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⾦属腐蚀与防护的实验报告-中南⼤学粉冶院实验⼀恒电位法测定阳极极化曲线⼀、⽬的1．了解⾦属活化、钝化转变过程及⾦属钝化在研究腐蚀与防护中的作⽤。
2．熟悉恒电位测定极化曲线的⽅法。
3．通过阳极极化曲线的测定，学会选取阳极保护的技术参数。
⼆、实验基本原理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（以下简称电密）之间的关系。
测量极化曲线的⽅法可以采⽤恒电位和恒电流两种不同⽅法。
以电密为⾃变量测量极化曲线的⽅法叫恒电流法，以电位为⾃变量的测量⽅法叫恒电位法。
⼀般情况下，若电极电位是电密的单值函数时，恒电流法和恒电位法测得的结果是⼀致的。
但是如果某种⾦属在阳极极化过程中，电极表⾯壮态发⽣变化，具有活化/钝化变化，那么该⾦属的阳极过程只能⽤恒电位法才能将其历程全部揭⽰出来，这时若采⽤恒电流法，则阳极过程某些部分将被掩盖，⽽得不到完整的阳极极化曲线。
在许多情况下，⼀条完整的极化曲线中与⼀个电密相对应可以有⼏个电极电位。
例如，对于具有活化/钝化⾏为的⾦属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。
由阳极极化曲线可知，在⼀定的电位范围内，⾦属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区，还可知⾦属的⾃腐蚀电位（稳定电位）、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。
⽤恒电流法测量时，由⾃腐蚀电位点开始逐渐增加电密，当达到致钝电密点时⾦属开始钝化，由于⼈为控制电密恒定，故电极电位突然增加到很正的数值（到达过钝化区），跳过钝化区，当再增加电密时，所测得的曲线在过钝化区。
因此，⽤恒电流法测不出⾦属进⼊钝化区的真实情况，⽽是从活化区跃⼊过钝化区。
图1 恒电位极化曲线测量装置三、实验仪器及药品电化学⼯作站CHI660D、铂电极、饱和⽢汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、电炉、⽔砂纸、U型管蒸馏⽔、碳酸氢铵、浓氨⽔、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、⽆⽔⼄醇、棉花四、实验步骤1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备烧杯中加⼊3g琼脂和97ml蒸馏⽔，使⽤⽔浴加热法将琼脂加热⾄完全溶解。
实验一恒电位法测定阳极极化曲线一、目的1．了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。
2．熟悉恒电位测定极化曲线的方法。
3．通过阳极极化曲线的测定，学会选取阳极保护的技术参数。
二、实验基本原理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（以下简称电密）之间的关系。
测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。
以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法，以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。
一般情况下，若电极电位是电密的单值函数时，恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。
但是如果某种金属在阳极极化过程中，电极表面壮态发生变化，具有活化/钝化变化，那么该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来，这时若采用恒电流法，则阳极过程某些部分将被掩盖，而得不到完整的阳极极化曲线。
在许多情况下，一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。
例如，对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。
由阳极极化曲线可知，在一定的电位范围内，金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区，还可知金属的自腐蚀电位（稳定电位）、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。
用恒电流法测量时，由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密，当达到致钝电密点时金属开始钝化，由于人为控制电密恒定，故电极电位突然增加到很正的数值（到达过钝化区），跳过钝化区，当再增加电密时，所测得的曲线在过钝化区。
因此，用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况，而是从活化区跃入过钝化区。
图1 恒电位极化曲线测量装置三、实验仪器及药品电化学工作站CHI660D、铂电极、饱和甘汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、电炉、水砂纸、U型管蒸馏水、碳酸氢铵、浓氨水、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、无水乙醇、棉花四、实验步骤1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备烧杯中加入3g琼脂和97ml蒸馏水，使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解。
弱极化区金属腐蚀速度的电化学测定一、试验目的：1. 学习对同种材料三电极体系进行弱极化区腐蚀速度测定2. 学习使用FC-5腐蚀测量仪对同种材料三电极体系进行弱极化区腐蚀速度测定；3. 学习使用三点法处理实验数据，查阅相关参考文献，求低碳钢的腐蚀速度。
二、实验原理：当电极的阴极反应和阳极反应均受活化极化控制，且体系的腐蚀电位离这两个电极反应的平衡电位较远时，极化电位 ∆E （∆E=E-E corr ）与极化电流密度I 满足如下方程：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=c a corr E E I I ββexp exp （1） 令R1 =|I -2|/|I -1| R2 =|I -1|/ I +1S=( R 12-4R 2)1/2则有|I -1|= I corr Sln((R 1+S)/2)=|∆E 1|/βc ln((R 1-S)/2)=-|∆E 1|/βa将S 对|I -1|作图，所得直线斜率为I corr ，将ln((R 1+S)/2)对|∆E 1|作图，所得直线斜率为1/βc ，将ln((R 1-S)/2)对-|∆E 1|作图，所得直线斜率为1/βa 。
三、仪器药品及实验步骤：仪器药品:恒电位仪，极化池，碳钢电极，天平，量筒，搅拌棒，电炉，石蜡氯化钠，冰乙酸，砂纸，滤纸， 实验步骤：1. 打开恒电位仪电源开关，预热仪器。
2. 配制1mol/L NaCl+1mol/L CH 3COOH 溶液。
量取100毫升去离子水倒入烧杯；称取5.8克氯化钠倒入烧杯中，搅拌使之充分溶解；在上述溶液中加入6.3毫升冰乙酸，搅拌使之混合均匀。
3. 用砂纸将试样打磨光亮，擦净待用4. 将三电极安装于电极支架上，用石蜡将电极与支架接缝处密封，放入溶液中，连接好线路，检查合格后进行极化测量。
5. 记录实验数据，极化值为∆E ＝±10，±11，±12，±13，……±35，±36，±38，±40，±42，……±70 36毫伏后只测量双数电位值，记录I a 和I c 值 四、实验数据五、数据处理a) 记录原始实验数据，做E －I 图； Origin 做的E-I 图如下E /m V (m V )I (mA)b) 求得R 1 、R 2 、S 的值，将S 对|I -1|作图，0.00.81.62.40.000.040.080.12I -1SI-1Linear Fit of I-1解得I -1=0.04758*S+0.0049 所以I corr =0.04758mA R 2=0.98979 将ln((R 1+S)/2)对|∆E 1|作图，所得直线斜率为1/βc ，0.00.30.60.9l n ((R 1+S )/2)¦¤E1ln((R1+S)/2)Linear Fit of ln((R1+S)/2)解得：ln((R 1+S)/2)=0.01612*ΔΕ1-0.03755 R 2=0.98877 所以1/βc =0.01612 将ln((R 1-S)/2)对-|∆E 1|作图，所得直线斜率为1/βa 。
线性极化法测量金属腐蚀速度的误差分析朱淑芹;班朝磊;邵鑫【摘要】It is theoretically proved that it is only under Ee,a＋Rp,M ln100〈Ecorr〈Ee,c--Rp,R ln100 and E→Ecorr that linear polarization can be applied to measure the metal corrosion rate.. The absolute and relative error measuring functions are deduced when corrosion rate of metal is measured with linear po- larization. The application of linear polarization equation is discussed when the cathodic and anodic processes of the corrosion metal electrode are both single electron transfer reactions.%根据Stern线性极化方程论证了线形极极化法测定金属腐蚀速度的适用条件：金属腐蚀速度自然腐蚀电位Ecorr与阴、阳极电极反应平衡电极电位Ee,c、Ee,a应满足条件：Ee,a＋Rp,M ln100〈Ecorr〈Ee,c-Rp,R ln100，极化电位应满足E→Ecorr；给出了线性极化法测定腐蚀速度导致的绝对误差与相对误差表达式；讨论了金属腐蚀电极上耦舍电极反应均为单电子电极反应时线性极化方程的应用条件．【期刊名称】《聊城大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(025)002【总页数】5页(P26-29,47)【关键词】线性极化;腐蚀电位;电极过程;活化极化【作者】朱淑芹;班朝磊;邵鑫【作者单位】聊城大学计算机学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059【正文语种】中文【中图分类】TG1710 引言线性极化法是测定金属腐蚀速度的电化学方法之一，该方法由于外加扰动信号微弱，对金属自然腐蚀状态及其周围环境介质影响小，广泛应用于腐蚀状况连续在线监测、缓蚀剂选用、医用材料耐蚀性测试、钢筋混凝土腐蚀速率监测等场合得到［1－4］.线性极化法测定金属腐蚀速度的理论依据是Stern线性极化方程，该方程是从金属与其介质发生电化学均匀腐蚀、溶液电阻忽略、腐蚀金属电极上仅进行两个电极反应且均为活化极化控制等诸多约束条件下推导出来的.虽然对Stern线性极化方程的推导及其约束条件国内外学者已有不少论述［5－10］，但对用线性极化法测定金属腐蚀速度导致的误差表达式、腐蚀电位与极化电位的适用范围研究较少，本文给出了这方面的严格理论证明并论述了Stern线性极化方程在腐蚀金属电极上两个电极反应均为单电子电极反应情况下的应用条件.1 金属腐蚀速度的理论表达式设构成孤立腐蚀金属电极的两个电极反应分别为（1）、（2）分别为阳极相金属溶解溶解、阴极相去极化剂对应的电极反应，设均为活化极化控制.当两个电极反应彼此极化、耦合成共轭电化学反应，每个电极反应的净速度（极化电流密度）均服从Butler－Volmer方程［11，12］.设Ee.a、Ee，c分别为电极反应（1）、（2）的平衡电极电位且与与分别为电极反应（1）、（2）氧化方向与还原方向的速度，电极反应（1）、（2）净速度分别为则由电极反应的Butler－Volmer方程有io，M、io，R分别为电极反应（1）、（2）的交换电流密度，βa，M与βc，M、βa，R与βc，R分别为电极反应（1）、（2）的氧化方向与还原方向的自然对数Tafel斜率.孤立腐蚀金属电极上两个电极反应（1）、（2）彼此互相极化、电极电位偏离各自平衡电极电位而极化到一个共同的电位值，即腐蚀电位Ecorr，此时电极反应（1）、（2）以相等的净速度icorr（腐蚀电流密度）分别发生（5）、（6）所示阳极相金属氧化方向反应、阴极相去极化剂还原方向反应2 线性极化法测定金属腐蚀速度的绝对与相对误差表达式如果Ecorr均远距Ee.a、Ee，c，以致则与相比与相比与均可以忽略不计，那么可由（3）、（4）、（7）得到腐蚀金属电极进行极化时的一般极化方程式其中极化值ΔE＝E－Ecorr，将（8）式右端指数项与按麦克劳林（Maclaurin）公式展开可得式（9）中0＜θ＜1，0＜δ＜1.当E近距Ecorr以致极化值ΔE很小造成与相应也很小时，（9）式中可忽略非线性项得到Stern线性极化方程Rp＝为极化电阻.用Stern方程（10）代替（8）测定腐蚀速度导致的绝对误差为用Stern线方程（10）代替（8）测定腐蚀速度导致的相对误差为表达式显然有由上述推导过程可知，用Stern方程测定腐蚀速度时腐蚀电位应满足Ee.a≤Ecorr≤Ee，c，极化电位E应满足E→Ecorr；应用Stern方程测定腐蚀速度时误差影响因素包括：Ecorr远距Ee.a和Ee，c的程度，E近距Ecorr与的程度，也即三项值决定了线性极化方法测定腐蚀速度产生的理论误差.在（3）、（4）中，通常认为两个指数项相差100倍时才能忽略逆向反应的存在［11］，此时Ecorr满足（13）、（14）关系式联立（13）、（14）解得腐蚀电位Ecorr应满足式（15）中与分别为腐蚀金属电极上两个电极反应（1）、（2）的极化电阻，可见Ecorr分别距离Ee.a、Ee，c至少RP，Mln100、RP，Rln100时，才能忽略逆向反应的存在，保证根据一般极化方程（8）或Stern方程（10）测定腐蚀速度的可靠性.3 单电子电极反应时Stern线性极化方程的应用如果腐蚀金属电极上两个电极反应（1）、（2）均为单电子电极反应［12，13］，则有βc，M≈βa，M≈0.051 385 009，βc，R≈βa，R≈0.051 385 009，RP，Mln100≈RP，Rln100≈0.118 3.给出一系列不同∣ΔE∣值时，利用Stern方程（10）代替化方程（8）所产生的相对误差如表1所示.由表1可见对于包含两个单电子电极反应的腐蚀金属电极来讲，当∣ΔE∣＝0.05V 时，Stern程（10）代替方程（8）测量腐蚀速度所产生的相对误差已经达到14%，此时极化电位E偏离Ecorr，更加远离Ee.a（阳极极化）或Ee，c（阴极极化）而靠近Ee，c或Ee.a，如果将∣ΔE∣＝0.05V作为Stern方程（10）极化值适用范围的话，那么为了保证电极反应（2）与（1）逆向反应能被忽略从而保证线性极化法测定金属腐蚀速度的可靠性，根据（15）Ecorr应满足Ee.a＋0.168 3＜Ecorr＜Ee，c－0.168 3.阴极极化测定腐蚀速度时，Ecorr应满足Ee.a＋0.168 3＜Ecorr＜Ee，c－0.118 3；采用线性极化阳极极化测定腐蚀速度时，Ecorr应满足Ee.a＋0.118 3＜Ecorr＜Ee，c－0.118 3.表1 线性极化法测量金属腐蚀速度时不同ΔE对应的相对误差∣ΔE∣ 相对误差0.001 0.000 158 792 0.002 0.000 252 438 0.005 0.001 576 283 0.010 0.006 284 347 0.020 0.024 809 292 0.030 0.054 628 519 0.050 0.141 958 2320.100 0.432 497 6064 结论（1）用线性极化法测定腐蚀速度时金属腐蚀电极自然腐蚀点为与Ecorr与阴、阳极电极反应平衡电极电位Ee，c、Ee，a之间应满足：Ee.a＋RP，Mln100＜Ecorr＜Ee，c－RP，Rln100，极化电位E应满足：E→Ecorr；用线性极化法测定腐蚀速度时导致的绝对误差为相对误差为（2）若构成腐蚀过程的两个电极反应均为单电子电极反应，当极化值∣ΔE∣＝0.05V时基于线性极化法测定腐蚀速度时导致的相对误差已达14%，Ecorr应满足（阴极极化）Ee.a＋0.168 3＜Ecorr＜Ee，c－0.118 3或者Ee.a＋0.1183＜Ecorr ＜Ee，c－0.118 3（阳极极化）.参考文献【相关文献】［1］杜爱玲，侯文淘，张鹤明.线性极化方法测量混凝土中钢筋的腐蚀速率［J］.电化学，2000，6（3）：297－304.［2］朱敏，何积栓，李成华，等.IR降对混凝土中钢筋腐蚀电化学测量结果的影响［J］.北京科技大学学报，2002，24（2）：111－114.［3］ Song Guangling.Theoretical analysis of the measurement of polarisation resistance inreinforced concrete［J］.Cement＆Concrete Composites，2000，22：407－415.［4］郭海霞，梁成浩.生物医用TiNi形状记忆合金及Co合金腐蚀速率测量［J］.生物医学工程学杂志，2002，19（4）：589－592.［5］郑立群，杨永宽，吴勇华.一种交流阻抗和弱极化相结合的腐蚀速度测量方法［J］.腐蚀科学与防护技术，2006，18（6）：457－460.［6］胡茂圃.腐蚀电化学［M］.北京：冶金工业出版，1991.［7］曹楚南.腐蚀电化学原理［M］.2版.北京：化学工业出版社，2004.［8］ Stern M，Geary A L.Electrochemical polarization－i.a theoretical analysis of the shape of polarization curves［J］.Journal of the Electrochemical Society，1957，104（1）：56－63.［9］ Stern M.Surface area relationships in polarization and corrosion［J］.Corrosion，1958，14（7）：329－332.［10］ Stern M.Fundamentals of electrode process in corrosion［J］.Corrosion，1957，13（11）：775－782［11］李荻.电化学原理［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1999.［12］ John O M，Bockris，Amulya K N.Modern electrochemistry［M］.New York：Kluwer Academic Publishers，1970.［13］ Shreir L L.Corrosion［M］.London：George Newnes Limited，1963.。
腐蚀电化学实验报告 Final revision by standardization team on December 10, 2020.腐蚀电化学分析杨聪仁教授编撰一、实验目的以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。
二、实验原理2-1 腐蚀形态腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。
大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。
我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。
有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。
这些类型包括：均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀孔蚀腐蚀涡穴损伤间隙腐蚀移擦腐蚀粒间腐蚀选择性腐蚀均匀或一般侵蚀腐蚀均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。
就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。
然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。
化学或两金属腐蚀由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。
两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。
阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。
所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。
此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。
但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。
孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。
另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。
也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。
蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。
金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。
线性极化法检测混凝土中钢筋锈蚀的实验研究一、概览随着建筑行业的发展，混凝土结构在工程中的应用越来越广泛。
然而由于混凝土结构的长期使用和环境因素的影响，钢筋锈蚀问题日益严重，给建筑物的安全性和使用寿命带来了很大的隐患。
因此对混凝土中钢筋锈蚀的检测显得尤为重要，传统的钢筋锈蚀检测方法主要包括目视检查、外观观察、化学试剂检测等，这些方法存在一定的局限性，如检测结果受人为因素影响较大、检测周期较长等。
近年来随着科技的发展，线性极化法作为一种新型的钢筋锈蚀检测方法逐渐受到研究者的关注。
线性极化法是一种基于电磁感应原理的无损检测技术，通过测量钢筋在特定电磁场中的磁化强度来判断钢筋是否锈蚀。
该方法具有操作简便、检测速度快、灵敏度高、可重复性好等优点，为混凝土结构中钢筋锈蚀的快速准确检测提供了有力的技术支持。
本实验旨在研究线性极化法在混凝土中钢筋锈蚀检测中的应用，以期为实际工程提供一种有效的检测手段。
实验首先对混凝土试件进行预处理，包括去除保护层、打磨表面等；然后在试件表面涂抹不同浓度的铁离子溶液，模拟钢筋锈蚀环境；最后利用线性极化法对试件进行检测，分析钢筋锈蚀程度。
通过对实验数据的收集和分析，探讨线性极化法在混凝土中钢筋锈蚀检测中的可行性和准确性，为今后的研究和应用提供理论依据和实践经验。
A. 研究背景和意义随着社会经济的快速发展，建筑行业在国民经济中的地位日益重要。
然而由于建筑材料的质量问题和使用环境的影响，混凝土结构的安全性和耐久性成为了人们关注的焦点。
钢筋作为混凝土结构中的主要受力构件，其锈蚀状况直接影响到结构的安全性和使用寿命。
因此研究钢筋锈蚀现象及其检测方法具有重要的理论和实际意义。
传统的钢筋锈蚀检测方法主要包括目视检查、外观评价、化学分析等，这些方法虽然在一定程度上可以反映钢筋的锈蚀状况，但存在一定的局限性，如检测结果受到人为因素的影响较大，检测周期较长，不能实时监测钢筋锈蚀情况等。
此外这些方法对于钢筋内部锈蚀情况的检测效果较差，难以满足现代建筑结构对钢筋锈蚀状况的准确评估要求。
竭诚为您提供优质文档/双击可除金属氧化速率的测定实验报告篇一：金属线胀系数的测定实验报告实验5金属线胀系数的测定测量固体的线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体的相对伸长量。
此相对伸长量的测量与杨氏弹性模量的测定一样，有光杠杆、测微螺旋和千分表等方法。
而加热固体办法，也有通入蒸气法和电热法。
一般认为，用电热丝同电加热，用千分表测量相对伸长量，是比较经济又准确可靠的方法。
一、实验目的1.学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。
2.测量金属杆的线膨胀系数。
二、实验原理一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。
设物体的温度改变?t时，其长度改变量为?L,如果?t足够小，则?t与?L成正比，并且也与物体原长L成正比，因此有?L??L?t（1）式（1）中比例系数?称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高1℃时物体的伸长量与它在0℃时长度之比。
设在温度为0℃时，固体的长度为L0,当温度升高为t℃时，其长度为Lt，则有(Lt?L0)/L0??t即Lt?L0(1??t)（2）如果金属杆在温度为t1，t2时，其长度分别为L1，L2，则可写出L1?L0(1??t1)（3）L2?L0(1??t2)(4)将式（3）代入式（4），又因L1与L2非常接近，所以，L2/L1?1,于是可得到如下结果：??L2?L1（5）L1(t2?t1)由式（5），测得L1，L2，t1和t2，就可求得?值。
三、仪器介绍（一）加热箱的结构和使用要求1.结构如图5-1。
2.使用要求（1）被测物体控制于?8?400mm尺寸；（2）整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；（3）千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好的接触（读数在0.2~0.3mm处较为适宜，(:金属氧化速率的测定实验报告)然后再转动表壳校零）；（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线。
（二）恒温控制仪使用说明面板操作简图，如图5-2所示。
线性极化测试法(辅助方法)l. 应用范围本法涉及用电测手段来测试水对金属的腐蚀速度。
用来评价缓蚀剂和预测金属在水中的使用寿命是有用的。
如果用来预测金属在给定水系统中的使用寿命，则需找出测试结果与真实水系统特性之间的关系。
2. 原理2.1 根据M·Stern等人的研究，如果在金属的腐蚀电位附近(±10mV左右)通过外加微小电流使金属极化，则△E／△I (即极化阻力Rp)和在被测系统中所发生的金属腐蚀速度成如下关系：式中：Fp——腐蚀速度(mdd)；Cp——换算因数(mdd·Ω／cm2)；Rp——极化阻力(Ω／cm2)；2.2 采用此原理测量腐蚀的方法称为线性极化法。
这类仪器称为快速腐蚀测试仪。
采用同种材料(参比电极也可用不锈钢材料）三电极系统(探头)测量极化阻力Rp。
探头的三个电极中，一个作参比电极，其余两个分别为工作电极和辅助电极。
2.3 测量时在工作——辅助电极之间加一可变电压（0～10mv),测定其间的腐蚀电流,并处理成Rp指示在表盘上。
然后将可变电压反向同样测定Rp。
以两次测量的算术平均值RP’。
作为测量值；而以两次测量之差值△Rp作为点蚀倾向的半定量测量值。
△Rp值越大，表明点蚀倾向越大。
2.4 目前也有采用两电极系统的测试仪表，其测量结果也多以腐蚀速度的形式直接读出，使用起来更为方便。
3．影响因素3.l 通常水流速会影响腐蚀速度。
因此，测试结果是同水流经电极的流速和流型相对应的。
3.2 探头上沉积物和微生物生长状况和系统真实情况的差异会影响测试结果的真实性。
3.3 探头电极之间和电极间系统构件金属之间在表面状况和材料成分之间的差异将影响测试结果的精确度和真实性。
3.4 因为腐蚀速度同温度相关，所以测量结果只对应于浸渍探头的水温。
3.5 探头浸入后需要有一个稳定阶段，这段对间的长短与腐蚀速度有关。
腐蚀速度越小，需要的时间越长。
因此不能把探头浸入的最初几小时，甚至十几小时的测试结果认做是系统情况的指示。
电极过程动力学实验报告
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。
电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告
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R r ＝Δφ/i
b a 和b k 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R r 和Tafel 曲线的b a 和b k ，用Stern 公式，即可求出腐蚀速度i 腐。
⎥
⎦⎤⎢⎣⎡+⋅∆=)(303.2k a k
a b b b b i i ϕ腐
电极过程动力学实验报告
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/L NaOH
（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Tafel Plot，点击“OK”退出。
（4）选择菜单中的“Control”（控制）进入，选择菜单中的Open Circuit Potential（开路电压）得出给定的开路电压退出。
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（5）选择菜单中的Parameters（实验参数）进入实验参数设置。
Init E （V）（初始电位）和Final E（V）终止电位，应根据给定的开路电压±（0.25－0.5）V来确定。
Scan Rate（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=R r，计算出极化电阻。
（8）进入Analysis（分析），选择菜单中Special Analysis（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/L NaOH（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：
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（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
R r ＝Δφ/i=1/k=4.5556e+4
=k ba.bk
2.303(ba+bk) =
3.3806e-005
⎥
⎦⎤⎢⎣⎡+⋅∆=)(303.2腐k a k
a b b b b i i ϕ
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(2)计算：
斜率分别为： ba= 8.4232, bk= 4.6954 切线交点：
v=-0.1850，logi= -6.4970 即：i 腐= 3.1840e-007
在开路电压附近拟合直线： 斜率为： k=0.1035e-4 所以
R r ＝Δφ/i=1/k=9.6575e+4 =k ba.bk
2.303(ba+bk)
= 1.3555e-005
⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅∆=)(303.2腐
k a k
a b b b b i i ϕ
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2、第二组：1mol/L NaOH （两组数据） （1）计算：
斜率分别为： ba= 4.6833, bk= 9.7172 切线交点：
v= -0.2730，logi=-6.0089 即：i 腐= 9.7979e-007
在开路电压附近拟合直线： 斜率为： k=0.7185e-4 所以
R r ＝Δφ/i=1/k= 1.3918e+4
=k ba.bk
2.303(ba+bk)
= 9.8588e-005
⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅∆=
)(303.2腐k a k a b b b b i i ϕ
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（2）
斜率分别为： ba= 6.8884 , bk= 10.6167 切线交点：
v= -0.2820，logi= -6.1596 即：i 腐= 6.9249e-007
在开路电压附近拟合直线： 斜率为： k=0.4837e-4 所以
R r ＝Δφ/i=1/k= 2.0674e+4 =k ba.bk
2.303(ba+bk)
= 8.7749e-005
⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅∆=)(303.2腐
k a k
a b b b b i i ϕ
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3、第三组实验：10% HCl （两组数据）
（1） 斜率分别为： ba= 12.2697 , bk= 23.4083 切线交点：
v= -0.3910，logi= -4.4908 即：i 腐=2.4696e-005
在开路电压附近拟合直线： 斜率为： k=2.8e-3 所以
R r ＝Δφ/i=1/k= 357.1429
=k ba.bk
2.303(ba+bk)
= 9.8e-003
⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅∆=
)(303.2腐k a k
a b b b b i i ϕ
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（2）
斜率分别为： ba= 8.4160 , bk= 23.4758 切线交点：
v= -0.3900，logi= -4.4908 即：i 腐= 3.2300e-005
在开路电压附近拟合直线： 斜率为： k=2.6e-3 所以
R r ＝Δφ/i=1/k= 384.6154 =k ba.bk
2.303(ba+bk)
= 6.9e-003
⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅∆=)(303.2腐
k a k
a b b b b i i ϕ
BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
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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。
答：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）。
