三电极电化学工作站的运行机制依赖于将电势测量与电流流分离，以确保精度。具体来说，它将涂层316L不锈钢配置为工作电极，利用饱和甘汞电极（SCE）作为稳定的参比，并使用铂（或石墨）对电极来完成电路。通过施加受控电势并监测产生的电流，系统执行开路电位（OCP）、动电位极化（PDP）和电化学阻抗谱（EIS）测试，以量化耐腐蚀性。
该工作站通过将电压参比与承载电流的路径分离开来运行。这使其能够客观地测量涂层的电荷转移电阻和孔隙电阻，将样品的物理阻隔性能转化为可量化的电学数据。
三电极系统的架构
工作电极（WE）的作用
工作电极是正在研究的特定样品——在本例中是涂层316L不锈钢。
工作站直接连接到该样品，以监测其表面发生的电化学反应。
所有施加的电势和测量的电流都专门参考该电极相对于电解质的行为。
参比电极（RE）的功能
饱和甘汞电极（SCE）用作参比电极。
其主要功能是提供一个高度稳定、恒定的电势，在实验过程中不会发生变化。
至关重要的是，没有电流流过参比电极；这种隔离可以防止参比电极的极化，确保电压测量准确且可重复。
对电极（CE）的用途
对电极，通常由惰性铂或石墨制成，充当电流载体。
它与工作电极形成完整的电回路，允许电流流过电解质而不经过参比电极。
这种设置消除了对电极极化对测量结果的影响，将数据隔离，仅反映涂层钢的性能。
诊断机制和数据解释
使用开路电位（OCP）量化稳定性
工作站测量涂层钢与参比电极之间的自然电压差，而无需施加外部电流。
这在开始应力测试之前，确定了样品在腐蚀介质中的热力学稳定性。
使用动电位极化（PDP）评估动力学
系统在特定范围内扫描电压，迫使样品进入阳极或阴极状态。
通过绘制产生的电流（阳极极化曲线），工作站识别腐蚀电流密度和腐蚀电位。
这些数据揭示了如果涂层失效或腐蚀介质渗透阻隔层，金属的溶解难易程度。
使用电化学阻抗谱（EIS）分析阻隔层
EIS在一定频率范围内施加小的交流信号来测量阻抗。
该技术区分了电荷转移电阻（金属腐蚀速率）和孔隙电阻（涂层完整性）。
它允许客观评估涂层是作为物理阻隔层，还是通过缓蚀剂提供主动保护。
理解权衡
参比电极维护
虽然SCE提供了出色的稳定性，但它对维护和储存条件很敏感。
如果参比电极的内部溶液退化或受到污染，它将导致电势读数漂移，使数据无效。
对电极选择
铂因其惰性是标准对电极，但价格昂贵。
石墨是在补充语境中提到的经济高效的替代品，但必须小心确保它不会退化或将颗粒释放到电解质中，这可能会改变溶液的化学性质。
EIS建模的复杂性
虽然EIS提供了关于涂层孔隙率和阻隔性能的最详细数据，但其运行机制会产生复杂的数据（奈奎斯特图或波特图）。
准确解释这些数据需要将其拟合到等效电路模型；选择错误的模型可能导致对涂层失效机制的误解。
为您的目标做出正确的选择
为了有效地将三电极工作站用于涂层316L不锈钢，请将您的测试策略集中在您需要分析的特定失效模式上。
- 如果您的主要重点是确定涂层的物理完整性：优先考虑电化学阻抗谱（EIS），以测量孔隙电阻并检测腐蚀介质的早期渗透。
- 如果您的主要重点是预测涂层失效后钢的使用寿命：依靠动电位极化（PDP）来分析基材暴露后的腐蚀速率和钝化行为。
通过严格控制电化学环境，这种机制将您涂层中看不见的化学降解转化为可操作的、定量的性能指标。
总结表：
| 组件 | 机制中的作用 | 关键功能 |
|---|---|---|
| 工作电极（WE） | 涂层316L不锈钢 | 电化学反应监测的目标样品 |
| 参比电极（RE） | 饱和甘汞电极（SCE） | 提供稳定的电势参比，无电流流过 |
| 对电极（CE） | 铂或石墨 | 完成电路，允许电流流过电解质 |
| 诊断测试 | OCP、PDP和EIS | 测量稳定性、腐蚀动力学和涂层孔隙率 |
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参考文献
- Suresh Kolanji, Sivaprakasam Palani. Studies on Nano-Indentation and Corrosion Behavior of Diamond-Like Carbon Coated Stainless Steel (316L). DOI: 10.48048/tis.2024.7677
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
