La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es una potente técnica electroquímica que utiliza una señal de corriente alterna (CA) de pequeña amplitud para probar las características de impedancia de una celda. La EIS se utiliza ampliamente como técnica de caracterización estándar en corrosión, biosensores, baterías, celdas de combustible, recubrimientos, electroquímica física y más.
Para recubrimientos protectores, la EIS es un método cuantitativo utilizado para la evaluación acelerada del rendimiento anticorrosivo. En el caso de la corrosión, es esencial poder predecirla y comprender los mecanismos de daño debido a los importantes desafíos que presenta la corrosión para tantas industrias en el mundo, sin mencionar los desastres y las enormes pérdidas financieras que puede causar. Las mediciones de EIS proporcionan datos más confiables para predecir el rendimiento a largo plazo de un recubrimiento protector en tiempos de prueba más cortos en comparación con los métodos de prueba de corrosión tradicionales.
Aspectos básicos de la prueba de EIS
La prueba de EIS no es un proceso de rutina, sino que requiere que un experto en EIS ejecute la prueba y analice los datos a través de la simulación de modelado. Ximing Li, PhD, ha estado estudiando la EIS durante años y es un experto en el campo en Lubrizol. La prueba de EIS se ejecuta utilizando un potenciostato/galvanostato, que utiliza una señal de CA de pequeña amplitud para investigar las características de impedancia de una celda analizada.
Los laboratorios de aplicaciones de Lubrizol utilizan instrumentos potenciostatos/galvanostatos Gamry Reference® 600 y muchas celdas de prueba de vidrio para realizar pruebas de EIS.
En comparación con las pruebas tradicionales de corrosión acelerada, como la niebla salina, la EIS proporciona una prueba cuantitativa objetiva, más rápida y más confiable para recubrimientos protectores. También es un método no destructivo, a diferencia de los trazos hechos en los paneles de prueba en las pruebas de niebla salina, para monitorear el proceso de daño del recubrimiento y comprender los mecanismos de falla.
Aditivos y recubrimientos protectores
El método EIS puede proporcionar los mecanismos para ayudar a comprender la relación de estructura/propiedad para acelerar y mejorar el proceso de desarrollo de recubrimientos protectores en aplicaciones directamente sobre metal (DTM), y Lubrizol aprovecha al máximo esta capacidad. Hay dos formas importantes en que la técnica EIS ayuda a mejorar los polímeros. En primer lugar, la EIS proporciona una evaluación del rendimiento mucho más rápida, al menos 10 veces más rápida en comparación con otros métodos de prueba comunes, como la niebla salina. En segundo lugar, el análisis de modelado de EIS ayuda a comprender los mecanismos de falla (barrera, adhesión y pasivación) y la evolución del daño de un nuevo polímero, que proporciona información valiosa. Eso es algo que los métodos de prueba comunes no pueden hacer.
"Para mejorar el rendimiento dispersante de los recubrimientos DTM, Lubrizol ha utilizado la EIS para estudiar el efecto de diferentes tipos de dispersantes en pintura blanca (TiO2) sobre acero laminado en frío", sostiene Ximing. "Diseñamos diferentes modelos para diferenciar dos propiedades protectoras: barrera y adhesión de trazos. Esto ayuda a comprender cómo interactúa un dispersante con los pigmentos de un polímero".
Ximing continúa diciendo: "la técnica EIS no es solo para aditivos y recubrimientos DTM, sino que el sistema debe poder conectarse con una celda de prueba electroquímica, razón por la cual se usa ampliamente en aplicaciones de corrosión, biosensores, baterías, celdas de combustible, recubrimientos metálicos y electroquímica física. Por ejemplo, hemos utilizado EIS para evaluar los antioxidantes e inhibidores antienjuague".
En resumen, la EIS es una herramienta importante y potente para mejorar polímeros y dispersantes para aplicaciones DTM y en varias otras áreas relacionadas con la electroquímica. En recubrimientos protectores, la técnica EIS ofrece varias ventajas para predecir la resistencia a la corrosión en el mundo real con mayor precisión y rapidez que otros métodos de prueba, como la prueba de niebla salina, debido a la poca repetibilidad y reproducibilidad de esos otros métodos.
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