J线性极化技术测量金属腐蚀速度实验报告.docx
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J线性极化技术测量金属腐蚀速度实验报告
北京理工大学电极过程动力学实验报告
姓名班级学号
实验日期年月日指导教师
同组姓名成绩
实验名称线性极化技术测量金属腐蚀速度
一、实验目的
1.了解线性极化法测定金属腐蚀速度的原理和方法;
2.掌握电位扫描法测定塔菲尔曲线;
3.应用塔菲尔曲线计算极化电阻、斜率和腐蚀电流;
4.应用stern公式计算腐蚀速度。
二、实验原理
以测量铁在硫酸溶液中的腐蚀为例。
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。