陽(yáng)極極化曲線的測(cè)定與

極化曲線的測(cè)定與分析

主講教師:譚小平一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解自腐蝕電位、致鈍電位和維鈍電位、過(guò)鈍化電位以及致鈍電流密度和維鈍電流密度等概念；2.掌握恒電位法測(cè)定陽(yáng)極極化曲線的原理和方法；3.通過(guò)陽(yáng)極極化曲線的測(cè)定，判定實(shí)施陽(yáng)極保護(hù)的可能性，初步選取陽(yáng)極保護(hù)的技術(shù)參數(shù)；4.掌握IM6ex電化學(xué)工作站的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理

將一種金屬(電極)浸在電解液中，在金屬與溶液之間就會(huì)形成電位，這種電位稱為該金屬在該溶液中的電極電位。當(dāng)有外加電流通過(guò)此電極時(shí)，其電極電位會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為電極的極化。如果電極為陽(yáng)極，則電極電位將向正方向偏移，稱為陽(yáng)極極化；對(duì)于陰極，電極電位將向負(fù)方向偏移，稱為陰極極化。電極電位隨電流密度變化的關(guān)系曲線稱為極化曲線。為了判定金屬在電解質(zhì)溶液中采取陽(yáng)極保護(hù)的可能性，選擇陽(yáng)極保護(hù)的3個(gè)主要技術(shù)參數(shù)—致鈍電流密度、維鈍電流密度和鈍化區(qū)的電位范圍，需要測(cè)定陽(yáng)極極化曲線。陽(yáng)極極化曲線可以用恒電位法和恒電流法測(cè)定。圖1是一條較典型的陽(yáng)極極化曲線。曲線ABCDE是恒電位法（即維持電位恒定，測(cè)定相對(duì)應(yīng)的電流值）測(cè)得的陽(yáng)極極化曲線。當(dāng)電位從A逐漸正向移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，電流也隨之增加到B點(diǎn)，當(dāng)電位過(guò)B點(diǎn)以后，電流反面急劇減小，這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫔仙闪艘粚痈唠娮枘透g的鈍化膜，鈍化開始

發(fā)生。人為控制電位的增高，電流逐漸衰減到C。在C點(diǎn)之后，電位若繼續(xù)增高，由于金屬完全進(jìn)入圖1可鈍化金屬的陽(yáng)極極化曲線

鈍態(tài)，電流維持在一個(gè)基本不變的很小的值——維鈍電流ip。當(dāng)電位增高到D點(diǎn)以后，金屬進(jìn)入了過(guò)鈍化狀態(tài)，電流又重新增大。從A點(diǎn)到B點(diǎn)的范圍叫活化區(qū)，從B點(diǎn)到C點(diǎn)叫活化－鈍化過(guò)渡區(qū)，從C點(diǎn)到D點(diǎn)叫鈍化穩(wěn)定區(qū)，過(guò)D點(diǎn)以后叫過(guò)鈍化區(qū)。對(duì)應(yīng)于B點(diǎn)的電流密度叫致鈍電流密度ipp，對(duì)應(yīng)于C點(diǎn)或D點(diǎn)的電流密度叫維鈍電流密度ip。若把金屬作為陽(yáng)極，通過(guò)致鈍電流使之鈍化，再用維鈍電流去保護(hù)其表面的鈍化膜，可使金屬的腐蝕速度大大降低，這是陽(yáng)極保護(hù)原理。用恒電流法測(cè)不出上述曲線的BCDE段。在金屬受到陽(yáng)極極化時(shí)，其表面發(fā)生了復(fù)雜的變化，電極電位成為電流密度的多值函數(shù)，因此當(dāng)電流增加到B點(diǎn)時(shí)，電位即由B點(diǎn)躍增到E點(diǎn)，金屬進(jìn)入了過(guò)鈍化狀態(tài)，反映不出金屬進(jìn)入鈍化區(qū)的情況。由此可見(jiàn)，只有用恒電位法才能測(cè)量出完整的陽(yáng)極極化曲線。本實(shí)驗(yàn)采用IM6ex電化學(xué)工作站測(cè)定碳鋼試樣在氨水的陽(yáng)極極化曲線。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料IM6ex電化學(xué)工作站，飽和甘汞電極，鉑電極，硫酸溶液（10％），硫酸溶液（10％）+硫尿，鹽橋+魯金毛細(xì)管，試件固定夾具，電解池，金相試樣磨光機(jī)，砂紙，碳鋼、不銹鋼試件（如10×10）。四、實(shí)驗(yàn)步驟與方法

1．將加工到一定粗糙度的試件依次用400、600

及800號(hào)水磨砂紙打磨，把試件安裝在夾具上分別用丙酮和乙醇脫除表面的油脂，用電吹風(fēng)吹干待用。

2．按圖2接好測(cè)試線路，檢查各接頭是否正確，鹽橋是否導(dǎo)通。

3．設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)：電壓范圍：-0.5v~2.0v，掃描

速度：5mv/s,電流量程：-500mA~500mA。

4．采用IM6ex電化學(xué)工作站進(jìn)行極化曲線測(cè)定；

5．?dāng)?shù)據(jù)處理，寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。IM6ex電化學(xué)工作站的使用方法見(jiàn)后。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.附上測(cè)試曲線，比較兩種溶液中曲線的異同并分析原因。2．分析陽(yáng)極極化曲線各線段和各拐點(diǎn)的意義。3．初步確定試樣在硫酸中進(jìn)行陽(yáng)極保護(hù)的3個(gè)基本參數(shù)。4．將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表1中。圖2實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

輔助電極參比電極研究電極接線說(shuō)明：紅線夾頭接輔助電極蘭線夾頭接參比電極黃黑雙線接研究電極表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表致鈍電流

維鈍電流

維鈍電位范圍IM6ex電化學(xué)工作站使用方法接通電源，打開電源開關(guān)，開機(jī)進(jìn)入Thales界面；單擊E/I圖標(biāo)，然后選擇電極連接方式；設(shè)定參數(shù)：掃描電位范圍，掃描速率，電流量程等；單擊開始即可保存數(shù)據(jù)，輸出曲線圖。注意事項(xiàng)

1.電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)在使用過(guò)程中必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，電解池三支電極都必須良好接通，如果要更換或處理電極必須停止外加電位。

2.采用三電極電解池，其中一支設(shè)計(jì)成魯金毛細(xì)管，這是參比電極的專用插口，工作電極必須盡可能靠近魯金毛細(xì)管以減小溶液歐姆降對(duì)測(cè)量的影響。

3.在電化學(xué)測(cè)量中，對(duì)電極（尤其是固體電極）的要求甚嚴(yán)，必須按要求進(jìn)行預(yù)處理，否則很難得到重現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)崆鷮?shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.在使用電化學(xué)工作站時(shí)，電流檔應(yīng)從高到低選擇，否則實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)溢出。思考題

1.什么叫恒電位法？什么叫恒電流法？測(cè)定可鈍化金屬的陽(yáng)極極化曲線時(shí)必須采用那種方法，為什么