35
Tạp chí Hóa học, T. 41, số ĐB, Tr. 35 - 39, 2003
Phơng pháp và thiết bị sử dụng sensơ Tổ hợp điện
trở và điện hóa quan trắc liên tục quá trình ăn mòn
Đến Tòa soạn 3-12-2002
Lê Quốc Hùng
1
, Phạm Thy San
2
, Vũ Thị Thu H
1
1
Viện Hóa học, Trung tâm KHTN&CNQG
2
Viện Khoa học Vật liệu, Trung tâm KHTN&CNQG

Summary
Nowadays, sensor for corrosion research has been widely used since its suitable size, easy
to use, low cost and providing interesting information rapidly. The report presents primitive
research on methodology, instrumentation and sofware for continously corrosion monitoring by
using a resistance sensor intergrated with an electrochemical (2 and 3 electrodes) sensor.

I - Mở đầu
Trong nghiên cứu ăn mòn, phơng pháp
điện hóa đợc đánh giá l một trong những
phơng pháp quan trọng nhất vì chúng cho
phép đánh giá nhanh, tức thời tốc độ ăn mòn,
không phá hủy mẫu. Đồng thời, có thể tiến
hnh đo liên tục trên cùng một mẫu m không
lm h hại môi trờng nh các phơng pháp
khác. Phơng pháp ny còn cho phép nghiên

tan vo trong dung dịch hoặc tạo thnh các sản
phẩm ăn mòn rắn trên bề mặt kim loại (mng
oxit, muối không tan...) còn trên vùng catot xảy
ra các quá trình khử oxi hoặc thoát khí hiđrô....
Trong lòng kim loại có sự dịch chuyển của các
electron từ vùng anôt sang catôt, vì thế các kỹ
thuật điện hóa có thể đợc sử dụng để nghiên
cứu các hiện tợng ny. Phơng pháp sử dụng
để khảo sát tính năng sensơ ở đây l đo sự thay
đổi của dòng trong một khoảng thế nhất định v
đo điện trở của sensơ từ đó xác định đợc tốc
độ ăn mòn của vật liệu lm sensơ.
36
1. Cấu tạo sensơ
Sensơ đợc lm từ tấm thép cacbon dy 250
àm đợc gắn lên tấm phíp thủy tinh cách điện
hon ton. Cấu tạo của sensơ đợc trình by
trên hình 1, trong đó phần 1, 2 v 3 đợc sơn
bảo vệ v hon ton cách điện để đảm bảo rằng
trong quá trình đo, phần thép bên trong mng
sơn l hon ton không bị ảnh hởng bởi môi
trờng, có độ dy không đổi v do đó có điện
trở (Rref) xác định. Phần 1, 2, 3, 4 v 5 dùng để
đo điện trở, phần 4, 6, dùng để đo điện hóa.
2. Thiết bị đo
Hệ thống máy đo có ghép nối với máy vi
tính đợc chế tạo tại Viện Hóa học, hệ thống
ny kết hợp máy đo Potentio-galvanostat đa
năng v hệ thống rơ le, các bộ khuếch đại thế
cho phép đo liên tục in situ các thông số quan

reftest
R
V
V
R ì=
2
1
(1)

Giá trị của R
ref
không thay đổi theo thời
gian thử nghiệm. Giá trị của
2
1
V
V
đo đợc
bằng thực nghiệm. Nhờ vậy, chúng ta tính toán
Phần thử nghiệm Phần so sánh
R
test
R
ref

I
Nguồn dòng
Hình 1: Sơ đồ cấu tạo sensơ Hình 2: Sơ đồ mạch đo điện trở sensơ
V1 V2
37


)(
)(
)(
)(
ttest
o
test
otest
ttest
H
H
R
R
=

)(
)(
)()(
ttest
otest
otestttest
R
R
HH ì=
(3)
ở đây:
l điện trở suất của vật liệu
L
test

sánh trong môi trờng có nồng độ axit lớn, điện
cực so sánh đợc nối qua cầu muối.
Thông thờng, đờng cong phân cực l
tuyến tính trong khoảng quá thế 10 mV, dòng
nhận đợc để đạt tới thay đổi 10 mV tỉ lệ với
tốc độ ăn mòn theo công thức :
p
app corr
EB
R
Ii

==

, (4)
ở đây:
E
app
l biến thiên thế đặt vo,
I l biến thiên dòng đo đợc,
R
p
l điện trở phân cực,
I
corr
l dòng ăn mòn,
B l hằng số phụ thuộc vo hằng số Tafel
anôt v catôt.
Sensơ đợc ngâm liên tục trong môi trờng
đo v cứ 5 phút, hệ thống tự động thực hiện

dy của vật liệu lm sensơ trong các môi trờng
có nồng độ axit khác nhau. Từ đồ thị có thể
thấy rằng ở nồng độ axit H
2
SO
4
0,2 N v 0,4N,
tổn hao chiều dy mẫu hầu nh không đáng kể
v có giá trị rất gần nhau. Khi tăng nồng độ axit
tới 0,4 N v 0,8 N, tốc độ ăn mòn (tổn hao
chiều dy mẫu) tăng lên đáng kể v bắt đầu có
sự tách biệt khi tăng nồng độ axit.
38
Hình 3: Giao diện phần mềm khi đo tự động hai/ba điện cực
Hình 5 biểu diễn kết quả đo mật độ dòng
của sensơ đo đợc trong môi trờng axit với các
nồng độ khác nhau 0,2 N, 0,4 N, 0,6 N v 0,8
N. Đờng cong phía trên (đờng a) l giá trị
mật độ dòng khi đo trên hệ ba điện cực. Đờng
cong phía dới (đờng b) l giá trị mật độ dòng
khi đo trên hệ hai điện cực. Các giá trị mật độ
dòng ny đợc đo theo quy trình đD đợc trình
by ở mục 4 v đợc tính theo công thức (4).
Có sự phù hợp giữa các giá trị mật độ dòng thu
đợc khi đo trên hệ hai điện cực v hệ ba điện
cực. Hình 4 v 5 chỉ ra rằng dòng ăn mòn xác
định bằng phơng pháp đo điện trở của sensơ
(hình 4) v bằng phơng pháp đo đờng cong
phân cực (hình 5) cho các kết quả hon ton
phù hợp.

kết hợp. Các phép đo đợc thực hiện liên tục,
đồng thời, ổn định v chính xác rất thuận tiện
cho việc quan trắc các quá trình ăn mòn nhanh.
Các kết quả thu đợc cho thấy sự phù hợp giữa
các phơng pháp đD sử dụng. Những kết quả
ứng dụng cụ thể của phơng pháp để quan trắc
liên tục quá trình ăn mòn các vật liệu sensơ
khác nhau đợc trình by trong công trình tiếp
theo của tập thể tác giả tại Tuyển tập các công
trình Khoa học, Viện Hóa học (nhân dịp kỷ
niệm 25 năm thnh lập Viện Hóa học).
TI liệu tham khảo
1. Hurbert Cachet. Electrochemical Sensors
for Water Quality. P. 71. Rencontres du
Vietnam. January, Hanoi, Vietnam (1999).
2. A. Groysman and A. Hiram. Corrosion
Monitoring in the Oil Refinary, 13
th

International Corrosion Congress,
Australia, P. 148 (1996).
3. V. S. Agarwala. Sensors for Monitoring
Corrosion in Aircraft System, 13
th

International Corrosion Congress,
Australia, P. 431 (1996).
4. P. R Roberge and V. S Satri. On-line
Corrosion Monitoring with Electrochemical
Impedance Spectroscopy 1321. Eurocor