Corrosion of metals and alloys — Test method for corrosion of materials by electrochemical impedance measurements

ISO/TR 16208:2014 describes basic principles of electrochemical impedance spectroscopy (EIS), specially focusing on the corrosion of metallic materials. It also deals with how to use electrochemical apparatus, set up and connect electrical instruments, present measured data, and analyse results. However, a more detailed description of this methodology can be found in ISO 16773-1 and ISO 16773-2.

Corrosion des métaux et alliages — Méthode d'essai pour la corrosion des matériaux par des mesures électrochimiques d'impédance

L'ISO/TR 16208:2014 décrit les principes fondamentaux de la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE), en se concentrant spécifiquement sur la corrosion des matériaux métalliques. Il traite également de la façon d'utiliser l'appareillage électrochimique, de monter et connecter les instruments électriques, de présenter les données mesurées et d'analyser les résultats. Toutefois, une description plus détaillée de cette méthodologie est fournie dans l'ISO 16773-1 et l'ISO 16773-2.

General Information

Status
Published
Publication Date
08-Jan-2014
Current Stage
6060 - International Standard published
Due Date
31-Mar-2014
Completion Date
09-Jan-2014
Ref Project

Buy Standard

Technical report
ISO/TR 16208:2014
English language
26 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Technical report
ISO/TR 16208:2014 - Corrosion of metals and alloys -- Test method for corrosion of materials by electrochemical impedance measurements
English language
24 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Technical report
ISO/TR 16208:2014 - Corrosion des métaux et alliages -- Méthode d'essai pour la corrosion des matériaux par des mesures électrochimiques d'impédance
French language
24 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Standards Content (Sample)

ТЕХНИЧЕСКИЙ ISO/TR
ОТЧЕТ 16208
Первое издание
2014-01-15


Коррозия металлов и сплавов. Метод
определения коррозии материалов
путем измерений электрохимического
импеданса
Corrosion of metals alloys — Test method for corrosion of
materials by electrochemical impedance measurements



Ответственность за подготовку русской версии несѐт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьѐй 18.1 Устава ISO

Ссылочный номер

ISO/TR 16208:2014(R)
©
ISO 2014

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)

ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ


©  ISO 2014
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, пересылку по
интернету или интранету, без предварительного письменного разрешения ISO по соответствующему адресу, указанному ниже,
или комитета-члена ISO в стране заявителя.
ISO copyright office
Case postale 56 CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии

ii © ISO 2014 – Все права сохраняются

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
Содержание Страница
Предисловие. iv
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины и определения . 1
4 Сущность метода . 4
4.1 Простая корродирующая система . 4
4.2 Представление импеданса через комплексное число . 6
4.3 Импедансные спектры элементов цепи . 7
4.4 Представление простой корродирующей системы . 8
5 Аппаратура . 9
5.1 Общие положения . 9
5.2 Испытательная ячейка . 10
5.3 Электрододержатель . 11
5.4 Материал электрода . 11
5.5 Электрод сравнения . 11
5.6 Электролит . 11
6 Приготовление образца . 11
7 Приготовление раствора . 11
8 Ячейка для контрольного опыта . 12
9 Методика . 12
10 Анализ данных . 12
11 Протокол испытания . 14
Приложение А (информативное) Ячейка для контрольного опыта . 15
Приложение В (информативное) Анализ данных . 17
Библиография . 23

© ISO 2014 – Все права сохраняются iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией,
объединяющей национальные органы по стандартизации (комитеты-члены ISO). Разработка
международных стандартов, как правило, ведется в технических комитетах ISO. Каждый комитет-член,
заинтересованной в разработке темы, ради которой был образован данный технический комитет,
имеет право быть представленным в этом комитете. Международные организации, правительственные
и неправительственные, поддерживающие связь с ISO, также принимают участие в ее работе. ISO
тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам
стандартизации в области электротехники.
Методики, использованные для разработки настоящего документа и предназначенные для
дальнейшего его сопровождения, описаны в Части 1 Директив ISO/IEC. В частности, были выделены
различные приемочные критерии для документов ISO различного типа. Настоящий документ
разработан в соответствии с редакционными правилами Части 2 Директив ISO/IEC,
(см. www.iso.org/directives).
Обращается внимание на вероятность того, что некоторые элементы настоящего документа могут
являться предметом патентных прав. ISO не несет ответственность за идентификацию части или всех
подобных прав. Детали любых патентных прав, идентифицированные во время разработки документа,
будут приведены во Введении и/или в списке ISO полученных патентных деклараций (см.
www.iso.org/patents).
Любое торговое наименование, приведенное в настоящем документе, представляет собой
информацию, приводимую для удобства пользователей, которая не может рассматриваться как какое
бы то ни было подтверждение.
В отношении толкования значения специфических терминов и выражений, касающихся оценки
соответствия, а равно информации, которая относится к оценке приверженности ISO принципам ВТО в
системе Технических барьеров в торговке (ТБТ) смотрите следующий URL: Предисловие –
Дополнительная информация
Комитетом, ответственным за настоящий документ, является ISO/TC 156, Коррозия металлов и
сплавов.
iv © ISO 2014 – Все права сохраняются

---------------------- Page: 4 ----------------------
ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ISO/TR 16208:2014(R)

Коррозия металлов и сплавов. Метод определения
коррозии материалов путем измерений электрохимического
импеданса
1 Область применения
Настоящий Технический отчет описывает основные принципы спектрометрии электрохимического
импеданса (EIS), особо выделяя коррозию металлических материалов, а также рассматривает аспекты
использования электрохимического аппарата, установки и соединения электрических приборов,
представленных данных измерений и анализа полученных результатов. Вместе с тем, более
подробное описание настоящей методологии можно найти в ISO 16773-1 и ISO 16773-2.
2 Нормативные ссылки
Следующие документы, частично или полностью, на которые приводится ссылка в настоящем
документе, обязательны для его применения. В отношении датированных ссылок действительны
только указанные издания. В отношении недатированных ссылок действительно последние издания
ссылаемого документа, включая любые к нему изменения.
ISO 16773-1, Краски и лаки, Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) образцов с
покрытием высокого сопротивления. Часть 1. Термины и определения
ISO 16773-2, Краски и лаки, Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) образцов с
покрытием высокого сопротивления. Часть 2. Сбор данных
ISO 16773-3, Краски и лаки, Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) образцов с
покрытием высокого сопротивления. Часть 3. Обработка и анализ данных, полученных с помощью
ячеек для контрольного опыта
3 Термины и определения
Исходя из назначения настоящего документа, применимы термины и определения, приведенные в
ISO 16773-1, наряду с нижеследующими.
3.1
диаграмма Боде
bode plot
фазовый угол и логарифм величины импеданса |Z|, выведенные относительно логарифма
приложенной частоты
3.2
элемент постоянной фазы
constant phase element
CPE
эквивалентный схемный элемент, который моделирует поведение неидеального конденсатора,
представляющего сдвиг постоянной фазы во всем частотном диапазоне
Примечание 1 к статье: Конденсатор имеет сдвиг по фазе −90°; для CPE абсолютное значение будет меньше.
© ISO 2014 – Все права сохраняются 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
3.3
противоэлектрод
counter electrode
инертный электрод в электрохимической ячейке, через который проходит ток к рабочему электроду
или от него
Примечание 1 к статье: Противоэлектрод также называют вспомогательным электродом.
3.4
ячейка для контрольного опыта
dummy cell
плата печатной схемы с установленными электрическими компонентами согласно эквивалентной
схеме с точками соединения для измерительного прибора
3.5
двухслойная емкость
double-layer capacitance
C
dl
значения емкости в эквивалентной цепи, отображающие характеристики поверхности раздела металл-
электролит
3.6
импеданс
impedance
зависящий от частоты, комплексно-значимый коэффициент пропорциональности, ΔE/ΔI, между
приложенным потенциалом (или током) и током срабатывания (или потенциала) в электрохимической
ячейке
Примечание 1 к статье: Этот коэффициент становится полным сопротивлением, когда возмущение и отклик
окажутся связанными линейно (значение коэффициента не зависит от величины возмущения), и отклик
обуславливается только возмущением. Эта значение может быть связано со скоростью коррозии, когда измерение
проводят при потенциале коррозии.
3.7
величина импеданса
magnitude of impedance
|Z|
модуль величины
magnitude modulus
квадратный корень суммы квадратов действительной и мнимой составляющей импеданса
Примечание 1 к статье: Определяют с помощью формулы, приведенной ниже.
1
22
2
Z Z Z
где
комплексное сопротивление;
Z
действительная часть импеданса;
Z′
мнимая часть импеданса.
Z″

2 © ISO 2014 – Все права сохраняются

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
3.8
Диаграмма Нуквиста
Nyquist plot
действительная составляющая импеданса Z′, нанесенная относительно отрицательной величины
мнимой составляющей импеданса Z″ в прямоугольных координатных значениях[
3.9
фазовый угол
phase angle
разность фаз между периодически повторяющимся напряжением и током одной и той же частоты,
выражаемая в угловых единицах измерения
3.10
поляризационное сопротивление
polarization resistance
R
p
градиент (d /d ) при потенциале коррозии кривой зависимости плотности тока (i) от потенциала (е)
e i
Примечание 1 к статье: Для простой коррозирующей системы берут сопротивление переноса заряда R .
ct
3.11
регулятор напряжения
potentiostat
электронный прибор для автоматического поддержания рабочего электрода в электролите при
контролируемом потенциале относительно электрода сравнения и измерения результирующего тока
между рабочим электродом и противоэлектродом
3.12
электрод сравнения
reference electrode
электрод, который допускает измерение электродного потенциала
Примечание 1 к статье: Этот электрод должен отображать термодинамически стабильный потенциал
относительно стандартного водородного электрода.
3.13
стойкость раствора
solution resistance
R
s
cтойкость раствора между рабочим электродом и наконечником капилляра Луггина, соединенного с
электродом сравнения
Примечание 1 к статье: Этот термин не определен в ISO 16773-1.
3.14
рабочий электрод
working electrode
испытательный или образцовый электрод в электрохимической ячейке
Примечание 1 к статье: Данное определение отлично от приведенного в ISO 16773-1.
3.15
отношение Крамерса-Кронига
Kramers-Kronig relation
математическое отношение, связывающее действительные и мнимые части любой комплексной
© ISO 2014 – Все права сохраняются 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
функции, которое является аналитическим в верхней полуплоскости
Примечание 1 к статье: Эти отношения часто используют для увязывания действительной и мнимой частей функций
отклика в физических системах, т.к. причинная связь подразумевает, что условие аналитичности удовлетворено, и,
наоборот, аналитичность подразумевает причинную связь соответствующей физической системой.
4 Сущность метода
4.1 Простая корродирующая система
Простые корродирующие системы, в отношении которых осуществлялся контроль переноса заряда с
целью получения равномерной коррозии на гомогенной поверхности, могут быть описаны с помощью
простой эквивалентной цепи, указанной на Рисунке 1. Применение метода спектроскопии
электрохимического импеданса (EIS) для корродирующих металлов требует, чтобы указанная система
измерения не реагировала бы, таким образом, при котором происходило бы ее изменение в течение
периода проведения измерений, и для обеспечения этого условия требуется поддержание устойчивого
состояния. Металл, погруженный в раствор, может координировать в результате действия анодных и
катодных реакций на границе раздела металл/раствор, как это показано на Рисунке 1.
Простая система коррозии в электролите в результате действия анодной и катодной реакции может
быть отображена следующим образом:
n+ -
Анод: Me → Me + ne
1 1
n+ -
Катод: Me + ne → Me
2 2
где
-

n число электронов e ;

Me металл.
Металл 1 менее благороден, чем металл 2.
Эквивалентная схема отображает границу раздела металл/раствор металлической поверхности,
которая состоит из поляризационного сопротивления, R , также распространенного сопротивления
p
переноса заряда, R , соединенного параллельно с электрической емкостью двойного слоя, C , которая
ct dl
соединена параллельно с сопротивлением раствора, R .
s
На погруженном металлическом образце на границе раздела образуется электрический двойной слой.
Двойной слой представлен емкостью в EIS. Это не истинное емкостное значение, измеренное посредством
EIS, и двойной слой , следовательно, представлен элементом с постоянной фазой (CPE) для компенсации
отклонения от истинного емкостного значения. Элементы CPE и R не всегда зависят от коррозионной
p
стойкости, но могут отражать общее электрическое сопротивление и диэлектрические свойства пассивных
окислов пленки. Например, рост пассивной пленки зависит от переноса катионов и анионов или вакансий
на окисной пленке. Если в пленке окиси присутствуют дефекты, вроде, пор, каналов или трещин,
электролит будет проникать в пленку, снижая ее стойкость. Кроме того, поверхностная окисная пленка
может проявлять емкостной характер вследствие диэлектрической природы окиси.
CPE является компонентом эквивалентной цепи для моделирования поведения электрического
n
двойного слоя, неидеального конденсатора. Импеданс CPE выводят из уравнения 1/Z = Q°(jω) .
CPE
Q° будет постоянной, соответствующей электрической двухслойной емкости в качественном
отношении. Коэффициент n изменяется в диапазоне от 0 до 1 следующим образом:
— n = 1 представляет идеальной конденсатор;
4 © ISO 2014 – Все права сохраняются

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
— n = 0 представляет чистый резистор.

Рисунок 1 — Схематическое представление металла в растворе и эквивалентная схема,
отображающая границу раздела металл/раствор
Обозначение
R стойкость раствора 1 раствор
s
C емкость двойного слоя 2 металл
dl
R поляризационное сопротивление 3 корродирующий металл
p
Для простого корродирующего металла значение C обычно остается пропорциональным фактической
dl
площади поверхности рабочего электрода. Когда анодные и катодные реакции контролируются на
стадии переноса заряда относительно потенциала коррозии, ток, текущий через рабочий электрод, I ,
w
определяют по Формуле (1).
2,303 E E 2,303 E E
cor cor
II exp exp (1)
w cor
ac
где
ток коррозии;
I
cor

 и постоянные Тафеля (V/декада) в анодных и катодных областях соответственно.
a c
R и I имеют следующее отношение:
p cor
K
R (2)
p
I
cor
где
ac
K (3)
2,303
ac
© ISO 2014 – Все права сохраняются 5

---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
Значение K зависит от типа материала образца и окружающей среды, а I можно получить из R
cor p
теоретически.
Когда полукруг импеданса занижен, указывая на неистинную емкость на диаграмме Нуквиста, элемент
постоянной фазы (CPE) может быть введен в эквивалентную цепь вместо C . Контур CPE представлен
dl
в Приложение B. Теоретическая зависимость в Формуле (3) может оказаться несправедливой для
коррозионной системы с CPE, т.к. другие электромеханические реакции, помимо простой
металлической коррозии, могут присутствовать в системе. Для определения K значений
рекомендуется, чтобы корреляции между R значениями и I значениями выводилась из измерений
p cor
весовых потерь.
4.2 Представление импеданса через комплексное число
Импеданс Z может быть представлен с помощью комплексного числа с действительной частью Z′ и
мнимой частью Z″.
Z = Z′ − j Z″ (4)
На Рисунке 2 указано отношение Z′ и Z″ для комплексной плоскости. Импеданс величины, |Z|, и сдвиг
по фазе φ (в градусах) или θ (в радианах) Z соотносятся как
22
(5)
Z Z Z
Z
arctan (6)
Z
180
(7)
Фазовый угол вектора Z указывают в φ (градусах) на комплексной плоскости, см. Рисунок 2.

Рисунок 2 — Импеданс Z, представленный на комплексной плоскости
6 © ISO 2014 – Все права сохраняются

---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
4.3 Спектры импеданса элементов цепи
4.3.1 Импедансный спектр элементов цепи, R и C, и их сочетания могут быть отображены на
диаграммах Боде и Нуквиста. Диаграммы импеданского спектра Боде каждого элемента цепи и их
сочетания указаны на Рисунке 3.
4.3.2 Импеданс резистора R определяют с помощью простой формулы Z = R. Значение |Z| и фазовое смещение
φ имеют постоянную величину R и нуль, соответственно, во всем частотном диапазоне, см. Рисунок 3 a).
4.3.3 Импеданс конденсатора C вычисляют по формуле Z = 1/jωC. Величина log |Z| уменьшается с
возрастанием log f при наклоне −1, как это видно из зависимости: log |Z| = −log f − log (2ωC). Фазовое смещение φ
составляет −90° для конденсатора, и значение log |Z| равняется log (1/C) при f = 1/2ω (герц), см. Рисунок 3 b).
4.3.4 Для последовательной RC цепи значение log |Z| убывает с возрастанием в log f, и наклон
составляет −1 в низкочастотном диапазоне, т.к. R << 1/ωC, и φ −90° в низкочастотном диапазоне.
Величина log |Z| приобретает постоянное значение в высокочастотном диапазоне, т.к. R >> 1/ωC, и φ
равно 0° в высокочастотном диапазоне, как это видно из Рисунка 3 c).
4.3.5 Для параллельно соединенной RC цепи log |Z| имеет постоянное значение, и φ будет
равняться 0° в низкочастотном диапазоне, т.к. R << 1/ωC, где ток течет через резистор. Величина log
|Z| уменьшается с увеличением в log f с наклоном −1, а φ составляет −90° в высокочастотном
диапазоне, т.к. R >> 1/ωC, где ток течет через конденсатор, см. Рисунок 3 d).

Рисунок 3 — Элементы схемы и их диаграммы Боде
© ISO 2014 – Все права сохраняются 7

---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
4.4 Представление простой корродирующей системы
Диаграмма Боде для эквивалентной цепи простой корродирующей системы, изображенной на Рисунке 4 а),
дана на Рисунке 4 b). В низкочастотном диапазоне log |Z| имеет постоянное значение, которое
приблизительно составляет R + R с φ 0°, т.к. 1/ωC является большим. В среднечастотном диапазоне
s p dl
log |Z| уменьшается с возрастанием частоты при наклоне −1, поскольку R >> 1/ωC в электрохимической
цепи вследствие комбинированного эффекта со стороны большой емкости и высокой частоты. Log |Z|
аппроксимируется как R с φ в 0°, когда 1/ωC становится незначительно малым в высокочастотном
s
диапазоне.
Величина действительной и мнимой частей Z для эквивалентной схемы на Рисунке 4 a) выводится с
помощью Формулы (8):
R
p
ZR (8)
s
2 2 2
1 RC
p dl
2 2 2
RC
p dl
Z (9)
2 2 2
1 RC
p dl
Диаграмма Нуквиста для эквивалентной схемы на Рисунке 4 a) показана на Рисунке 4 c). Годограф Z
представляет собой полукруг с диаметром R . Пределы низкой и высокой частоты сходятся в R +R и
p s p
R , соответственно, на действительной оси. Частота в верхней части полукруга f имеет следующую
s max
зависимость с постоянной времени R C :
p dl
1
f (10)
max
2 RC
p dl
8 © ISO 2014 – Все права сохраняются

---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
Градиент = –1

Рисунок 4 — Простая корродирующая система: a) эквивалентная схема, b) диаграмма Боде и
c) диаграмма Нуквиста
5 Аппаратура
5.1 Общие положения
Система измерения, состоящая из электрохимической ячейки, соединенной с контрольно-
измерительной аппаратурой, и программного обеспечения, для измерения электрических
характеристик материалов с помощью прецизионных методов.
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Соответствующие рекомендация приводятся в ISO 17474.
Методика измерения в спектрометрии электрохимического импеданса заключается в исследовании
частотного спектра с применением принципа определения расстояние между точками
© ISO 2014 – Все права сохраняются 9

---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
логарифмических данных. Следовательно, также необходимо использовать ряд исходных точек в
пределах каждой декады частотных точек. Кроме того, целесообразно брать не менее 5 точек на
декаду, чтобы получить минимальное разрешение исходной точки. Подобное разрешение необходимо
для точного моделирования эквивалентной схемы на данные после эксперимента.
Амплитуда возмущения будет синусоидальным возмущением, приложенным через регулятор
напряжения в качестве напряжения поляризации к рабочему электроду. Эта амплитуда определяется
главным образом в милливольтах и должна оставаться возможно малой. При таком подходе
возмущение электрода окажется минимальным. Что поможет предотвратить постоянное изменение
поверхности электрода при слишком сильной поляризации во время проведения измерений.
Применение осуществляет через окно линейной характеристики электрода. Благодаря столь малой
поляризации результирующий ток также будет очень малым.
Система EIS должна обладать способностью к измерению и извлечению значений резисторs и
конденсаторов в ячейке для контрольного опыты (см. Приложение A). Отклонения
аппроксимированных значений электронных компонентов от действительных значений не должны
превышать предел точности компонентов, используемых в ячейках для контрольного опыта.
Чрезмерные погрешности значений свидетельствуют об экспериментальных проблемах в системе EIS
или на неточную работу системы.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Соответствующие рекомендации приводятся в ISO 16773-2.
Регулятор напряжения, используемый для подачи сигнала потенциала от генератора переменного тока
(АС) на FRA, должен обладать способностью контролирования потенциала электрода в пределах ± 1 мВ
заданного значения. Регулятор напряжение также должен иметь выходной уровень в форме напряжения
относительно заземления как для потенциала, так и для тока, и достаточную ширину спектра для
минимального смещения фазы не менее 100 000 Гц. Выводы измерения разности потенциала между
11
рабочим электродом и электродом сравнения должны обладать высоким вводным импедансом от 10 Ω
14
до 10 Ω для снижения до минимума тока, отбираемого из системы во время измерения. Чувствительность
измерения тока должна иметь минимальную погрешность не менее чем 0,5 %.
5.2 Испытательная ячейка
Эту ячейку изготавливают из материалов, которые не подвержены коррозии, не ухудшаются при
эксплуатации и не загрязняют раствор. Ячейка должна оставаться водонепроницаемой, чтобы
исключить изменение геометрической формы образца с течением времени.
Конструкция ячейки должна допускать введение следующих деталей в камеру с раствором: рабочий
электрод, электрод сравнения, противоэлектрод, термометр (для температурного регулирования) и
трубки ввода/вывода газа с целью изменения содержания кислорода. Когда используют инертный газ,
применяется газовый скруббер. Необходимо следить за тем, чтобы не возникла мелкая щель между
ячейкой и испытываемым материалом, если тест-раствор содержит галогениды. Не содержащая
трещин установка или ячейки рекомендуются для измерения свойств коррозии материалов.
Испытательная ячейка должна быть достаточно большой, чтобы вместить в себя электролит, рабочий
электрод и электрод для сравнения, а также противоэлектрод. Ячейка может включать каналы для
впуска и выпуска газа и вход для ввода устройства измерения температуры. Ее изготавливают из
материала, который будет инертен к окружающей среде при температуре испытания. Противоэлектрод
рекомендуется отделять от основного элемента рабочего электрода с помощью обожженного диска,
чтобы избежать загрязнения основной ячейки продуктами реакции, образующимися на
противоэлектродах.
Электрод сравнения может вводиться непосредственно в основную ячейку, если отсутствует риск
загрязнения или ухудшения рабочих параметров со стороны корродирующего электролита. С целью
исключения взаимного загрязнения можно использовать электрод сравнения двойного соединения.
Электрод сравнения также может располагаться в отдельной камере и соединяться с главной ячейкой
10 © ISO 2014 – Все права сохраняются

---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
солевым мостом. Наконечник капиллярного зонда (капилляр Луггина) следует располагать таким
образом, чтобы он располагался на расстоянии от рабочего электрода приблизительно равным, но не
ближе двух диаметров наконечника.
5.3 Электрододержатель
Противоэлектрод и рабочий электрод устанавливают таким образом, чтобы материал держателя и
монтировки не оказывал влияние на измерения. Для предотвращения воздействия щелевой коррозии
в некоторых областях применения необходимо применять специальные меры предосторожности.
5.4 Материал электрода
Рабочий электрод изготавливают из определенного, предназначенного для испытаний материала,
обычно в форме прутка или стержня. Противоэлектрод обычно делают из высокочистой платины.
Могут применяться и другие материалы при условии, что они являются инертными. Противоэлектрод
может быть сконструирован в форме тонкого листа и прутка или в виде сетки, которую удерживает
стеклянная рамка, в центре которой находится испытуемый образец. Площадь противоэлектрода
должна быть, по крайней мере, с площадь рабочего электрода. В качестве противоэлектрода может
использоваться графит, при этом следует исключать загрязнение; перед применением может
потребоваться десорбция типов, удерживаемых в графите.
5.5 Электрод сравнения
Тип используемого электрода сравнения зависит от условий его применения, например, температуры
и окружающей среды. К наиболее распространенным таким типам можно отнести электрод
насыщенного KCI серебра/хлорида серебра (SSE). Тип применяемого электрода документируется,
равно как концентрация стандартного раствора для него.
5.6 Электролит
Стойкость раствора для испытания должна быть низкой относительно импеданса исследуемой
системы. Могут использоваться различные типы электролита, но он должен оставаться достаточно
проводимым, чтобы отражать систему измерения, а не стойкость растворов.
6 Приготовление образца
6.1 Образец чистят, обезжиривают, промывают и высушивают. Затем прокатывают до состояния
после поставки. Если подразумевается специальная поверхность образца, ее получают
предпочтительно с помощью метода чистовой обработки, принимая во внимание назначение образца.
В большинстве случаев, чтобы ограничить вероятность усиления реакции в канавках, обусловленных
шлифованием, предпочтительно брать значение R меньше, чем 1 мк.
a
6.2 Время, прошедшее между периодами шлифования и погружения, может влиять на измеренное
значение импеданса. Этот период будет зависеть от цели испытания, но должен быть стандартизован
в отношении определенного ряда испытаний. Незначительные вариации в толщине поверхностной
тонкой пленки отмечаются после периода в 24 ч, и, следовательно, часто целесообразно установить
минимальное время истечения 1 d. Образцы подлежат чистке и обезжириванию, используя, например,
спирт или ацетон, и хранят в сушильном шкафу.
7 Приготовление раствора
Для приготовления растворов берут лабораторные химикаты реактивного типа и высокочистую воду
(имеющую электропроводность менее 1 μS · cм), если только испытание не проводится в фактической
рабочей жидкости.
© ISO 2014 – Все права сохраняются 11

---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(R)
8 Ячейка для контрольного опыта
В дополнение к доверительным испытаниям, описанным в ISO 16773-2 и ISO 16773-3, Приложение A
приводит метод проверки общей схемы эксперимента. Ячейку для контрольного опыта монтируют
отдельно.
9 Методика
9.1 Измеряют разность потенциалов между электродом сравнения и двумя другими
валидационными электродами. Эти электроды должны быть прослеживаемыми по стандартному
водородному электроду и применяться исключительно для целей валидации. Если потенциал
отличается более чем на 3 мВ, тестовый электрод бракуют.
9.2 Измеряют
...

TECHNICAL ISO/TR
REPORT 16208
First edition
2014-01-15
Corrosion of metals and alloys — Test
method for corrosion of materials
by electrochemical impedance
measurements
Corrosion des métaux et alliages — Méthode d’essai pour la corrosion
des matériaux par des mesures électrochimiques d’impédance
Reference number
ISO/TR 16208:2014(E)
©
ISO 2014

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2014
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principles . 3
4.1 Simple corroding system . 3
4.2 Presentation of impedance by a complex number . 5
4.3 Impedance spectra of circuit elements . 6
4.4 Presentation of a simple corroding system . 7
5 Apparatus . 9
5.1 General . 9
5.2 Test cell .10
5.3 Electrode holder .10
5.4 Electrode material .10
5.5 Reference electrode .11
5.6 Electrolyte .11
6 Specimen preparation .11
7 Solution preparation .11
8 Dummy cell .11
9 Procedure.11
10 Data analysis .12
11 Test report .14
Annex A (informative) Dummy cell .15
Annex B (informative) Data analysis .17
Bibliography .23
© ISO 2014 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys.
iv © ISO 2014 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
TECHNICAL REPORT ISO/TR 16208:2014(E)
Corrosion of metals and alloys — Test method for
corrosion of materials by electrochemical impedance
measurements
1 Scope
This Technical Report describes basic principles of electrochemical impedance spectroscopy (EIS),
specially focusing on the corrosion of metallic materials. It also deals with how to use electrochemical
apparatus, set up and connect electrical instruments, present measured data, and analyse results.
However, a more detailed description of this methodology can be found in ISO 16773-1 and ISO 16773-2.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 16773-1, Paints and varnishes — Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on high-impedance
coated specimens — Part 1: Terms and definitions
ISO 16773-2, Paints and varnishes — Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on high-impedance
coated specimens — Part 2: Collection of data
ISO 16773-3, Paints and varnishes — Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on high-impedance
coated specimens — Part 3: Processing and analysis of data from dummy cells
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 16773-1 and the following
apply.
3.1
bode plot
phase angle and the logarithm of the impedance magnitude |Z| plotted versus the logarithm of the
applied frequency
3.2
constant phase element
CPE
equivalent circuit component that models the behaviour of an imperfect capacitor representing a
constant phase shift through the whole frequency range
Note 1 to entry: A capacitor has a phase shift of −90°; for a CPE, the absolute value is smaller.
3.3
counter electrode
inert electrode in the electrochemical cell through which the current passes from or to the working
electrode
Note 1 to entry: The counter electrode is also called auxiliary electrode.
© ISO 2014 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

3.4
dummy cell
printed circuit board with mounted electrical components according to the equivalent circuit with
connection points to the measuring instrument
3.5
double-layer capacitance
C
dl
capacitance values in the equivalent circuit representing the metal-electrolyte interface characteristics
3.6
impedance
frequency-dependent, complex-valued proportionality factor, ΔE/ΔI, between the applied potential (or
current) and the response current (or potential) in an electrochemical cell
Note 1 to entry: This factor becomes the impedance when the perturbation and response are related linearly (the
factor value is independent of the perturbation magnitude) and the response is caused only by the perturbation.
The value can be related to the corrosion rate when the measurement is made at the corrosion potential.
3.7
magnitude of the impedance
|Z|
magnitude modulus
square root of the sum of squares of the real and imaginary component of impedance
Note 1 to entry: This is given by the formula below.
1
22
 2
′ ′′
ZZ= + Z
() ()
 
 
where
Z is the complex impedance;
Z′ is the real part of impedance;
Z″ is the imaginary part of impedance.
3.8
Nyquist plot
real component of impedance Z′ plotted versus the negative of the imaginary component of impedance
Z″ in rectangular coordinate values
3.9
phase angle
phase difference between the periodically recurring voltage and the current of the same frequency,
expressed in angular measure
3.10
polarization resistance
R
p
slope (d /d ) at the corrosion potential of a potential (e) versus current density (i) curve
e i
Note 1 to entry: For a simple corroding system, charge transfer resistance, R , is used.
ct
3.11
potentiostat
electronic instrument for automatically maintaining the working electrode in an electrolyte at a
controlled potential with respect to a reference electrode, and for measuring the resulting current
between the working and counter electrodes
2 © ISO 2014 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

3.12
reference electrode
electrode which allows the measurement of an electrode potential
Note 1 to entry: This electrode has to present a thermodynamically stable potential versus the standard hydrogen
electrode.
3.13
solution resistance
R
s
resistance of the solution between the working electrode and the tip of Luggin capillary connected to
the reference electrode
Note 1 to entry: This term is not defined in ISO 16773-1.
3.14
working electrode
test or specimen electrode in an electrochemical cell
Note 1 to entry: This definition is different from the definition in ISO 16773-1.
3.15
Kramers-Kronig relation
mathematical relation connecting the real and imaginary parts of any complex function which is analytic
in the upper half-plane
Note 1 to entry: These relations are often used to relate the real and imaginary parts of response functions in
physical systems because causality implies that the analyticity condition is satisfied, and conversely, analyticity
implies causality of the corresponding physical system.
4 Principles
4.1 Simple corroding system
Simple corrosion systems, which are under charge transfer control resulting in uniform corrosion on
homogeneous surface, can be described by a simple equivalent circuit shown in Figure 1. The use of
electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on corroding metals requires that the measured system
do not react in such a way that the measured system change during the measurement time, steady-state
should be maintained. A metal immersed in the solution may corrode by anodic and cathodic reactions
at the metal/solution interface, as shown in Figure 1.
A simple corroding system in an electrolyte is represented by an anodic and cathodic reaction:
n+ -
A node:  Me → Me + ne
1 1
n+ -
Cathode: Me + ne → Me
2 2
where
-
n is the number of electrons e ;
Me is the metal.
Metal 1 has less nobility than metal 2.
The equivalent circuit represents the metal/solution interface of the metal surface which consists of
a polarization resistance, R , also commonly noted charge transfer resistance, R , in parallel with an
p ct
electric double-layer capacitance, C , which is in series with a solution resistance, R .
dl s
© ISO 2014 – All rights reserved 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

A metal sample in immersion develops an electric double layer at the interface. The double layer is
represented by a capacitance in EIS. It is not a true capacitive value measured by EIS and the double
layer is, therefore, represented by a constant phase element (CPE) to compensate the deviation from the
true capacitive value. The elements CPE and R are not always dependent on corrosion resistance but
p
can reflect the overall electrical resistance and dielectric properties of passive film oxides. For example,
a passive film growth depends on the transport of cations and anions or their vacancies across the oxide
film. If defects such as pores, channels, or cracks are present in the passive film, the electrolyte will
penetrate the film and impair its resistance. In addition, a surface oxide film might exhibit capacitive
behaviour due to a dielectric nature of the oxide.
The CPE is a component of the equivalent circuit for modelling the behaviour of an electrical double
n
layer, an imperfect capacitor. The impedance of a CPE is given by 1/Z = Q°( jω) . The Q° is the constant
CPE
corresponding to the electric double-layer capacitance qualitatively. The factor n ranges from 0 to 1 as
follows:
— n = 1 represents an ideal capacitor;
— n = 0 represents a pure resistor.
C
dl
Rs
R
p
2 3
1
Figure 1 — Schematic representation of a metal in solution and the equivalent circuit
representing the metal/solution interface
Key
R solutions resistance 1 solution
s
C double layer capacitance 2 metal
dl
R polarization resistance 3 corroding metal
p
For a simple corroding metal, the value of C is generally proportional to the actual surface area of the
dl
working electrode. When the anodic and cathodic reactions are controlled by the charge transfer step
4 © ISO 2014 – All rights reserved

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

around the corrosion potential, the current flowing through the working electrode, I , is represented
w
by Formula (1).
 
2,303 EE−  −−2,303 EE 
() ()
 
cor cor
II= exp −exp (1)
    
wcor
ββ
   
a c
    
 
where
is the corrosion current;
I
cor
are Tafel constants (V/decade) in anodic and cathodic regions, respectively.
and β
β
c
a
The R and I have the following relation:
p cor
K
R = (2)
p
I
cor
where
ββ
ac
K = (3)
2,303 ββ+
()
ac
The value of K is dependent upon the type of specimen material and the environment, and the I can be
cor
obtained from R theoretically.
p
When a semicircle of the impedance is depressed indicating an untrue capacitance in the Nyquist plot,
the constant phase element (CPE) may be incorporated in the equivalent circuit instead of C . The
dl
outline of CPE is revealed in Annex B. The theoretical relationship in Formula (3) might not hold for the
corrosion system with a CPE because other electrochemical reactions than simple metallic corrosion
might be involved in the system. It is recommended that the correlation between R values and I
p cor
values from weight-loss measurements be used to determine K values.
4.2 Presentation of impedance by a complex number
The impedance Z is represented by the complex number with real part Z′ and imaginary part Z″.
Z = Z′ − j Z″
(4)
The relation of Z′ and Z″ on the complex plane is depicted in Figure 2. The magnitude impedance, |Z|, and
phase shift φ (in degrees) or θ (in radians) of Z are related by
22
ZZ= ′ + Z′′ (5)
() ()
′′
−Z
 
ϕ =arctan (6)
 

Z
 
180
θ = ϕ (7)
π
The phase angle of vector Z is presented in φ (degrees) on the complex plane, as in Figure 2.
© ISO 2014 – All rights reserved 5

---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

Ζ ''
Ζ
φ
0 Ζ '
Figure 2 — Impedance Z presented on the complex plane
4.3 Impedance spectra of circuit elements
4.3.1 The impedance spectra of circuit elements, R and C, and their combinations can be presented in
Bode and Nyquist plots. Bode plots of impedance spectra of each circuit element and their combination
are shown in Figure 3.
4.3.2 The impedance of a resistor R is represented by a simple formula Z = R. The magnitude |Z| and
phase shift φ have a constant value of R and zero, respectively, through the whole frequency range, as
shown in Figure 3 a).
4.3.3 The impedance of a capacitor C is represented by the formula Z = 1/jωC. The magnitude of log |Z|
decreases with the increase in log f with a slope of −1, as is represented by the relationship: log |Z| = −
log f − log (2ωC). The phase shift φ is −90° for a capacitor and the value of log |Z| is equal to log (1/C) at
f = 1/2ω (Hertz), as shown in Figure 3 b).
4.3.4 For a serial RC circuit, the magnitude of log |Z| decreases with the increase in log f, and the slope is
−1 in the low frequency range because R ≪ 1/ωC, and φ is −90° in the low frequency range. The magnitude
of log |Z| takes a constant value in the high frequency range because R ≫ 1/ωC, and φ is 0° in the high
frequency range, as shown in Figure 3 c).
4.3.5 For a parallel RC circuit, the log |Z| takes a constant value, and φ is 0° in the low frequency range
because R ≪ 1/ωC where the current flows through the resistor. The magnitude of log |Z| decreases with
the increase in log f with the slope of −1, and φ is −90° in the high frequency range, because R ≫ 1/ωC
where the current flows through the capacitor, as shown in Figure 3 d).
6 © ISO 2014 – All rights reserved
Ι Ζ Ι

---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

f
1
log l Z l
log R
R
a)
φ
log f
log l Z l
C
log R
b)
φ
log f
log l Z l
log R
C
R
c)
φ
log f
log l Z l
C
log R
R
d)
R
φ
log f
f
1
Figure 3 — Circuit elements and their Bode plots
4.4 Presentation of a simple corroding system
The Bode plot for the equivalent circuit for a simple corrosion system in Figure 4 a) is shown in Figure 4 b).
In the low frequency range, the log |Z| has a constant value, which is approximately R + R with φ of
s p
0° because 1/ωC is large. In the middle frequency range, the log |Z| decreases with the increase in
dl
© ISO 2014 – All rights reserved 7

---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

frequency with the slope of −1 because R ≫ 1/ωC in the electrochemical circuit due to the combined
effect from the large capacitance and higher frequency. The log |Z| is approximated to be R with φ of 0°
s
when 1/ωC becomes negligibly small in the high frequency range.
The magnitude of real and imaginary parts of Z for an equivalent circuit in Figure 4 a) is given by Formula
(8):
R
p

ZR=+ (8)
s
22 2
1+ω RC
pdl
22 2
ω RC
pdl
′′
Z = (9)
22 2
1+ω RC
pdl
The Nyquist plot for the equivalent circuit in Figure 4 a) is shown in Figure 4 c). The locus of Z is a
semicircle with a diameter R . The low and high frequency limits converge to R +R and R , respectively,
p s p s
on the real axis. The frequency at the top of the semicircle f has the following relationship with the
max
time constant R C :
p dl
1
f = (10)
max
2πRC
pdl
8 © ISO 2014 – All rights reserved

---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

C
dl
Rs
a)
R
p
b)
log ( 1/ C )
dl
log ( R + R )
p s
slope = -1
log l Z l
log R
s
-90
ʘ
0
log f
c)
Z’’ f = 1/(2πR C )
max p dl
Z’
0
R
s R + R
p s
Figure 4 — A simple corroding system: a) equivalent circuit, b) the Bode plot, and c) the Nyquist
plot
5 Apparatus
5.1 General
The measurement system consists of an electrochemical cell connected to instrumentation and software
for the characterization of materials using precision electrical measurement techniques.
NOTE 1 Guidance is given in ISO 17474.
The measurement procedure in electrochemical impedance spectroscopy is to take the frequency
spectrum with logarithmic data point spacing. Therefore, it is also necessary to apply the number of
data points within each decade of frequency points. It is advised to take at least 5 points per decade to
provide a minimum data point resolution. This resolution is needed to allow accurate equivalent circuit
modelling onto the data after the experiment.
© ISO 2014 – All rights reserved 9

---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

The perturbation amplitude is the potential sine wave that is applied through the potentiostat as a
polarization voltage to the working electrode. Its amplitude is defined mostly in millivolts and should be
as small as possible. This way perturbation of the electrode is minimal. This is necessary to prevent the
electrode surface from being permanently changed by too high polarization during the measurement.
It should be applied within the linear response window of the electrode. Due to this small polarization,
the resulting currents will also be very small.
The EIS system shall be capable of measuring and extracting the values of the resistors and capacitors
in the dummy cell (see Annex A). Deviations of the fitted values of the electronic components from the
real values should not exceed the accuracy limits of the components used in the dummy cells. Excessive
errors in the values indicate experimental problems with the EIS system or inaccurate operation of the
system.
NOTE 2 Guidance is given in ISO 16773-2.
The potentiostat used to apply the potential signal from an AC generator to FRA should be capable of
controlling the electrode potential within ±1 mV of a preset value. The potentiostat should have outputs
in the form of voltage versus ground for both potential and current, and have sufficient bandwidth for
minimal phase shift up to at least 100 000 Hz. The terminals to measure the potential difference between
11
the working and reference electrodes should have a high input impedance of the order of 10 Ω to
14
10 Ω to minimize current drawn from the system during measurement. The sensitivity of current-
measurement should have maximum error of less than 0,5 %.
5.2 Test cell
The cell should be constructed of materials that will not corrode, deteriorate, or contaminate the
solution. The cell should be leak-proof to ensure that the geometrical surface of the sample does not
change with time.
The cell should be constructed to allow the following items to be inserted into the solution chamber: the
working electrode, the reference electrode, the counter electrode, a thermometer (temperature control),
and gas inlet/outlet tubes to modify the oxygen content. When using an inert gas, a gas scrubber should
be used. The cell needs attention regarding formation of crevice between the cell and the test material
when the test solution contains halides. Crevice-free setup or cells are to be recommended for corrosion
measurements of materials properties.
The test cell should be large enough to contain the electrolyte, working electrode, and a reference
electrode and counter electrode. The test cell can incorporate inlet and outlet gas ports and a port for
insertion of a temperature-measuring device. The test cell shall be constructed of a material which is
inert in the environment at the temperature of testing. The counter electrode is recommended to be
separated from the main cell of the working electrode by a fritted disc to avoid contamination of the
main cell by reaction products generated at the counter electrodes.
The reference electrode may be inserted directly into the main cell if there is no risk for contamination
or deterioration by a corrosive electrolyte. To avoid mutual contamination, a double-junction reference
electrode may be used. The reference electrode may also be located in a separate chamber and linked to
the main cell by a salt bridge. The tip of the capillary probe (Luggin capillary) shall be positioned so that
it is at a distance from the working electrode of about, but not closer than, 2 times the diameter of the tip.
5.3 Electrode holder
The counter and working electrodes shall be mounted in such a way that the holder and mounting
material have no influence on the measurement. A special precaution should be exercised to prevent
crevice attack for certain applications.
5.4 Electrode material
The working electrode is prepared from the test material of interest, usually in the form of a rod or
sheet. The counter electrode is commonly prepared from high-purity platinum. Other materials can be
10 © ISO 2014 – All rights reserved

---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(E)

used, provided they are inert. The counter electrode may be constructed in the form of a sheet or rod, or
in the form of gauze supported on a glass frame with the test specimen located centrally. The area of the
counter electrode should be at least the area of the working electrode. Graphite can be used as a counter
electrode but care shall be taken to avoid contamination; desorption of species retained in the graphite
might be necessary prior to usage.
5.5 Reference electrode
The type of reference electrode used will depend on the application, e.g. temperature and environment.
A commonly used reference electrode is the saturated KCl silver/silver chloride electrode (SSE). The
type of reference electrode should be documented as well as the standard solution concentration for the
electrode.
5.6 Electrolyte
The resistance of the test solution should be low in comparison to the impedance of the investigated
system. Different types of electrolyte can be used but the electrolyte should be conductive enough to
reflect the measured system rather than the solutions resistance.
6 Specimen preparation
6.1 The specimen shall be cleaned, degreased, rinsed, and dried. The specimen can be mill-finished as
delivered surface. If a specific surface is preferred, it should preferably be a well-defined surface finish
according to the application. In most cases, an R value less than 1 μm is desirable to limit the possibility
a
of enhanced reaction in grooves induced by grinding.
6.2 The time elapsed between grinding and immersion can have an influence on the impedance values
measured. The elapsed time selected will depend on the purpose of the test but should be standardized for
a particular set of tests. Little variation in surface-film thickness occurs after 24 h and, hence, a minimum
elapsed time of 1 d is often useful. The specimens should be cleaned and degreased (e.g. using alcohol or
acetone) and stored in a desiccated cabinet.
7 Solution preparation
The solutions shall be prepared from analytical reagent-grade chemicals and high-purity water (with a
conductivity less than 1 μS · cm), unless testing takes place in the actual service fluid.
8 Dummy cell
In addition to the confidence tests described in ISO 16773-2 and ISO 16773-3, Annex A provides a
procedure for check of the overall experimental arrangement. The dummy cell is mounted separately.
9 Procedure
9.1 Measure the difference in
...

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 16208
Première édition
2014-01-15
Corrosion des métaux et alliages —
Méthode d’essai pour la corrosion
des matériaux par des mesures
électrochimiques d’impédance
Corrosion of metals and alloys — Test method for corrosion of
materials by electrochemical impedance measurements
Numéro de référence
ISO/TR 16208:2014(F)
©
ISO 2014

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes . 3
4.1 Système de corrosion simple . 3
4.2 Représentation de l’impédance par un nombre complexe . 6
4.3 Spectres d’impédance des éléments du circuit . 7
4.4 Représentation d’un système de corrosion simple . 8
5 Appareillage .10
5.1 Généralités .10
5.2 Cellule test .11
5.3 Support d’électrode .12
5.4 Matériau des électrodes .12
5.5 Électrode de référence .12
5.6 Électrolyte .12
6 Préparation de l’éprouvette .12
7 Préparation des solutions .12
8 Cellule test .12
9 Mode opératoire.13
10 Analyse des données.13
11 Rapport d’essai .15
Annexe A (informative) Cellule test .16
Annexe B (informative) Analyse des données .18
Bibliographie .23
© ISO 2014 – Tous droits réservés iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/patents).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour plus d’explications sur la signification des termes et expressions spécifiques employés par l’ISO
pour l’évaluation de la conformité, et pour plus d’informations au sujet de l’adhésion de l’ISO aux
principes de l’OMC relatifs aux obstacles techniques au commerce (OTC), voir l’URL suivante : Foreword
- Supplementary information
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.
iv © ISO 2014 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 16208:2014(F)
Corrosion des métaux et alliages — Méthode d’essai
pour la corrosion des matériaux par des mesures
électrochimiques d’impédance
1 Domaine d’application
Le présent Rapport technique décrit les principes fondamentaux de la spectroscopie d’impédance
électrochimique (SIE), en se concentrant spécifiquement sur la corrosion des matériaux métalliques.
Il traite également de la façon d’utiliser l’appareillage électrochimique, de monter et connecter les
instruments électriques, de présenter les données mesurées et d’analyser les résultats. Toutefois, une
description plus détaillée de cette méthodologie est fournie dans l’ISO 16773-1 et l’ISO 16773-2.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 16773-1, Peintures et vernis — Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) sur des éprouvettes
revêtues de haute impédances — Partie 1: Termes et définitions
ISO 16773-2, Peintures et vernis — Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) sur des éprouvettes
revêtues de haute impédance — Partie 2: Recueil des données
ISO 16773-3, Peintures et vernis — Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) sur des éprouvettes
revêtues de haute impédance — Partie 3: Traitement et analyse des données obtenues à partir de cellules
test
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 16773-1 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
diagramme de Bode
représentation de l’angle de phase et du logarithme de l’amplitude de l’impédance |Z| en fonction du
logarithme de la fréquence appliquée
3.2
élément à phase constante
CPE
composant du circuit équivalent qui modélise le comportement d’un condensateur non idéal présentant
un déphasage constant sur la totalité de la gamme de fréquences
Note 1 à l’article: à l’article : Un condensateur a un déphasage de −90° ; pour un CPE, la valeur absolue est plus
faible.
3.3
contre-électrode
électrode inerte de la cellule électrochimique à travers laquelle le courant passe vers l’électrode de
travail ou en provenance de celle-ci
Note 1 à l’article: à l’article : La contre-électrode est également appelée électrode auxiliaire.
© ISO 2014 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

3.4
cellule test
carte de circuits imprimés comportant des composants électriques montés selon le circuit équivalent
avec des points de connexion à l’instrument de mesure
3.5
capacité de double couche
C
dl
valeurs de capacité du circuit équivalent représentant les caractéristiques de l’interface métal-électrolyte
3.6
impédance
facteur de proportionnalité complexe ΔE/ΔI, fonction de la fréquence, entre le potentiel (ou courant)
appliqué et le courant (ou potentiel) de réponse d’une cellule électrochimique
Note 1 à l’article: à l’article : Ce facteur devient l’impédance lorsque la perturbation et la réponse sont liées de
façon linéaire (la valeur du facteur est indépendante de l’intensité de la perturbation) et lorsque la réponse est
uniquement provoquée par la perturbation. La valeur peut être liée à la vitesse de corrosion lorsque le mesurage
est effectué au potentiel de corrosion.
3.7
amplitude de l’impédance
|Z|
module de l’amplitude
racine carrée de la somme des carrés des composantes réelle et imaginaire de l’impédance
Note 1 à l’article: à l’article : Elle est donnée par la formule suivante :
1
22
 2
′ ′′
ZZ= + Z
() ()
 
 

Z est l’impédance complexe ;
Z′ est la partie réelle de l’impédance ;
Z″ est la partie imaginaire de l’impédance.
3.8
diagramme de Nyquist
représentation de la composante réelle de l’impédance, Z′, en fonction de l’opposée de la composante
imaginaire de l’impédance Z″ dans un système de coordonnées orthogonales
3.9
angle de phase
différence de phase entre une tension périodique et un courant de même fréquence, exprimée en valeur
d’angle
3.10
résistance de polarisation
R
p
pente (d /d ) au potentiel de corrosion d’une courbe du potentiel (e) en fonction de la densité de courant
e i
(i)
Note 1 à l’article: à l’article : Pour un système de corrosion simple, la résistance de transfert de charge, R , est
ct
utilisée.
2 © ISO 2014 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

3.11
potentiostat
instrument électronique permettant de maintenir automatiquement l’électrode de travail dans un
électrolyte à un potentiel contrôlé par rapport à une électrode de référence et de mesurer le courant
résultant entre l’électrode de travail et la contre-électrode
3.12
électrode de référence
électrode permettant de mesurer le potentiel d’une électrode
Note 1 à l’article: à l’article : Cette électrode doit présenter un potentiel stable du point de vue thermodynamique
par rapport à l’électrode normale à hydrogène.
3.13
résistance de solution
R
s
résistance de la solution entre l’électrode de travail et l’extrémité du capillaire de Luggin connecté à
l’électrode de référence
Note 1 à l’article: à l’article : Ce terme n’est pas défini dans l’ISO 16773-1.
3.14
électrode de travail
électrode d’essai ou éprouvette dans une cellule électrochimique
Note 1 à l’article: à l’article : Cette définition est différente de celle donnée dans l’ISO 16773-1.
3.15
relation de Kramers-Kronig
relation mathématique entre les parties réelle et imaginaire de toute fonction complexe qui est analytique
dans le demi-plan supérieur
Note 1 à l’article: à l’article : Ces relations sont souvent utilisées pour relier les parties réelle et imaginaire de
fonctions de réponse dans des systèmes physiques parce que la causalité implique que la condition d’analyticité
soit remplie et, inversement, l’analyticité implique la causalité du système physique correspondant.
4 Principes
4.1 Système de corrosion simple
Les systèmes de corrosion simples, qui sont régis par un transfert de charges aboutissant à une corrosion
uniforme d’une surface homogène, peuvent être décrits par un circuit équivalent simple illustré à la
Figure 1. L’utilisation de la spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) sur des métaux soumis à
la corrosion exige que le système mesuré ne réagisse pas de telle manière qu’il varie pendant le temps
de mesurage ; il convient de maintenir un état stationnaire. Un métal immergé dans la solution peut se
corroder par des réactions anodiques et cathodiques au niveau de l’interface métal/solution, comme
illustré à la Figure 1.
Un système de corrosion simple dans un électrolyte est représenté par une réaction anodique et
cathodique :
n+ -
Anode :  Me → Me + ne
1 1
n+ -
Cathode : Me + ne → Me
2 2
© ISO 2014 – Tous droits réservés 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)


-
n est le nombre d’électrons e ;
Me est le métal.
Le métal 1 est moins noble que le métal 2.
Le circuit équivalent représente l’interface métal/solution de la surface métallique qui consiste en une
résistance de polarisation, R , également désignée couramment en tant que résistance de transfert de
p
charge, R , en parallèle avec une capacité de double couche électrique, C , en série avec une résistance
ct dl
de solution, R .
s
Un échantillon de métal en immersion développe une double couche électrique au niveau de l’interface.
La double couche est représentée par une capacité en SIE. Il ne s’agit pas d’une valeur capacitive vraie
mesurée par SIE et la double couche est donc représentée par un élément à phase constante (CPE) pour
compenser l’écart par rapport à la valeur capacitive vraie. Les éléments CPE et R ne dépendent pas
p
toujours de la résistance à la corrosion, mais peuvent refléter la résistance électrique globale et les
propriétés diélectriques des films passifs d’oxydes. Par exemple, le développement d’un film passif
dépend du transport de cations et d’anions ou de leurs lacunes dans le film d’oxyde. Lorsque des défauts
tels que pores, canaux ou fissures sont présents dans le film passif, l’électrolyte pénètre dans le film et
altère sa résistance. De plus, un film superficiel d’oxyde peut présenter un comportement capacitif en
raison de la nature diélectrique de l’oxyde.
Le CPE est un composant du circuit équivalent permettant de modéliser le comportement d’une
double couche électrique, c’est-à-dire un condensateur non idéal. L’impédance d’un CPE est donnée par
n
1/Z = Q°( jω) . Q° est la constante correspondant qualitativement à la capacité de la double couche
CPE
électrique. Le facteur n varie de 0 à 1 comme suit :
— n = 1 représente un condensateur idéal ;
— n = 0 représente une résistance pure.
4 © ISO 2014 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

C
dl
R
s
R
p
2 3
1
Figure 1 — Représentation schématique d’un métal en solution et du circuit équivalent
représentant l’interface métal/solution
Légende
R résistance de la solution 1 solution
s
C capacité de double couche 2 métal
dl
R résistance de polarisation 3 métal soumis à la corrosion
p
Pour un métal soumis à une corrosion simple, la valeur de C est généralement proportionnelle à la
dl
superficie réelle de l’électrode de travail. Lorsque les réactions anodiques et cathodiques sont contrôlées
par l’étape de transfert de charges autour du potentiel de corrosion, le courant circulant dans l’électrode
de travail, I , est représenté par la Formule (1).
w
 
2,303 EE−  −−2,303 EE 
() ()
 
cor cor
II= exp −exp (1)
    
wcor
ββ
   
 a c 
   
 

est le courant de corrosion ;
I
cor
sont les constantes de Tafel (V/décade) dans les régions anodique et cathodique,
et β
β
c
a
respectivement.
© ISO 2014 – Tous droits réservés 5

---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

R et I sont liés par la relation suivante :
p cor
K
R = (2)
p
I
cor

ββ
ac
K = (3)
2,303 ββ+
()
ac
La valeur de K dépend du type de matériau de l’éprouvette et de l’environnement, et la valeur de I peut
cor
théoriquement être obtenue à partir de R .
p
Lorsqu’un demi-cercle de l’impédance est écrasé, indiquant une capacité erronée dans le diagramme de
Nyquist, l’élément à phase constante (CPE) peut être incorporé dans le circuit équivalent à la place de C .
dl
Un aperçu du CPE est donné à l’Annexe B. La relation théorique de la Formule (3) peut ne pas s’appliquer
pour le système de corrosion avec un CPE parce que des réactions électrochimiques autres qu’une simple
corrosion métallique peuvent être impliquées dans le système. Pour déterminer les valeurs de K, il est
recommandé d’utiliser la corrélation entre les valeurs de R et les valeurs de I obtenues à partir de
p cor
mesures de la perte de masse.
4.2 Représentation de l’impédance par un nombre complexe
L’impédance Z est représentée par le nombre complexe ayant la partie réelle Z′ et la partie imaginaire Z″.
Z = Z′ − j Z″
(4)
La relation de Z′ et Z″ dans le plan complexe est illustrée à la Figure 2. L’amplitude d’impédance, |Z|, et le
déphasage φ (en degrés) ou θ (en radians) de Z sont liés par :
22
ZZ= ′ + Z′′ (5)
() ()
′′
 −Z 
ϕ =arctan (6)
 
Z′
 
180
θ = ϕ (7)
π
L’angle de phase du vecteur Z est présenté en φ (degrés) dans le plan complexe, comme à la Figure 2.
6 © ISO 2014 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

Ζ ''
Ζ
φ
0 Ζ '
Figure 2 — Impédance Z présentée dans le plan complexe
4.3 Spectres d’impédance des éléments du circuit
4.3.1 Les spectres d’impédance des éléments du circuit, R et C, et leurs combinaisons peuvent être
présentés sous forme de diagrammes de Bode et de Nyquist. Les diagrammes de Bode correspondant aux
spectres d’impédance de chaque élément du circuit et de leur combinaison sont illustrés à la Figure 3.
4.3.2 L’impédance d’une résistance R est représentée par une formule simple Z = R. L’amplitude |Z|
et le déphasage φ ont une valeur constante de R et zéro, respectivement, sur la totalité de la gamme de
fréquences, comme illustré à la Figure 3 a).
4.3.3 L’impédance d’un condensateur C est représentée par la formule Z = 1/jωC. L’amplitude de log |Z|
décroît lorsque log f augmente, selon une pente de −1, comme représenté par la relation : log |Z| = −
log f − log (2ωC). Le déphasage φ est égal à −90° pour un condensateur et la valeur de log |Z| est égale à
log (1/C) à f = 1/2ω (Hertz), comme illustré à la Figure 3 b).
4.3.4 Pour un circuit RC en série, l’amplitude de log |Z| décroît lorsque log f augmente et la pente est
de −1 dans la gamme des basses fréquences parce que R ≪ 1/ωC, et φ est égal à −90° dans la gamme
des basses fréquences. L’amplitude de log |Z| prend une valeur constante dans la gamme des hautes
fréquences parce que R ≫ 1/ωC, et φ est égal à 0° dans la gamme des hautes fréquences, comme illustré
à la Figure 3 c).
4.3.5 Pour un circuit RC en parallèle, log |Z| prend une valeur constante, et φ est égal à 0° dans la gamme
des basses fréquences parce que R ≪ 1/ωC lorsque le courant circule dans la résistance. L’amplitude de
log |Z| décroît lorsque log f augmente, selon une pente de −1, et φ est égal à −90° dans la gamme des
hautes fréquences, parce que R ≫ 1/ωC lorsque le courant circule dans le condensateur, comme illustré à
la Figure 3 d).
© ISO 2014 – Tous droits réservés 7
Ι Ζ Ι

---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

f
1
log l Z l
log R
R
a)
φ
log f
log l Z l
C
log R
b)
φ
log f
log l Z l
log R
C
R
c)
φ
log f
log l Z l
C
log R
R
d)
R
φ
log f
f
1
Figure 3 — Éléments du circuit et diagrammes de Bode correspondants
4.4 Représentation d’un système de corrosion simple
Le diagramme de Bode correspondant au circuit équivalent d’un système de corrosion simple de
la Figure 4 a) est illustré à la Figure 4 b). Dans la gamme des basses fréquences, log |Z| a une valeur
constante qui est approximativement égale à R + R avec φ égal à 0° parce que 1/ωC a une valeur
s p dl
8 © ISO 2014 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

élevée. Dans la gamme des fréquences moyennes, log |Z| décroît lorsque la fréquence augmente, selon
une pente de −1, parce que R ≫ 1/ωC dans le circuit électrochimique en raison de l’effet combiné d’une
capacité élevée et d’une haute fréquence. La valeur de log |Z| est approximativement égale à R avec φ
s
égal à 0° lorsque 1/ωC devient négligeable dans la gamme des hautes fréquences.
L’amplitude des parties réelle et imaginaire de Z pour le circuit équivalent de la Figure 4 a) est donnée
par la Formule (8) :
R
p
ZR′=+ (8)
s
22 2
1+ω RC
pdl
22 2
ω RC
pdl
′′
Z = (9)
22 2
1+ω RC
pdl
Le diagramme de Nyquist correspondant au circuit équivalent de la Figure 4 a) est illustré à la Figure 4 c).
Le lieu géométrique de Z est un demi-cercle de diamètre R . Les limites en basses fréquences et en hautes
p
fréquences convergent respectivement vers R +R et R sur l’axe des réels. La fréquence au sommet du
s p s
demi-cercle f est liée à la constante de temps R C par la relation suivante :
max p dl
1
f = (10)
max
2πRC
pdl
© ISO 2014 – Tous droits réservés 9

---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

C
dl
Rs
a)
R
p
b)
log ( 1/ C )
dl
log ( R + R )
p s
slope = -1
log l Z l
log R
s
-90
ʘ
0
log f
c)
Z’’ f = 1/(2πR C )
max p dl
Z’
0
R
s R + R
p s
Figure 4 — Système de corrosion simple : a) circuit équivalent, b) diagramme de Bode et
c) diagramme de Nyquist
5 Appareillage
5.1 Généralités
Le système de mesure est constitué d’une cellule électrochimique connectée à l’instrumentation et d’un
logiciel pour la caractérisation des matériaux par des techniques de mesurage électrique de précision.
NOTE 1 Des lignes directrices sont fournies dans l’ISO 17474.
En spectroscopie d’impédance électrochimique, le mode opératoire de mesurage consiste à relever le
spectre de fréquence avec un espacement logarithmique des points de données. Par conséquent, il est
également nécessaire d’appliquer le nombre de points de données dans chaque décade de points de
fréquence. Il est recommandé de prendre au moins 5 points par décade afin d’obtenir une résolution
minimale de points de données. Cette résolution est nécessaire pour permettre une modélisation précise
par un circuit équivalent à partir des données expérimentales.
10 © ISO 2014 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO/TR 16208:2014(F)

L’amplitude de la perturbation est l’onde sinusoïdale de potentiel qui est appliquée à l’électrode de
travail par le biais du potentiostat sous forme d’une tension de polarisation. Son amplitude est le plus
souvent définie en millivolts et il convient qu’elle soit aussi faible que possible. Ainsi, la perturbation de
l’électrode est minimale. Ceci est nécessaire pour éviter que la surface de l’électrode ne soit modifiée
de façon permanente par une polarisation trop élevée pendant le mesurage. Il convient qu’elle soit
appliquée dans la fenêtre de réponse linéaire de l’électrode. En raison de cette faible polarisation, les
courants résultants seront également très faibles.
Le système de SIE doit être capable de mesurer et d’extraire les valeurs des résistances et des
condensateurs dans la cellule test (voir l’Annexe A). Il convient que les écarts des valeurs ajustées des
composants électroniques par rapport aux valeurs vraies ne dépassent pas les limites d’exactitude
des composants utilisés dans les cellules test. Des erreurs excessives dans les valeurs indiquent des
problèmes expérimentaux avec le système SIE ou une imprécision dans le fonctionnement du système.
NOTE 2 Des lignes directrices sont fournies dans l’ISO 16773-2.
Il convient que le potentiostat utilisé pour appliquer le signal de potentiel produit par un alternateur à
un analyseur de réponse en fréquences (FRA) soit capable de maintenir le potentiel de l’électrode à une
valeur prédéterminée, à ±1 mV près. Il convient que le potentiostat aient des sorties sous forme d’une
tension par rapport à la masse, aussi bien pour le potentiel que pour le courant, et qu’il présente une
largeur de bande suffisante pour un déphasage minimal jusqu’à au moins 100 000 Hz. Il convient que
les bornes permettant de mesurer la différence de potentiel entre l’électrode de travail et l’électrode de
11 14
référence aient une impédance d’entrée élevée de l’ordre de 10 Ω à 10 Ω afin de réduire au minimum
le courant prélevé par le système pendant le mesurage. Il convient que la sensibilité de mesurage du
courant corresponde à une erreur maximale inférieure à 0,5 %.
5.2 Cellule test
Il convient que la cellule soit constituée de matériaux qui ne se corroderont pas, ne se détérioreront pas
et ne contamineront pas la solution. Il convient que la cellule soit étanche pour s’assurer que la surface
géométrique de l’échantillon ne varie pas dans le temps.
Il convient que la cellule soit construite de manière à pouvoir insérer les éléments suivants dans la
chambre remplie de solution : l’électrode de travail, l’électrode de référence, la contre-électrode, un
thermomètre (contrôle de la température) et des tubes d’entrée/sortie de gaz pour modifier la teneur
en oxygène. Lorsqu’un gaz inerte est utilisé, il convient d’employer un épurateur de gaz. La cellule doit
faire l’objet d’une attention particulière en ce qui concerne la formation de crevasses entre la cellule et
le matériau d’essai lorsque la solution d’essai contient des halogénures. Un montage ou des cellules sans
crevasses sont recommandés pour les mesures de corrosion employées pour déterminer les propriétés
des matériaux.
Il convient que la cellule test soit suffisamment grande pour contenir l’électrolyte, l’électrode de travail,
une électrode de référence et une contre-électrode. La cellule test peut comporter des orifices d’entrée
et de sortie de gaz ainsi qu’un orifice permettant l’insertion d’un dispositif de mesure de la température.
La cellule test doit être constituée d’un matériau inerte dans l’environnement à la température d’essai.
Il est recommandé de séparer la contre-électrode de la cellule principale de l’électrode de travail à l’aide
d’un disque en verre fritté afin d’éviter toute contamination de la cellule principale par les produits de
réaction générés au niveau des contre-électrodes.
L’électrode de référence peut être insérée directement dans la cellule principale s’il n’y a pas de risque de
contamination ou de détérioration par un électrolyte corrosif. Pour éviter toute contamination mutuelle,
une électrode de référence à double jonction peut être utilisée. L’électrode de référence peut également
être placée dans une chambre séparée et reliée à la cellule principale par un pont salin. La pointe de la
sonde capillaire (capillaire de Luggin) doit être positionnée de telle sorte qu’elle se situe à une distance
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.