現(xiàn)階段腐蝕實(shí)驗(yàn)是探究金屬腐蝕以及防護(hù)的主要手段，通過(guò)腐蝕實(shí)驗(yàn)可以探究金屬發(fā)生腐蝕的規(guī)律及機(jī)理、檢查并篩選金屬材料的材質(zhì)、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(yàn)證防腐蝕的效果等。目前探究金屬腐蝕以及防護(hù)的方式有多種，如表面分析法、失重法以及電化學(xué)法。因?yàn)榇蟛糠纸饘佼a(chǎn)生的腐蝕都是電化學(xué)腐蝕，而腐蝕過(guò)程中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)為電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，所以金屬／電解質(zhì)界面（雙電層）的電化學(xué)性質(zhì)被大量使用于探究金屬腐蝕發(fā)生的規(guī)律、腐蝕產(chǎn)生的機(jī)理等方面。因此，在現(xiàn)有的研究金屬腐蝕與防護(hù)的方法中，電化學(xué)方法是一種較為重要的方法。腐蝕電化學(xué)法能夠按照腐蝕金屬電極特點(diǎn)的不同而分為以下三種類型：①. 電化學(xué)動(dòng)力研究方法，指利用控制極化電流及電極電位來(lái)測(cè)定腐蝕體系中的熱力學(xué)參數(shù)；②. 獨(dú)用的腐蝕電化學(xué)測(cè)量跟研究法，指按照金屬電化學(xué)腐蝕的獨(dú)特性建立相應(yīng)的電化學(xué)測(cè)量跟研究方法；③. 通過(guò)模擬裝置來(lái)探究具有獨(dú)特腐蝕形態(tài)的電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，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(chǔ)的為電化學(xué)動(dòng)力法。

  電極電位以及電流密度為腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)所要獲得的重要參數(shù)，其中電極電位表示電解液－金屬界面的特性和結(jié)構(gòu)；電流密度表示金屬材料表面上單位面積內(nèi)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢。絕大多數(shù)電化學(xué)測(cè)試都是測(cè)定電極電位跟電流密度這兩者間的關(guān)聯(lián)。

 與其他電化學(xué)過(guò)程（如電鍍、電解及化學(xué)電源等）相比，金屬電化學(xué)腐蝕測(cè)量過(guò)程的對(duì)象是金屬電極，該過(guò)程有如下特點(diǎn)：

   1. 金屬發(fā)生腐蝕的整個(gè)腐蝕體系由數(shù)個(gè)電極反應(yīng)耦合而成，同時(shí)在整個(gè)電極表面上也發(fā)生著數(shù)個(gè)電極反應(yīng)，所以與只具有一個(gè)電極反應(yīng)的電極系統(tǒng)相比，其在分析和處理腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果上有著一定特別之處。

  2. 電極金屬材料發(fā)生陽(yáng)極溶解反應(yīng)，即腐蝕金屬自身參與的反應(yīng)是電極系統(tǒng)中電極反應(yīng)中的一種。

  3. 測(cè)量過(guò)程中不可以只探究整個(gè)電極表面總的電化學(xué)行為，因?yàn)殡姌O表面表現(xiàn)為多層結(jié)構(gòu)，金屬電極上有著腐蝕產(chǎn)物銹層、腐蝕孔及表面膜，導(dǎo)致電極表面具有不光滑的特點(diǎn)，容易發(fā)生各種形式的局部腐蝕，所以有必要發(fā)展如微區(qū)電化學(xué)測(cè)試之類的能夠表征電極表面不均勻性的研究方法。

  4. 腐蝕金屬的電極反應(yīng)相對(duì)于其他一些電化學(xué)過(guò)程而言比較緩慢。

 此外，腐蝕電化學(xué)測(cè)試方法為原位技術(shù)，能夠比較真實(shí)地反應(yīng)金屬電極表面發(fā)生的實(shí)際腐蝕，擁有較強(qiáng)的靈敏度、操作簡(jiǎn)單容易實(shí)施且實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的方法有極化曲線、交流阻抗及電位掃描等。

  極化曲線的測(cè)量有利于研究電極過(guò)程的影響因素和機(jī)理。眾所周知，當(dāng)我們探究可逆電池的反應(yīng)時(shí)電極上基本上是不存在電流的，各個(gè)電極的反應(yīng)基本都在平衡狀態(tài)下發(fā)生，所以該反應(yīng)為可逆的。但是一旦存在電流通過(guò)，電極原本的平衡狀態(tài)就被打破，進(jìn)而導(dǎo)致電極電位偏離原本的平衡電位值，導(dǎo)致電極反應(yīng)處于一種不可逆的狀態(tài)，不可逆程度隨著電極電流密度的升高而增強(qiáng)，即所謂的電極極化就是指由于電流通過(guò)電極而導(dǎo)致電位偏離平衡值的一種現(xiàn)狀，極化曲線即表示電極電位與電流密度兩者間的關(guān)系，其測(cè)試有以下幾種方法。

a. 恒電位法

  恒電位法即將被研究的電極電位固定在不同的電位上，然后測(cè)試對(duì)應(yīng)電位下的電極電流密度，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中使用較為普遍的是靜態(tài)法及動(dòng)態(tài)法。所謂靜態(tài)法是指控制電極電位為某一個(gè)特定值，測(cè)量相對(duì)應(yīng)電位下的電流密度，且依次測(cè)定整個(gè)電極電位下的電流密度，從而得到整個(gè)極化曲線；其次動(dòng)態(tài)法指控制電極電位按照較為緩慢的速度不停地變化，并且測(cè)量相對(duì)應(yīng)電位下的電流值，瞬時(shí)電流與其相對(duì)應(yīng)的電位關(guān)系曲線即為極化曲線。這兩種方法中較為廣泛使用的是動(dòng)態(tài)法測(cè)定極化曲線，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于掃描速度可以控制、可以自動(dòng)測(cè)量并繪制極化曲線，其測(cè)量的結(jié)果有較高的重現(xiàn)性，對(duì)于那些需要比較的實(shí)驗(yàn)該方法為首選。

b. 恒電流法

  恒電流法是指固定電極體系的電流密度為某一特定值，測(cè)定跟電流密度相對(duì)應(yīng)的電極電位。恒電流法測(cè)量極化曲線在測(cè)定過(guò)程中電極很難達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，所以在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中一般當(dāng)電位接近穩(wěn)定的時(shí)候即可以讀值。

  典型的動(dòng)電位極化曲線如圖5.1所示。圖中E_b為金屬材料的點(diǎn)蝕電位，E_p為保護(hù)電位。同樣的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下點(diǎn)蝕電位（E_b)值越大則意味著金屬產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕的傾向越低；當(dāng)幾種金屬材料的點(diǎn)蝕電位值相當(dāng)，只有將點(diǎn)蝕電位和保護(hù)電位綜合考慮才能評(píng)價(jià)金屬的耐蝕能力，（E_b-E_p)差值越低表明材料鈍化膜修復(fù)能力越強(qiáng)，耐孔蝕性能越優(yōu)，因而保護(hù)電位（E_p)和點(diǎn)蝕電位（E_b)是被用來(lái)表示金屬耐孔腐蝕能力大小的基本參數(shù)。在E>Eb的條件下，點(diǎn)蝕必然會(huì)發(fā)生，不但原來(lái)具有的蝕孔會(huì)長(zhǎng)大而且還會(huì)產(chǎn)生新的蝕孔；在E<E_p的情況下不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕，原來(lái)的孔蝕不會(huì)長(zhǎng)大而且新的蝕孔也不會(huì)產(chǎn)生；在E_p<E<E_b條件下，孔蝕存在，原有的蝕孔會(huì)接著擴(kuò)展并生長(zhǎng)，但是新蝕孔不會(huì)產(chǎn)生。

  電化學(xué)阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS),在早期的電化學(xué)文獻(xiàn)中電化學(xué)阻抗又被稱為交流阻抗（Alternating Current impedance,AC im-pedance).電化學(xué)阻抗原先被用于電學(xué)中來(lái)探究線性電路網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)特征，后來(lái)被用在電極上，進(jìn)而成為電化學(xué)的研究方式。電化學(xué)阻抗譜的原理是指向電化學(xué)體系施予一頻率各異的小振幅交流電動(dòng)勢(shì)，測(cè)定正弦波頻率（ω)的改變對(duì)該電動(dòng)勢(shì)與電流信號(hào)比值產(chǎn)生的影響，即測(cè)定阻抗隨著正弦波頻率（ω)的變化，也可以通過(guò)測(cè)定阻抗的相位角Φ隨ω的變化來(lái)分析電極材料、腐蝕機(jī)理、導(dǎo)電材料、電極過(guò)程的動(dòng)力學(xué)等方面的機(jī)理。采用小振幅的電信號(hào)既能夠防止給系統(tǒng)帶來(lái)較大的影響，同時(shí)又能夠讓擾動(dòng)跟響應(yīng)體系之間表現(xiàn)為近似線性的關(guān)系，進(jìn)而讓測(cè)量的結(jié)果數(shù)學(xué)處理更容易。此外，電化學(xué)阻抗譜是通過(guò)測(cè)量過(guò)程中獲得的頻率比較寬的阻抗譜探究電極的，所以相對(duì)于另外一些電化學(xué)法其能夠得到電極界面結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)信息。例如：通過(guò)阻抗譜形狀能夠探究金屬電極發(fā)生腐蝕的機(jī)理；探究金屬表面上保護(hù)膜的阻抗特征；對(duì)腐蝕金屬進(jìn)行電化學(xué)阻抗測(cè)量可以獲得極化電阻（R_p);對(duì)腐蝕的金屬材料進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜測(cè)量，能夠了解動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)而來(lái)研究金屬材料抗腐蝕能力的強(qiáng)弱等。因此，電化學(xué)阻抗譜成為近年來(lái)探究金屬發(fā)生腐蝕與采取相應(yīng)防護(hù)措施的重要方式。

  電化學(xué)阻抗（EIS)測(cè)試把電化學(xué)系統(tǒng)作為一個(gè)等效電路，交流阻抗實(shí)驗(yàn)的基本等效電路如圖5.2所示。該電路的組成元件有電阻（R:金屬材料對(duì)電流的阻攔功能）、電感（L:于電路中對(duì)交流電的阻礙功能）及電容（C:電路中對(duì)交流電所引起的阻礙作用）等，這些元件按照串聯(lián)或者并聯(lián)的方式組合起來(lái)形成一個(gè)等效電路。測(cè)量電化學(xué)阻抗能夠確定等效電路的組成方式及各組成元件的值、通過(guò)這些元件的電化學(xué)含義就可以分析電化學(xué)電極過(guò)程的性質(zhì)和電化學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。