动电位极化曲线 计算腐蚀速率

电化学腐蚀速率的测试方法及应用电化学腐蚀速率的测试方法及应用电化学腐蚀是一种重要的材料损伤方式，了解其腐蚀速率对于材料的耐久性和可靠性评估至关重要。

本文将介绍电化学腐蚀速率的测试方法及其应用。

步骤：1. 准备测试样品：选择所需测试的材料，并根据需要制备成适当的形状和尺寸。

确保样品表面光洁，没有其他污染物。

2. 设定实验条件：确定实验所需的环境条件，如温度、湿度、气氛等因素。

这些条件将影响腐蚀速率的测试结果。

确保实验环境稳定且可重复。

3. 构建电化学腐蚀测试装置：根据实验需求，选择合适的测试设备，如电化学腐蚀仪、电极等。

确保设备的准确性和稳定性。

4. 清洁和准备电极：使用适当的清洁剂和方法清洁电极表面，去除任何可能影响测试结果的污垢。

确保电极表面光洁平整。

5. 进行电化学腐蚀测试：根据所选的测试方法（如极化曲线法、交流阻抗法等），进行腐蚀速率的测试。

通过施加特定的电位或电流，观察和记录电化学反应的动力学行为。

6. 数据分析和结果解释：根据测试结果，计算和分析腐蚀速率。

可以使用适当的数学模型来预测材料在实际应用条件下的腐蚀行为。

进一步解释结果，评估材料的耐蚀性能。

应用：1. 材料选择：电化学腐蚀速率的测试可以帮助工程师在材料选择阶段评估不同材料的耐蚀性能。

通过比较不同材料的腐蚀速率，可以选择最适合特定应用的材料。

2. 材料改进：了解材料的腐蚀速率可以帮助研究人员改进材料的抗腐蚀性能。

通过调整材料成分、表面处理或添加防腐涂层等方式，可以降低材料的腐蚀速率。

3. 腐蚀控制：电化学腐蚀速率的测试还可以用于腐蚀控制。

通过监测材料的腐蚀速率，及时采取措施来减轻或阻止腐蚀过程，延长材料的使用寿命。

总结：电化学腐蚀速率的测试是评估材料耐蚀性能的重要手段。

通过了解材料在特定环境条件下的腐蚀速率，可以选择合适的材料、改进材料性能，并采取措施进行腐蚀控制。

这将有助于提高材料的耐久性和可靠性。

第三，当材料表面覆盖着较厚的腐蚀产物时，进行观察腐蚀形貌时一定要注意将取出腐蚀产物前后的形貌进行综合对比，才能获得准确的结论。

两种材料在未去除腐蚀产物之前形貌相同，去除腐蚀产物后腐蚀形态可能会大相径庭。

例如，316L不锈钢在80℃Na2SO4和NaCl混合溶液中腐蚀4小时后的腐蚀形貌同ZE41镁合金在NaCl溶液中腐蚀12小时的形貌基本相同，腐蚀产物都呈现龟裂状。

但是，去除腐蚀产物后发现，二者的腐蚀形态截然不同：316L不锈钢80℃Na2SO4和NaCl混合溶液中发生的是均匀腐蚀图5，而ZE41发生的则是点蚀，图6。

316L不锈钢80℃Na2SO4和NaCl混合溶液浸泡，去除腐蚀产物前后的腐蚀形貌ZE41镁合金在NaCl溶液浸泡，去除腐蚀产物前后的腐蚀形貌1.1.1电化学测试法电化学测试方法是一种能够快速、准确地用于研究材料腐蚀的现代研究方法。

由于材料的腐蚀大多数属于电化学腐蚀，因此电化学测试方法在腐蚀中应用的非常广泛。

与重量法和表面观察法相比，电化学测试方法不但能够研究材料的腐蚀速度，还能够深入地研究材料的腐蚀机理。

电化学测试方法经过近50年的发展，按外加信号分类大致可以分为直流测试和交流测试；按体系状态分类可以分为稳态测试和暂态测试。

直流测试包括动电位极化曲线、线性极化法、循环极化法、循环伏安法、恒电流/恒电位法、等等；而交流测试则包括阻抗测试和电容测试。

对于稳态测试方法，通常包括动电位极化曲线、线性极化法、循环极化法、循环伏安法、电化学阻抗谱；而暂态测试包括恒电流/恒电位法、电流阶跃/电位阶跃法和电化学噪声法。

在诸多的电化学测试方法中，动电位极化曲线法和循环极化法是最基本，也是最常用的方法。

从上一节的内容可以得知，根据材料的腐蚀电化学行为，可以将材料分为两大类：活性溶解材料和钝性材料。

对于不同种类的材料，在评价其耐蚀性能时要采用不同的标准。

对于活性溶解行为的材料（镁合金、碳钢、低合金钢等）来说，仅仅采用）的高低来评价材料的腐蚀性能是不对的。

动电位极化曲线别称动电位极化曲线是描述材料在电化学过程中的极化行为的一种曲线，也被称为电导极化曲线、破冰电位曲线等。

下面将对动电位极化曲线的定义、特点、应用以及影响因素进行详细介绍。

一、动电位极化曲线的定义和特点：1. 定义：动电位极化曲线是指随着时间的推移，材料在电化学过程中电位的变化情况。

一般用电位（E）作为纵坐标，时间（t）作为横坐标，在实验条件下测得的数据点通过连接形成的曲线即为动电位极化曲线。

2. 特点：动电位极化曲线常常呈现出一个快速上升的趋势，经过一个稳定的平台后逐渐趋于平缓，最后趋于稳定。

平台部分对应了材料的稳定腐蚀电位，即在该电位下，金属表面的腐蚀速率等于金属表面的再生速率，形成了动态平衡。

二、动电位极化曲线的应用：1. 腐蚀研究：通过测定动电位极化曲线可以了解材料的腐蚀特性、腐蚀速度以及腐蚀产物的形成过程。

这对于材料的腐蚀抗性评价、防腐蚀材料的选择具有重要意义。

2. 阴极保护设计：在电化学阴极保护领域，通过测定动电位极化曲线可以确定阴极保护的电位范围，以保证被保护金属的稳定性、延长其使用寿命。

3. 金属材料评估：动电位极化曲线可用于评估金属材料的耐蚀性能和稳定性，为材料选用和工程设计提供依据。

三、影响动电位极化曲线的因素：1. 环境因素：包括温度、溶液中的氧气、酸碱度等。

这些因素的变化会影响腐蚀速率和电位的变化，从而改变极化曲线的形态。

2. 材料因素：包括金属的物理化学性质、晶体结构以及表面状态等。

不同材料在相同实验条件下，其动电位极化曲线的形态会有所不同。

3. 实验条件：包括工作电极的大小、形状、电流密度的大小以及流体的流速等。

这些条件的变化会对动电位极化曲线产生影响。

综上所述，动电位极化曲线是描述材料在电化学过程中的极化行为的一种曲线。

了解动电位极化曲线的定义、特点、应用以及影响因素对于材料腐蚀研究、阴极保护设计以及金属材料评估具有重要意义。

在实际应用中，我们可以通过测量和分析动电位极化曲线来评估材料的腐蚀抗性能，为工程设计和选材提供重要依据。

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/ib 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 ka 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% KCl2.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。

硫脲对Ni-P镀层腐蚀行为的影响杨海霞;胡传顺;梁平【摘要】在镀液中添加硫脲,分析了硫脲对Ni-P镀层沉积速度、表面形貌、孔隙率等的影响,并通过极化曲线和交流阻抗测试了硫脲对Ni-P镀层腐蚀性的影响.结果表明,当镀液中添加1 mg/L硫脲时,镀层的沉积速率加快,腐蚀速率增大.这主要是因为镀液添加硫脲后,镀层的孔隙率加大,促进了腐蚀介质渗入到基体表面,增加了腐蚀微电池的数量,形成了大阴极(镀层)-小阳极(基体)腐蚀微电池,使自腐蚀电流密度增大,电荷转移电阻减小.当镀液中添加硫脲质量浓度大于3 mg/L时,镀液被毒化,无法施镀.%The thiourea was added in the electroless plating solution to analyze the influence of thiourea on the Ni桺 coating deposition rate, surface morphology and porosity, etc. . The corrosion resistance was evaluated through polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy. The results show that when 1 mg/L thiourea in the electroless plating solution was added, the deposition rate of coating accelerates and the corrosion rate increases. This is mainly reason after thiourea was added in the electroless plating solution, the porosity of coating increases, which promote the corrosive medium to seep deeply into the surface of the substrate resulting in increasing the number of corrosion micro cells and forming a corrosion cell of the large cathodeC coating)the small anode (substrate). The corrosion current density increases and the charge transfer resistance reduces. While thiourea was added more than 3 mg/L, the electroless plating solution is poisoned and unable to plating.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2012(025)005【总页数】4页(P56-58,67)【关键词】Ni-P镀层;硫脲;孔隙率;腐蚀性【作者】杨海霞;胡传顺;梁平【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TE980.41;TG174.2Ni－P化学镀层以其独特的力学性能和优良的耐蚀性能而被应用于许多行业中［1－2］。

材料腐蚀与防护实验指导书山东科技大学材料学院金属材料系 2007 ———————★★———————目录1.腐蚀体系的极化性能2.失重法测金属腐蚀速度实验一 腐蚀体系的极化性能1. 实验目的（1）分析活化极化控制腐蚀体系极化曲线的特征。

（2）掌握恒电位法测定极化曲线的基本原理和方法。

（3）学习塔菲尔区外延法求腐蚀电流的原理和方法。

（4）熟悉恒电位仪或电化学综合测试仪的操作规程。

2. 基本原理见《金属腐蚀理论及腐蚀控制》第四章，见《金属腐蚀理论及应用》第二章的第二、四、八、十节内容。

当电极上有净电流通过时，电极电位显著偏离了未通电时的开路电位（平衡电位或非平衡的稳态电位），这种现象叫做电极的极化。

当通过外加电流时电极电位偏离稳定电位的的现象，成为腐蚀体系的极化。

研究对一腐蚀金属电极外加极化时，其极化电位与外加电流之间的关系即是腐蚀金属电极的极化曲线。

金属的电化学腐蚀中，常用电流密度来表示腐蚀速度（单位时间内金属腐蚀的程度）。

腐蚀金属电极的一般速度方程式如下：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆--∆=c a corr b E b E I I 303.2exp 303.2exp它是大部分测定腐蚀速度的电化学方法的理论基础。

方程式中通过试验测定的数据是自腐蚀电位corr E和一系列极化电位E ∆以及相对应的极化电流I ，然后从实验测定的极化数据计算出金属的腐蚀速度corr i以及其它有关电化学参数。

3.实验内容及要求（1）用恒电位法测量低碳钢（Q235）试样在0.05mol/L 硫酸氢钠中的极化曲线，了解这种活化极化腐蚀体系极化曲线的特征。

（2）用塔菲尔区外延法确定腐蚀电流密度及极化曲线的Tafle 斜率值。

4.实验装置及仪器用品（1） 实验仪器和试剂实验仪器： 烧杯500mL 2个玻璃棒 1个 鲁金毛细管 1个1480A 8通道恒电位仪和POTENTIOSTAT/GALVANOSTAT 273试 剂： NaHSO 4 （2）实验参数实验温度：常压、室温 26-28o C实验溶液： NaHSO溶液0.05mol/L4实验气氛：空气装置状态：静止静置时间： 2000s电极体系：三电极体系待测电极： Q235（面积约为1cm2）参比电极：饱和甘汞电极辅助阴极： pt电极（面积约为2cm2）阳极极化曲线电压： -0.05V～0.8V（相对于开路电压）扫描速度： 0.5mV/s扫描方式：动电位线性扫描图1 极化曲线测量电路示意图（3）试样的准备试样用砂纸打光、酒精脱脂去污洗净，然后取10×10mm试样面积作为工作表面，背部焊接导线，其余部分用环氧树脂（或绝缘清漆、AB胶、石蜡等）覆盖。

腐蚀速率如何计算腐蚀速率如何计算金属材料的腐蚀速度常用金属腐蚀速度的重要指标、深度指标和电流指标表示。

金属腐蚀速度表示法是在要评价的土壤中埋设金属材料试样，经过一定时间后，测试出试样的重量变化或深度变化或电流变化，以此来评价土壤腐蚀性。

重量指标就是把金属因腐蚀而发生的重量变化，换算成相当于单位金属面积与单位时间内的重量变化的数值。

它又分为失重法和增重法两种。

用公式表示为：式中v-—失重时的腐蚀速度，克/米2.小时；v+—增重时的腐蚀速度，克/米2.小时；Wo-—金属的初始重量，克；W1—消除了腐蚀产物后金属的重量，克；W2—带有腐蚀产物的金属的重量，克；S—金属的面积，米2；T—腐蚀进行的时间，小时。

金属腐蚀速度的深度指标是把金属的厚度因腐蚀而减少的量，以线量单位表示，并换算成相当于单位时间的数值。

用公式表示为：式中vL—腐蚀的深度指标，毫米/年；p—金属的密度，克/厘米3。

金属腐蚀速度的电流指标是以金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度的大小来衡量金属的电化学腐蚀速度的程度。

可由法拉第（Faraday）定律把电流指标和重量指标联系起来。

可用公式表示为：式中ia—腐蚀的电流指标，即阳极电流密度，安培/厘米2；A——原子量；N——化合价；列举几个常用的腐蚀速率计算方法：1、失重法失重法直接表示由于腐蚀而损失的材料重量，其过程为：对预先制备的试样测量尺寸，净准确称重后置于腐蚀介质中，实验结束后取出，清除产物后清洗、干燥、再称重。

试样的失重直接表征材料的腐蚀程度。

其腐蚀速率的计算方法：通常采用单位时间内单位面积上的重量变化表征平均腐蚀速率g*(m^-2)*(h^-1)。

v=(w0-w1)/(At)；其中，W0：试样原始重量（g）；w1：试样清除产物后的重量（g）；A：试样面积（m^2);t:试验周期（h）但是这种表征方式仍然不能表示出浮士德损耗深度，为此可将腐蚀速度换算成单位时间内的平均腐蚀深度（如：mm/a)，其换算关系为：B=(1/ρ)*v*[(365*24*10)/(100*100)]=8.76*v/ρ=8.76*(w0-w1)/(ρ*A*t)B:腐蚀速率（mm/a)v:按重量计算的腐蚀失重速度（g*(m^-2)*(h^-1)。

极化曲线求自腐蚀电流密度1. 引言自腐蚀电流密度是表征金属在自腐蚀环境中的腐蚀性能的重要参数。

通过测量极化曲线，可以获得金属在自腐蚀条件下的电流密度，进而评估其腐蚀倾向和腐蚀速率。

本文将介绍极化曲线的概念和测量方法，并详细探讨如何通过极化曲线求得自腐蚀电流密度。

2. 极化曲线的概念极化曲线是描述金属在电化学腐蚀条件下的电流密度与电位之间关系的曲线。

它是通过在不同电位下测量金属电流密度的变化来得到的。

一般来说，极化曲线可以分为两个区域：阳极极化区和阴极极化区。

在阳极极化区，金属电流密度随着电位的增加而增加；在阴极极化区，金属电流密度随着电位的增加而减小。

3. 极化曲线的测量方法测量极化曲线的方法有很多种，其中最常用的是三电极法和双电极法。

以下将详细介绍这两种方法的原理和步骤。

3.1 三电极法三电极法是通过在被测金属表面插入一个参比电极和一个工作电极，通过控制参比电极和工作电极之间的电位差来测量金属的电流密度。

具体步骤如下：1.准备工作电极、参比电极和电解质溶液。

2.将工作电极和参比电极插入电解质溶液中，使其与溶液充分接触。

3.通过外部电源控制参比电极和工作电极之间的电位差，并测量工作电极的电流响应。

4.通过改变电位差，测量不同电位下的电流密度。

5.根据测量数据绘制极化曲线。

3.2 双电极法双电极法是通过在被测金属表面插入一个工作电极和一个参比电极，通过改变工作电极的电位来测量金属的电流密度。

具体步骤如下：1.准备工作电极、参比电极和电解质溶液。

2.将工作电极和参比电极插入电解质溶液中，使其与溶液充分接触。

3.通过外部电源控制工作电极的电位，并测量工作电极的电流响应。

4.通过改变工作电极的电位，测量不同电位下的电流密度。

5.根据测量数据绘制极化曲线。

4. 极化曲线求自腐蚀电流密度的方法通过测量得到的极化曲线，可以通过以下方法求得金属的自腐蚀电流密度。

4.1 Tafel斜率法Tafel斜率法是通过极化曲线的斜率来求得自腐蚀电流密度的方法。

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。

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，为系统达到稳态时的电极电位，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，达到提纯的目的。

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16.1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应(也可存在两对或两对以上的反应)，一是还原反应：(16.6)与之相对应的共轭反应是氧化反应：(16.7)式中o为氧化态；R 为还氧态。

由反应(16.6) 产生的电流密度称为阴极电流密度，用符号表示；而因反应(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。

则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,反应(16.7)被抑制,而以反应(16.6)为主,即i阴》|i阳|，则i≈i 阴，电极为阴极。