian)(mian)上單位面(mian)(mian)積內(nei)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學反(fan)應進行(xing)的快慢。絕大多數電(dian)(dian)(dian)化(hua)學測試都是測定電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位跟電(dian)(dian)(dian)流密(mi)度這兩者間的關聯。
與其他電(dian)(dian)化(hua)學(xue)過程(cheng)(cheng)(cheng)（如電(dian)(dian)鍍(du)、電(dian)(dian)解及化(hua)學(xue)電(dian)(dian)源(yuan)等(deng)）相比，金(jin)屬(shu)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐蝕測量過程(cheng)(cheng)(cheng)的對象是金(jin)屬(shu)電(dian)(dian)極，該過程(cheng)(cheng)(cheng)有如下特點：
1. 金屬發生腐(fu)蝕(shi)的整個腐(fu)蝕(shi)體系由數(shu)個電(dian)極(ji)反應(ying)(ying)耦合而成，同時在整個電(dian)極(ji)表(biao)面(mian)上也發生著數(shu)個電(dian)極(ji)反應(ying)(ying)，所以與只具有(you)一個電(dian)極(ji)反應(ying)(ying)的電(dian)極(ji)系統相比，其在分析(xi)和處理腐(fu)蝕(shi)電(dian)化學實驗(yan)結(jie)果上有(you)著一定特(te)別之處。
2. 電(dian)極(ji)金(jin)屬材(cai)料發生(sheng)陽極(ji)溶(rong)解反應(ying)，即(ji)腐蝕金(jin)屬自身參與(yu)的(de)反應(ying)是電(dian)極(ji)系(xi)統中(zhong)電(dian)極(ji)反應(ying)中(zhong)的(de)一種。
3. 測(ce)量過程(cheng)中(zhong)不(bu)(bu)可以只(zhi)探究整(zheng)個電極(ji)(ji)表面(mian)總的(de)電化學行為，因為電極(ji)(ji)表面(mian)表現為多層(ceng)結構，金屬電極(ji)(ji)上有(you)著腐(fu)蝕產物銹層(ceng)、腐(fu)蝕孔及表面(mian)膜，導致電極(ji)(ji)表面(mian)具有(you)不(bu)(bu)光滑的(de)特點(dian)，容(rong)易發生各(ge)種形式的(de)局部腐(fu)蝕，所以有(you)必(bi)要發展如微(wei)區電化學測(ce)試之類(lei)的(de)能夠(gou)表征電極(ji)(ji)表面(mian)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)研究方(fang)法。
4. 腐(fu)蝕金屬的電極反(fan)應相(xiang)對于其他一(yi)些電化(hua)學過(guo)程(cheng)而言比(bi)較緩慢。
此外，腐蝕電化學測試方(fang)法(fa)為原位技術，能夠比較真實地反應金屬(shu)電極表面發生(sheng)的(de)(de)實際腐蝕，擁(yong)有較強的(de)(de)靈敏度、操作(zuo)簡單容易(yi)實施且實時性好的(de)(de)優點。電化學實驗常用的(de)(de)方(fang)法(fa)有極化曲線、交流阻抗及電位掃描等。
極(ji)(ji)化曲線的(de)測(ce)量(liang)有利于(yu)研究電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)過(guo)程的(de)影響因素和機理(li)。眾所周(zhou)知，當我們(men)探(tan)究可(ke)逆電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)反應(ying)時電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)上基本(ben)上是(shi)不存(cun)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)，各個電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)反應(ying)基本(ben)都(dou)在(zai)平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)(xia)發生，所以該反應(ying)為(wei)可(ke)逆的(de)。但是(shi)一(yi)(yi)旦存(cun)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)通過(guo)，電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)原本(ben)的(de)平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態就(jiu)被(bei)打破，進而導(dao)致電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位偏離原本(ben)的(de)平衡(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位值，導(dao)致電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)反應(ying)處于(yu)一(yi)(yi)種(zhong)不可(ke)逆的(de)狀(zhuang)(zhuang)態，不可(ke)逆程度(du)(du)隨著電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)的(de)升(sheng)高而增(zeng)強，即(ji)所謂(wei)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)極(ji)(ji)化就(jiu)是(shi)指由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)通過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)而導(dao)致電(dian)(dian)(dian)(dian)位偏離平衡(heng)值的(de)一(yi)(yi)種(zhong)現狀(zhuang)(zhuang)，極(ji)(ji)化曲線即(ji)表示電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)(du)兩者間的(de)關系，其測(ce)試有以下(xia)(xia)幾種(zhong)方法。
a. 恒(heng)電位(wei)法
恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位法(fa)(fa)即將被研究的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位固定(ding)在(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)位上(shang)，然后(hou)測(ce)試對應電(dian)(dian)(dian)(dian)位下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)，在(zai)實際(ji)應用(yong)過程(cheng)中(zhong)使用(yong)較(jiao)為(wei)(wei)普(pu)遍的(de)(de)(de)是靜態(tai)法(fa)(fa)及動(dong)態(tai)法(fa)(fa)。所(suo)謂靜態(tai)法(fa)(fa)是指控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位為(wei)(wei)某一個特(te)定(ding)值(zhi)，測(ce)量(liang)相(xiang)對應電(dian)(dian)(dian)(dian)位下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)，且依(yi)次(ci)測(ce)定(ding)整(zheng)個電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)，從而得到整(zheng)個極(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線；其次(ci)動(dong)態(tai)法(fa)(fa)指控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位按照較(jiao)為(wei)(wei)緩(huan)慢的(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)不(bu)停地變(bian)化(hua)，并且測(ce)量(liang)相(xiang)對應電(dian)(dian)(dian)(dian)位下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)值(zhi)，瞬(shun)時電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與其相(xiang)對應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)位關系(xi)曲(qu)線即為(wei)(wei)極(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線。這兩種(zhong)方法(fa)(fa)中(zhong)較(jiao)為(wei)(wei)廣泛使用(yong)的(de)(de)(de)是動(dong)態(tai)法(fa)(fa)測(ce)定(ding)極(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線，該方法(fa)(fa)的(de)(de)(de)優點在(zai)于掃描速(su)度(du)(du)可以(yi)控制(zhi)、可以(yi)自動(dong)測(ce)量(liang)并繪制(zhi)極(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線，其測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)結果有較(jiao)高的(de)(de)(de)重現性，對于那(nei)些需(xu)要(yao)比較(jiao)的(de)(de)(de)實驗該方法(fa)(fa)為(wei)(wei)首選。
b. 恒電流法
恒(heng)電(dian)(dian)流(liu)法(fa)是指固(gu)定(ding)電(dian)(dian)極(ji)(ji)體系(xi)的電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度為某一(yi)特(te)定(ding)值(zhi)，測(ce)定(ding)跟電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度相對應(ying)的電(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)位(wei)。恒(heng)電(dian)(dian)流(liu)法(fa)測(ce)量極(ji)(ji)化曲(qu)線在(zai)測(ce)定(ding)過(guo)程中電(dian)(dian)極(ji)(ji)很(hen)難達到一(yi)個(ge)穩定(ding)的狀(zhuang)態，所以在(zai)實際測(ce)量過(guo)程中一(yi)般(ban)當電(dian)(dian)位(wei)接(jie)近穩定(ding)的時候即可以讀值(zhi)。
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)化(hua)學阻(zu)抗(kang)（EIS)測(ce)試把(ba)電(dian)化(hua)學系統(tong)作為一個(ge)等(deng)效電(dian)路，交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)實驗的(de)(de)(de)基本等(deng)效電(dian)路如圖5.2所(suo)示。該電(dian)路的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)元(yuan)件有電(dian)阻(zu)（R:金(jin)屬材料對電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)阻(zu)攔功能）、電(dian)感（L:于電(dian)路中(zhong)對交(jiao)流(liu)電(dian)的(de)(de)(de)阻(zu)礙(ai)功能）及電(dian)容（C:電(dian)路中(zhong)對交(jiao)流(liu)電(dian)所(suo)引起的(de)(de)(de)阻(zu)礙(ai)作用）等(deng)，這些元(yuan)件按照串(chuan)聯或者并聯的(de)(de)(de)方式組(zu)合起來形(xing)成(cheng)(cheng)一個(ge)等(deng)效電(dian)路。測(ce)量電(dian)化(hua)學阻(zu)抗(kang)能夠確定(ding)等(deng)效電(dian)路的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)方式及各組(zu)成(cheng)(cheng)元(yuan)件的(de)(de)(de)值、通過(guo)這些元(yuan)件的(de)(de)(de)電(dian)化(hua)學含(han)義就(jiu)可以分析電(dian)化(hua)學電(dian)極過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)性質和電(dian)化(hua)學系統(tong)的(de)(de)(de)結構。
