El sistema estándar de tres electrodos es obligatorio porque desacopla la medición del potencial del flujo de corriente. En las pruebas electroquímicas de corrosión de muestras soldadas, esta configuración aísla el circuito de medición del circuito de potencia. Al hacerlo, elimina la caída de voltaje causada por la resistencia de la solución, asegurando que los datos reflejen el comportamiento real de la superficie del material en lugar de las propiedades del electrolito.
Al separar el circuito de corriente del circuito de medición de potencial, este sistema elimina la influencia de la caída de potencial (caída óhmica). Esto permite la captura de alta precisión de las curvas de polarización y la extracción precisa de parámetros termodinámicos críticos como el potencial de corrosión.
La Arquitectura de la Precisión
Para comprender por qué este sistema es innegociable para las muestras soldadas, primero debe comprender el papel específico de cada componente definido en la configuración estándar.
El Electrodo de Trabajo
Esta es la muestra soldada en sí. Es el material que se está investigando y el punto focal de la reacción electroquímica.
El Contraelectrodo
Típicamente un electrodo de platino, este componente completa el circuito de corriente. Permite que la electricidad fluya a través de la solución electrolítica sin participar en la reacción que se mide en la superficie de la soldadura.
El Electrodo de Referencia
Generalmente un electrodo de calomel saturado (ECS), este proporciona un potencial estable y conocido. Sirve como la "regla" contra la cual se mide el potencial de la muestra soldada.
El Problema Central: Corriente vs. Medición
El desafío fundamental en las pruebas de corrosión es medir el potencial de una muestra mientras se induce simultáneamente una reacción (que requiere corriente).
La Interferencia de la Resistencia
Cuando la corriente pasa a través de un electrolito, encuentra resistencia. Según la Ley de Ohm, esta resistencia crea una caída de voltaje (a menudo llamada caída de IR).
El Fallo de los Sistemas de Dos Electrodos
En una configuración simple de dos electrodos, se utiliza el mismo electrodo para transportar corriente y medir el potencial. En consecuencia, la medición incluye los errores de caída de IR, distorsionando los datos.
La Distorsión de los Datos
Si estos errores no se eliminan, las curvas de polarización resultantes serán inexactas. Esto hace imposible distinguir las propiedades de corrosión reales de la soldadura de la resistencia de la solución de prueba.
Cómo Funciona la Solución de Tres Electrodos
El sistema de tres electrodos resuelve el problema de la resistencia dividiendo la operación en dos circuitos distintos.
Circuito 1: El Bucle de Corriente
La corriente fluye exclusivamente entre el electrodo de trabajo (soldadura) y el contraelectrodo (platino). Este bucle impulsa la reacción electroquímica pero no se utiliza para la medición.
Circuito 2: El Bucle de Medición
El voltaje se mide entre el electrodo de trabajo y el electrodo de referencia. Debido a que este circuito de medición tiene una impedancia muy alta, fluye una corriente insignificante a través de él.
Eliminando la Caída
Dado que prácticamente no fluye corriente a través del electrodo de referencia, no hay caída de IR en el circuito de medición. El sistema captura el potencial puro de la superficie de la soldadura, sin verse afectado por la resistencia de la solución.
Comprender las Compensaciones
Si bien el sistema de tres electrodos es el estándar para la precisión, requiere una implementación cuidadosa para evitar la introducción de nuevos errores.
Complejidad de la Configuración
Este sistema es físicamente más complejo que las simples sondas de resistencia. Requiere una geometría precisa; el electrodo de referencia debe colocarse cerca del electrodo de trabajo para ser efectivo.
Estabilidad del Electrodo de Referencia
La precisión de toda la prueba depende de la estabilidad del electrodo de referencia (ECS). Si el ECS está contaminado o dañado, la "línea base" cambia, lo que hace que todos los parámetros termodinámicos recopilados no sean válidos.
Tomando la Decisión Correcta para Su Objetivo
Al realizar pruebas electroquímicas en soldaduras, la configuración que elija dicta la validez de sus datos termodinámicos.
- Si su enfoque principal es obtener curvas de polarización precisas: Debe utilizar el sistema de tres electrodos para evitar que la resistencia de la solución distorsione la forma de la curva.
- Si su enfoque principal es determinar el potencial de corrosión específico: Debe confiar en la línea base estable proporcionada por el electrodo de referencia separado (ECS) para extraer parámetros termodinámicos precisos.
En última instancia, el sistema de tres electrodos es el único método viable para aislar el comportamiento electroquímico real de una soldadura del ruido eléctrico del entorno de prueba.
Tabla Resumen:
| Componente | Rol | Descripción |
|---|---|---|
| Electrodo de Trabajo | Muestra Soldada | El punto focal de la reacción electroquímica que se investiga. |
| Contraelectrodo | Platino | Completa el circuito de corriente sin interferir con la reacción. |
| Electrodo de Referencia | ECS | Proporciona una línea base de potencial estable para medir con precisión el potencial de la soldadura. |
| Aislamiento del Circuito | Desacoplamiento | Separa el flujo de corriente de la medición de potencial para eliminar los errores de la Ley de Ohm. |
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Referencias
- M. Dziekońska, T. Jung. Microstructure and Properties of Dissimilar Joints of AISI 430 Steel with Inconel 625 Obtained by Electron Beam Welding. DOI: 10.12913/22998624/152529
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