极化曲线腐蚀电流与腐蚀电位
介绍
极化曲线是研究腐蚀电流与腐蚀电位之间关系的重要工具。本文将从极化曲线的定义、测量方法以及与腐蚀电流、腐蚀电位的关系等方面进行详细探讨。
一、极化曲线的定义
极化曲线是指在某一刺激作用下，随着刺激量的变化，所得到的反应物性质与刺激量间的关系曲线。在腐蚀研究中，极化曲线描述的是电流与电位之间的关系。
二、极化曲线的测量方法
1. 三电极系统
为了测量极化曲线，通常使用一个工作电极、一个参比电极和一个对电极组成的三电极系统。工作电极是被测样品，参比电极提供参比电位，对电极则是为了维持电路的稳定性。
2. 实验条件
在测量极化曲线时，需要控制一些实验条件，比如溶液的组成、温度、电极表面的状态等。这些条件的变化会对极化曲线产生影响，所以在测量过程中要保持这些条件的稳定性。
3. 电位扫描
在测量极化曲线时，常用的方法是通过改变工作电极的电位来扫描整个电位范围。通过记录工作电极的电流响应，可以得到不同电位下的腐蚀电流。
三、极化曲线与腐蚀电流的关系
极化曲线中的腐蚀电流对应着电位上的表面腐蚀速率。当电位越正时，腐蚀电流也越大，表示腐蚀速率增加。而当电位越负时，腐蚀电流较小，腐蚀速率减小。
1. 极化曲线的形状
极化曲线的形状可以反映出腐蚀行为的特点。常见的极化曲线形状有Tafel曲线、线性极化曲线和非线性极化曲线等。
2. 极化曲线的参数
极化曲线可以通过一些参数来描述。常见的参数有Tafel斜率、交流阻抗和腐蚀电位等。这些参数可以用来研究腐蚀行为及其机制。
3. 极化曲线的应用
极化曲线在腐蚀研究和工程实践中有着重要的应用。通过分析极化曲线，可以评估材料的腐蚀性能、预测腐蚀速率以及设计腐蚀防护措施等。
四、腐蚀电位与腐蚀电流的关系
腐蚀电位是触发腐蚀过程的电位，而腐蚀电流是腐蚀过程中产生的电流。腐蚀电位与腐蚀电流之间有一定的关系。
1. 过电位理论
过电位理论是解释腐蚀电位与腐蚀电流关系的一种理论模型。根据该理论，腐蚀过程中的电位是由电化学反应的阻抗决定的，而腐蚀电流则是由电化学反应的速率决定的。
2. 腐蚀动力学
腐蚀动力学研究腐蚀过程中的速率与驱动力之间的关系。腐蚀电位是驱动力，而腐蚀电流则表示腐蚀速率。通过研究腐蚀动力学，可以了解腐蚀行为及其发展规律。
3. 腐蚀电位的意义
腐蚀电位是评估材料抗腐蚀性能的重要参数。较负的腐蚀电位表示材料具有较好的抗腐蚀性能，而较正的腐蚀电位则表示材料易于腐蚀。
总结
极化曲线是研究腐蚀电流与腐蚀电位之间关系的重要工具。通过测量极化曲线，可以了解腐蚀行为及其机制，评估材料抗腐蚀性能，并设计腐蚀防护措施。腐蚀电位与腐蚀电流之间存在一定的关系，通过理论模型和腐蚀动力学的研究，可以深入了解这种关系。在工程实践中，极化曲线和腐蚀电位有着广泛的应用，对于保护材料免受腐蚀损害具有重要意义。
极化曲线的测定 一、实验目的 掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。 二、实验原理 实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域： 电 流 密 度 i 阳极电位φ + 图23.1 阳极极化曲线 1．从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。a 点即为金属的自然腐蚀电位。 2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离子与溶液中的-24 SO 离子形成4FeSO 沉淀层， 阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表面的pH 逐步增大。 3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过
电位升高，金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。对铁电极而言，此时32O Fe 在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。 4.de 段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。 测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定可以用恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。 本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，并在钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入2CO 、 Cl 等，改变钢筋表面的pH 值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响钢筋腐蚀的各种因素。 三、仪器与试剂 HDY-I 型恒电位仪（南京桑力电子设备厂），三电极池及支架，碳钢电极，铂电极，饱和甘汞电极，34HCO NH 饱和溶液，浓3NH 水，1%（体积比）硫酸溶液，丙酮，金相砂纸。烧杯（100ml ）2只，量筒（50或100ml ）1只。 恒电位仪前面板如图23.2所示，以功能作用划分为14个区： 图23.2 前面板示意图
电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中，将不断被溶解，同时产生H2，即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 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) I(Fe)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1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。图2 铜合金在海水中典型极化曲线 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。 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。 2.图形分析 （1）斜率 斜率越小，反应阻力越小，腐蚀速率越大，越易腐蚀。斜率越大，反应阻力越大，腐蚀速率越小，越耐腐蚀。 （2）同一曲线上各各段形状变化 如图2，在section2中，电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象，产生了致密的氧化膜，阻碍了离子的扩散，导致腐蚀电流下降。 （3）曲线随时间的变动 以7天和0天两曲线为例，对于Y轴，七天后曲线下移（负移），自腐蚀电位降低，说明更容易腐蚀。对于X轴，七天后曲线正移，腐蚀电流增大，亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的频率点的原始数据中，都包含了施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电压）的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗幅模（| Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（Z,,）、相位移（θ）、频率（ω）等变量，同时还可以计算出导纳（Y）和电容（C）的实部和虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示。
极化曲线测量金属的腐蚀速度 一、 目的和要求 1. 掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe 在NaCl 溶液中的 极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流。 2. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、 基本原理 当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。以金属锌在盐酸体系中为例： 阳极反应： Zn-2e=Zn 2+ 阴极反应： H ++2e=H 2 阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ?。根据法拉第定律，体系通过的电流和电极上发生反应的物质的量存在严格的一一对应关系，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。 金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。 极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。 在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为： 其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。若以十为底的对数，则表示为b a 、b k 。 这就是腐蚀金属电极的极化曲线方程式，令 ?E 称为腐蚀金属电极的极化值，?E ＝0时，I ＝0；?E>0时，是阳极极化，I>0,体系通过阳极电流。?E<0时，I<0， 体系通过的是阴极电流，此时是对腐蚀金属电极进行阴极极化。因此外测电流密度也称为极化电流密度 测定腐蚀速度的塔菲尔直线外推法 当对电极进行阳极极化，在强极化区， 阴极分支电流i k =0, )]ex p()[ex p(k c a c corr k a i i i I β??β??---=-=c E ??-=?)]ex p()[ex p(k a corr E E i I ββ?--?=)ex p(a corr a E i i I β?==
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
极化曲线腐蚀电流与腐蚀电位 介绍 极化曲线是研究腐蚀电流与腐蚀电位之间关系的重要工具。本文将从极化曲线的定义、测量方法以及与腐蚀电流、腐蚀电位的关系等方面进行详细探讨。 一、极化曲线的定义 极化曲线是指在某一刺激作用下，随着刺激量的变化，所得到的反应物性质与刺激量间的关系曲线。在腐蚀研究中，极化曲线描述的是电流与电位之间的关系。 二、极化曲线的测量方法 1. 三电极系统 为了测量极化曲线，通常使用一个工作电极、一个参比电极和一个对电极组成的三电极系统。工作电极是被测样品，参比电极提供参比电位，对电极则是为了维持电路的稳定性。 2. 实验条件 在测量极化曲线时，需要控制一些实验条件，比如溶液的组成、温度、电极表面的状态等。这些条件的变化会对极化曲线产生影响，所以在测量过程中要保持这些条件的稳定性。 3. 电位扫描 在测量极化曲线时，常用的方法是通过改变工作电极的电位来扫描整个电位范围。通过记录工作电极的电流响应，可以得到不同电位下的腐蚀电流。
三、极化曲线与腐蚀电流的关系 极化曲线中的腐蚀电流对应着电位上的表面腐蚀速率。当电位越正时，腐蚀电流也越大，表示腐蚀速率增加。而当电位越负时，腐蚀电流较小，腐蚀速率减小。 1. 极化曲线的形状 极化曲线的形状可以反映出腐蚀行为的特点。常见的极化曲线形状有Tafel曲线、线性极化曲线和非线性极化曲线等。 2. 极化曲线的参数 极化曲线可以通过一些参数来描述。常见的参数有Tafel斜率、交流阻抗和腐蚀电位等。这些参数可以用来研究腐蚀行为及其机制。 3. 极化曲线的应用 极化曲线在腐蚀研究和工程实践中有着重要的应用。通过分析极化曲线，可以评估材料的腐蚀性能、预测腐蚀速率以及设计腐蚀防护措施等。 四、腐蚀电位与腐蚀电流的关系 腐蚀电位是触发腐蚀过程的电位，而腐蚀电流是腐蚀过程中产生的电流。腐蚀电位与腐蚀电流之间有一定的关系。 1. 过电位理论 过电位理论是解释腐蚀电位与腐蚀电流关系的一种理论模型。根据该理论，腐蚀过程中的电位是由电化学反应的阻抗决定的，而腐蚀电流则是由电化学反应的速率决定的。 2. 腐蚀动力学 腐蚀动力学研究腐蚀过程中的速率与驱动力之间的关系。腐蚀电位是驱动力，而腐蚀电流则表示腐蚀速率。通过研究腐蚀动力学，可以了解腐蚀行为及其发展规律。
实验十六铁的极化曲线的测定 一、实验目的 1．掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe在H2SO4、HCl溶液中的阴极极化、阳极极化曲线，求得Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数； 2．了解Cl-离子，缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响； 3．讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、实验原理 1．铁的极化曲线： 金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。例如 Fe →Fe2++2e (1) 2H++2e →H2 (2) Fe将不断被溶解，同时产生H2。Fe电极和H2电极及H2SO4溶液构成了腐蚀原电池，其腐蚀反应为： Fe+2H+→ Fe2++H2 (3) 这就是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。 当电极不与外电路接通时，其净电流为零。即I corr = I Fe = -I H ≠ 0。 图1中ra为阴极极化曲线。当对电极进行阴极极化，即加比Ecorr更负的电势，反应Fe →Fe2++2e 被抑制，反应2H++2e →H2加速，电化学过程以H2析出为主，这种效应称为“阴极保护”。塔菲尔(Tafel)半对数关系，即： 图1中ab为阳极极化曲线。当对电极进行阳极极化时，即加比Ecorr更正的电势，
则反应2H++2e →H2被抑制，反应Fe →Fe2++2e 加速，电化学过程以Fe溶解为主。符合公式： 2．铁的钝化曲线： abc段是Fe的正常溶解，生成Fe2+，称为活化区。cd段称为活化钝化过渡区。 de段的电流称为维钝电流，此段电极处于比较稳定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成FeSO4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 增大，Fe2O3、Fe3O4开始在Fe表面生成，形成了致密的氧化膜，极大地阻滞了Fe的溶解，因而出现钝化现象。ef段称为过钝化区。 图3中W表示研究电极、C表示辅助电极、r表示参比电极。参比电极和研究电极组成原电池，可确定研究电极的电位。辅助电极与研究电极组成电解池，使研究电极处于极化状态。 在实际测量中，常采用的恒电势法有下列两种：
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
主题：动电位极化曲线计算腐蚀速率 目录 1. 动电位极化曲线的概念及原理 2. 腐蚀速率的计算方法 3. 实际案例分析 4. 结论与展望 1. 动电位极化曲线的概念及原理 动电位极化曲线是一种常用的腐蚀分析方法，它通过测定金属在一定电位范围内的极化曲线，来研究金属的腐蚀行为。在动电位极化曲线中，横轴表示电位，纵轴表示电流密度。通过测定金属在极化曲线上的拐点，可以得到金属的腐蚀电位和腐蚀电流密度，进而计算腐蚀速率。 动电位极化曲线的测定可以在自然环境下进行，也可以在实验室中通过电化学方法进行。通过对动电位极化曲线的分析，可以了解金属在具体环境中的腐蚀行为，为腐蚀预防提供重要参考。 2. 腐蚀速率的计算方法 腐蚀速率是描述金属在一定环境条件下腐蚀程度的重要指标。根据动
电位极化曲线的测定结果，可以采用以下方法来计算金属的腐蚀速率。 （1）泊松方程法 泊松方程法是一种常用的计算腐蚀速率的方法。它通过测定金属在不 同电位下的动电位极化曲线，并利用泊松方程建立腐蚀速率和电流密 度之间的关系，来计算腐蚀速率。 （2）球形极化曲线法 球形极化曲线法是一种基于动电位极化曲线的计算腐蚀速率的方法。 它利用金属在球形电极下的动电位极化曲线，通过对曲线的分析，来 计算金属的腐蚀速率。 （3）Tafel斜率法 Tafel斜率法是一种通过测定金属在不同电位下的动电位极化曲线，利用Tafel斜率和Tafel方程来计算腐蚀速率的方法。通过对Tafel斜率和Tafel方程的运用，可以较准确地计算金属的腐蚀速率。 3. 实际案例分析 以某海洋评台上使用的钢结构为例进行分析，该钢结构在海水中进行 了腐蚀测试，得到了相应的动电位极化曲线。通过对曲线的测定和分析，得到了钢结构在海水中的腐蚀电位和腐蚀电流密度。
极化曲线在电化学腐蚀中的应用 娄浩 (班级：材料化学13-1 学号：120133202059) 关键词：电化学腐蚀；极化；极化曲线；极化腐蚀图 据工业发达国家统计，每年由于腐蚀造成的损失约占国民生产总值的l～4％，世界钢铁年产量约有十分之一因腐蚀而报废，因此研究金属腐蚀对于国民经济发展和能源的合理利用具有重大意义。其中电化学腐蚀是金属腐蚀的一种最普遍的形式。论文分析了电化学腐蚀的机理以及极化曲线的理论基础。利用测量极化曲线的方法，研究金属腐蚀过程，已经得到广泛的应用。 1.金属腐蚀的电化学原理 金属腐蚀学是研究金属材料在其周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这种破坏的一门科学[1]。通常把金属腐蚀定义为：金属与周围环境(介质)之间发生化学或电化学而引起的破坏或变质。所以，可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀[2]。 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物[3]。腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，因而没有电流产生。 电化学腐蚀是指金属表面与电子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路[4]。阳极反应是氧化过程，即金属离子从金属转移到介质中并放出电子；阴极反应为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子的过程。例如，碳钢[5]在酸中腐蚀，在阳极区Fe被氧化成Fe2+所放出的电子自阳极Fe流至钢表面的阴极区(如Fe3C)上，与H+作用而还原成氢气，即 阳极反应：Fe - 2e →Fe2+ 阴极反应：2H+ + 2e →H2 总反应：Fe + 2H+ →Fe2+ + H2 与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于，它的腐蚀历程可分为两个相对独立并可
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］，和混凝土中氧扩散速率的变化趋势［１０］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
极化曲线腐蚀电流与腐蚀电位 1. 引言 极化曲线是研究金属腐蚀过程中重要的工具之一。通过测量极化曲线，可以了解金属在不同电位下的腐蚀行为，并确定其腐蚀电流和腐蚀电位。本文将介绍极化曲线的概念、测量方法以及与腐蚀电流和腐蚀电位的关系。 2. 极化曲线的概念 极化曲线是描述金属在外加电势下的电流密度变化情况的曲线。它通常由三个区域组成：主动区、过渡区和从动区。 •主动区：当金属处于正常工作状态时，其表面通常保持较低的电流密度，这个区域被称为主动区。 •过渡区：当金属表面开始发生氧化或还原反应时，其电流密度逐渐增大，这个过程称为过渡区。 •从动区：当金属表面完全被氧化或还原时，其电流密度达到最大值，这个区域称为从动区。 3. 极化曲线的测量方法 测量极化曲线通常使用电化学工作站或极谱仪。以下是一般的测量步骤： 1.准备工作：清洗待测试的金属样品，确保其表面干净无杂质。 2.设置电化学工作站或极谱仪：根据实验要求设置工作站的参数，如扫描速率、 起始电位等。 3.测量极化曲线：将待测试的金属样品放置在电解槽中，通过改变外加电势的 大小并记录对应的电流密度，得到极化曲线。 4.数据处理：根据测得的数据绘制极化曲线，并计算腐蚀电流和腐蚀电位。 4. 腐蚀电流与腐蚀电位的关系 腐蚀电流和腐蚀电位是描述金属在腐蚀环境中耐久性能的重要参数。 4.1 腐蚀电流 腐蚀电流是指金属在给定环境条件下发生氧化或还原反应时所产生的电流密度。它可以通过测量极化曲线中从动区对应点处的电流密度来确定。腐蚀电流的大小与金属的耐蚀性能密切相关，一般情况下，腐蚀电流越大，金属的耐蚀性能越差。
4.2 腐蚀电位 腐蚀电位是指金属在给定环境条件下开始发生氧化或还原反应的电势。它可以通过测量极化曲线中过渡区对应点处的电势来确定。腐蚀电位的高低决定了金属在给定环境中是否会发生腐蚀反应。一般情况下，腐蚀电位越低，金属的耐久性能越差。 4.3 腐蚀电流与腐蚀电位的关系 在极化曲线上，从动区对应点处的电流密度与过渡区对应点处的电势之间存在一种关系。通常情况下，随着外加电势逐渐增大，从动区对应点处的电流密度也逐渐增大；随着外加电势逐渐减小，从动区对应点处的电流密度也逐渐减小。 可以得出结论：金属的腐蚀电流与腐蚀电位呈正相关关系。即腐蚀电流越大，腐蚀电位越低；腐蚀电流越小，腐蚀电位越高。 5. 结论 通过测量极化曲线，可以确定金属的腐蚀电流和腐蚀电位。腐蚀电流和腐蚀电位是描述金属耐久性能的重要参数，其大小和高低决定了金属在给定环境中的耐久性能。 希望本文对读者对极化曲线、腐蚀电流和腐蚀电位有一个全面详细、完整且深入的了解，并能够应用于实际工程中。
极化曲线的测定及应用 一、目的要求 1．掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定金属铁在H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线求算铁的自腐蚀电位、自腐蚀电流和钝化电位范围、钝化电流等参数。 2．了解不同pH值、Cl－浓度、缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。 3．讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、原理 Fe在H2SO 4 溶液中会不断溶解，同时产生H2。Fe溶解：Fe －2e ＝Fe 2+。H2析出：2H+ ＋2e ＝H2。Fe电极和H2电极及溶液构成了腐蚀原电池。其腐蚀反应为：Fe ＋2H+ ＝ Fe 2+ + H2。这是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。当电极不与外电路接通时，阳极反应速率和阴极反应速率相等，Fe溶解的阳极电流I Fe与H2析出的阴极电流I H在数值上相等但方向相反，此时其净电流为零。I ＝I Fe + I H＝0。I corr＝I Fe＝－I H≠0。I corr值的大小反映净 了Fe在H2SO 4 溶液中的腐蚀速率，所以称I corr为Fe在
H2SO 4 溶液中的自腐蚀电流。其对应的电位称为Fe在 H2SO 4 溶液中的自腐蚀电位E corr，此电位不是平衡电位。虽然，阳极反应放出的电子全部被阴极还原所消耗，在电极与溶液界面上无净电荷存在，电荷是平衡的。但电极反应不断向一个方向进行，I corr≠0，电极处于极化状态，腐蚀产物不断生成，物质是不平衡的，这种状态称为稳态极化。它是热力学的不稳定状态。 自腐蚀电流I corr和自腐蚀电位E corr可以通过测定极化曲线获得。极化曲线是指电极上流过的电流与电位之间的关系曲线，即I=f（E）。 图27-1是用电化学工作站测定的Fe在1.0mol/L H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线图。ar为阴极极化曲线，当对电极进行阴极极化时，阳极反应被抑制，阴极反应加速, 电化学过程以H2析出为主。ab为阳极极化曲线，当对电极进行阳极极化时，阴极反应被抑制，阳极反应加速,电化学过程以Fe溶解为主。在一定的极化电位
化学检验工常见电化学腐蚀分析方法电化学腐蚀分析方法在化学检验工中有着广泛应用。本文将介绍几种常见的电化学腐蚀分析方法，包括极化曲线法、交流阻抗法和电化学噪声法。 一、极化曲线法 极化曲线法是一种通过测量金属电位与电流之间的关系，评估材料在特定环境中的腐蚀行为的方法。该方法基于电流与电位之间的线性关系，通过改变电位，测量相应的电流变化。极化曲线可以提供腐蚀的速率以及耐蚀性能的信息。 极化曲线法的实验步骤如下： 1. 准备测试样品和电解质：将待测试的材料制成试样，并浸泡在特定的电解质中。 2. 测试前的准备工作：使用电化学工作站连接电流源和电位计，并对其进行校准。 3. 极化曲线测试：开始测试前，先进行开路电位测试，记录样品在未施加外电势时的电位值。然后施加足够小的电流密度，逐渐增加电位直至达到最大值，然后再逐渐降低电位，同时记录相应的电流。 4. 极化曲线绘制和分析：根据实验得到的电位-电流数据，绘制极化曲线，并分析曲线特征，如 Tafel 斜率、极化电阻等，以评估材料的腐蚀行为。
二、交流阻抗法 交流阻抗法是一种通过测量材料在交流电场中的阻抗变化，评估材 料电化学行为的方法。该方法利用电化学原理，通过施加交流电势信号，测量样品上的电流响应，从而获得材料的腐蚀和阻抗信息。 交流阻抗法的实验步骤如下： 1. 准备测试样品和电解质：制备样品并选择合适的电解质。 2. 建立电化学测试系统：通过连接交流电源、电位计和电流计，建 立稳定的电化学测试系统。 3. 测试前的准备工作：进行系统的校准，确保各个仪器的工作正常。 4. 交流阻抗测试：在特定频率范围内施加小幅交流电位波动，测量 相应的电流响应，并将其表示为阻抗谱。阻抗谱提供了关于腐蚀过程 和界面特性的信息。 5. 数据分析：根据阻抗谱的形状和频率响应，进行数据分析，得出 腐蚀速率、电化学反应动力学等信息。 三、电化学噪声法 电化学噪声法是一种通过分析腐蚀系统中的随机电流和电位噪声， 评估材料腐蚀行为的方法。该方法利用电脑软件对噪声信号进行功率 谱密度分析，通过噪声特征参数，如电流噪声电位噪声的标准差、频 率分布等，来推断材料的腐蚀过程。 电化学噪声法的实验步骤如下：