آزمایش نفوذ هیدروژن با استفاده از بای‌پتانسیواستات

آزمایش نفوذ هیدروژن در فولاد

هدف آزمایش

این آزمایش با هدف اندازه‌گیری میزان هیدروژن اتمی در فولاد و سرعت انتشار آن انجام می‌شود.

تنظیمات آزمایش

شکل ۱: تنظیمات آزمایش نفوذ هیدروژن

تهیه محلول- الکترود مرجع: الکترود Hg/HgO

محلول نیکل اندود (محلول نیکل اندود تجاری)

محفظه آند: 0.2 مولار KOH

محفظه کاتد: 0.1 مولار HCl

ابزار&الکترودها:

مدل بی‌پتانسیواستات CS2350M

سلول نیکل اندود (سلول ارزیابی پوشش)*1 عدد

سلول‌های H* 1 مجموعه

الکترود مرجع Hg/HgO 1 عدد

صفحه فولادی کربنی Q235 (5 سانتی‌متر*5 سانتی‌متر*0.5 میلی‌متر) 1 عدد

الکترود شمارنده پلاتینی *2 عدد

.

مراحل آزمایش

(1)پیش/ s.پردازش نمونه

قبل از آزمایش، نمونه فولاد کربنی با کاغذ سنباده 180#، 400#، 600#، 1000# و 2000# به ترتیب به سطح آینه‌ای صیقل داده شد، سپس با آب شسته شد، با اتانول پاک شد و در هوای سرد خشک شد. نمونه به مدت 3 دقیقه در 0.1 مولار HCl غوطه‌ور شد، با آب شسته شد و سپس به مدت 3 دقیقه در 0.2 مولار KOH غوطه‌ور شد، با آب شسته شد، خشک شد و در دسیکاتور قرار داده شد تا استفاده شود.

نفوذنیکل اندود

شکل 2: سلول الکترولیتی و اتصال الکترود برای نیکل اندود

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، ما از سلول ارزیابی پوشش (CS934) برای انجام نیکل اندود استفاده کردیم. ورق فولادی کربنی را محکم کنید، محلول نیکل اندود را به سلول اضافه کنید، سپس یک تکه کوچک فوم نیکل را در محلول قرار دهید. گیره تمساح قرمز (CE) و زرد (RE) به طور مشترک نوار فوم نیکل را محکم می‌کنند و گیره تمساح سبز (WE) به فولاد کربنی متصل می‌شود (اگر یک سیم سفید وجود دارد، باید با WE سبز به هم متصل شوید). سپس آزمایش “Galvanostatic” را انجام دهید.

شکل 3: تنظیم پارامترهای نیکل اندود

جریان اعمال شده را روی -10 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع تنظیم کنید. سطح در معرض نمونه حدود 7.065 سانتی‌متر مربع بود، بنابراین ما -70.65 میلی‌آمپر اعمال کردیم. شما می‌توانید ناحیه الکترود را در “تنظیمات سلول” تنظیم کنید).فرآیند آبکاری 30 دقیقه طول کشید. پس از اتمام آن، لطفاً فلز را با آب مقطر بشویید، در هوای سرد خشک کنید و سپس آن را در یک دسیکاتور قرار دهید تا استفاده شود.

(2)

هیدروژن

نفوذآزمایششکل 5. بی‌پتانسیواستات CS2350M و سلول‌های Hدر محفظه آند (سلول چپ)، این یک

سیستم 3 الکترودی

:- الکترود کار: سطح نیکل اندود شده فولاد کربنی- الکترود مرجع: الکترود Hg/HgO

- الکترود شمارنده: الکترود پلاتینی

سمت شارژ هیدروژن (سلول راست) یک سیستم دو الکترودی را اتخاذ می‌کند.

- آند: سطح غیر نیکل اندود شده فولاد کربنی، اتصال به گیره تمساح WE

- کاتد: الکترود پلاتینی، اتصال به گیره‌های تمساح زرد (RE) و قرمز (CE) با هم.

ابتدا 250 میلی‌لیتر محلول 0.2 مولار KOH به محفظه آند (چپ) و 250 میلی‌لیتر 0.1 مولار HCl به محفظه کاتد (سلول راست) اضافه کنید، بی‌پتانسیواستات را روشن کنید، “Bipotentiostat”→Hydrogen Diffusion Test را انتخاب کنید.

شکل 6. تنظیم پارامترها برای آزمایش انتشار هیدروژن

پارامترها را مطابق شکل 6 تنظیم کنید: پتانسیل قطبش 0.45 ولت است، جریان پیک شارژ هیدروژن -22.6 میلی‌آمپر (10 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع) است و جریان دره شارژ هیدروژن 0 است.

همانطور که هیدروژن اتمی [H] در فولاد کربنی به تدریج به سطح منتشر می‌شود و به H+ اکسید می‌شود، جریان باقیمانده آندی به تدریج پایدار می‌شود.

وقتی جریان باقیمانده کمتر از 1 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع باشد، در سلول راست (شارژ هیدروژن) واکنش زیر رخ می‌دهد:

نتیجه و تجزیه و تحلیل

ضریب انتشار هیدروژناز شکل 7 می‌توانیم به دست آوریم

I

max

=1.0058×10

-5= 0. 63，_t. زمان t را پیدا کنید که در آن^It ^{/ I}max= 0. 63，_-زمان شروع شارژ هیدروژن 5472 ثانیه است، بنابراین زمان تاخیر_tL

=3096 s，ضخامت فولاد کربنی L=0.1cm، با توجه به فرمول:

ما می‌توانیم ضریب انتشار D=5.383×10 را محاسبه کنیم-₇cm

2^{/ s.}