Тест на проницаемость водорода с использованием бипотенциостата

Испытание проникновения водорода в стали

Цель эксперимента

Этот эксперимент направлен на измерение содержания атомного водорода в стали и скорости их диффузии.

Настройка эксперимента

Рисунок 1 Настройка испытания проникновения водорода

Приготовление раствора:

Раствор для никелирования (коммерческий раствор для никелирования)

Анодная камера: 0,2mol/L KOH

Катодная камера: 0,1mol/L HCl

Инструмент&электродs:

Модель бипотенциостата CS2350M

Клетка для никелирования (клетка для оценки покрытия) * 1 шт.

H-клетки* 1 комплект

Справочный электрод Hg/HgO 1 шт.

Q235 Плита из углеродистой стали (5 см*5 см*0,5 мм) 1 шт.

Платиновый счетчик электрода *2 шт.

.

Шаги эксперимента

(1)Образец-переработка

Перед экспериментом образец из углеродистой стали был отполирован до зеркальной поверхности с 180#, 400#, 600#, 1000# и 2000# шлифовкой в порядке, затем он был промыт водой, протерт этанолом,и высушены на холодном воздухеОбразец погружали в 0,1 mol/l HCl в течение 3 мин, промывали водой, а затем погружали в 0,2 mol/l KOH в течение 3 мин, промывали водой, сушили и помещали в осушитель для использования.

(2)Никельное покрытие

Рисунок 2 Электролитическая ячейка и соединение электродов для никелевания

Как показано на рисунке 2, мы использовали клетку оценки покрытия ((CS934) для выполнения никелевания.затем поместите небольшой кусочек никелевой пены в раствор. Красный (CE) и желтый аллигатор (RE) совместно зажимают никелевую пеновую полоску, а зеленый аллигатор (WE) зажимает углеродистую сталь.Вы должны подключиться вместе с зеленым WE). Затем проведите “гальваностатическое” испытание.

Рисунок 3 Настройка параметров никелевого покрытия

Установите нанесенный ток на -10 мА/см2 площадь воздействия образца была около 7,065 см², так что мы применили -70,65 мА. Вы можете установить область электрода в cell setting ).

Рисунок 4 Интерфейс изменения площади электрода

Процесс покрытия длился 30 минут.После завершения, пожалуйста, промыть металл дистиллированной водой, высушите на холодном воздухе, а затем поместите его в осушитель для использования.

(2)Водородпроникновениеиспытание

Рисунок 5. Бипотенциостат CS2350M и H-клетки

В анодной камере (левая ячейка), это3-электродная система:

- Рабочий электрод: никелированная поверхность углеродной стали

- Справочный электрод: Hg/HgO электрод

- Контрэлектрод: платиновый электрод

Справа на зарядной стороне водорода (в правой ячейке) используется двухэлектродная система.

- анод: поверхность из углеродной стали, не никелированная, соединяющаяся с аллигатором WE

- Катод: платиновый электрод, соединяющий желтых (RE) и красных (CE) аллигаторов вместе.

Во-первых, добавить 250 мл раствора KOH 0,2 mol/L в анодную камеру ((слева) и 250 мл 0,1 mol/L HCl в катодную камеру ((правая ячейка), включить бипотенциостат,выберите Bipotentiostat →Диффузионное испытание водорода.

Рисунок 6. Настройка параметров для испытания диффузии водорода

Установите параметры на рисунке 6: потенциал поляризации составляет 0,45 В, пиковый ток зарядки водорода составляет -22,6 мА (10 мА/см2), а ток долины зарядки водорода - 0.

Поскольку атомный водород [H] в углеродной стали постепенно диффундирует на поверхность и окисляется в H +, анодный остаточный ток постепенно стабилизируется.

При остаточном токе менее 1 мА/см², в правой ячейке (зарядка водородом) произойдет следующая реакция:

Результаты и анализ

Коэффициент диффузии водорода

Фиг. 7. Кривая времени и тока окисления при испытании диффузии водорода

На фиг. 7 мы можем получитьЯ..._{максимум}=1,0058×10^-5А.м.^-2Найдите время t, когдаЯ..._t/ Я_{максимум}= 0, 63,

t = 2,380 h = 8568 s.

Время для запуска зарядки водорода 5472 с, так что время задержкиt_Л=3096 s, толщина углеродной стали L=0,1cm, согласно формуле:

Мы можем рассчитать диффузионный коэффициент D = 5,383 × 10^-7см²/ s.