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
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金属腐蚀与防护试卷1
一、解释概念:（共8分，每个2分）
钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀
二、填空题：（共30分，每空1分）
1． 称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为 ，好氧腐蚀主要为
控制，其过电位与电流密度的关系为 。
2．在水的电位-pH图上，线ⓐ表示 关系，线ⓑ表示
关系，线ⓐ下方是 的稳定存在区，线ⓑ上方是 的稳定存在区，线ⓐ与线ⓑ之间是
的稳定存在区。
3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是 ，其腐蚀特征是 ，防止游离CO2腐蚀的措施是 ，运行中将给水的pH值控制在
范围为宜。
4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有 和 形式。淡水作冷却水时易发生 脱锌，海水作冷却水时易发生 脱锌。
5．过电位越大，金属的腐蚀速度越 ，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离Ecorr足够远时，电极电位与极化电密呈 关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为 、 。
6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入 ，使水中氧含量达到
以下，其含量应控制在 ，与氧的反应式为 ，加药点常在 。
7．在腐蚀极化图上，若Pc>>Pa， 极极化曲线比 极极化曲线陡，这时Ecorr值偏向 电位值，是 控制。
三、问答题：（共24分，每小题4分）
1．说明协调磷酸盐处理原理。
2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么？
3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么？
4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么？
5．说明热力设备氧腐蚀的机理。 精品word完整版-行业资料分享
碳钢在碳酸铵溶液中的极化曲线
【目的要求】
1. 掌握准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平衡电势时才能发生。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，电流才又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。
恒电势法测定极化曲线
恒电势法是电化学分析法中常用的一种方法，用于测定电化学反应的极化曲线，也就是反应物浓度与极化电位（或电流密度）之间的关系。恒电势法通过控制电化学反应体系中的电势，使其在一定幅度内变化，从而测定样品的极化曲线。本文将介绍恒电势法测定极化曲线的基本原理、实验操作和数据处理方法。
一、基本原理
恒电势法是在一定电势范围内，保持电极电势恒定，同时测定电流密度（或电位）的方法。在电化学反应中，电极电势随反应进行而变化，一般来说，反应速率随着电极电势的变化而变化，因此，通过测定电极电势变化时的电流密度，可以得到极化曲线。
二、实验操作
1.实验器材
（1）恒电势仪：用于控制电极电位，并记录电流密度（或电位）数据。
（2）电化学电池：包括工作电极、参比电极和计数器。
（3）化学药品：包括电解液、反应物等。
2.实验步骤
（1）准备电池
将工作电极、参比电极和计数器连接好，并加入适量的电解液。
（2）校准电极电位
使用参比电极校准电极电位，确保电极电位精确、稳定。
以一定速率改变反应物浓度，记录此时的电流密度（或电势）值，得到极化曲线。
（4）拟合曲线
通过拟合极化曲线，求出反应物动力学参数，如反应速率、反应物活化能等。
三、数据处理
根据实验测得的数据，可用某些数学方法进行数据处理，拟合极化曲线。常见的方法有线性拟合和非线性拟合。 线性拟合法：将极化曲线化为一条直线，用最小二乘法求解拟合直线的斜率和截距，从而得到反应物活化能等参数。
非线性拟合法：利用计算机软件或手动计算方法求解非线性极化曲线的拟合参数，如Tafel斜率、交换电流密度等。
四、结论
恒电势法测定极化曲线是电化学分析中常用的一种方法，可以用于测定反应物的动力学行为和反应物活化能等参数。在实验中，应注意控制反应条件，减少误差的影响，同时选择合适的数据处理方法，得到准确的结果。
