電化學腐蝕動力學ppt課件-資料下載頁
2025-05-01 18:08本頁面
【正文】 ????整個金屬電極的外測電流密度與電位的關系為： 在腐蝕電位 ?c時，陽極電流密度等于陰極電流密度，且等于金屬的平均腐蝕電流密度 icorr: c o r rkcekaeca iii ???? )e x p()e x p( 2022??????（ ） 將上式代人式就得到 )]e x p ()[ e x p(kcacc o r rka iiiI ?????? ??????這就是腐蝕金屬電極的極化曲線方程式，令 cE ?? ????E稱為腐蝕金屬電極的極化值， ?E＝ 0時， I＝ 0； ?E0時，是陽極極化， I0,體系通過陽極電流。 ?E0時， I0， 體系通過的是陰極電流，此時是對腐蝕金屬電極進行陰極極化。因此外測電流密度也稱為極化電流密度 . )]e x p()[ e x p(kac o r rEEiI???????這個關系式是大部分測定腐蝕速度的電化學方法的理論基礎。 （ ） （ ） 測定腐蝕速度的電化學方法 當對電極進行陽極極化，在強極化區(qū)， 陰極分支電流 ik=0, )e x p(ac o r raEiiI????改寫為對數(shù)形式： c o r rac o r ra iIbiIE lgln ??? ?（ ） （ ） )e x p(kc o r rEiI?????c o r rkc o r rk iIbiIE lgln ???? ?當對電極進行陰極極化， ?E 0, 在強極化區(qū)，陽極分支電流 ia=0 改寫成對數(shù)形式 : （ ） （ ） 強極化區(qū)，極化值與外測電流滿足塔菲爾關系式，如果將極化曲線上的塔菲爾區(qū)外推到腐蝕電位處，得到的交點坐標就是腐蝕電流。 圖 6 塔菲爾外推法測腐蝕速度原理 該法的優(yōu)點是無需知道塔菲爾斜率 ba,bk的值，實驗操作簡單。 缺點是用大電流極化到塔菲爾區(qū)，金屬電極表面的狀態(tài)會發(fā)生改變，與外加極化前的自腐蝕情況有所不同，測得的腐蝕速度不能真實地代表原來的自腐蝕速度，且體系的控制機理有可能發(fā)生變化 塔菲爾外推法優(yōu)缺點： 2．線性極化法 當極化電位很小時（通常小于 10mV），此時稱極化曲線的微極化區(qū)，公式的指數(shù)項按級數(shù)展開，可以略去高次項，公式變?yōu)? EiEEiIkac o r rkac o r r ??????????? )11()]1(1[????所以 )/()( EIikakac o r r ???? ????令 )( kakakakabbbbB???? ???? IERp /??pc o r r RBi /?則 （ ） 此公式稱為 SternGeary 公式。 該法優(yōu)點在于能快速測出金屬的瞬時腐蝕速度，因屬于微極化，因此不會引起金屬表面狀態(tài)的變化及腐蝕控制機理的變化。缺點在于塔菲爾斜率 ba、 bk需另外測定或從文獻選取，準確度不高，且該法不適于電導率低的體系。 有適用于活化極化控制的腐蝕體系的三點法和四點法， 陽極活化控制而陰極由濃度控制的截距法等。該類方法的極化測量范圍一般在距離腐蝕電位為 177。 20~70mV之間，其優(yōu)點是可以避免塔菲爾外推法中強極化引起的金屬表面狀態(tài)、溶液成分以及控制機理的改變，又可避免線性極化法中塔菲爾斜率選取或測定以及近似線性區(qū)范圍選擇等引起的誤差 極化曲線的測量： 極化電位與極化電流或極化電流密度之間的關系曲線稱為極化曲線，極化曲線是金屬腐蝕研究中具有重要的意義，是防腐研究中不可缺少的手段。 恒電位法 在給定的電極電位下測量電流密度，電位是主變量，電流密度是因變量，即 恒電流法 在給定的電流密度下測量電極電位，電流密度是主變量，電位是因變量，即 )(if??)(?Fi ?圖 7 傳統(tǒng)的極化曲線測試試驗的裝置 如果電流和電位之間是單值函數(shù)，則兩種方法的測量結果是一樣的。若 是多值的，即一個電流密度可對應幾個相應的電極電位的情況（如金屬能發(fā)生鈍化的情況），此時只有恒電位法才能測到完整的極化曲線。 )(if??自動測量法。 經(jīng)典的極化曲線測量法如恒電位法和恒電流法，作為已知量的函數(shù)是人為地逐點調整，被測量的函數(shù)是在測量儀器上逐點測量讀數(shù)，最后按各點作圖得到極化曲線，該法使用的儀器設備較簡單。隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，已經(jīng)和傳統(tǒng)的恒電位測試法不同，原來分離的恒電位儀和信號發(fā)生器組合在一起為一臺主機，測量方法使用專用的軟件通過計算機來控制測量，測量結果由計算機屏幕直接顯示。極化曲線的測量可采用自動掃描法，如動電位掃描極化曲線法，由微機控制恒電位儀或恒電流儀，使電位按照一定的速度從起點掃描到終點，結果直接從電子計算機的屏幕輸出。 8 電極的選擇： 標準氫電極是一氣體電極，使用不太方便。通常選用一些容易制備且性能穩(wěn)定的電極，代替標準氫電極作為比較的標準。常用的參比電極：甘汞電極、氯化銀電極、氧化銀電極、氧化汞電極和硫酸亞汞電極。 選擇參比電極的原則：最后選擇與被測溶液陰離子相同的參比電極，此時可以把參比電極直接插入被測溶液中進行測量，否則，會污染被測溶液和毒化參比電極，此時需要鹽橋連接被測電極池和參比電極。 圖 9 Princeton Applied Research(PAR) 273恒電位儀 圖 9 Solartron 1287/1260恒電位儀 金屬的腐蝕研究方法通常有現(xiàn)場暴露 、 室內(nèi)加速以及電化學試驗等 。 其中電化學試驗具有快速 、 簡便以及能夠深入到機理方面的研究等優(yōu)點 。 常用的電化學技術有極化曲線技術 ， 該技術在腐蝕速度的預測 、 腐蝕機理的研究 、 緩蝕劑的篩選等方面有重要的作用 ， 是金屬腐蝕與防護領域不可缺少的研究手段 。
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