实验四 金属电化学腐蚀极化曲线

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1、实验四、金属电化学腐蚀及腐实验四、金属电化学腐蚀及腐蚀极化曲线测定蚀极化曲线测定一、实验目的一、实验目的v1 1、了解金属腐蚀原理，及腐蚀电池的形成。了解金属腐蚀原理，及腐蚀电池的形成。v2 2、绘制腐蚀极化曲线（电动势绘制腐蚀极化曲线（电动势电流曲电流曲线），学会分析极化曲线。线），学会分析极化曲线。二、实验原理二、实验原理v腐蚀电池可在两种不同金属元素间形成，由于不同金腐蚀电池可在两种不同金属元素间形成，由于不同金属本身的电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属属本身的电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属处于同一电解质中，并由导体连接这两种金属时，腐处于同一电解质中，并由导体连接这两种金属

2、时，腐蚀电池就形成了。电流通过导体和电解质形成电流回蚀电池就形成了。电流通过导体和电解质形成电流回路，此时两种金属之间的电位差越大，则电路产生的路，此时两种金属之间的电位差越大，则电路产生的电压越大。腐蚀电池一旦形成，阳极金属表面因不断电压越大。腐蚀电池一旦形成，阳极金属表面因不断地失去电子，使金属原子转化为正离子，形成以氢氧地失去电子，使金属原子转化为正离子，形成以氢氧化物为主的化合物，也就是说，阳极遭到了腐蚀；而化物为主的化合物，也就是说，阳极遭到了腐蚀；而阴极金属则相反，它不断地从阳极处得到电子，其表阴极金属则相反，它不断地从阳极处得到电子，其表面因富集了电子，在电解质中几乎没有离子产生

3、，金面因富集了电子，在电解质中几乎没有离子产生，金属表面始终原子状态，即没有腐蚀现象发生。属表面始终原子状态，即没有腐蚀现象发生。 v同一种金属内的腐蚀电池也是普遍存在的，同一种金属内的腐蚀电池也是普遍存在的，它同样导致了金属的电化学腐蚀。同种金属它同样导致了金属的电化学腐蚀。同种金属内部不同部位的电位差是因为金属内部不可内部不同部位的电位差是因为金属内部不可避免地存在着晶间、应力、疲劳、电偶、缝避免地存在着晶间、应力、疲劳、电偶、缝隙等诸多因素而产生的，这些诸多的因素又隙等诸多因素而产生的，这些诸多的因素又是金属结构在冶炼、加工、安装、焊接等过是金属结构在冶炼、加工、安装、焊接等过程中造成的

4、。这就导致在同一金属结构内部程中造成的。这就导致在同一金属结构内部存在着众多小范围的阳极区和大片的阴极区。存在着众多小范围的阳极区和大片的阴极区。金属一旦处于电解质的环境中，腐蚀电池即金属一旦处于电解质的环境中，腐蚀电池即开始工作。开始工作。以下是腐蚀电池形成的缺一不可的条件：以下是腐蚀电池形成的缺一不可的条件： 1.必须有阴极和阳极。必须有阴极和阳极。2.阴极和阳极之间必须有电位差（这种电位差阴极和阳极之间必须有电位差（这种电位差因金属内晶间、应力、疲劳程度、电偶等的差因金属内晶间、应力、疲劳程度、电偶等的差异的存在以及金属表面缝隙、氧浓差等现象的异的存在以及金属表面缝隙、氧浓差等现象的存在

5、，极容易在同一金属结构体内形成）；亦存在，极容易在同一金属结构体内形成）；亦可在两个不同电位金属间形成。可在两个不同电位金属间形成。3.阴极和阳极之间必须有金属的电流通道。阴极和阳极之间必须有金属的电流通道。4.阴极和阳极必须浸在同一电解质中，该电解阴极和阳极必须浸在同一电解质中，该电解质中有流动的自由离子。质中有流动的自由离子。 极化曲线表示电极电位和电流之间的关系，极化曲线表示电极电位和电流之间的关系，通过对实验测量的极化曲线进行分析，可以从通过对实验测量的极化曲线进行分析，可以从电位与电流密度之间的关系来判断极化程度的电位与电流密度之间的关系来判断极化程度的大小，由曲线的倾斜程度可以看出

6、极化程度，大小，由曲线的倾斜程度可以看出极化程度，极化率是电极电位随电流密度的变化率，一般极化率是电极电位随电流密度的变化率，一般用用表示：表示：=E/I=tan 极化率越大，电极极化的倾向也越大，电极化率越大，电极极化的倾向也越大，电极反应速率的微小变化就会引起电极电位的明极反应速率的微小变化就会引起电极电位的明显改变，电极过程不容易进行，受到阻力比较显改变，电极过程不容易进行，受到阻力比较大，反之极化率越小，则电极过程越容易进行。大，反之极化率越小，则电极过程越容易进行。v极化曲线法又称塔菲尔（Tafel）线外推法，一般以纵坐标表示电极电位，横坐标表示电流密度。它是一种测定腐蚀速率的方法。

7、做法是将金属样品制成电极浸入腐蚀介质中，测得电压和电流I的关系，作log|I|-图，将阴、阳极极化曲线的直线部分延长，所得交点对应的即为logIcor,由腐蚀电流Icor除以事先精确测量的样品面积S0，即得腐蚀速率。本实验测铁在硫酸中的极化曲线。 三、仪器及试剂三、仪器及试剂 v仪器：仪器：CHI660B电化学工作站，电解池、电化学工作站，电解池、辅助电极（铂电极）参比电极（带盐桥的辅助电极（铂电极）参比电极（带盐桥的饱和甘汞电极），铁工作电极饱和甘汞电极），铁工作电极 。v试剂：试剂：硫酸（硫酸（1mol/L的的H2SO4溶液）溶液） ，中，中性水溶液性水溶液四、操作步骤四、操作步骤v1电极

8、处理电极处理 工作电极先后工作电极先后800#，1000#砂纸打磨，然后用三次水砂纸打磨，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. 线性扫描伏安法测量铁的极化曲线在工作站中选择线性扫描伏安法测量铁的极化曲线在工作站中选择线性扫描伏安法线性扫描伏安法(Linear Sweep Voltammetry)，设，设置电位范围为置电位范围为0.6V 1.9V ，扫描速率为，扫描速率为25-50mV/s，扫描间隙，扫描间隙(Interval)设为设为0.002V及相应的性及相应的性能参数，可由仪器自动获得整个的极化曲线。所采用能参数，可由仪器自动获得整个的极化曲线。所采用的扫描速率（即电势变化的速率）需要根据研究体系的扫描速率（即电势变化的速率）需要根据研究体系的性质选定。的性质选定。 3.测完之后，应使仪器复原，清洗电极。把参比电极测完之后，应使仪器复原，清洗电极。把参比电极放回原处。放回原处。实验装置示意图五、五、 数据处理数据处理v作阳极极化曲线和阴极极化曲线，由二条切作阳极极化曲线和阴极极化曲线，由二条切线的交点线的交点z求求Ecor、Icor，求出本实验中的腐蚀，求出本实验中的腐蚀速率。速率。六、六、 思考讨论思考讨论v三个电极各有何作用？三个电极各有何作用？