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碳钢极化曲线的测定
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碳钢在碳酸铵溶液中的钝化行为 教师辅导
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你可能喜欢《极化曲线怎么分析》_精选优秀范文十篇
极化曲线怎么分析
极化曲线怎么分析
范文一：Cview 2 软件操作步骤1. 打开软件2 打开数据点击这个按钮后，会弹出这个对话框。按步骤1,2,3,4做好.做好第4步后，要得到这个结果. 模板文件要在“files to plot”框中显示；然后再点击OK.3
数据处理（选取数据点操作）这个是根据实验数据画的图。但是没有被激活。需要按下面步骤：1
要选到你要处理的数据名称；然后数据就被激活，你可以看到各个数据点,注意你和不同的实验数据，一点要把这个选项选在相对应的数据文件.其中2和3处是两个可以动的小方框，非常重要，它是用来选取数据点的，对数据分析有用。你只要双击这两个点中的一个，就可以激活相应的点，然后滚动鼠标中键，就可以选取任何一个实验数据点了。 4
数据处理（阳极拟合，阴极拟合）点击Tools按钮,选择 Data Fitting 选项得到这个界面1处表示做Tafel拟合，2,3分别表示阳极拟合和阴极拟合，你可以先做阳极拟合，再做阴极拟合。下面是做阳极拟合：应该选择这一点2
回到数据图片界面上，这个时候可以双击绿色小方块，滚动中键进行数据选择。不同的人选择的数据不一样，拟合结果不同，你选择你认为对的就可以了。下面这个是我选择的阳极端的数据点，选好了之后点击Fit按钮，进行拟合。3 阳极端拟合结果：可得到一条你拟合的曲线，以及在results里面会显示相关的电化学拟合数据。这和结果还不是最后结果，因为还没有做阴极端拟合。4
阴极端拟合：在上一个图片上双击小绿方块，可以生成新的小方块，然后把方块滚动到阴极端去，如下图所示。5最后拟合结果：然后点击Fit 按钮得到最后拟合结果。如图所示：1,2 两条直线的交点对应的横纵坐标就是相应的腐蚀电流和腐蚀电位。这两个数据可以在Result 方框中看到，分别是I0，E0两个值。其中还有Ba和Bc两个数据的值，这个是用来计算腐蚀速率的，相关的书籍上有公式，你可以带进去计算。软件操作方针就这些了。原文地址：Cview 2 软件操作步骤1. 打开软件2 打开数据点击这个按钮后，会弹出这个对话框。按步骤1,2,3,4做好.做好第4步后，要得到这个结果. 模板文件要在“files to plot”框中显示；然后再点击OK.3
数据处理（选取数据点操作）这个是根据实验数据画的图。但是没有被激活。需要按下面步骤：1
要选到你要处理的数据名称；然后数据就被激活，你可以看到各个数据点,注意你和不同的实验数据，一点要把这个选项选在相对应的数据文件.其中2和3处是两个可以动的小方框，非常重要，它是用来选取数据点的，对数据分析有用。你只要双击这两个点中的一个，就可以激活相应的点，然后滚动鼠标中键，就可以选取任何一个实验数据点了。 4
数据处理（阳极拟合，阴极拟合）点击Tools按钮,选择 Data Fitting 选项得到这个界面1处表示做Tafel拟合，2,3分别表示阳极拟合和阴极拟合，你可以先做阳极拟合，再做阴极拟合。下面是做阳极拟合：应该选择这一点2
回到数据图片界面上，这个时候可以双击绿色小方块，滚动中键进行数据选择。不同的人选择的数据不一样，拟合结果不同，你选择你认为对的就可以了。下面这个是我选择的阳极端的数据点，选好了之后点击Fit按钮，进行拟合。3 阳极端拟合结果：可得到一条你拟合的曲线，以及在results里面会显示相关的电化学拟合数据。这和结果还不是最后结果，因为还没有做阴极端拟合。4
阴极端拟合：在上一个图片上双击小绿方块，可以生成新的小方块，然后把方块滚动到阴极端去，如下图所示。5最后拟合结果：然后点击Fit 按钮得到最后拟合结果。如图所示：1,2 两条直线的交点对应的横纵坐标就是相应的腐蚀电流和腐蚀电位。这两个数据可以在Result 方框中看到，分别是I0，E0两个值。其中还有Ba和Bc两个数据的值，这个是用来计算腐蚀速率的，相关的书籍上有公式，你可以带进去计算。软件操作方针就这些了。
范文二：1.从图中可以看出，1的腐蚀电位比较正，且腐蚀电流较小，说明1号的耐蚀性能较好。 2号曲线上半支出现这种现象一般是由于钝化造成的2.似乎你的极化曲线测试的有点问题，好像不大对！钝化区非常短，感觉可以多测试几次取个最好的值！3.2虽然钝化了，但是钝化区间非常短。我感觉你这两个图测试的也有问题，看看能不能重复测试一下，看重复性如何4.极化曲线的腐蚀电位真的说明不了什么问题么，只看腐蚀电流？这个说法正确。但是要是一系列的实验中，腐蚀电位移动规律一样，倒是可以说明问题的极化曲线中腐蚀电位的问题确实很麻烦，对很多体系而言，腐蚀电位变化较大，倒是腐蚀电流还可以说明问题的。5.我们对腐蚀电极系统做极化曲线，其目的无非是想从极化曲线中获得我们所需要的数据，极化曲线又可以分为线性极化区，弱极化区，强极化区，可以从中解析出我们所需要的动力学参数，依据动力学参数则可以定量的评价腐蚀体系的性能。个人认为用极化曲线来评价腐蚀体系还是一种很成熟的方法，在评价腐蚀体系时一般还用到了交流阻抗方法，虽然用交流阻抗方法可以获得更多的动力学参数，以更有力的数据来说明腐蚀体系，但交流阻抗方法还是存在很多问题的，也存在很多争议！6.其实腐蚀电位的大小可以说明：腐蚀进难易程度；腐蚀电流的大小说明腐蚀的程度及腐蚀过程进行的快慢！7.具体而言：实际试验中极化曲线分为四个区，活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。极化曲线可用实验方法测得。分析研究极化曲线，是解释金属腐蚀的基本规律、揭示金属腐蚀机理和探讨控制腐蚀途径的基本方法之一。8.你们讨论的大多是金属电极，那么在金属氧化物电极中的腐蚀过程是指什么呢？？是金属氧化物本身的溶解过程，还是金属氧化物的电还原产物（金属）的腐蚀过程呢？？如氧化锌电极在氢氧化钾溶液中。请赐教！！9.极化：由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化。 极化曲线：描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线极化曲线表示电极电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线。如电极分别是阳极或阴极，所得曲线分别称之为阳极极化曲线(anodic polarization curve)或阴极极化曲线(cathodic polarization curve)极化曲线分为四个区，活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。极化曲线可用实验方法测得。分析研究极化曲线，是解释金属腐蚀的基本规律、揭示金属腐蚀机理和探讨控制腐蚀途径的基本方法之一。电极反应是可逆的，但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。极化曲线的测试方法主要是 恒点位 恒电流 两种方法了10.前段时间用上海产的chi660c电化学工作站测量了一系列铝合金的电化学极化曲线，曲线测比较平滑，但用电化学工作站得出的腐蚀电流密度相差很大，有时相差几个数量级（同一曲线所选拟合区间不一样，得出的电流密度相差也很大），以致不知该如何比较规律（另外说明的是，腐蚀电位也没规律，与腐蚀电流变化就更不一致，当然二者描述的电化学方面不同，有差别可以理解，但是看到别人得出的规律都是一致的，所以既好奇又郁闷）。本人对于电化学的相关理论知识理解不是很多，在此想请教各位，是否是测试过程中要特别注意什么问题（工作电极应该制作的比较好了，表面磨得很光滑了已），另外，极化曲线曲线拟合时要注意什么问题，以及同一状态样品测试时重现性太差，如何避免啊？ 还望各位大侠不吝赐教，谢谢了！11.进行测试的时候，首先要了解电极在溶液的中的稳定电位A，在CHI上设置扫描电位区间为A±0.25V~0.3V的电位作为扫描区间，你就能够得到Tafel曲线，然后通过拟合强计划区域，你就能够得到腐蚀电流，不知道我说明白了没有？你选择的测试区间是强极化区，那么就是Tafel外推法得到的12.进行测试的时候，首先要了解电极在溶液的中的稳定电位A，在CHI上设置扫描电位区间为A±0.25V~0.3V的电位作为扫描区间，你就能够得到Tafel曲线，然后通过拟合强计划区域，你就能够得到腐蚀电流，不知道我说明白了没有？你选择的测试区间是强极化区，那么就是Tafel外推法得到的13.Tafel曲线外推交点的X轴坐标为交换电流密度，它能看成金属的腐蚀电流吗？对强极化区进行拟合之后这个交换电流密度就应该是腐蚀电流密度，这个没有问题14.
范文三：阳极极化曲线的测定与分析了解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝 解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝 化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概 化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概 念； 念； 2. 2. 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方 法； 法； 3. 3. 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护 的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 4. 4. 掌握 掌握IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法。电化学工作站的使用方法。将一种金属 将一种金属((电极 电极))浸在电解液中，在金属与溶液之间就会 浸在电解液中，在金属与溶液之间就会 形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这 当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这 种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将 种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将 向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向 向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向 负方向偏移，称为阴极极化。负方向偏移，称为阴极极化。电极电位随电流密度变化的 电极电位随电流密度变化的 关系曲线称为极化曲线 关系曲线称为极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采 。为了判定金属在电解质溶液中采 取阳极保护的可能性，选择阳极保护的 取阳极保护的可能性，选择阳极保护的33个主要技术参 个主要技术参 数数——致钝电流密度 致钝电流密度、、维钝电流密度 维钝电流密度和和钝化区的电位范围 钝化区的电位范围，， 需要测定阳极极化曲线。需要测定阳极极化曲线。阳极极化曲线可以用 阳极极化曲线可以用恒电位法 恒电位法和和恒电流法 恒电流法测定。测定。图图11是一 是一 条较典型的阳极极化曲线。曲线 条较典型的阳极极化曲线。曲线ABCDE ABCDE是恒电位法（即维 是恒电位法（即维 持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。当电位从 当电位从AA逐渐正向移动到 逐渐正向移动到BB点时，电流也随之增加到 点时，电流也随之增加到BB点， 点， 当电位过 当电位过BB点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属 点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属 表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始 表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始 发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到 发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到CC。。在在CC点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入 点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入 图1 可钝化金属的阳极极化曲线 钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值 钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值—— —— 维钝电流 维钝电流ii pp 。当电位增高到 。当电位增高到DD点以后，金属进入了 点以后，金属进入了 过钝化状态，电流又重新增大。从 过钝化状态，电流又重新增大。从AA点到 点到BB点的范 点的范 围叫活化区，从 围叫活化区，从BB点到 点到CC点叫活化－钝化过渡区， 点叫活化－钝化过渡区， 从从CC点到 点到DD点叫钝化稳定区，过 点叫钝化稳定区，过DD点以后叫过钝化 点以后叫过钝化 区。对应于 区。对应于BB点的电流密度叫致钝电流密度 点的电流密度叫致钝电流密度ii pp pp ，对 ，对 应于 应于CC点或 点或DD点的电流密度叫维钝电流密度 点的电流密度叫维钝电流密度ii pp 。。若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再 若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再 用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的 用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的 腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。用恒电流法测不出上述曲线的 用恒电流法测不出上述曲线的BCDE BCDE段。在 段。在 金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂 金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂 的变化，电极电位成为电流密度的多值函 的变化，电极电位成为电流密度的多值函 数，因此当电流增加到 数，因此当电流增加到BB点时，电位即由 点时，电位即由BB 点跃增到 点跃增到EE点，金属进入了过钝化状态，反 点，金属进入了过钝化状态，反 映不出金属进入钝化区的情况。由此可见， 映不出金属进入钝化区的情况。由此可见， 只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极 只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极 化曲线。化曲线。本实验采用 本实验采用IM6ex IM6ex电化学工作站测定碳钢试 电化学工作站测定碳钢试 样在氨水的阳极极化曲线。样在氨水的阳极极化曲线。IM6ex IM6ex电化学工作站， 电化学工作站， 饱和甘汞电极，铂电极， 饱和甘汞电极，铂电极， 氨水（ 氨水（20 20％）， ％）， 盐桥 盐桥++鲁金毛细管， 鲁金毛细管， 试件固定夹具， 试件固定夹具， 电解池， 电解池， 金相试样磨光机，砂纸， 金相试样磨光机，砂纸， 碳钢试件（如 碳钢试件（如φ8 φ8××20 20）。）。11．将加工到一定粗糙度的试件依次用 ．将加工到一定粗糙度的试件依次用400 400、、600 600 及及800 800号水磨砂纸打磨，把试件安装在夹具上 号水磨砂纸打磨，把试件安装在夹具上 分别用丙酮和乙醇脱除表面的油脂，用电吹 分别用丙酮和乙醇脱除表面的油脂，用电吹 风吹干待用。风吹干待用。22．按 ．按图图22接好测试线路，检查各接头是否正确， 接好测试线路，检查各接头是否正确， 盐桥是否导通。盐桥是否导通。33．测量碳钢在氨水中的自腐蚀电位（相对于饱 ．测量碳钢在氨水中的自腐蚀电位（相对于饱 和甘汞电极约为 和甘汞电极约为--0.8V)0.8V)。若电位偏正，可先用 。若电位偏正，可先用 很小的阴极电流 很小的阴极电流(50μA/mm2 (50μA/mm2左右）活化 左右）活化11～～ 2min 2min，再测定之。，再测定之。44．采用 ．采用IM6ex IM6ex电化学工作站 电化学工作站进行阳极极化 进行阳极极化 曲线测定； 曲线测定； 55．． 数据处理，写好实验报告。数据处理，写好实验报告。IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法见后。电化学工作站的使用方法见后。1. 1. 附上测试曲线 附上测试曲线 22．分析阳极极化曲线各线段和各拐点的意义。．分析阳极极化曲线各线段和各拐点的意义。33．初步确定碳钢在氨水中进行阳极保护的 ．初步确定碳钢在氨水中进行阳极保护的33个基 个基 本参数。本参数。44．将实验结果记录在 ．将实验结果记录在表表11中。中。图2 实验装置示意图 辅助电极 参比电极 研究电极 接线说明：红线夹头接辅助电极 兰线夹头接参比电极 黄黑双线接研究电极 表1 实验数据记录表 mV / ? A I ? / 致钝电流 致钝电流 维钝电流 维钝电流 维钝电位范围 维钝电位范围 A I ? / IM6ex IM6ex电化学工作站使用方法 电化学工作站使用方法 接通电源，打开电源开关，开机进入 接通电源，打开电源开关，开机进入Thales Thales界面； 界面； 单击 单击E/I E/I图标，然后选择电极连接方式； 图标，然后选择电极连接方式； 电极开路电位测量：相对饱和甘汞电极约为－ 电极开路电位测量：相对饱和甘汞电极约为－ 0.8v 0.8v，若偏正，需先用 ，若偏正，需先用50uA/mm2(2mA 50uA/mm2(2mA左右）的 左右）的 阴极电流活化 阴极电流活化11～～2min 2min，再测之； ，再测之； 设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程 设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程 等； 等； 单击开始即可 单击开始即可 保存数据，输出曲线图。保存数据，输出曲线图。注意事项 注意事项 1. 1. 电化学测量系统在使用过程中必须严格按照操作规 电化学测量系统在使用过程中必须严格按照操作规 程进行，电解池三支电极都必须良好接通，如果要更换或处理电 程进行，电解池三支电极都必须良好接通，如果要更换或处理电 极必须停止外加电位。极必须停止外加电位。2. 2. 采用三电极电解池，其中一支设计成鲁金毛细管，这是参比电极 采用三电极电解池，其中一支设计成鲁金毛细管，这是参比电极 的专用插口，工作电极必须尽可能靠近鲁金毛细管以减小溶液欧 的专用插口，工作电极必须尽可能靠近鲁金毛细管以减小溶液欧 姆降对测量的影响。姆降对测量的影响。3. 3. 在电化学测量中，对电极（尤其是固体电极）的要求甚严，必须 在电化学测量中，对电极（尤其是固体电极）的要求甚严，必须 按要求进行预处理，否则很难得到重现的实验结果；严重时，甚 按要求进行预处理，否则很难得到重现的实验结果；严重时，甚 至会歪曲实验结果。至会歪曲实验结果。4. 4. 在使用电化学工作站时，电流档应从高到低选择，否则实验数据 在使用电化学工作站时，电流档应从高到低选择，否则实验数据 会溢出。会溢出。思考题 思考题 1. 1. 什么叫恒电位法？什么叫恒电流法？测定可钝 什么叫恒电位法？什么叫恒电流法？测定可钝 化金属的阳极极化曲线时必须采用那种方法， 化金属的阳极极化曲线时必须采用那种方法， 为什么?为什么?2. 2. 如何判断阴极极化与阳极极化?如何判断阴极极化与阳极极化?3. 3. 测量极化曲线时，为什么要选用三电极电解 测量极化曲线时，为什么要选用三电极电解 池？能否选用二电极电解池测量极化曲线，为 池？能否选用二电极电解池测量极化曲线，为 什么?什么?4. 4.使用电化学测量系统有哪些注意事项?使用电化学测量系统有哪些注意事项？
范文四：阳极极化曲线的测定与分析了解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝 化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概 化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概 念； 念； 2. 2. 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方 法； 法； 3. 3. 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护 的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 4. 4. 掌握 掌握IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法。电化学工作站的使用方法。将一种金属 将一种金属((电极 电极))浸在电解液中，在金属与溶液之间就会 浸在电解液中，在金属与溶液之间就会 形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这 当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这 种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将 种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将 向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向 向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向 负方向偏移，称为阴极极化。负方向偏移，称为阴极极化。电极电位随电流密度变化的 电极电位随电流密度变化的 关系曲线称为极化曲线 关系曲线称为极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采 。为了判定金属在电解质溶液中采 取阳极保护的可能性，选择阳极保护的 取阳极保护的可能性，选择阳极保护的33个主要技术参 个主要技术参 数数——致钝电流密度 致钝电流密度、、维钝电流密度 维钝电流密度和和钝化区的电位范围 钝化区的电位范围，， 需要测定阳极极化曲线。需要测定阳极极化曲线。阳极极化曲线可以用 阳极极化曲线可以用恒电位法 恒电位法和和恒电流法 恒电流法测定。测定。图图11是一 是一 条较典型的阳极极化曲线。曲线 条较典型的阳极极化曲线。曲线ABCDE ABCDE是恒电位法（即维 是恒电位法（即维 持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。当电位从 当电位从AA逐渐正向移动到 逐渐正向移动到BB点时，电流也随之增加到 点时，电流也随之增加到BB点， 点， 当电位过 当电位过BB点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属 点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属 表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始 表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始 发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到 发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到CC。。在在CC点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入 点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入 图1 可钝化金属的阳极极化曲线 钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值 钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值—— —— 维钝电流 维钝电流ii pp 。当电位增高到 。当电位增高到DD点以后，金属进入了 点以后，金属进入了 过钝化状态，电流又重新增大。从 过钝化状态，电流又重新增大。从AA点到 点到BB点的范 点的范围叫活化区，从 围叫活化区，从BB点到 点到CC点叫活化－钝化过渡区， 点叫活化－钝化过渡区， 从从CC点到 点到DD点叫钝化稳定区，过 点叫钝化稳定区，过DD点以后叫过钝化 点以后叫过钝化 区。对应于 区。对应于BB点的电流密度叫致钝电流密度 点的电流密度叫致钝电流密度iipppp ，对 ，对 应于 应于CC点或 点或DD点的电流密度叫维钝电流密度 点的电流密度叫维钝电流密度ii pp 。。若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再 若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再 用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的 用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的 腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。用恒电流法测不出上述曲线的 用恒电流法测不出上述曲线的BCDE BCDE段。在 段。在 金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂 金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂 的变化，电极电位成为电流密度的多值函 的变化，电极电位成为电流密度的多值函 数，因此当电流增加到 数，因此当电流增加到BB点时，电位即由 点时，电位即由BB 点跃增到 点跃增到EE点，金属进入了过钝化状态，反 点，金属进入了过钝化状态，反 映不出金属进入钝化区的情况。由此可见， 映不出金属进入钝化区的情况。由此可见， 只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极 只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极 化曲线。化曲线。本实验采用 本实验采用IM6ex IM6ex电化学工作站测定碳钢试 电化学工作站测定碳钢试 样在氨水的阳极极化曲线。样在氨水的阳极极化曲线。IM6ex IM6ex电化学工作站， 电化学工作站， 饱和甘汞电极，铂电极， 饱和甘汞电极，铂电极， 氨水（ 氨水（20 20％）， ％）， 盐桥 盐桥++鲁金毛细管， 鲁金毛细管， 试件固定夹具， 试件固定夹具， 电解池， 电解池， 金相试样磨光机，砂纸， 金相试样磨光机，砂纸， 碳钢试件（如 碳钢试件（如φ8 φ8××20 20）。）。11．将加工到一定粗糙度的试件依次用 ．将加工到一定粗糙度的试件依次用400 400、、600 600 及及800 800号水磨砂纸打磨，把试件安装在夹具上 号水磨砂纸打磨，把试件安装在夹具上 分别用丙酮和乙醇脱除表面的油脂，用电吹 分别用丙酮和乙醇脱除表面的油脂，用电吹 风吹干待用。风吹干待用。22．按 ．按图图22接好测试线路，检查各接头是否正确， 接好测试线路，检查各接头是否正确， 盐桥是否导通。盐桥是否导通。33．测量碳钢在氨水中的自腐蚀电位（相对于饱 ．测量碳钢在氨水中的自腐蚀电位（相对于饱 和甘汞电极约为 和甘汞电极约为--0.8V)0.8V)。若电位偏正，可先用 。若电位偏正，可先用 很小的阴极电流 很小的阴极电流(50μA/mm2 (50μA/mm2左右）活化 左右）活化11～～ 2min 2min，再测定之。，再测定之。44．采用 ．采用IM6ex IM6ex电化学工作站 电化学工作站进行阳极极化 进行阳极极化 曲线测定； 曲线测定； 55．． 数据处理，写好实验报告。数据处理，写好实验报告。IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法见后。电化学工作站的使用方法见后。1. 1. 附上测试曲线 附上测试曲线 22．分析阳极极化曲线各线段和各拐点的意义。．分析阳极极化曲线各线段和各拐点的意义。33．初步确定碳钢在氨水中进行阳极保护的 ．初步确定碳钢在氨水中进行阳极保护的33个基 个基 本参数。本参数。44．将实验结果记录在 ．将实验结果记录在表表11中。中。图2 实验装置示意图 辅助电极 参比电极 研究电极 接线说明：红线夹头接辅助电极 兰线夹头接参比电极 黄黑双线接研究电极 表1 实验数据记录表 mV / ? A I ? / 致钝电流 致钝电流 维钝电流 维钝电流 维钝电位范围 维钝电位范围 A I ? / IM6ex IM6ex电化学工作站使用方法 电化学工作站使用方法 接通电源，打开电源开关，开机进入 接通电源，打开电源开关，开机进入Thales Thales界面； 界面； 单击 单击E/I E/I图标，然后选择电极连接方式； 图标，然后选择电极连接方式； 电极开路电位测量：相对饱和甘汞电极约为－ 电极开路电位测量：相对饱和甘汞电极约为－ 0.8v 0.8v，若偏正，需先用 ，若偏正，需先用50uA/mm2(2mA 50uA/mm2(2mA左右）的 左右）的 阴极电流活化 阴极电流活化11～～2min 2min，再测之； ，再测之； 设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程 设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程 等； 等； 单击开始即可 单击开始即可 保存数据，输出曲线图。保存数据，输出曲线图。注意事项 注意事项 1. 1. 电化学测量系统在使用过程中必须严格按照操作规 电化学测量系统在使用过程中必须严格按照操作规 程进行，电解池三支电极都必须良好接通，如果要更换或处理电 程进行，电解池三支电极都必须良好接通，如果要更换或处理电 极必须停止外加电位。极必须停止外加电位。2. 2. 采用三电极电解池，其中一支设计成鲁金毛细管，这是参比电极 采用三电极电解池，其中一支设计成鲁金毛细管，这是参比电极 的专用插口，工作电极必须尽可能靠近鲁金毛细管以减小溶液欧 的专用插口，工作电极必须尽可能靠近鲁金毛细管以减小溶液欧 姆降对测量的影响。姆降对测量的影响。3. 3. 在电化学测量中，对电极（尤其是固体电极）的要求甚严，必须 在电化学测量中，对电极（尤其是固体电极）的要求甚严，必须 按要求进行预处理，否则很难得到重现的实验结果；严重时，甚 按要求进行预处理，否则很难得到重现的实验结果；严重时，甚 至会歪曲实验结果。至会歪曲实验结果。4. 4. 在使用电化学工作站时，电流档应从高到低选择，否则实验数据 在使用电化学工作站时，电流档应从高到低选择，否则实验数据 会溢出。会溢出。思考题 思考题 1. 1. 什么叫恒电位法？什么叫恒电流法？测定可钝 什么叫恒电位法？什么叫恒电流法？测定可钝 化金属的阳极极化曲线时必须采用那种方法， 化金属的阳极极化曲线时必须采用那种方法， 为什么?为什么?2. 2. 如何判断阴极极化与阳极极化?如何判断阴极极化与阳极极化?3. 3. 测量极化曲线时，为什么要选用三电极电解 测量极化曲线时，为什么要选用三电极电解 池？能否选用二电极电解池测量极化曲线，为 池？能否选用二电极电解池测量极化曲线，为 什么?什么?4. 4.使用电化学测量系统有哪些注意事项?使用电化学测量系统有哪些注意事项？
范文五：铁的极化曲线实验结果的记录与处理：1、 Fe在0.1mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= -4.25A ,
Icorr=5.58×10A ； Ecorr= -0.564V。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10-5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2） 由图知，钝化电流Ip=1.14×10-2A，钝化电流密度=1.14×10-2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318-1.602V2、 Fe在1.0mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线 -5联立两直线方程得：log Icorr= -3.89A ,
Icorr=1.30×10-4A ； Ecorr= -0.528V。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=1.30×10-4 /（Π×0.0012）=41.5（A/ m2） 由图知，钝化电流Ip=1.68×10-2A，钝化电流密度=1.68×10-2/（Π×0.0012）=5.34×103（A/ m2）钝化电位范围：0.305-1.581V3、 Fe在1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= -3.25A ,
Icorr=5.63×10A ； Ecorr= -0.467V。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.63×10-4 /（Π×0.0012）=179.2（A/ m2）自腐蚀速率与自腐蚀电流密度关系为：ν=3600MI/nF
(其中M=56g/mol,n=2,F=96484C/mol) -4故腐蚀速率：v=187.2g/(m2·h)Fe在盐酸中不钝化。4、 Fe在含1%的乌洛托品的1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= -5.21A ,
Icorr=6.10×10A ； Ecorr= -0.532V。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=6.10×10-6 /（Π×0.0012）=1.94（A/ m2）自腐蚀速率与自腐蚀电流密度关系为：ν=3600MI/nF
(其中M=56g/mol,n=2,F=96484C/mol) 故腐蚀速率：v=2.03g/(m2·h)加入1%乌洛托品后，Fe在盐酸中的自腐蚀电流明显下降，抑制了Fe的腐蚀。-6
范文六：极化曲线分析钢筋的腐蚀过程极化曲线分析钢筋的腐蚀过程摘 要：为了确定混凝土中钢筋锈蚀速率的控制因素，运用腐蚀极化曲线图分析活化钢筋阴阳极极化曲线和腐蚀电流随环境相对湿度的变化规律，并讨论在干湿循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程。结果表明，有锈蚀产物存在时，锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程的阴极去极化剂，钢筋的总腐蚀电流为氧去极化和锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流的加和。钢筋的总腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大，和氧在混凝土中的扩散速率的变化趋势截然相反，从而证明氧仅是混凝土内钢筋开始的锈蚀的必备条件，但却不是混凝中钢筋锈蚀过程控制素。关键词：混凝土；钢筋；极化曲线；氧；腐蚀产物混凝土中钢筋的锈蚀是一个非常复杂的电化学过程，目前国内外学者在建立钢筋锈蚀速率模型时，普遍借鉴了金属腐蚀学的研究成果，假定混凝土中钢筋的锈蚀速率受氧扩散速率所控制［１－７］，这种假定的正确和合理性直接决定了由此建立的理论模型的适用程度．由于金属腐蚀学研究的对象，大都是金属处于溶液、水或土壤中，整个腐蚀过程受氧扩散控制已为无数的研究所证实。然而大气环境混凝土中钢筋的腐蚀和前几种不同，目前已有的研究发现钢筋的锈蚀速率随混凝土湿含量增大而增大，直至混凝土饱水，钢筋锈蚀速率也没有出现下降［８－９］，［１０］和混凝土中氧扩散速率的变化趋势截然相反，这是上述假定所无法解释的．姬永生等［１１］通过试验研究和钢筋锈蚀产物物相组成的变化分析证明锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化剂，传统的氧作为单一阴极去极化剂的锈蚀机理面临着严峻的挑战。因此，探究高湿供氧困难情况下混凝土内钢筋仍高速锈蚀的内在机理，对于建立正确、合理钢筋锈蚀速率模型具有重要的意义。腐蚀极化曲线图是进行金属腐蚀机理分析的重要工具之一。本文在文献［１１］研究的基础上，运用腐蚀极化曲线图全面解释混凝土中钢筋锈蚀过程，探究混凝土由干燥到饱水变化过程混凝土内钢筋锈蚀速率变化的内在机理，并讨论在干湿循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程，为预测钢筋混凝土的使用寿命奠定基础。1.金属腐蚀极化曲线图简介1.1腐蚀电池的极化曲线图腐蚀电池的极化曲线图如图１所示。图中曲线A和C分别表示腐蚀电池的阳极极化曲线和阴极极化曲线。腐蚀电池工作时，局部阳极和局部阴极均发生极化，如果溶液电阻可以忽略，此2条曲线必交于S 点，S点对应的电位为自腐蚀电位E，与之相对应的阳极氧化反应电流为自腐蚀电流Ｉ，单位面积上的自腐蚀电流为自腐蚀电流密度i。极化曲线的斜率称为极化率，图中Pa和Pc分别为阴、阳极电极反应的如果忽视图1(b)中极化曲线的具体形状而用直线表示，便得到Evans极化图，如图2所示。在实际的腐蚀体系中，由于阴阳极间电解质电阻的存在，阴阳极极化曲线一般无法交于一点，阴阳极平衡电位分别只能各自极化到图中的Ec和Ea，Ec和Ea称为阴、阳极的电极反应电位，阳极平衡电位正向的偏移量Ea－Ee，ａ称为阳极过电位，用ηａ表示，阴极平衡电位负向的偏移量Ee，C－Ec称为阴极过电位，用ηｃ表示，阴阳极间电解质电阻产生的电位降为Icorro。1.2腐蚀过程的控制因素金属腐蚀速率的大小一般用腐蚀电流强度来表示，Icor=(Ec-Ea)/(Pa+Pc+R) 式中:Ea,Ec为阳、阴极溶解反应的平衡电位，R为欧姆电阻。由式可知，Pa、Pc和R是腐蚀的阻力。当这三相阻力中任意一项明显地超过另两项时，这一阻力将在腐蚀过程中对速率起控制作用，称为控制因素。利用极化图可以非常直观地判断腐蚀的控制因素。例如，当R很小时，若Pc>Pa,Icoor主要取决于阴极极化率Pc的大小，称为阴极控制；反之，若Pa>（Pa + Pc），则腐蚀主要由电阻决定，称为欧姆控制。2.钢筋锈蚀的阴阳极极化曲线2.1钢筋锈蚀的阴极极化曲线混凝土中钢筋锈蚀的阴极极化全曲线如图所示［１２］，它可以分成４个互相联系、不断变化的阶段：1）在OP曲线段，阴极过程由氧离子化反应速率所控制；2)在曲线PF 段，阴极过程的速率由氧的离子化反应和氧的扩散混合控制；3)曲线FS 段，阴极过程由氧的扩散过程所控制，此时阴极腐蚀电流密度等于氧的极限扩散电流密度Id；4)当阴极腐蚀电流密度等于氧扩散极限电流密度时，极化曲线将有着FSN的走向，但实际上当电位负到一定程度时，在电极上除了氧的还原外，还将有新的电极过程（一般是析氢反应）可以进行，阴极极化曲线将沿SQG 进行．由于混凝土是一种碱性材料，混凝土中钢筋锈蚀一般不可能发生析氢反应，因此钢筋锈蚀的阴极极化曲线应只可能有OPFS 曲线所示的3个部分。2.2钝化钢筋的阴阳极极化曲线普通混凝土的 ph=13,在高碱性环境条件下，钢筋的表面形成一层钝化膜，此时钢筋的阴阳极极化曲线如图5所示［１３］。曲线A 是混凝土中钢筋的阳极极化曲线，分为活化区、钝化区和过钝化区3个部分。曲线C 是代表氧化还原反应的阴极极化曲线。在曲线A与曲线C的交点处，阳极反应和阴极反应的速率达到平衡，交点所对应的电位值和电流值即为Ecorr和Icorr。通常混凝土中的钢筋处于稳定状态，因为阴极曲线和阳极曲线的交点落在阳极曲线的钝化区，Icorr很小，可以忽略不计。2.3氯离子浓度对钢筋阳极极化曲线的影响如图7所示为氯离子浓度对钢筋锈蚀速率的影响［１５］。图中曲线C是阴极极化曲线，曲线A是各种浓度的氯离子作用的钢筋阳极极化曲线。随着钢筋表面氯离子浓度的提高，阳极极化曲线的钝化区缩短，阳极极化曲线从A1到A3转变。当钢筋表面的氯离子浓度达到一定程度，阳极极化曲线的钝化区消失（如A4）．同时，随着钢筋表面氯离子浓度的进一步提高，腐蚀电位不断下降。3．混凝土中钢筋锈蚀过程的极化曲线变化机理分析3.1锈蚀初期环境相对湿度对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响当碳化到钢筋表面或钢筋表面的氯离子达到临界浓度，钢筋表面的钝化膜被破坏，钢筋处于活化状态。此时尚未形成锈蚀层，氧是混凝土中钢筋锈蚀唯一的阴极去极化剂，其阴极反应为4e＋2H2O＋O２→4OH－；阳极反应式为2Fe→2Fe２＋＋4e 锈蚀初期活化钢筋腐蚀电流随环境相对湿度的变化如图所示．从图中可以看出，在干燥的条件下，混凝土中钢筋的腐蚀电流很低，随着环境相对湿度的提高钢筋锈蚀的阴极极化率逐步增大。随着环境相对湿度的进一步提高，氧去极化的阴极极化率Pc急剧增大，而阳极极化率Pc则不断降低，当阴极极化率Pc增大至远大于阳极极化率Pa时，钢筋的锈蚀过程主要由氧扩散控制。此时混凝土中钢筋的锈蚀速率随环境相对湿度的增大而降低。3.2锈蚀产物生成后环境相对湿度对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响图的情况对于锈蚀初期（初始锈蚀产物的生成过程）是成立的，然而在钢筋表面生成锈蚀产物后，环境相对湿度对活化钢筋腐蚀电流的影响规律则发生了根本的变化。在钢筋表面生成锈蚀产物后，除了氧这一阴极去极化剂外，钢筋的锈蚀产物充当了新的强烈的阴极去极化剂［１７］，其阳、阴极反应见式（4）和（5），钢筋腐蚀电流随环境相对湿度的变化规律如图所示在相对干燥的条件下，随着环境相对湿度的提高，钢筋锈蚀的阳极极化率逐步降低阳极极化曲线从A1到A3转变［8］；氧去极化的阴极极化率逐步增大Pc3，阴极极化曲线从C1到C3转变，与阳极极化曲线的交点逐步降低，腐蚀电位不断下降。氧去极化产生的腐蚀电流不断增大钢筋锈蚀产物去极化的阴极极化率逐步降低。钢筋的锈蚀过程受阳极反应控制［9］。3.3干湿循环对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响对于海工混凝土结构的潮差区和浪溅区，钢筋混凝土结构长期处于干湿交替状态，不仅混凝土中氧和水的供应充分，而且氧和锈蚀产物可以交替充当钢筋锈蚀反应阴极去极化剂［10］，使钢筋的锈蚀速率一直处于较高的水平。干湿循环条件下混凝土内钢筋的锈蚀机理如图所示：在钢筋与Fe3O4界面上发生阳极氧化反应：Fe－2e→Fe2+随着钢筋表面FeOOH附着层的溶解，水化铁离子的传质过程的阻力得到释放，在紧靠钢筋表面的溶液层中较高浓度的Fe2+溶出［11］，阳极铁溶解速率增大，钢筋锈蚀的阳极极化率Pa降低，使钢筋的锈蚀速率达到最大。4.结 论本文运用极化曲线图研究了从干燥到长期饱水以及干湿循环作用下混凝土内钢筋的锈蚀机理，可以得出如下结论：(1)氧仅是混凝土内钢筋开始的锈蚀的必备条件，钢筋一旦已经开始锈蚀（即有锈蚀产物存在），锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化，即使完全饱水，钢筋的锈蚀仍然可以继续进行。(2)混凝土中钢筋锈蚀过程包括阳极反应控制、阴极反应控制和阴阳极反应共同控制３种情况。钢筋锈蚀过程受氧扩散的阴极反应控制的情况仅仅发生在锈蚀产物尚未产生的混凝土湿润状态和可去极化的锈蚀产物耗尽的混凝土长期饱水状态的极端条件下．在正常使用条件下，氧扩散虽然是混凝土内钢筋锈蚀速率变化的一个影响因素，但却不是混凝土中钢筋锈蚀过程的控制因素。（3）钢筋的总腐蚀电流为氧去极化产生的腐蚀电流和锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流的加和，钢筋由于氧去极化产生的腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而降低，由于锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大，钢筋的总腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大。（4）在饱水状态下，混凝土内钢筋的总腐蚀电流最大，但如果混凝土长期饱水，钢筋腐蚀将因为可以作为阴极去极化剂的锈层成分的逐渐耗尽而中止；干湿循环交替作用下，氧和锈蚀产物交替充当钢筋锈蚀反应阴极去极化剂，使钢筋的锈蚀速率一直处于较高的水平。参考文献：［1］刘西拉，苗澎柯．混凝土结构中的钢筋锈蚀及其耐久性计算［Ｊ］．土木工程学报，）：69-78．［2］耿欧．混凝土构件中钢筋锈蚀速率预计模型研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，-43．［3］宋晓冰，刘西拉．混凝土中钢筋腐蚀速度的过程控制［Ｊ］．工业建筑，)：53-56．［4］姬永生．自然与人工气候环境下钢筋混凝土退化过程的相关性研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，-94.［5］姬永生，申建立，王磊，等．混凝土中钢筋锈蚀过程非氧扩散控制的试验研究［Ｊ］．湖南大学学报：自然版，2012，(3)：11-16.［6］刘永辉，张佩芬．金属腐蚀学原理［Ｍ］．北京：航空工业出版社，． ［7］姬永生，袁迎曙．氯离子诱发钢筋混凝土结构局部修复的电化学不相容机理研究［Ｊ］．混凝土，2004(8)：11-14．［8］梁成浩主编．金属腐蚀学导论［Ｍ］．北京：机械工业出版社，-45． ［9］洪定海编著．混凝土中钢筋的锈蚀与保护［Ｍ］．北中国铁道出版社，1998（9）：29-32． ［10］姬永生，司维，袁迎曙，等．混凝土孔隙水饱和度的试验研究［Ｊ］．四川建筑科学研究．)：166-168．［11］姬永生，司维，宋萌，等．混凝土中钢筋锈蚀层发展和细观结构分析［Ｊ］．建筑结构学报（增刊）．)：303-308．极化曲线分析钢筋的腐蚀过程极化曲线分析钢筋的腐蚀过程摘 要：为了确定混凝土中钢筋锈蚀速率的控制因素，运用腐蚀极化曲线图分析活化钢筋阴阳极极化曲线和腐蚀电流随环境相对湿度的变化规律，并讨论在干湿循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程。结果表明，有锈蚀产物存在时，锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程的阴极去极化剂，钢筋的总腐蚀电流为氧去极化和锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流的加和。钢筋的总腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大，和氧在混凝土中的扩散速率的变化趋势截然相反，从而证明氧仅是混凝土内钢筋开始的锈蚀的必备条件，但却不是混凝中钢筋锈蚀过程控制素。关键词：混凝土；钢筋；极化曲线；氧；腐蚀产物混凝土中钢筋的锈蚀是一个非常复杂的电化学过程，目前国内外学者在建立钢筋锈蚀速率模型时，普遍借鉴了金属腐蚀学的研究成果，假定混凝土中钢筋的锈蚀速率受氧扩散速率所控制［１－７］，这种假定的正确和合理性直接决定了由此建立的理论模型的适用程度．由于金属腐蚀学研究的对象，大都是金属处于溶液、水或土壤中，整个腐蚀过程受氧扩散控制已为无数的研究所证实。然而大气环境混凝土中钢筋的腐蚀和前几种不同，目前已有的研究发现钢筋的锈蚀速率随混凝土湿含量增大而增大，直至混凝土饱水，钢筋锈蚀速率也没有出现下降［８－９］，［１０］和混凝土中氧扩散速率的变化趋势截然相反，这是上述假定所无法解释的．姬永生等［１１］通过试验研究和钢筋锈蚀产物物相组成的变化分析证明锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化剂，传统的氧作为单一阴极去极化剂的锈蚀机理面临着严峻的挑战。因此，探究高湿供氧困难情况下混凝土内钢筋仍高速锈蚀的内在机理，对于建立正确、合理钢筋锈蚀速率模型具有重要的意义。腐蚀极化曲线图是进行金属腐蚀机理分析的重要工具之一。本文在文献［１１］研究的基础上，运用腐蚀极化曲线图全面解释混凝土中钢筋锈蚀过程，探究混凝土由干燥到饱水变化过程混凝土内钢筋锈蚀速率变化的内在机理，并讨论在干湿循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程，为预测钢筋混凝土的使用寿命奠定基础。1.金属腐蚀极化曲线图简介1.1腐蚀电池的极化曲线图腐蚀电池的极化曲线图如图１所示。图中曲线A和C分别表示腐蚀电池的阳极极化曲线和阴极极化曲线。腐蚀电池工作时，局部阳极和局部阴极均发生极化，如果溶液电阻可以忽略，此2条曲线必交于S 点，S点对应的电位为自腐蚀电位E，与之相对应的阳极氧化反应电流为自腐蚀电流Ｉ，单位面积上的自腐蚀电流为自腐蚀电流密度i。极化曲线的斜率称为极化率，图中Pa和Pc分别为阴、阳极电极反应的如果忽视图1(b)中极化曲线的具体形状而用直线表示，便得到Evans极化图，如图2所示。在实际的腐蚀体系中，由于阴阳极间电解质电阻的存在，阴阳极极化曲线一般无法交于一点，阴阳极平衡电位分别只能各自极化到图中的Ec和Ea，Ec和Ea称为阴、阳极的电极反应电位，阳极平衡电位正向的偏移量Ea－Ee，ａ称为阳极过电位，用ηａ表示，阴极平衡电位负向的偏移量Ee，C－Ec称为阴极过电位，用ηｃ表示，阴阳极间电解质电阻产生的电位降为Icorro。1.2腐蚀过程的控制因素金属腐蚀速率的大小一般用腐蚀电流强度来表示，Icor=(Ec-Ea)/(Pa+Pc+R) 式中:Ea,Ec为阳、阴极溶解反应的平衡电位，R为欧姆电阻。由式可知，Pa、Pc和R是腐蚀的阻力。当这三相阻力中任意一项明显地超过另两项时，这一阻力将在腐蚀过程中对速率起控制作用，称为控制因素。利用极化图可以非常直观地判断腐蚀的控制因素。例如，当R很小时，若Pc>Pa,Icoor主要取决于阴极极化率Pc的大小，称为阴极控制；反之，若Pa>（Pa + Pc），则腐蚀主要由电阻决定，称为欧姆控制。2.钢筋锈蚀的阴阳极极化曲线2.1钢筋锈蚀的阴极极化曲线混凝土中钢筋锈蚀的阴极极化全曲线如图所示［１２］，它可以分成４个互相联系、不断变化的阶段：1）在OP曲线段，阴极过程由氧离子化反应速率所控制；2)在曲线PF 段，阴极过程的速率由氧的离子化反应和氧的扩散混合控制；3)曲线FS 段，阴极过程由氧的扩散过程所控制，此时阴极腐蚀电流密度等于氧的极限扩散电流密度Id；4)当阴极腐蚀电流密度等于氧扩散极限电流密度时，极化曲线将有着FSN的走向，但实际上当电位负到一定程度时，在电极上除了氧的还原外，还将有新的电极过程（一般是析氢反应）可以进行，阴极极化曲线将沿SQG 进行．由于混凝土是一种碱性材料，混凝土中钢筋锈蚀一般不可能发生析氢反应，因此钢筋锈蚀的阴极极化曲线应只可能有OPFS 曲线所示的3个部分。2.2钝化钢筋的阴阳极极化曲线普通混凝土的 ph=13,在高碱性环境条件下，钢筋的表面形成一层钝化膜，此时钢筋的阴阳极极化曲线如图5所示［１３］。曲线A 是混凝土中钢筋的阳极极化曲线，分为活化区、钝化区和过钝化区3个部分。曲线C 是代表氧化还原反应的阴极极化曲线。在曲线A与曲线C的交点处，阳极反应和阴极反应的速率达到平衡，交点所对应的电位值和电流值即为Ecorr和Icorr。通常混凝土中的钢筋处于稳定状态，因为阴极曲线和阳极曲线的交点落在阳极曲线的钝化区，Icorr很小，可以忽略不计。2.3氯离子浓度对钢筋阳极极化曲线的影响如图7所示为氯离子浓度对钢筋锈蚀速率的影响［１５］。图中曲线C是阴极极化曲线，曲线A是各种浓度的氯离子作用的钢筋阳极极化曲线。随着钢筋表面氯离子浓度的提高，阳极极化曲线的钝化区缩短，阳极极化曲线从A1到A3转变。当钢筋表面的氯离子浓度达到一定程度，阳极极化曲线的钝化区消失（如A4）．同时，随着钢筋表面氯离子浓度的进一步提高，腐蚀电位不断下降。3．混凝土中钢筋锈蚀过程的极化曲线变化机理分析3.1锈蚀初期环境相对湿度对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响当碳化到钢筋表面或钢筋表面的氯离子达到临界浓度，钢筋表面的钝化膜被破坏，钢筋处于活化状态。此时尚未形成锈蚀层，氧是混凝土中钢筋锈蚀唯一的阴极去极化剂，其阴极反应为4e＋2H2O＋O２→4OH－；阳极反应式为2Fe→2Fe２＋＋4e 锈蚀初期活化钢筋腐蚀电流随环境相对湿度的变化如图所示．从图中可以看出，在干燥的条件下，混凝土中钢筋的腐蚀电流很低，随着环境相对湿度的提高钢筋锈蚀的阴极极化率逐步增大。随着环境相对湿度的进一步提高，氧去极化的阴极极化率Pc急剧增大，而阳极极化率Pc则不断降低，当阴极极化率Pc增大至远大于阳极极化率Pa时，钢筋的锈蚀过程主要由氧扩散控制。此时混凝土中钢筋的锈蚀速率随环境相对湿度的增大而降低。3.2锈蚀产物生成后环境相对湿度对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响图的情况对于锈蚀初期（初始锈蚀产物的生成过程）是成立的，然而在钢筋表面生成锈蚀产物后，环境相对湿度对活化钢筋腐蚀电流的影响规律则发生了根本的变化。在钢筋表面生成锈蚀产物后，除了氧这一阴极去极化剂外，钢筋的锈蚀产物充当了新的强烈的阴极去极化剂［１７］，其阳、阴极反应见式（4）和（5），钢筋腐蚀电流随环境相对湿度的变化规律如图所示在相对干燥的条件下，随着环境相对湿度的提高，钢筋锈蚀的阳极极化率逐步降低阳极极化曲线从A1到A3转变［8］；氧去极化的阴极极化率逐步增大Pc3，阴极极化曲线从C1到C3转变，与阳极极化曲线的交点逐步降低，腐蚀电位不断下降。氧去极化产生的腐蚀电流不断增大钢筋锈蚀产物去极化的阴极极化率逐步降低。钢筋的锈蚀过程受阳极反应控制［9］。3.3干湿循环对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响对于海工混凝土结构的潮差区和浪溅区，钢筋混凝土结构长期处于干湿交替状态，不仅混凝土中氧和水的供应充分，而且氧和锈蚀产物可以交替充当钢筋锈蚀反应阴极去极化剂［10］，使钢筋的锈蚀速率一直处于较高的水平。干湿循环条件下混凝土内钢筋的锈蚀机理如图所示：在钢筋与Fe3O4界面上发生阳极氧化反应：Fe－2e→Fe2+随着钢筋表面FeOOH附着层的溶解，水化铁离子的传质过程的阻力得到释放，在紧靠钢筋表面的溶液层中较高浓度的Fe2+溶出［11］，阳极铁溶解速率增大，钢筋锈蚀的阳极极化率Pa降低，使钢筋的锈蚀速率达到最大。4.结 论本文运用极化曲线图研究了从干燥到长期饱水以及干湿循环作用下混凝土内钢筋的锈蚀机理，可以得出如下结论：(1)氧仅是混凝土内钢筋开始的锈蚀的必备条件，钢筋一旦已经开始锈蚀（即有锈蚀产物存在），锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化，即使完全饱水，钢筋的锈蚀仍然可以继续进行。(2)混凝土中钢筋锈蚀过程包括阳极反应控制、阴极反应控制和阴阳极反应共同控制３种情况。钢筋锈蚀过程受氧扩散的阴极反应控制的情况仅仅发生在锈蚀产物尚未产生的混凝土湿润状态和可去极化的锈蚀产物耗尽的混凝土长期饱水状态的极端条件下．在正常使用条件下，氧扩散虽然是混凝土内钢筋锈蚀速率变化的一个影响因素，但却不是混凝土中钢筋锈蚀过程的控制因素。（3）钢筋的总腐蚀电流为氧去极化产生的腐蚀电流和锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流的加和，钢筋由于氧去极化产生的腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而降低，由于锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大，钢筋的总腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大。（4）在饱水状态下，混凝土内钢筋的总腐蚀电流最大，但如果混凝土长期饱水，钢筋腐蚀将因为可以作为阴极去极化剂的锈层成分的逐渐耗尽而中止；干湿循环交替作用下，氧和锈蚀产物交替充当钢筋锈蚀反应阴极去极化剂，使钢筋的锈蚀速率一直处于较高的水平。参考文献：［1］刘西拉，苗澎柯．混凝土结构中的钢筋锈蚀及其耐久性计算［Ｊ］．土木工程学报，）：69-78．［2］耿欧．混凝土构件中钢筋锈蚀速率预计模型研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，-43．［3］宋晓冰，刘西拉．混凝土中钢筋腐蚀速度的过程控制［Ｊ］．工业建筑，)：53-56．［4］姬永生．自然与人工气候环境下钢筋混凝土退化过程的相关性研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，-94.［5］姬永生，申建立，王磊，等．混凝土中钢筋锈蚀过程非氧扩散控制的试验研究［Ｊ］．湖南大学学报：自然版，2012，(3)：11-16.［6］刘永辉，张佩芬．金属腐蚀学原理［Ｍ］．北京：航空工业出版社，． ［7］姬永生，袁迎曙．氯离子诱发钢筋混凝土结构局部修复的电化学不相容机理研究［Ｊ］．混凝土，2004(8)：11-14．［8］梁成浩主编．金属腐蚀学导论［Ｍ］．北京：机械工业出版社，-45． ［9］洪定海编著．混凝土中钢筋的锈蚀与保护［Ｍ］．北中国铁道出版社，1998（9）：29-32． ［10］姬永生，司维，袁迎曙，等．混凝土孔隙水饱和度的试验研究［Ｊ］．四川建筑科学研究．)：166-168．［11］姬永生，司维，宋萌，等．混凝土中钢筋锈蚀层发展和细观结构分析［Ｊ］．建筑结构学报（增刊）．)：303-308．
范文七：实验五 阳极极化曲线的测定一、实验目的1．掌握用恒电位法测定碳钢在碳铵溶液中的阳极极化曲线。
2．了解阳极极化曲线的意义和应用。
二、实验原理1.电极的极化在研究可逆电池的电动势和电池反应时, 电极上几乎没有电流通过，每个电极或电池反应都是在无限接近于平衡条件下进行的，因此电极反应是可逆的。当有电流通过电池时，则电极的平衡状态被破坏，此时电极反应处于不可逆状态，随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。在有电流通过电极时，由于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称为电极的极化。当把金属插入其盐溶液中时，金属表面上的正离子受到极性水分子的作用，有变成溶剂化离子进入溶液而将电子留在金属表面的倾向。与此同时，溶液中的金属离子也有从溶液中沉积到金属表面的倾向。当这种溶解与沉积达到平衡时，形成了双电层，在金属／溶液界面上建立起一个不变的电位差值，这个电位差值就是金属的平衡电位， ER表示。当有电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势，成为不可逆电极电势，用EIR表示；通常把某一电流密度下的电势 ER与 EIR之间的差值的绝对值称为超电势，即：
η=│EIR－ER│。影响超电势的因素很多，如电极材料，电极的表面状态，电流密度，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。2．极化曲线为了探索电极过程的机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，在该研究过程中极化曲线的测定是重要的方法之一。根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称为极化曲线，如图5-1所示。图5-1 金属极化曲线ab.活性溶解区； b.临界钝化点； bc.钝化过渡区;
cd.钝化稳定区;
de.超(过)钝化区金属的阳极过程是指金属作为阳极时，在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：M
ne-此过程只有在电极电位大于其热力学电位时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度的降低，这种现象称为金属的钝化现象。图5-1曲线表明，电位从a点开始上升（即电位向正方向移动），电流密度也随之增加；电位超过b点以后，电流密度迅速减至很小，这是因为在金属表面上生成了一层电阻高、耐腐蚀的钝化膜；到达c点以后，电位再继续上升，电流仍保持在一个基本不变的很小的数值上；电位升到d点后，电流又随电位的上升而增大。 从a点到b点的范围称为活性溶解区；b点到c点称为钝化过渡区；c点到d点称为钝化稳定区；d点以后称为过钝化区。对应于c～d段的电流密度称为维钝电流密度。如果对金属通入维钝电流，再用维钝电流保持其表面的钝化膜不消失，则金属的腐蚀速度将大大降低，这就是阳极保护的基本原理。3.．影响金属钝化过程的几个因素影响金属钝化过程及钝化性质的因素，可归纳为以下几点：(1) 溶液的组成。在中性溶液中，金属一般比较容易钝化，而在酸性或某些碱性溶液中，则不易钝化；溶液中卤素离子（特别是Cl－）的存在，能明显地阻止金属的钝化；溶液中存在某些具有氧化性的阴离子（如CrO42-）则可以促进金属的钝化。(2) 金属的化学组成和结构。各种纯金属的钝化能力不尽相同，例如铁、镍、铬三种金属的钝化能力为铬＞镍＞铁。因此，添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力及钝化的稳定性。(3) 外界因素（如温度、搅拌等）。一般来说，温度升高以及搅拌加剧，可以推迟或防止钝化过程的发生，这与离子扩散有关。4．极化曲线的测量
恒电位法：将研究电极上的电位控制在某一数值上，然后测量对应于该电位下的电流。由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随时间而改变，故一般测出来的曲线为“暂态”极化曲线。在实际测量中，常采用的控制电位测量方法有下列两种：(1) 静态法：将电极电位较长时间地维持在某一恒定值，同时测量电流随时间的变化，直到电流值基本上达到某一稳定值。如此每隔20～50 mV逐点地测量各个电极电位下的稳定电流值，即可获得完整的极化曲线。(2) 动态法：控制电极电位以较慢的速度连续地改变（扫描），并测量对应电位下的瞬时电流值，并以瞬时电流与对应的电极电位作图，获得整个的极化曲线。扫描速度（即电位变化的速度）应较慢，使所测得的极化曲线与采用静态法的接近。比较上述两种测量方法，静态法测量结果较接近稳态值，但测量的时间较长；而动态法距稳态值相对较差，但测量的时间较短，故在实际工作中，常采用动态法来进行测量。恒电流法：将研究电极的电流恒定在某定值下，测量其对应的电极电位，得到的极化曲线。但恒电流法所得到的阳极极化曲线不能完整地描绘出碳钢的溶解和钝化的实际过程。Abc段测不出。本实验采用恒电位动态法测量碳钢电极的阳极极化曲线。5. 研究电极超电势通常采用三电极法，其装置如图示。图5-2 三电极装置图辅助电极的作用是与研究电极构成回路，组成电解池，通过电流，借以改变研究电极的电势。参比电极与研究电极组成电池，恒电位仪测定其电势差（电动势）即以饱和甘汞电极为参比的研究电极的电极电势值，E研究=E+E参比。参比电极为负极，阳极电极为正极。三、仪器与药品HDY-I恒电位仪1台；
碳钢电极（研究电极）1支； 饱和甘汞电极（参比电极）1支；
铂电极（辅助电极）1支； 100mL三口电解池1只；
50mL量筒2只（公用）； 饱和碳酸氢铵溶液；
浓氨水等。四、实验步骤1. 用金相砂纸将研究电极磨光，再用绒布抛光成镜面，用脱脂棉沾丙酮除油。电极除一个工作面外，其余各面均用环氧树脂封住。2. 打开恒电位仪开关，预热15min。3. 用量筒分别量取30mL饱和碳酸氢铵溶液和30mL浓氨水，加至100mL三口电解池中。固定电解池于铁架台上，将研究电极（碳钢电极）、铂电极、甘汞电极插入电解池中。4. 将恒电位仪的接线夹分别与碳钢电极（WE研究电极）、铂电极（辅助电极CE0）、甘汞电极（参比电极）连接，检查，注意不要接错。5. 设定恒电位仪电流档为“10mA”，工作方式为“参比”，负载选择为“电解池”，通/断方式选择“通”，先测量“参比”对“研究”电极的自腐电位(电压表数字应在0.80V以上方为合格，否则需要重新处理研究电极)。6. 通/断方式选择“断” 将工作方式设为“恒电位”，负载调整给定电位旋钮，从自腐电位（约＋0.88V）开始，每次改变50mV，恒定2-3分钟，测量其相应的电流值；至表头电压为－1.0V为止（注：电压表上显示的电位数字符号，与实际实验值相反）。 当调到零时，微调给定，使少许电压显示，按+/-显示-值，再以50mv间隔测到-1.0V。7. 实验完毕，先将通/断方式选择“断”状态，再关掉恒电位仪电源，取出电极，清洗仪器。五、数据记录与处理1．将实验数据列成表格。2．以电流密度为纵坐标，电极电位(相对于参比电极)为横坐标，绘出阳极极化曲线。
3．讨论所得实验结果及曲线的意义，指出φ钝化及i钝化的值。六、注意事项1．按照实验要求，严格进行研究电极表面的处理。2．必须先测量“参比”对“研究”电极的自腐电势，合格时方能开始下一步的恒电位测定工作。3．恒电位仪工作时，严禁将研究电极与辅助电极接线夹短路。 七、思考题1．测定阳极极化曲线为什么要用恒电位法？
2．阳极保护的基本原理是什么?
范文八：-3.00.1mol/L 硫酸中不锈钢塔菲尔图自腐蚀电位
-0.304V-3.5自腐蚀电流
1.976e-5A-4.0-4.5)A/流-5.0电(go-5.5l-6.0-6.5-7.0-0.6-0.4-0.20.00.20.40.6电位/V1mol/L 硫酸中不锈钢的塔菲尔图-2.5自腐蚀电位-3.0
-0.137V自腐蚀电流
7.306e-6A-3.5-4.0-4.5)A-5.0/流-5.5电(g-6.0ol-6.5-7.0-7.5-8.0-8.5-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.60.7电位/V1mol/L 盐酸中不锈钢的塔菲尔图自腐蚀电位
-0.349V-1自腐蚀电流
6.043e-5A-2)A-3/流电(-4gol-5-6-7-0.6-0.4-0.20.00.20.40.6电位/V0.1mol/L 硫酸中不锈钢阳极极化曲线0.020钝化电流 2.72e-3A钝化电位范围
1.180 —1.505V0.015A/流0.010电0.0050.000-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0电位/V1mol/L 硫酸中不锈钢阳极极化曲线0.030钝化电流 2.06e-2A钝化电位范围
1.429 —1.602V0.0250.020A/流0.015电0.0100.0050.000-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0电位/V1mol/L盐酸中不锈钢阳极极化曲线0.14钝化电流 2.15e-2A0.12钝化电位范围
1.368 —1.559V0.100.08A/流0.06电0.040.020.00-0.02-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0电位/V加缓蚀剂0.1mol/L H2SO4
中不锈钢的塔菲尔图谱-3自腐蚀电位
-0.258V自腐蚀电流
1.241e-5A-4)-5A/流电(g-6ol-7-8-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.60.7电位/V加缓蚀剂1mol/L HCl
中不锈钢的塔菲尔图谱-1自腐蚀电位
-0.271V-2自腐蚀电流
5.373e-6A-3)A-4/流电(-5gol-6-7-8-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.60.7电位/V加缓蚀剂 0.1mol/LH2SO4
中不锈钢阳极极化曲线0.006钝化电流 1.139e-3A钝化电位范围
1.238 —1.487V0.0050.004A/流0.003电0.0020.0010.000-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0电位/V加缓蚀剂1mol/L HCl
中不锈钢的阳极极化图谱0.30钝化电流 1.634e-2A钝化电位范围
1.190 —1.468V0.250.20/A流0.15电0.100.050.00-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0电位/V
范文九：极化曲线如图：1.00.80.60.40.20.0-0.6-0.20...0008current极化曲线速度不同时的极化曲线电势-电流叠加图：currentpotential温度不同时的极化曲线电势-电流叠加图：potentialcurrentTafel曲线如图：1.00.80.6电势n0.40.20.0-4.5-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0lgi取tafel曲线的一段进行线性拟合图：超电势nlgiParameter Value Error------------------------------------------------------------ A 0.24 B 0.66E-4 得y=0.85lgi
范文十：实验九 极化曲线的测定【目的要求】1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法.2. 了解极化曲线的意义和应用.3. 掌握恒电位仪的使用方法.【实验原理】1. 极化现象与极化曲线为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测定是重要方法之一.我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此电极反应是可逆的.但当有电流明显地通过电池时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大.由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示.图2-19-1 极化曲线A-B:活性溶解区;B:临界钝化点B-C:过渡钝化区;C-D:稳定钝化区D-E:超(过)钝化区 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程,如下式所示:M→Mn++ne此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生.阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象.图2-19-1中曲线表明,从A点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝化膜.B点对应的电势称为临界钝化电势,对应的电流称为临界钝化电流.电势到达C点以后,随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流,直到电势升到D点,电流才有随着电势的上升而增大,表示阳极又发生了氧化过程,可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气,DE段称为过钝化区.2. 极化曲线的测定(1) 恒电位法恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上,然后测量对应于各电位下的电流.极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态.稳态体系指被研究体系的极化电流,电极电势,电极表面状态等基本上不随时间而改变.在实际测量中,常用的控制电位测量方法有以下两种:静态法:将电极电势恒定在某一数值,测定相应的稳定电流值,如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值,以获得完整的极化曲线.对某些体系,达到稳态可能需要很长时间,为节省时间,提高测量重现性,往往人们自行规定每次电势恒定的时间.动态法:控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描),并测量对应电位下的瞬时电流值,以瞬时电流与对应的电极电势作图,获得整个的极化曲线.一般来说,电极表面建立稳态的速度愈慢,则电位扫描速度也应愈慢.因此对不同的电极体系,扫描速度也不相同.为测得稳态极化曲线,人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线,当测至极化曲线不再明显变化时,可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线.同样,为节省时间,对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线,则选取适当的扫描速度绘制准稳态极化曲线就可以了.上述两种方法都已经获得了广泛应用,尤其是动态法,由于可以自动测绘,扫描速度可控制一定,因而测量结果重现性好,特别适用于对比实验.(2) 恒电流法恒电流法就是控制研究电极上的电流密度依次恒定在不同的数值下,同时测定相应的稳定电极电势值.采用恒电流法测定极化曲线时,由于种种原因,给定电流后,电极电势往往不能立即达到稳态,不同的体系,电势趋于稳态所需要的时间也不相同,因此在实际测量时一般电势接近稳定(如1min～3min内无大的变化)即可读值,或人为自行规定每次电流恒定的时间.【仪器试剂】恒电位仪一台;饱和甘汞电极1支;碳钢电极1支;铂电极1支;三室电解槽1只(见图2-19-2)2 mol·dm-3 (NH4)2CO3溶液;0.5 mol·dm-3H2SO4溶液;丙酮溶液【实验步骤】1. 碳钢预处理:用金相砂纸将碳钢研究电极打磨至镜面光亮,用石蜡蜡封,留出1cm2面积,如蜡封多可用小刀去除多余的石蜡,保持切面整齐.然后在丙酮中除油,在0.5M的硫酸溶液中去除氧化层,浸泡时间分别不低于10S.图2-19-2三室电解槽1.研究电极; 2.参比电极; 3.辅助电极2. 恒电位法测定极化曲线的步骤:A 准备工作 仪器开启前,"工作电源"置于"关","电位量程"置于"20V","补偿衰减"置于"0","补偿增益"置于"2","电流量程"置于"200mA","工作选择"置于"恒电位","电位测量选择"置于"参比".B 通电 插上电源,"工作电源"置于"自然"档,指示灯亮,电流显示为0,电位表显示的电位为"研究电极"相对于"参比电极"的稳定电位,称为自腐电位,其绝对值大于0.8V可以开始下面的操作,否则需要重新处理电极.C "电位测量选择"置于"给定",仪器预热5-15min.电位表指示的给定电位为预设定的"研究电极"相对于"参比电极"的电位.D 调节"恒电位粗调"和"恒电位细调"使电位表指示的给定电位为自腐电位,"工作电源"置于"极化".F 阴极极化 调节"恒电位粗调"和"恒电位细调"每次减少10mV,直到减少200mV,每减少一次,测定1min后的电流值.测完后,将给定电位调回自腐电位值.G 阳极极化 将"工作电源"置于"自然","电位测量选择"置于"参比",等待电位逐渐恢复到自腐电位±5mV,否则需要重新处理电极.重复C,D,F步骤,F步骤中给定电位每次增加10mV,直到做出完整的极化曲线.提示,到达极化曲线的平台区,给定电位可每次增加100mV.H 实验完成,"电位测量选择"置于"参比","工作电源"置于"关".【注意事项】按照实验要求,严格进行电极处理.将研究电极置于电解槽时,要注意与鲁金毛细管之间的距离每次应保持一致.研究电极与鲁金毛细管应尽量靠近,但管口离电极表面的距离不能小于毛细管本身的直径.每次做完测试后,应在确认恒电位仪或电化学综合测试系统在非工作的状态下,关闭电源,取出电极.【数据处理】1. 对静态法测试的数据应列出表格.自腐电位-0.805V阴极极化数据:电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)阳极极化数据:电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)2. 以电流密度为纵坐标,电极电势(相对饱和甘汞)为横坐标,绘制极化曲线.3. 讨论所得实验结果及曲线的意义,指出钝化曲线中的活性溶解区,过渡钝化区,稳定钝化区,过钝化区,并标出临界钝化电流密度(电势),维钝电流密度等数值.活性溶解区:过渡钝化区:稳定钝化区:;过钝化区:临界钝化电流密度(电势):维钝电流密度:思 考 题1. 比较恒电流法和恒电位法测定极化曲线有何异同,并说明原因.恒电流法是恒定电流测定相应的电极电势,恒电位法是很定电位测定相应的电流,对于阴极极化来说,两种方法测得的曲线相同,对于阳极极化来说,由于电流和电位不是一一对应的关系,得到不同的曲线.2. 测定阳极钝化曲线为何要用恒电位法用恒电位法能得到完整的极化曲线,用恒电流法只能得到ABEF曲线,即得到活化区以及过钝化区的一部分,得不到完整的几乎曲线.3. 做好本实验的关键有哪些电极的处理;研究电极与鲁金毛细管的距离;甘汞电极的误差;电位的每次改变值;溶液中杂质离子的存在等等【讨论】1. 电化学稳态的含义指定的时间内,被研究的电化学系统的参量,包括电极电势,极化电流,电极表面状态,电极周围反应物和产物的浓度分布等,随时间变化甚微,该状态通常被称为电化学稳态.电化学稳态不是电化学平衡态.实际上,真正的稳态并不存在,稳态只具有相对的含义.到达稳态之前的状态被称为暂态.在稳态极化曲线的测试中,由于要达到稳态需要很长的时间,而且不同的测试者对稳态的认定标准也不相同,因此人们通常人为界定电极电势的恒定时间或扫描速度,此法尤其适用于考察不同因素对极化曲线的影响时.2. 三电极体系极化曲线描述的是电极电势与电流密度之间的关系.被研究电极过程的电极被称为研究电极或工作电极.与工作电极构成电流回路,以形成对研究电极极化的电极称为辅助电极,也叫对电极.其面积通常要较研究电极为大,以降低该电极上的极化.参比电极是测量研究电极电势的比较标准,与研究电极组成测量电池.参比电极应是一个电极电势已知且稳定的可逆电极,该电极的稳定性和重现性要好.为减少电极电势测试过程中的溶液电位降,通常两者之间以鲁金毛细管相连.鲁金毛细管应尽量但也不能无限制靠近研究电极表面,以防对研究电极表面的电力线分布造成屏蔽效应.3. 影响金属钝化过程的几个因素金属的钝化现象是常见的,人们已对它进行了大量的研究工作.影响金属钝化过程及钝化性质的因素,可以归纳为以下几点:(1) 溶液的组成.溶液中存在的H+,卤素离子以及某些具有氧化性的的阴离子,对金属的钝化现象起着颇为显著的影响.在中性溶液中,金属一般比较容易钝化,而在酸性或某些碱性的溶液中,钝化则困难得多,这与阳极产物的溶解度有关系.卤素离子,特别是氯离子的存在,则明显地阻滞了金属的钝化过程,已经钝化了的金属也容易被它破坏(活化),而使金属的阳极溶解速度重新增大.溶液中存在的某些具有氧化性的阴离子(如CrO2-4)则可以促进金属的钝化.(2) 金属的化学组成和结构.各种纯金属的钝化性能不尽相同,以铁,镍,铬三种金属为例,铬最容易钝化,镍次之,铁较差些.因此添加铬,镍可以提高钢铁的钝化能力及钝化的稳定性.(3) 外界因素(如温度,搅拌等).一般来说,温度升高以及搅拌加剧,可以推迟或防止钝化过程的发生,这显然与离子的扩散有关实验十二 铁的极化和钝化曲线的测定一、 实验目的1. 测定铁在不同pH溶液中的极化曲线。2. 求算自腐蚀电位、自腐蚀电流、钝化电位范围、钝化电流等电化学参数。3. 学会使用CHI660A电化学分析仪，掌握线性扫描伏安法和TAFEL方法测定极化曲线。二、实验原理铁在H2SO4溶液中，将不断被溶解，同时产生H2，即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2
(a)Fe／H2SO4体系是-个二重电极，即在Fe／H+界面上同时进行两个电极反应：FeFe2+ + 2e
(b)2H+ + 2eH2
(c)反应(b)、(c)称为共轭反应。正是由于反应(c)存在，反应(b)才能不断进行，这就是铁在酸性介质中腐蚀的主要原因。当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。在稳定状态下，铁溶解的阳极电流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H)，它们在数值上相等但符号相反，即：(1)IFe的大小反映Fe在H+中的溶解速率，而维持I(Fe)，I(H)相等时的电势称为Fe／H+体系的自腐蚀电势εcor。图12－1 Fe的极化曲线图12－1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时，反应(c)被抑制，反应(b)加快。此时，电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe／H+体系的阳极极化曲线rba。。由于反应(c)是由迁越步骤所控制，所以符合塔菲尔(Tafel)半对数关系，即：(2)直线的斜率为bFe。当对电极进行阴极极化，即加更负的电势时，反应(b)被抑制，电化学过程以反应(c)为主要倾向。同理，可获得阴极极化曲线rdc。由于H＋在Fe电极上还原出H2的过程也是由迁越步骤所控制，故阴极极化曲线也符合塔菲尔关系，即：(3)当把阳极极化曲线abr的直线部分ab和阴极极化曲线cdr的直线部分cd外延，理论上应交于一点(z)，z点的纵坐标就是 ，腐蚀电流Icor的对数，而z点的横坐标则表示自腐蚀电势εcor的大小。图12－2 Fe的钝化曲线当阳极极化进一步加强时，铁的阳极溶解进一步加快，极化电流迅速增大。当极化电势超过εp时，I(Fe)很快下降到d点，如图12-2所示。此后虽然不断增加极化电势，但I(Fe)一直维持在一个很小的数值，如图中de段所示。直到极化电势超过1.5伏时，I(Fe)才重新开始增加，如ef段示。此时Fe电极上开始出氧。从a点到b点的范围称为活化区，c是临界钝化点，从c点到d点的范围称为钝化过渡区，从d点到e点的范围称为稳定钝化区，从e点到f点称为超钝化区。εp称为钝化电势，Ip称为钝化电流。铁的钝化现象可作如下解释：图12-2中ab段是Fe的正常溶解曲线，此时铁处在活化状态。bc段出现极限电流是由于Fe的大量快速溶解。当进一步极化时，Fe2+离子与溶液中SO42-离子形成FeS04沉淀层，阻滞了阳极反应。由于H+不易达到FeSO4层内部，使Fe表面的pH值增加；在电势超过≈0.6伏时，Fe2O3开始在Fe的表面生成，形成了致密的氧化膜，极大地阻滞了Fe的溶解，因而出现了钝化现象。由于Fe2O3在高电势范围内能够稳定存在，故铁能保持在钝化状态，直到电势超过O2／H2O体系的平衡电势(+1.23伏)相当多时(+1.6伏)，才开始产生氧气，电流重新增加。金属钝化现象，在实际中有很多应用。金属处于钝化状态，这对于防止金属的腐蚀和在电解中保护不溶性的阳极是极为重要的。而在另一些情况下，钝化现象却十分有害。如在化学电源、电镀中的可溶性阳极等，则应尽力防止阳极钝化现象的发生。凡能促使金属保护层破坏的因素都能使钝化后的金属重新活化，或能防止金-属钝化。例如，加热、通入还原性气体、阴极极化、加入某些活性离子(如C1)、改变PH值等均能使钝化后的金属重新活化或能防止金属钝化。对Fe／H2SO4体系进行阴极极化或阳极极化(在不出现钝化现象情况下)既可采用恒电流方法，也可以采用恒电势的方法，所得到的结果一致。但对测定钝化曲线，必须采用恒电势方法，如采用恒电流方法，则只能得到图12－2中abcd部分，而无法获得完整的钝化曲线。恒电势方法和恒电流方法的简单线路如图12-3所示：(a)恒电势法
(b)恒电流法图12－3 恒电势和恒电流测量原理Ba--低压稳压电源；Bb--稳压电源; Ra--低电阻; Rb--高电阻 A--精密电流表 V--高阻抗毫伏计； L--鲁金毛细管；W--工作电极；C--辅助电极； r --参考电极；三、仪器药品仪器:CHI660A电化学分析仪(或其它装置)，电解池、辅助电极．带盐桥的饱和甘汞电极，铁工作电极.药品:Al2O3抛光粉（1、0.3、0.05微米）和抛光垫。两组实验溶液：（1）1mol/L的H2SO4溶液，中性水溶液；（2）pH＝4.0的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液，pH＝6.86的混合磷酸盐缓冲溶液，pH＝9.18的四硼酸钠缓冲溶液；四、实验步骤1．仪器装置及电极处理实验装置如图12-4所示(也可直接用CHI660A电化学分析仪配套的电解池)。采用三室电解池。辅助电极室和工作电极室之间采用玻璃砂隔板。工作电极为铁电极，一端有螺纹，可拧在电极杆末端的螺丝上，工作电极的结构见图12-5所示。 工作电极先后用1、0.3、0.05微米的Al2O3抛光粉抛光，水冲洗干净，将电极固定在电极杆上，擦拭干净后放入乙醇、丙酮中去油。图12－4 恒电势法测定极化曲线装置图
图12－5 工作电极1. 饱和甘汞电极；2. Fe工作电极 3. 铂片辅助电极；4&5. 玻璃沙隔板2. 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(Linear Sweep Voltammetry)，设置电位范围为－0.6V ～ ＋1.9V ，扫描速率为25~50mV/s，扫描间隙(Interval)设为0.002V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。一般来讲，电极表面建立稳态的速率越慢，扫描速率就应越慢。按顺序依次测定第（1）、（2）组溶液体系下的极化曲线。测完之后，应使仪器复原，清洗电极，记录室温。五、数据处理1. 用半对数坐标纸，作阳极极化曲线和阴极极化曲线（或直接由配套软件生成的图形给出），由二条切线的交点z求εco、Icor、jcor (mA／cm2)。并分别求出斜率bH和bFe。注：自腐蚀电流密度jcor与自腐蚀速率的换算关系如下，式中u为腐蚀速率（g/m2·h），jcor为自腐蚀电流密度，M为金属的摩尔质量（g/mol），n为金属的原子价2. 用半对数坐标纸作钝化曲线（或直接由配套软件生成的图形给出），求钝化电势εp、钝化电流Ip和钝化电流密度ip。【思考题】1. 从极化电势的改变，如何判断所进行的极化是阳极极化？还是阴极极化？2. 测定钝化曲线为什么不能采用恒电流法?3. 试比较恒电势法和恒电流法异同，在装置上各有什么特点？4. 随着溶液pH值的增加，铁为什么更容易钝化？当溶液中含有能使铁生成致密氧化膜的成分时，铁是否钝化更容易？