13 tiêu chuẩn ISO về phương pháp thử ăn mòn điện hóa mới

Thử nghiệm điện hóa giúp đánh giá động học ăn mòn, khả năng thụ động hóa, nguy cơ ăn mòn cục bộ và hiệu quả của lớp phủ bảo vệ. Tuy nhiên, kết quả chỉ có giá trị so sánh khi phòng thí nghiệm thống nhất thuật ngữ, cấu hình cell, chương trình đo và cách xử lý dữ liệu. Hệ thống Tiêu chuẩn ăn mòn điện hóa ISO cung cấp hướng dẫn cho phép đo phân cực, phổ tổng trở, nhiễu điện hóa, đánh giá lớp phủ và những môi trường chuyên biệt. Bài viết dưới đây tổng hợp 13 tiêu chuẩn đang được sử dụng, đồng thời làm rõ phạm vi và điểm chính của từng tài liệu.

13 tiêu chuẩn ISO thử nghiệm ăn mòn điện hóa

Danh sách dưới đây bao gồm các phương pháp đo trực tiếp cùng những tiêu chuẩn nền tảng về thuật ngữ, trình bày dữ liệu và đánh giá mẫu sau thử nghiệm. Do đó, không phải cả 13 tài liệu đều là một quy trình đo điện hóa độc lập, nhưng chúng có vai trò liên kết trong một chương trình nghiên cứu hoàn chỉnh.

1. ISO 8044:2024 – Thuật ngữ về ăn mòn kim loại và hợp kim

ISO 8044:2024 thiết lập hệ thống thuật ngữ chung về ăn mòn được sử dụng trong khoa học và công nghệ. Tiêu chuẩn định nghĩa các khái niệm như tốc độ ăn mòn, phân cực, thụ động hóa, tái thụ động và ăn mòn điện hóa.

Tài liệu áp dụng quy ước dấu thế điện cực theo IUPAC, giúp phòng thí nghiệm hiểu và sử dụng thuật ngữ thống nhất. Đây không phải phương pháp thử trực tiếp mà là cơ sở ngôn ngữ cho những tiêu chuẩn còn lại. Phiên bản hiện hành là lần xuất bản thứ sáu, thay thế ISO 8044:2020.

2. ISO 17474:2012 – Quy ước trình bày dữ liệu điện hóa

ISO 17474:2012 quy định cách báo cáo và hiển thị dữ liệu trong thử nghiệm ăn mòn. Nội dung bao gồm quy ước về điện thế, mật độ dòng điện, tổng trở điện hóa và cách trình bày kết quả trên đồ thị.

Tiêu chuẩn giúp người dùng thống nhất chiều trục, dấu của dòng điện và điện thế cũng như đơn vị đo. Điều này đặc biệt quan trọng khi so sánh đường cong phân cực, giản đồ Nyquist hoặc Bode giữa nhiều thiết bị và phòng thí nghiệm. ISO xác nhận phiên bản năm 2012 vẫn còn hiệu lực sau lần xem xét năm 2022.

3. ISO 17475:2005 – Đo phân cực thế tĩnh và thế động

ISO 17475:2005 hướng dẫn thực hiện phép đo phân cực thế tĩnh và phân cực thế động trên kim loại, hợp kim.

Phương pháp được sử dụng để nghiên cứu:

• Động học của phản ứng anot và catot.
• Khả năng hình thành vùng thụ động.
• Thời điểm bắt đầu ăn mòn cục bộ.
• Khả năng tái thụ động của kim loại.
• Ảnh hưởng của điện thế đến dòng điện ăn mòn.

Phép đo thường sử dụng cell ba điện cực gồm điện cực làm việc, điện cực tham chiếu và điện cực đối. Khi áp dụng cần kiểm soát diện tích mẫu, tốc độ quét, dung dịch, nhiệt độ và khoảng cách đặt điện cực. Phiên bản này đã được ISO xác nhận lại vào năm 2025 và có đính chính kỹ thuật Cor 1:2006.

4. ISO 11463:2020 – Đánh giá ăn mòn điểm

ISO 11463:2020 hướng dẫn nhận diện, kiểm tra và đánh giá các điểm ăn mòn hình thành trên bề mặt kim loại. Tiêu chuẩn tập trung vào chiều sâu, mật độ, hình dạng và tốc độ phát triển của hố ăn mòn.

Tài liệu thường được sử dụng sau khi mẫu đã trải qua phép thử phân cực hoặc tiếp xúc với môi trường gây ăn mòn điểm. Kết quả hỗ trợ so sánh vật liệu, đánh giá mức độ hư hỏng và ước tính khả năng làm việc còn lại của kết cấu.

5. ISO 12732:2006 – Đánh giá mức độ nhạy cảm hóa bằng DL-EPR

ISO 12732:2006 quy định phép đo tái hoạt hóa điện động điện hóa vòng kép, viết tắt là DL-EPR. Phương pháp được sử dụng để xác định mức độ nhạy cảm hóa của thép không gỉ và hợp kim nền niken.

Mẫu được quét thế theo chiều hoạt hóa đến vùng thụ động, sau đó quét ngược về thế ban đầu. Tỷ lệ giữa dòng tái hoạt hóa và dòng hoạt hóa được sử dụng làm chỉ số đánh giá mức độ nhạy cảm hóa.

Giá trị tỷ lệ cao cho thấy vật liệu có nhiều khu vực suy giảm nguyên tố hợp kim và có nguy cơ ăn mòn liên tinh cao hơn. Tuy nhiên, kết quả không thay thế hoàn toàn các phép thử riêng về ăn mòn điểm, nứt ứng suất hoặc ăn mòn liên tinh.

6. ISO 16773-1:2016 – Thuật ngữ trong phép đo EIS

ISO 16773-1:2016 là phần đầu tiên của bộ tiêu chuẩn phổ tổng trở điện hóa EIS dành cho mẫu kim loại có hoặc không có lớp phủ.

Tài liệu định nghĩa những thuật ngữ dùng trong toàn bộ bộ ISO 16773, giúp người dùng thống nhất cách hiểu về tổng trở, hệ có tổng trở cao, dummy cell và những thông số liên quan. Đây là tài liệu nền tảng, không quy định riêng một chương trình thu thập dữ liệu.

Những thiết bị cung cấp chính hãng phục vụ cho ăn mòn điện hóa:

• CELL Điện hóa ăn mòn tiêu chuẩn
• CELL đo ăn mòn điện hóa
• Cell điện hóa kiểm tra lớp phủ kim loại
• Cell nghiên cứu ăn mòn điện hóa

7. ISO 16773-2:2016 – Thu thập dữ liệu phổ tổng trở

ISO 16773-2:2016 hướng dẫn tối ưu quá trình thu thập dữ liệu EIS, đặc biệt đối với các mẫu phủ có tổng trở cao. Tiêu chuẩn đề cập đến cấu hình thiết bị, dải đo, độ chính xác, lựa chọn thông số và phương pháp trình bày kết quả.

Cell đo phải tạo được diện tích tiếp xúc xác định, kín dung dịch và sử dụng vật liệu không phản ứng với môi trường thử. Tiêu chuẩn tập trung vào việc thu nhận dữ liệu đáng tin cậy, không hướng dẫn đầy đủ cách diễn giải phổ; nội dung phân tích được bổ sung trong các phần tiếp theo.

8. ISO 16773-3:2016 – Đánh giá hệ thống EIS bằng dummy cell

ISO 16773-3:2016 hướng dẫn kiểm tra hệ thống đo EIS bằng dummy cell mô phỏng mẫu phủ có tổng trở cao.

Dummy cell có mạch điện tương đương và thông số đã biết, cho phép đánh giá:

• Khả năng thu nhận tín hiệu của thiết bị.
• Độ chính xác theo dải tần số.
• Ảnh hưởng của dây dẫn và kết nối.
• Chất lượng quá trình khớp mạch tương đương.
• Sai số do nhiễu điện từ.

Đối với hệ có tổng trở rất cao, phép đo dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường. Tiêu chuẩn vì vậy đề cập đến việc sử dụng lồng Faraday, bố trí dây phù hợp và kiểm tra thiết bị trước khi đo mẫu thật.

9. ISO 16773-4:2017 – Ví dụ và diễn giải phổ EIS

ISO 16773-4:2017 cung cấp các ví dụ phổ tổng trở của mẫu kim loại phủ polymer và mẫu không phủ. Tài liệu hỗ trợ nhận diện những đặc điểm thường gặp trên giản đồ Nyquist và Bode.

Thông qua hình dạng phổ, người dùng có thể đánh giá sơ bộ điện trở lớp phủ, điện dung, sự thấm điện phân và quá trình ăn mòn tại bề mặt kim loại. Tuy nhiên, mô hình mạch tương đương phải được lựa chọn dựa trên cơ chế vật lý của hệ, không nên chỉ chọn mô hình có sai số khớp nhỏ nhất.

10. ISO 17093:2015 – Đo nhiễu điện hóa

ISO 17093:2015 hướng dẫn quy trình và phương pháp phân tích nhiễu điện hóa trên kim loại không phủ hoặc có lớp phủ hữu cơ.

Kỹ thuật này ghi nhận những dao động tự phát của dòng điện và điện thế mà không cần áp dụng tín hiệu kích thích từ bên ngoài. Nhờ đó, người dùng có thể theo dõi trạng thái ăn mòn tự nhiên với mức độ tác động thấp đến mẫu.

Thiết bị phải có độ nhiễu nội tại thấp và độ phân giải đủ cao để phân biệt tín hiệu của quá trình ăn mòn với nhiễu môi trường. Cấu hình ghép hai điện cực thường sử dụng chế độ ampe kế điện trở bằng không, còn gọi là ZRA.

11. ISO 17463:2022 – Đánh giá nhanh lớp phủ bằng kỹ thuật ACET

ISO 17463:2022 hướng dẫn xác định đặc tính chống ăn mòn của lớp phủ hữu cơ bằng kỹ thuật điện hóa chu kỳ gia tốc ACET.

Một chu kỳ thường kết hợp:

• Đo EIS ban đầu.
• Phân cực catot để tạo tác động gia tốc.
• Theo dõi quá trình hồi phục điện thế.
• Đo lại phổ tổng trở.
• So sánh sự thay đổi của lớp phủ qua các chu kỳ.

ACET giúp phân biệt nhanh hiệu suất của các hệ sơn phủ mà không phải chờ thời gian ngâm kéo dài. Tuy nhiên, kết quả chủ yếu phù hợp để sàng lọc và so sánh; không nên chuyển đổi trực tiếp thành tuổi thọ thực tế của lớp phủ. Phiên bản 2022 đã thay thế ISO 17463:2014.

12. ISO 8057:2024 – Ăn mòn điện hóa giữa CFRP và kim loại

ISO 8057:2024 quy định phép thử xác định tốc độ ăn mòn galvanic của kết cấu ghép giữa vật liệu composite sợi carbon CFRP và kim loại có lớp phủ bảo vệ.

CFRP thường có điện thế tương đối quý hơn nhiều kim loại kỹ thuật. Khi lớp phủ bị thấm điện phân, kim loại trong mối ghép có thể trở thành anot và bị ăn mòn nhanh.

Tiêu chuẩn hướng dẫn thiết bị, dung dịch thử, đánh giá khuếch tán chất điện ly qua lớp phủ và ước tính tốc độ ăn mòn. Phương pháp phù hợp với ngành hàng không, ô tô và hàng hải nhưng không thay thế hoàn toàn thử nghiệm trong điều kiện sử dụng thực tế.

13. ISO 4905:2023 – Thử ăn mòn điện hóa trong muối nóng chảy

ISO 4905:2023 hướng dẫn thử ăn mòn kim loại trong môi trường muối nóng chảy ở nhiệt độ cao bằng phân cực thế động và phổ tổng trở điện hóa.

Phương pháp được phát triển cho các ứng dụng như hệ thống nhiệt mặt trời tập trung, thiết bị hóa chất, nồi hơi và những quá trình sử dụng muối làm môi chất truyền nhiệt.

Hệ thống thử khác đáng kể so với cell điện hóa dùng dung dịch nước ở nhiệt độ phòng. Thiết bị cần cell chịu nhiệt, vật liệu điện cực phù hợp, cảm biến nhiệt được hiệu chuẩn và điện cực tham chiếu chuyên dụng cho muối nóng chảy. Điện cực tham chiếu nước thông thường không thể sử dụng trực tiếp trong môi trường này.

Trên đây là tổng hợp những phương pháp thử tiêu chuẩn ISO cho ăn mòn điện hóa tiêu biểu, hy vọng sẽ là nguồn tham khảo cơ bản, hữu ích khi dự kiến đầu tư thiết bị hay những ứng dụng thực tế nhé.