阳极极化曲线四个特征电位
极化曲线指的是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或阴极极化曲线。
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。
极化曲线以电极电位为横坐标，以电极上通过的电流为纵坐标获得的曲线称为极化曲线。它表征腐蚀原电池反应的推动力电位与反应速度电流之间的函数关系。直接从实验测得的是实验极化曲线。而构成腐蚀过程的局部阳极或者局部阴极上单独电极反应之电位与电流关系称为真实极化曲线，即理想极化曲线。
阳极极化与阴极极化 阴极极化曲线反应了电流密度和阴极极化电位的关系。一般含添加剂的镀液，极化曲线会相对于不含的负移，也就是说在相同的电流密度下，添加剂使阴极过电位增加了。阴极过电位是成核的控制因素，一般阴极过电位越高，成核率越大，镀层结晶越细致。 1．什么叫阳极极化与阴极极化？ 答：自流电通过阳极时，阳极电位偏离平衡电位而向正方向移动的现象，称为阳极极化。在某一电流密度下，阳极电位与平衡电位之差称为阳极过电位，通常用ΔФA表示。 直流电通过阴极时，阴极电位偏离平衡电位而向负方向移动的现象，称为阴极极化。在某一电流密度下，阴极电位ФK与平衡电位之差，称为阴极过电位，通常用ΔФK表示。 阳极极化和阴极极化对电流都起阻碍作用，所以有时也称为极化电阻。 表示电极电位随着电流密度的变化而改变的关系曲线叫做极化曲线。一般以纵坐标表示电极电位，横坐标表示电流密度。从曲线可以看出：随阴极电流密度的不断增大，阴极电位也不断变负。 2．极化度与电镀有何关系？ 答：极化度对镀层质量影响相当大，它直接影响到电流在阴极上的分布。若阴极极化度的值大，能使电流在阴极表面上的实际分布比初次分布更均匀，这表明电解液的分散能力和深镀能力好，从而可使镀层更均匀。为什么镀铬液有较大的阴极极化作用，而分散能力很差呢？原因就是镀铬液的阴极极化度很小。 3．利用哪些方法可以消除或降低不必要的阳极极化作用？ 答：阳极极化会引起阳极的电化学钝化，致使阳极不能正常溶解。在生产中一般采用下列方法来消除或降低阳极极化作用： （1）加入适量的阳极活化剂（去极化剂）可防止阳极钝化，促使阳极正常溶解。例如在酸性镀镍溶液中加入氯化物，可起到消除或降低阳极极化的作用； （2）增大阳极面积，降低阳极电流密度。例如，在氰化镀锌中，若发生阳极钝化时，可通过增大阳极面积降低阳极电流密度来解决； （3）利用搅拌也可降低阳极极化作用。 4．电镀生产中如何提高阴极极化作用？ 答：一般说来，电化学极化作用对于改善镀层质量起着很重要的作用，因此我们应尽可能想办法通过提高阴极的电化学极化作用来提高镀层的结晶细致程度。同时，往往通过提高阴极极化度，还可提高镀液的分散能力与深镀能力。在生产中，一般采取以下措施提高阴极极化作用： （1）加入络合剂。因为络离子较简单离子难于在阴极上还原，这就可使阴极积累较多的电子，从而使阴极极化值提高； （2）加入添加剂。添加剂吸附在阴极表面上，可减慢金属离子到达阴极表面的速度及金属离子和电子反应的速度，从而提高阴极极化作用； （3）提高阴极电流密度。在阴极极化作用随阴极电流密度的增大而增大的情况下，可用提高阴极电流密度的办法去提高阴极极化作用； （4）适当降低电解液温度。降低温度能提高络合剂的络合能力，减慢金属离子扩散到阴极表面的速度，从而提高阴极极化作用； （5）加入导电盐。在阴极极化度不为零的情况下，溶液导电性的提高可以促使
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
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
实验八 极化曲线的测定 一、实验目的 1、掌握稳态恒电势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、掌握恒电势仪的使用方法。 二、实验原理 1、极化现象与极化曲线 当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，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，电极电势将越来越偏离平衡电势。这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。 在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。 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 →M n+＋n e 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（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，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3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲 线。图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向 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) 恒电势法 恒电势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势下的电流。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 图3-8-1 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
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，E R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E IR表示；通常把某一电流密度下的电势E R与E IR之间的差值的绝对值称为超电势，即：η=│E IR－E R│。 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
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。
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
恒电位法测定阳极极化曲线 一、试验目的： 1． 熟悉恒电位仪测定极化曲线的方法； 2． 了解金属钝化现象及活化钝化转变过程 二、实验原理： 1.极化曲线测量是金属电化学腐蚀和保护中一种重要的研究手段。测量腐蚀体系的极化曲线，实际就是测量在外加电流作用下，金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度之间的关系。某些金属在特定介质中存在钝化现象，表面生成一层具有保护作用的钝化膜，其阳极极化曲线如图所示： 图1－1. 具有活化钝化转变的阳极极化曲线 图中Ⅰ区为活化区，Ⅱ区为钝化过渡区，Ⅲ区为钝化区，此时金属表面生成一层具有保护性的钝化膜，Ⅳ区为过钝化区，钝化膜破裂，极化电流增大。图中a 点所对应的电流密度为维钝电流密度，b 点所对应的电流密度为致钝电流密度。 为了判定金属在电解质溶液中采用阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化电位，必须测定阳极极化曲线。 2.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lgi a b
阳极极化曲线的测定与分析 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。
镍的阳极极化曲线的影响因素研究 研究的背景： 钢铁，尤其是特种钢及其有色金属的年产量是衡量一个国家工业发展水平的重要标准之一。世界各国都对钢铁生产及其应用给与极大的重视。然而，钢铁因为腐蚀造成的损失也是惊人的。据不完全统计，全世界因为腐蚀而损耗的金属可达到当年钢铁生产总量的十分之一以上。因此，金属腐蚀及其防护理论及其相关技术的研究尤为重要。研究金属的方法因腐蚀机理的不同而不同。在电化学领域，阳极极化曲线是研究金属电化学腐蚀及其防护的基本工具之一，通过对阳极极化曲线的测量及分析，可以获得金属在所给介质中溶解腐蚀和钝化的信息，为金属的防护提供实验及理论依据。 镍的阳极极化曲线利用了CHI电化学分析仪，通过对镍的阳极极化曲线的测定，研究镍在不同介质中的腐蚀及钝化行为，考察添加剂的种类及添加量，温度及搅拌速度等因素对镍腐蚀速率的影响。 实验仪器及药品 1.仪器CHI电化学分析仪，计算机，打印机，微型铂电极，饱 和甘汞电极，微型研究电极（如微型镍电极），磁力搅拌器。 2.药品电解质溶液（如硫酸水溶液），添加剂（如氯化钠，亚 硝酸钠，钼酸钠和三乙醇胺等）。 实验相关原理摘录： （一）金属的电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化
学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。 我们知道，钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。原来，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化.电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。 金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。 在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。
电化学极化曲线 什么是电化学极化曲线？ 电化学极化曲线是描述电化学反应速率随电势变化的一种 曲线。通过在不同电势下测量电流或电位的变化，可以绘制出一个极化曲线。极化曲线能够提供有关电化学反应机理、速率和反应物质转化程度等信息。 极化曲线的构成 极化曲线通常由两个主要部分组成：阳极极化和阴极极化。 阳极极化 阳极极化是指在阳极处发生的电化学反应对电势变化的影响。在阳极极化的情况下，电流密度随电势变化而增加。这通常是由于阳极上发生的氧化反应导致的。阳极极化可以被减小或消除，例如通过添加抑制剂或提高电势。 阴极极化 阴极极化是指在阴极处发生的电化学反应对电势变化的影响。在阴极极化的情况下，电流密度随电势变化而减小。这通
常是由于阴极上发生的还原反应导致的。阴极极化可以通过增加电势或提高电解质浓度来减小或消除。 极化曲线的解读 初始线 极化曲线的初始线是在没有极化发生时的直线部分。这条直线表示了电化学反应在初始状态下的电流密度。初始线表达了电极的电活性和反应速率。 极化区 极化区位于初始线和极化曲线的最高点之间。在极化区，电流密度变化较大，通常由于电极表面的极化现象引起的。极化区给出了电化学反应的极化程度，可以用来评估电极的稳定性和效率。 极化曲线的最高点 极化曲线的最高点是极化曲线的最大电流密度。这一点反映了电化学反应的速率。在极化曲线的最高点之后，电流密度随电势的增加而减小。
极化曲线的稳定区 极化曲线的稳定区是指在电势达到一定值后，电流密度基 本保持不变的区域。在稳定区，电化学反应接近平衡状态。 极化曲线的应用 极化曲线是电化学研究中一个重要的工具。通过分析极化 曲线，可以了解电化学系统中的反应机理、速率以及电极的性能。这对于设计和优化电化学反应器、电化学储能设备以及电化学传感器等都具有重要的意义。 除此之外，极化曲线也可以用于评估材料的耐蚀性能。通 过测量材料在不同电势下的极化曲线，可以确定材料的腐蚀电流密度、极化电阻和临界腐蚀电位等参数。 总结 电化学极化曲线是描述电化学反应速率随电势变化的一种 曲线。极化曲线由阳极极化和阴极极化两部分组成。极化曲线的初始线反映了电化学反应在初始状态下的电流密度。极化区、极化曲线的最高点和稳定区提供了有关极化程度、反应速率和电极稳定性的信息。极化曲线在电化学研究中具有广泛的应用，尤其在电化学反应器设计、材料耐蚀性评估等方面发挥着重要的作用。
第一章不锈钢腐蚀行为及影响因素的综合评价 实验一、不锈钢在0.25mol/ L H2SO4中钝化曲线的测量及耐腐蚀能力的评价 (一）实验目的 1）掌握电化学工作站原理和使用方法。 2）掌握线性扫描伏安法的应用。 3）掌握不锈钢阳极钝化曲线的测量。 （二）实验原理 应用控电位线性极化扫描伏安法测定不锈钢在腐蚀介质中的阳极钝化曲线，是评价钝态金属耐腐蚀能力的常规方法。给被测量的不锈钢施加一个阳极方向的线性变化电势，测量电流随电势变化的函数关系i=f(φ),可得如图1的曲线。 图1不锈钢的阳极钝化曲线 由图1可见，整个曲线分为4个区，AB段为活性溶解区，在此区不锈钢阳极溶解电流随电势的正移增大，一般服从半对数关系。随不锈钢的溶解，腐蚀物的生成在不锈钢表面形成保护膜。BC段为过渡区。电势和电流出现负斜率的关系，即随着保护膜的形成不锈钢的阳极溶解电流急速下降。CD段为钝化区。在此区不锈钢处于稳定的钝化状态，电流随电位的变化很小。DE段为超钝化区。此时不锈钢的阳极溶解重新随电势的正移而增大，不锈钢在介质中形成更高价的可溶性的氧化物或氧的析出。钝化曲线给出几个特征的电势和电流为评价不锈钢在腐蚀介质中的耐蚀行为提供了重要的实验参数。 图1中Φp为致钝电势。Φp越负，不锈钢越容易进入钝化区。ΦF称为flad电势，是不锈钢由钝态转入活化态的电势。ΦF越负表明不锈钢越不容易由钝化转入活化。ΦD称为点蚀电势，ΦD越正表明不锈钢的钝化膜越不容易破裂。Φp’~ΦD称为钝化范围，Φp’~ΦD电势范围越宽，表明不锈钢的钝化能力越强。图中的两个特征的电流——致钝电流i p和维钝电流i p’也为我们评价不锈钢耐蚀行为提供了参数。 （三）实验仪器与试剂
实训一 恒电位法研究金属的阳极行为 一、实验目的 1、掌握恒电位法研究金属阳极极化曲线的基本原理和方法。 2、分别测定不锈钢电极在不含Cl - 及含Cl - 的电解液中的阳极极化曲线。 3、通过实验加深对电极钝化与活化过程的理解。 二、实验原理 恒电位法是也称控制电位法，就是指控制电极电位在一定电位范围内、 以定的速度均匀连续变化，同时记录下各电位下反应的电流密度，从而得到“电位~电流密度”曲线，即稳态极化曲线。在这种情况下，电位是自变量，电流是因变量，极化曲线表示稳态电流密度与电位之间的函数关系: i=f(p)。 恒电位法可测定阴极极化曲线(也可测定阳极极化曲线)， 特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。 用恒电位法测得的阳极极化曲线如图1的曲线ABCD 所示。 图1 恒电位法测得的金属阳极钝化曲线 1、整个曲线可分为四个区域: (1)AB 段:为活性溶解区，此时金属进行正常的阳极溶解，阳极电流随电位改变服从Tafel 公式的半对数关系; (2)BC 段:为过渡钝化区，此时由于金属开始发生钝化，随电极电位的正移，金属的溶解速度反而减小了; (3)CD 段:为稳定钝化区，在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位而改变; (4)DE 段:为过度钝化区，此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大，为氧的析出或高价金属离子的生成。 从这种阳极极化曲线上可得到下列一些参数: φc 临界钝化电位; ic 临界钝化电流密度;φp~ φp'稳定钝态的电位区; ip 稳定钝态下金属的溶解电流密度。这些参数用恒电流法是测不出来的。可见，恒电位法对金属与溶液相互作用过程的描述是相当详尽的。 从上述极化曲线可以看出，具有钝化行为的阳极极化曲线的一个重要特点是存在着所谓 “负坡度"区域，即曲线的BCD 段，由于这种极化曲线上每一个电流值对应着几个不同的电位值，故具有这样特性的极化曲线是无法用恒电流法测得的。因而恒电位法是研究金属钝化的重要手段，用恒电位法测得的阳极极化曲线可以研究影响金属钝化的各种因素。 2、影响金属钝化的因素。 (1)溶液的组成 Ip
将一种金属(电极)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。当有外加电流通过此电极(电解)时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。假如电极为阳极，那么电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。令： (16.1) 图16.1 典型的阴、阳极极化曲线 对于可逆电极，即为平衡电极电位; 对于不可逆电极，为系统到达稳态时的电极电位，即稳态电极电位，或称自腐蚀电位。习惯上将电极电流密度为i 时对应的电极电 位与平衡电极电位之差定义为在该电流密度时的过电位，用符号表示。并规定阴、阳极的过电位均为正。根据上述定义，可以分别写出阴、阳极的过电位计算公式为： 过电位是一个很重要的电化学参量。例如在金属电沉积中，析出金属的过电位越小，消耗的电能也就越少。在电解提纯工艺中，往往借助改变析出金属的过电位，来改变金属的析出顺序，从而获得所需的金属，到达提纯的目的。 如前所述，过电位的大小与流经电极的电流密度有关，电极电位(或过电位)与电流密度的关系曲线称为极化曲线。图是一种典型的极化曲线。 随着电流密度的增加，电极电位将越来越偏离平衡电位，亦即过电位将越来越大。极化曲线还常用半对数座标表示，如图16.2 所示。考察图16.2 可知，当电流密度较大时，过电位与电流密度的对数成线性关系，即： 式(16.4)，式(16.5) 均称为塔菲尔(Tafel)公式。
图16.2 半对数极化曲线示意图 事实上，对于任一电极总是同时存在着两个共轭反响(也可存在两对或两对以上的反响)，一是复原反响： (16.6) 与之相对应的共轭反响是氧化反响： (16.7) 式中o为氧化态；R 为还氧态。由反响(16.6) 产生的电流密度称为阴极电流密度，用符 号表示；而因反响(16.7) 产生的电流密度称为阳极电流密度，用符号i阳表示。习惯上规定i阴为正，i阳为负。那么电极上的总电流密度i 应是阴极和阳极电流密度的代数和，即： i = i阴+ i阳(16.8) 当电极上施以很大的负电压时,反响(16.7)被抑制,而以反响(16.6)为主,即i阴?|i阳|，那么i≈i阴，电极为阴极。式(16.4)中的i阴可用电极净电流i 取代。同理当给电极施以很大的正电压时，反响(16.6)被抑制而以反响(16.7)为主，那么i阳?|i阴|, i≈i阳，电极为阳极，式(16.5)中i阳可用电极净电流密度i 取代。 当电极外电路断开时，净电流i=0，到达稳态时： 〔〕 式中称为交换电流密度(在金属电极中常称为自腐蚀电流)。将图16.2 中阳极极化曲线和阴极极化曲线的塔菲尔直线外推会交于一点,在该点logi阴=log(-i阳)，那么： 由此可求得反响的交换电流密度。又因在该点处，电极电流i =i阴+ i阳= 0，那么该点所对应的电极电位即为平衡电极电位(可逆电极)或稳态电位(不可逆电极)。 将上述理论用于金属电极即可以讨论金属的腐蚀。例如将Fe 电极浸入H2SO4 溶液中，在电极上发生以下共轭反响对： 显然该反响为不可逆电极反响，那么当电极净电流i=0时，i0=i阴=-i阳对应于铁的自腐蚀电流或自腐蚀速率，用符号ic 表示，此时所对应的电极电位称为自腐蚀电位,与i0 及的求法一样，ic、也可以通过阴极与阳极极化的塔菲尔直线的交点求得。 图16.3 为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲线。该曲线可分为三个局部。第一局部为活化区，此时过电位较小，电极的氧化电流随电极电位的增加而很快增加，当电位趋近至 B 点时，
电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 一、极化曲线 1 •绘制原理 铁在酸渚液中.将不断被渚解.同时产生H2・即：Fe・2H+ = Fe2+ ・H2(a) 肖电极不与外电路接通时•其净电滅I总为寥。在稳定状态下•铁落解的阳极电流I(Fe)和H+还原岀H2的阴极电流1(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■屮的溶解速率.而维持I(Fe)・ 1(H)相等时的电势称为Fe / H■体系的口网蚀电势t cor 图1是F E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的溶解为主耍倾向。通过测定对应的极化电势和极化电潦.就可得到Fe / H丰体系的阳极极化曲纟戈rba 肖对电极进行阴极极化.即加更负的电势时.反应(b)妓抑制•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rdco 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) 冋_曲线上各各段形状变化 如图2.在section?中.电涼随电位升高的升高反而戚小.这是因为此汝发生了钝化现象.产生了致密的嶽化膜•阻碣了离子的扩散.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.对于丫轴・七天启曲线下移（员移）.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.腐蚀电涼增大.亦说明更容易腐蚀， 二、阻抗谱 1.S1S原理 它堤基干测虽对体系施加小俯度微扰时的电化学响应.在每个测址的频率点的原始数据屮.都包含J'施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电圧〉的相位移及阻抗的幅模值。从这些数州中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数冇阻抗4 /I 幅模（|Z|X阻抗实部（Z,〉、阻抗虚部（Z,,〉、相位移（0人频率〈3〉等变瓯问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。 2・Bode图 Bode图雄阻抗幅模的对数log Z |和相角0对相何时间的横坐标频率的对数bgf的图。图4 Bode因 阻抗：如果X是角频率为3的正弦波电流倍臥则Y即为角频率也是3的正弦电坍信冬此时Y/X既称为系统的阻抗. 用Z表示。 1•落液电阻（Rs〉2•双电屋电容（Cdl）3.极化阳抗（Rp>4.电荷转移电阻tRct）5.扩故电阻（Z\v〉6.界面电容（C） 7•电感（L）