實(shí)驗(yàn)四 金屬電化學(xué)腐蝕極化曲線

1、實(shí)驗(yàn)四、金屬電化學(xué)腐蝕及腐實(shí)驗(yàn)四、金屬電化學(xué)腐蝕及腐蝕極化曲線測(cè)定蝕極化曲線測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康膙1 1、了解金屬腐蝕原理，及腐蝕電池的形成。了解金屬腐蝕原理，及腐蝕電池的形成。v2 2、繪制腐蝕極化曲線（電動(dòng)勢(shì)繪制腐蝕極化曲線（電動(dòng)勢(shì)電流曲電流曲線），學(xué)會(huì)分析極化曲線。線），學(xué)會(huì)分析極化曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理v腐蝕電池可在兩種不同金屬元素間形成，由于不同金腐蝕電池可在兩種不同金屬元素間形成，由于不同金屬本身的電偶序（即電位）存在著差別，當(dāng)兩種金屬屬本身的電偶序（即電位）存在著差別，當(dāng)兩種金屬處于同一電解質(zhì)中，并由導(dǎo)體連接這兩種金屬時(shí)，腐處于同一電解質(zhì)中，并由導(dǎo)體連接這兩種金屬

2、時(shí)，腐蝕電池就形成了。電流通過導(dǎo)體和電解質(zhì)形成電流回蝕電池就形成了。電流通過導(dǎo)體和電解質(zhì)形成電流回路，此時(shí)兩種金屬之間的電位差越大，則電路產(chǎn)生的路，此時(shí)兩種金屬之間的電位差越大，則電路產(chǎn)生的電壓越大。腐蝕電池一旦形成，陽極金屬表面因不斷電壓越大。腐蝕電池一旦形成，陽極金屬表面因不斷地失去電子，使金屬原子轉(zhuǎn)化為正離子，形成以氫氧地失去電子，使金屬原子轉(zhuǎn)化為正離子，形成以氫氧化物為主的化合物，也就是說，陽極遭到了腐蝕；而化物為主的化合物，也就是說，陽極遭到了腐蝕；而陰極金屬則相反，它不斷地從陽極處得到電子，其表陰極金屬則相反，它不斷地從陽極處得到電子，其表面因富集了電子，在電解質(zhì)中幾乎沒有離子產(chǎn)生

3、，金面因富集了電子，在電解質(zhì)中幾乎沒有離子產(chǎn)生，金屬表面始終原子狀態(tài)，即沒有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。屬表面始終原子狀態(tài)，即沒有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。 v同一種金屬內(nèi)的腐蝕電池也是普遍存在的，同一種金屬內(nèi)的腐蝕電池也是普遍存在的，它同樣導(dǎo)致了金屬的電化學(xué)腐蝕。同種金屬它同樣導(dǎo)致了金屬的電化學(xué)腐蝕。同種金屬內(nèi)部不同部位的電位差是因?yàn)榻饘賰?nèi)部不可內(nèi)部不同部位的電位差是因?yàn)榻饘賰?nèi)部不可避免地存在著晶間、應(yīng)力、疲勞、電偶、縫避免地存在著晶間、應(yīng)力、疲勞、電偶、縫隙等諸多因素而產(chǎn)生的，這些諸多的因素又隙等諸多因素而產(chǎn)生的，這些諸多的因素又是金屬結(jié)構(gòu)在冶煉、加工、安裝、焊接等過是金屬結(jié)構(gòu)在冶煉、加工、安裝、焊接等過程中造成的

4、。這就導(dǎo)致在同一金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部程中造成的。這就導(dǎo)致在同一金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在著眾多小范圍的陽極區(qū)和大片的陰極區(qū)。存在著眾多小范圍的陽極區(qū)和大片的陰極區(qū)。金屬一旦處于電解質(zhì)的環(huán)境中，腐蝕電池即金屬一旦處于電解質(zhì)的環(huán)境中，腐蝕電池即開始工作。開始工作。以下是腐蝕電池形成的缺一不可的條件：以下是腐蝕電池形成的缺一不可的條件： 1.必須有陰極和陽極。必須有陰極和陽極。2.陰極和陽極之間必須有電位差（這種電位差陰極和陽極之間必須有電位差（這種電位差因金屬內(nèi)晶間、應(yīng)力、疲勞程度、電偶等的差因金屬內(nèi)晶間、應(yīng)力、疲勞程度、電偶等的差異的存在以及金屬表面縫隙、氧濃差等現(xiàn)象的異的存在以及金屬表面縫隙、氧濃差等現(xiàn)象的存在

5、，極容易在同一金屬結(jié)構(gòu)體內(nèi)形成）；亦存在，極容易在同一金屬結(jié)構(gòu)體內(nèi)形成）；亦可在兩個(gè)不同電位金屬間形成?？稍趦蓚€(gè)不同電位金屬間形成。3.陰極和陽極之間必須有金屬的電流通道。陰極和陽極之間必須有金屬的電流通道。4.陰極和陽極必須浸在同一電解質(zhì)中，該電解陰極和陽極必須浸在同一電解質(zhì)中，該電解質(zhì)中有流動(dòng)的自由離子。質(zhì)中有流動(dòng)的自由離子。 極化曲線表示電極電位和電流之間的關(guān)系，極化曲線表示電極電位和電流之間的關(guān)系，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的極化曲線進(jìn)行分析，可以從通過對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的極化曲線進(jìn)行分析，可以從電位與電流密度之間的關(guān)系來判斷極化程度的電位與電流密度之間的關(guān)系來判斷極化程度的大小，由曲線的傾斜程度可以看出

6、極化程度，大小，由曲線的傾斜程度可以看出極化程度，極化率是電極電位隨電流密度的變化率，一般極化率是電極電位隨電流密度的變化率，一般用用表示：表示：=E/I=tan 極化率越大，電極極化的傾向也越大，電極化率越大，電極極化的傾向也越大，電極反應(yīng)速率的微小變化就會(huì)引起電極電位的明極反應(yīng)速率的微小變化就會(huì)引起電極電位的明顯改變，電極過程不容易進(jìn)行，受到阻力比較顯改變，電極過程不容易進(jìn)行，受到阻力比較大，反之極化率越小，則電極過程越容易進(jìn)行。大，反之極化率越小，則電極過程越容易進(jìn)行。v極化曲線法又稱塔菲爾（Tafel）線外推法，一般以縱坐標(biāo)表示電極電位，橫坐標(biāo)表示電流密度。它是一種測(cè)定腐蝕速率的方法。

7、做法是將金屬樣品制成電極浸入腐蝕介質(zhì)中，測(cè)得電壓和電流I的關(guān)系，作log|I|-圖，將陰、陽極極化曲線的直線部分延長(zhǎng)，所得交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即為logIcor,由腐蝕電流Icor除以事先精確測(cè)量的樣品面積S0，即得腐蝕速率。本實(shí)驗(yàn)測(cè)鐵在硫酸中的極化曲線。 三、儀器及試劑三、儀器及試劑 v儀器：儀器：CHI660B電化學(xué)工作站，電解池、電化學(xué)工作站，電解池、輔助電極（鉑電極）參比電極（帶鹽橋的輔助電極（鉑電極）參比電極（帶鹽橋的飽和甘汞電極），鐵工作電極飽和甘汞電極），鐵工作電極 。v試劑：試劑：硫酸（硫酸（1mol/L的的H2SO4溶液）溶液） ，中，中性水溶液性水溶液四、操作步驟四、操作步驟v1電極

8、處理電極處理 工作電極先后工作電極先后800#，1000#砂紙打磨，然后用三次水砂紙打磨，然后用三次水清洗，再放入乙醇清洗。清洗，再放入乙醇清洗。v2. 線性掃描伏安法測(cè)量鐵的極化曲線在工作站中選擇線性掃描伏安法測(cè)量鐵的極化曲線在工作站中選擇線性掃描伏安法線性掃描伏安法(Linear Sweep Voltammetry)，設(shè)，設(shè)置電位范圍為置電位范圍為0.6V 1.9V ，掃描速率為，掃描速率為25-50mV/s，掃描間隙，掃描間隙(Interval)設(shè)為設(shè)為0.002V及相應(yīng)的性及相應(yīng)的性能參數(shù)，可由儀器自動(dòng)獲得整個(gè)的極化曲線。所采用能參數(shù)，可由儀器自動(dòng)獲得整個(gè)的極化曲線。所采用的掃描速率（即電勢(shì)變化的速率）需要根據(jù)研究體系的掃描速率（即電勢(shì)變化的速率）需要根據(jù)研究體系的性質(zhì)選定。的性質(zhì)選定。 3.測(cè)完之后，應(yīng)使儀器復(fù)原，清洗電極。把參比電極測(cè)完之后，應(yīng)使儀器復(fù)原，清洗電極。把參比電極放回原處。放回原處。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖