线性极化技术测量金属腐蚀速度实验报告参考模板Word格式文档下载.docx

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从电化学的基础理论可知，当铁在硫酸溶液中时，一定发生两个反应过程：

阳极过程：

Fe－2e-＝Fe2＋

阴极过程：

2H＋＋2e-＝H2↑

如果外电路无电流流过时，铁的阳极溶解速度与表面氢的逸出速度相等，该速度就是铁的腐蚀速度，用电流密度i腐表示，此时铁的电位即是腐蚀电位φ腐。

i腐和φ腐可以通过测定铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线，并将两条曲线的直线段外延相交求得，交点所对应的电流是i腐，电位是φ腐。

图1是铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线示意图。

图1铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线示意图

上述方法在实际应用时，有时两条曲线的外延线交点不准确，给精确测量带来很大的误差。

所以本实验采用线性极化法测定腐蚀速度。

线性极化的含意就是指在腐蚀电位附近，当Δφ≤10mV时，极化电流i与极化电位Δφ之间存在着线性规律。

对于由电化学步骤控制的腐蚀体系，存在下列关系式：

该公式即是线性极化法的Stern公式：

式中：

i/Δφ的倒数称为极化电阻Rr＝Δφ/i

ba和bk分别为阳极和阴极的Tafel常数，即是两条外延直线的斜率。

根据上述的基本原理，测量腐蚀体系的极化电阻Rr和Tafel曲线的ba和bk，用Stern公式，即可求出腐蚀速度i腐。

三、实验装置

1.计算机一台

2．电化学分析仪（CHI604e）一台

3．电解池1个

4．辅助电极（铂片电极）1片

5．参比电极（氧化汞电极、甘汞电极）2个

6．研究电极（1cm2低碳钢片一面用环氧树脂封固绝缘）1片

四、实验内容及步骤

1.溶液：

（1）1mol/LNaOH

（2）10%HCl

（3）3.5%KCl

2.测量内容：

（1）测量三种不同体系的Tafel曲线

（2）应用Tafel曲线计算腐蚀电流和斜率

（3）应用Tafel曲线求出极化电阻

3.实验步骤

（1）清洗电解池，装入3.5%KCl溶液。

放入参比电极、辅助电极、研究电极。

研究电极放入电解池前，要用细砂纸打磨至光亮，水洗后用丙酮除油再放入电解池。

（2）接好线路，打开计算机和电化学分析仪开关。

在计算机桌面上用鼠标点击CHI604A图标，进入分析测试系统。

（3）选择菜单中的“T”（Technique）实验技术进入，选择菜单中的TafelPlot，点击“OK”退出。

（4）选择菜单中的“Control”（控制）进入，选择菜单中的OpenCircuitPotential（开路电压）得出给定的开路电压退出。

（5）选择菜单中的Parameters（实验参数）进入实验参数设置。

InitE（V）（初始电位）和FinalE（V）终止电位，应根据给定的开路电压±

（0.25－0.5）V来确定。

ScanRate（V/s）扫描速度为0.0005-0.001。

其余的参数可选择自动设置。

（6）选择菜单中的“”Run开始扫描。

（7）扫描结束，选择菜单中的Graphics（图形）进入，选择Graph 

Option（图形选择）进入，在Data（数据）选择Current（电流）进入图形，取Δφ和对应的ΔI，Δφ/ΔI=Rr，计算出极化电阻。

（8）进入Analysis（分析），选择菜单中SpecialAnalysis（特殊分析）进入，点击Calculate（计算）得出阴极Tafel斜率、阳极Tafel斜率和腐蚀电流。

（9）换溶液，重复以上步骤，分别做1mol/LNaOH（参比电极换成氧化汞电极）、10%HCl两种不同体系的实验。

（10）将所做出的曲线存盘、打印。

（11）关闭电源，取出研究电极，清洗干净，结束实验。

五、实验结果分析

第一组实验：

3.5%KCl体系（共测了两次）

用matlab处理后作出的图为：

（1）计算：

斜率分别为：

ba=7.5251,

bk=6.7087

切线交点：

v=-0.199，logi=-6.356

即：

i腐=4.4027e-007

在开路电压附近拟合直线：

斜率为：

k=0.2195e-4

所以

Rr＝Δφ/i=1/k=4.5556e+4

=k

=3.3806e-005

（2）计算：

ba=8.4232,

bk=4.6954

v=-0.1850，logi=-6.4970

i腐=3.1840e-007

k=0.1035e-4

Rr＝Δφ/i=1/k=9.6575e+4

=1.3555e-005

2、第二组：

1mol/LNaOH（两组数据）

ba=4.6833,

bk=9.7172

v=-0.2730，logi=-6.0089

i腐=9.7979e-007

k=0.7185e-4

Rr＝Δφ/i=1/k=1.3918e+4

=9.8588e-005

（2）

ba=6.8884,

bk=10.6167

v=-0.2820，logi=-6.1596

i腐=6.9249e-007

k=0.4837e-4

Rr＝Δφ/i=1/k=2.0674e+4

=8.7749e-005

3、第三组实验：

10%HCl（两组数据）

（1）

ba=12.2697,

bk=23.4083

v=-0.3910，logi=-4.4908

i腐=2.4696e-005

k=2.8e-3

Rr＝Δφ/i=1/k=357.1429

=9.8e-003

ba=8.4160,

bk=23.4758

v=-0.3900，logi=-4.4908

i腐=3.2300e-005

k=2.6e-3

Rr＝Δφ/i=1/k=384.6154

=6.9e-003

通过计算把相应实验组的极化电阻、阴极塔菲尔曲线斜率、阳极塔菲尔曲线斜率和腐蚀电流计算出，结果附于相应图旁。

2、试分析比较三种不同体系的Tafel曲线的差异。

答：

三种体系的Tafel曲线形状走势差不多，但是HcL的阴阳极塔菲尔曲线斜率相差很大，其余两种体系相差不大。

4．如果两条切线能相交，交点对应的电流即是腐蚀电流密度i腐，比较与用Stern公式计算出的腐蚀电流密度i腐的差异。

有以上计算结果可知，由交点求出的腐蚀电流密度与用Stern公式计算出的腐蚀电流密度相差比较大，但所有数据都相差两个数量级，可能的原因有两个，一是测量时出现错误（仪器出错或是操作出错）；

二是用Stern公式计算的腐蚀电流密度有条件，可能条件不太适合（例如浓度或是问题）。

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