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電化學(xué)腐蝕動力學(xué)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(guān)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(jìn)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(guān)系式是大部分測定腐蝕速度的電化學(xué)方法的理論基礎(chǔ)。 ( ) ( ) 測定腐蝕速度的電化學(xué)方法 當(dāng)對電極進(jìn)行陽極極化,在強(qiáng)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(dāng)對電極進(jìn)行陰極極化, ?E 0, 在強(qiáng)極化區(qū),陽極分支電流 ia=0 改寫成對數(shù)形式 : ( ) ( ) 強(qiáng)極化區(qū),極化值與外測電流滿足塔菲爾關(guān)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(diǎn)坐標(biāo)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(diǎn)是無需知道塔菲爾斜率 ba,bk的值,實(shí)驗(yàn)操作簡單。 缺點(diǎn)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(shí)地代表原來的自腐蝕速度,且體系的控制機(jī)理有可能發(fā)生變化 塔菲爾外推法優(yōu)缺點(diǎn): 2.線性極化法 當(dāng)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(diǎn)在于能快速測出金屬的瞬時腐蝕速度,因?qū)儆谖O化,因此不會引起金屬表面狀態(tài)的變化及腐蝕控制機(jī)理的變化。缺點(diǎn)在于塔菲爾斜率 ba、 bk需另外測定或從文獻(xiàn)選取,準(zhǔn)確度不高,且該法不適于電導(dǎo)率低的體系。 有適用于活化極化控制的腐蝕體系的三點(diǎn)法和四點(diǎn)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(diǎn)是可以避免塔菲爾外推法中強(qiáng)極化引起的金屬表面狀態(tài)、溶液成分以及控制機(jī)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(guān)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(yàn)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(jié)果是一樣的。若 是多值的,即一個電流密度可對應(yīng)幾個相應(yīng)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(diǎn)調(diào)整,被測量的函數(shù)是在測量儀器上逐點(diǎn)測量讀數(shù),最后按各點(diǎn)作圖得到極化曲線,該法使用的儀器設(shè)備較簡單。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)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(jī),測量方法使用專用的軟件通過計算機(jī)來控制測量,測量結(jié)果由計算機(jī)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(jī)控制恒電位儀或恒電流儀,使電位按照一定的速度從起點(diǎn)掃描到終點(diǎn),結(jié)果直接從電子計算機(jī)的屏幕輸出。 8 電極的選擇: 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)氫電極作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)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(xué)試驗(yàn)等 。 其中電化學(xué)試驗(yàn)具有快速 、 簡便以及能夠深入到機(jī)理方面的研究等優(yōu)點(diǎn) 。 常用的電化學(xué)技術(shù)有極化曲線技術(shù) , 該技術(shù)在腐蝕速度的預(yù)測 、 腐蝕機(jī)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(hù)領(lǐng)域不可缺少的研究手段 。
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