現階段腐蝕實驗是探究金屬腐(fu)蝕以及防護的主要手段，通過腐蝕實驗可以探究金屬發生腐蝕的規律及機理、檢查并篩選金屬材料的材質、估算金屬材料的使用壽命、分析金屬材料腐蝕事故的原因以及驗證防腐蝕的效果等。目前探究金屬腐蝕以及防護的方式有多種，如表面分析法、失重法以及電化學法。因為大部分金屬產生的腐蝕都是電化學腐蝕，而腐蝕過程中發生的電化學反應為電化學腐蝕的本質，所以金屬／電解質界面（雙電層）的電化學性質被大量使用于探究金屬腐蝕發生的規律、腐蝕產生的機理等方面。因此，在現有的研究金屬腐蝕與防護的方法中，電化學方法是一種較為重要的方法。腐蝕電化學法能夠按照腐蝕金屬電極特點的不同而分為以下三種類型：①. 電化學動力研究方法，指利用控制極化電流及電極電位來測定腐蝕體系中的熱力學參數；②. 獨用的腐蝕電化學測量跟研究法，指按照金屬電化學腐蝕的獨特性建立相應的電化學測量跟研究方法；③. 通過模擬裝置來探究具有獨特腐蝕形態的電化學測試技術，如模擬SSRT裂紋尖端的裝置、研究縫隙腐蝕的閉塞電池等。這幾種方法中最基礎的為電化學動力法。
電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位以及電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度為(wei)腐蝕電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)實驗所(suo)要獲(huo)得的重要參數(shu)，其(qi)中電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位表示電(dian)(dian)解液－金屬界面的特性和結構(gou)；電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度表示金屬材料表面上單位面積內電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)反應進行(xing)的快慢。絕(jue)大多數(shu)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)測(ce)試都是(shi)測(ce)定(ding)電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位跟電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度這兩者間的關聯(lian)。
與其他電(dian)(dian)(dian)化學過程(cheng)（如(ru)電(dian)(dian)(dian)鍍、電(dian)(dian)(dian)解(jie)及化學電(dian)(dian)(dian)源等）相比，金屬電(dian)(dian)(dian)化學腐蝕測(ce)量過程(cheng)的(de)對(dui)象是金屬電(dian)(dian)(dian)極，該過程(cheng)有如(ru)下特點：
1. 金(jin)屬發生(sheng)腐蝕的整個(ge)腐蝕體(ti)系由數(shu)個(ge)電(dian)極反(fan)應(ying)耦合而成，同時(shi)在整個(ge)電(dian)極表面上也發生(sheng)著數(shu)個(ge)電(dian)極反(fan)應(ying)，所以與(yu)只具有(you)一(yi)個(ge)電(dian)極反(fan)應(ying)的電(dian)極系統相(xiang)比，其在分析和(he)處(chu)理(li)腐蝕電(dian)化學實驗結果(guo)上有(you)著一(yi)定(ding)特別之處(chu)。
2. 電極(ji)金屬(shu)材(cai)料發(fa)生(sheng)陽極(ji)溶(rong)解反應(ying)，即腐蝕金屬(shu)自身參與的(de)(de)反應(ying)是電極(ji)系統(tong)中電極(ji)反應(ying)中的(de)(de)一(yi)種。
3. 測量過程中不可以(yi)只探(tan)究整個電(dian)極(ji)表(biao)(biao)面(mian)總的(de)(de)(de)電(dian)化學行為(wei)(wei)，因為(wei)(wei)電(dian)極(ji)表(biao)(biao)面(mian)表(biao)(biao)現為(wei)(wei)多層結(jie)構，金屬電(dian)極(ji)上有(you)(you)著(zhu)腐(fu)蝕(shi)產物銹層、腐(fu)蝕(shi)孔及表(biao)(biao)面(mian)膜(mo)，導致電(dian)極(ji)表(biao)(biao)面(mian)具(ju)有(you)(you)不光滑的(de)(de)(de)特(te)點，容易發生各種形式的(de)(de)(de)局部腐(fu)蝕(shi)，所以(yi)有(you)(you)必要(yao)發展如(ru)微區(qu)電(dian)化學測試(shi)之類的(de)(de)(de)能夠(gou)表(biao)(biao)征電(dian)極(ji)表(biao)(biao)面(mian)不均勻性的(de)(de)(de)研究方(fang)法。
4. 腐蝕金屬(shu)的電極反(fan)應相(xiang)對于(yu)其他一些電化學過程而(er)言比較緩慢。
此外，腐蝕電化(hua)(hua)學測試方(fang)法(fa)為(wei)原位技術，能夠(gou)比較(jiao)(jiao)真(zhen)實(shi)(shi)地反(fan)應金屬電極(ji)表面發生的(de)(de)實(shi)(shi)際腐蝕，擁有較(jiao)(jiao)強的(de)(de)靈(ling)敏度、操作簡單容易實(shi)(shi)施且(qie)實(shi)(shi)時性好的(de)(de)優點。電化(hua)(hua)學實(shi)(shi)驗(yan)常用的(de)(de)方(fang)法(fa)有極(ji)化(hua)(hua)曲線(xian)、交(jiao)流阻抗及電位掃描等。
極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)測(ce)量有(you)利于(yu)研究電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)影響因素和機理(li)。眾(zhong)所(suo)周知，當我們探究可(ke)逆(ni)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)反應時電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)上基本上是不(bu)存(cun)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)，各個電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)反應基本都(dou)在(zai)平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)發生，所(suo)以該(gai)反應為可(ke)逆(ni)的(de)(de)(de)(de)。但是一(yi)旦存(cun)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)通(tong)過(guo)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)原本的(de)(de)(de)(de)平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態就被打破(po)，進(jin)而(er)導(dao)(dao)致(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)偏(pian)離原本的(de)(de)(de)(de)平衡(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)值(zhi)，導(dao)(dao)致(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)反應處(chu)于(yu)一(yi)種不(bu)可(ke)逆(ni)的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態，不(bu)可(ke)逆(ni)程(cheng)度(du)(du)隨著電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)升高(gao)而(er)增強，即(ji)(ji)所(suo)謂的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)就是指(zhi)由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)通(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)而(er)導(dao)(dao)致(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)偏(pian)離平衡(heng)值(zhi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)種現狀(zhuang)(zhuang)，極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線(xian)即(ji)(ji)表示電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)兩(liang)者間的(de)(de)(de)(de)關系，其測(ce)試有(you)以下(xia)幾種方(fang)法。
a. 恒電位法(fa)
恒電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)法(fa)即(ji)將被研究的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)固定(ding)在(zai)不同(tong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)上，然后測(ce)試對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)(du)，在(zai)實際應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)過程中使(shi)用(yong)較為(wei)(wei)普遍的(de)(de)(de)是靜態(tai)法(fa)及動態(tai)法(fa)。所謂靜態(tai)法(fa)是指控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)為(wei)(wei)某一個(ge)特定(ding)值，測(ce)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)(du)，且依(yi)次測(ce)定(ding)整(zheng)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)(du)，從(cong)而得到整(zheng)個(ge)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)；其次動態(tai)法(fa)指控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)按照較為(wei)(wei)緩慢(man)的(de)(de)(de)速度(du)(du)不停地變(bian)化(hua)，并(bing)且測(ce)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)值，瞬時(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與其相(xiang)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)關系曲線(xian)(xian)即(ji)為(wei)(wei)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)。這兩種方法(fa)中較為(wei)(wei)廣泛使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)是動態(tai)法(fa)測(ce)定(ding)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)，該方法(fa)的(de)(de)(de)優點(dian)在(zai)于掃描速度(du)(du)可以(yi)控制(zhi)、可以(yi)自動測(ce)量(liang)(liang)(liang)并(bing)繪(hui)制(zhi)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)，其測(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)結果有較高的(de)(de)(de)重現(xian)性，對(dui)于那(nei)些(xie)需要比較的(de)(de)(de)實驗該方法(fa)為(wei)(wei)首選。
b. 恒(heng)電流法
恒電(dian)(dian)(dian)流(liu)法是指固定(ding)電(dian)(dian)(dian)極(ji)體(ti)系的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)為某一(yi)特定(ding)值(zhi)，測定(ding)跟電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)相對(dui)應的(de)電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)位。恒電(dian)(dian)(dian)流(liu)法測量(liang)極(ji)化曲線在(zai)(zai)測定(ding)過(guo)程(cheng)中電(dian)(dian)(dian)極(ji)很(hen)難達到一(yi)個穩定(ding)的(de)狀(zhuang)態，所以在(zai)(zai)實際(ji)測量(liang)過(guo)程(cheng)中一(yi)般當電(dian)(dian)(dian)位接近穩定(ding)的(de)時(shi)候即可(ke)以讀(du)值(zhi)。
典型的動電位極化曲線如圖5.1所示。圖中Eb為金屬材料的點蝕電位，Ep為保護電位。同樣的實驗狀態下點蝕電位（Eb)值越大則意味著金屬產生點腐蝕的傾向越低；當幾種金屬材料的點蝕電位值相當，只有將點蝕電位和保護電位綜合考慮才能評價金屬的耐蝕能力，（Eb-Ep)差值越低表明材料鈍化膜修復能力越強，耐孔蝕性能越優，因而保護電位（Ep)和點蝕電位（Eb)是被用來表示金屬耐孔腐蝕能力大小的基本參數。在E>Eb的條件下，點蝕必然會發生，不但原來具有的蝕孔會長大而且還會產生新的蝕孔；在E<Ep的情況下不會發生點蝕，原來的孔蝕不會長大而且新的蝕孔也不會產生；在Ep<E<Eb條件下，孔蝕存在，原有的蝕孔會接著擴展并生長，但是新蝕孔不會產生。
電化學阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS),在早期的電化學文獻中電化學阻抗又被稱為交流阻抗（Alternating Current impedance,AC im-pedance).電化學阻抗原先被用于電學中來探究線性電路網絡頻率響應特征，后來被用在電極上，進而成為電化學的研究方式。電化學阻抗譜的原理是指向電化學體系施予一頻率各異的小振幅交流電動勢，測定正弦波頻率（ω)的改變對該電動勢與電流信號比值產生的影響，即測定阻抗隨著正弦波頻率（ω)的變化，也可以通過測定阻抗的相位角Φ隨ω的變化來分析電極材料、腐蝕機理、導電材料、電極過程的動力學等方面的機理。采用小振幅的電信號既能夠防止給系統帶來較大的影響，同時又能夠讓擾動跟響應體系之間表現為近似線性的關系，進而讓測量的結果數學處理更容易。此外，電化學阻抗譜是通過測量過程中獲得的頻率比較寬的阻抗譜探究電極的，所以相對于另外一些電化學法其能夠得到電極界面結構和動力學信息。例如：通過阻抗譜形狀能夠探究金屬電極發生腐蝕的機理；探究金屬表面上保護膜的阻抗特征；對腐蝕金屬進行電化學阻抗測量可以獲得極化電阻（Rp);對腐蝕的金屬材料進行電化學阻抗譜測量，能夠了解動力學參數進而來研究金屬材料抗腐蝕能力的強弱等。因此，電化學阻抗譜成為近年來探究金屬發生腐蝕與采取相應防護措施的重要方式。
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)阻(zu)(zu)抗(kang)（EIS)測試把電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)系統作(zuo)(zuo)為一個等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路，交(jiao)流(liu)(liu)阻(zu)(zu)抗(kang)實驗(yan)的(de)(de)基本等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路如(ru)圖5.2所(suo)示。該電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)組(zu)成元件有電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)（R:金屬(shu)材(cai)料對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)阻(zu)(zu)攔功能）、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感（L:于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中對交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)阻(zu)(zu)礙功能）及(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容（C:電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中對交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)所(suo)引起(qi)的(de)(de)阻(zu)(zu)礙作(zuo)(zuo)用）等(deng)(deng)，這(zhe)些元件按照串聯(lian)或(huo)者并聯(lian)的(de)(de)方(fang)式組(zu)合起(qi)來形成一個等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路。測量電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)阻(zu)(zu)抗(kang)能夠確定等(deng)(deng)效(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)組(zu)成方(fang)式及(ji)各組(zu)成元件的(de)(de)值、通過這(zhe)些元件的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)含義就(jiu)可以分析電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極過程的(de)(de)性質(zhi)和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)系統的(de)(de)結構。
