动电位极化曲线 计算腐蚀速率

主题：动电位极化曲线计算腐蚀速率

目录

1. 动电位极化曲线的概念及原理

2. 腐蚀速率的计算方法

3. 实际案例分析

4. 结论与展望

1. 动电位极化曲线的概念及原理

动电位极化曲线是一种常用的腐蚀分析方法，它通过测定金属在一定电位范围内的极化曲线，来研究金属的腐蚀行为。在动电位极化曲线中，横轴表示电位，纵轴表示电流密度。通过测定金属在极化曲线上的拐点，可以得到金属的腐蚀电位和腐蚀电流密度，进而计算腐蚀速率。

动电位极化曲线的测定可以在自然环境下进行，也可以在实验室中通过电化学方法进行。通过对动电位极化曲线的分析，可以了解金属在具体环境中的腐蚀行为，为腐蚀预防提供重要参考。

2. 腐蚀速率的计算方法

腐蚀速率是描述金属在一定环境条件下腐蚀程度的重要指标。根据动

电位极化曲线的测定结果，可以采用以下方法来计算金属的腐蚀速率。

（1）泊松方程法

泊松方程法是一种常用的计算腐蚀速率的方法。它通过测定金属在不

同电位下的动电位极化曲线，并利用泊松方程建立腐蚀速率和电流密

度之间的关系，来计算腐蚀速率。

（2）球形极化曲线法

球形极化曲线法是一种基于动电位极化曲线的计算腐蚀速率的方法。

它利用金属在球形电极下的动电位极化曲线，通过对曲线的分析，来

计算金属的腐蚀速率。

（3）Tafel斜率法

Tafel斜率法是一种通过测定金属在不同电位下的动电位极化曲线，利用Tafel斜率和Tafel方程来计算腐蚀速率的方法。通过对Tafel斜率和Tafel方程的运用，可以较准确地计算金属的腐蚀速率。

3. 实际案例分析

以某海洋评台上使用的钢结构为例进行分析，该钢结构在海水中进行

了腐蚀测试，得到了相应的动电位极化曲线。通过对曲线的测定和分析，得到了钢结构在海水中的腐蚀电位和腐蚀电流密度。

根据腐蚀电位和腐蚀电流密度，可以利用上述方法计算钢结构在海水

中的腐蚀速率。通过实际数据的分析和计算，可以较准确地了解钢结

构在海水中的腐蚀状况，为相关腐蚀防护措施的制定提供重要参考。4. 结论与展望

动电位极化曲线通过对金属在不同电位下的极化行为进行测定和分析，可以有效地了解金属的电化学行为，进而计算金属的腐蚀速率。腐蚀

速率的计算对于金属材料的腐蚀控制和防护具有重要意义，因此动电

位极化曲线的研究和应用具有重要意义。

随着电化学和材料科学的不断发展，动电位极化曲线的研究和应用还

存在一定的局限性和挑战，例如腐蚀环境复杂性、数据处理精度等方

面的问题。未来的研究可以注重对动电位极化曲线理论的完善和对新

型材料的研究，进一步提高腐蚀速率计算方法的准确性和稳定性。

动电位极化曲线的研究和应用对于腐蚀领域具有重要意义，通过对动

电位极化曲线的测定和分析，可以准确地计算金属的腐蚀速率，为金

属材料的腐蚀控制和防护提供重要参考。希望未来能够有更多的研究

者投入到这一领域，并取得新的突破和发展。动电位极化曲线的研究

与应用在腐蚀领域中具有重要的意义。通过测定金属在不同电位下的

极化行为，能够深入了解金属在特定环境条件下的腐蚀特性，为腐蚀

速率的计算和腐蚀防护措施的制定提供了重要的依据。然而，动电位

极化曲线的研究还存在一些局限性和挑战，需要进一步的发展和完善。

动电位极化曲线的测定需要高精度的仪器和严密的实验条件，这对于

一些特殊环境下的腐蚀研究提出了一定的挑战。在海洋深海中金属的

腐蚀行为、在高温高压条件下金属的腐蚀特性等方面的研究需要更为

先进的实验设备和技术手段。

动电位极化曲线在复杂腐蚀环境中的应用也需要更多的研究和探索。

对于多相介质中金属的腐蚀行为、局部腐蚀和应力腐蚀等问题，动电

位极化曲线的研究还存在一定的局限性，需要更多的综合研究和分析。

动电位极化曲线的理论模型和计算方法也需要不断完善。目前常用的

计算腐蚀速率的方法有一定的局限性，需要更多的理论研究和实验验证，以提高计算结果的准确性和可靠性。

基于以上挑战和局限性，未来动电位极化曲线的研究可以有以下方向

的发展：

1. 发展更先进的测定技术和实验条件，以适应更复杂的腐蚀环境和特

殊条件下的金属腐蚀研究。

2. 加强对复杂腐蚀环境下金属腐蚀行为的研究，对多相介质中金属的

腐蚀特性、局部腐蚀和应力腐蚀等问题进行深入探索。

3. 完善动电位极化曲线的理论模型和计算方法，提高计算结果的准确性和可靠性，为实际工程问题提供更为准确的数据支持。

动电位极化曲线的研究和应用对于腐蚀领域具有重要的意义，未来的发展可以有望在技术手段、研究内容和理论模型方面取得新的突破和发展，为腐蚀控制和防护提供更为可靠的科学依据。希望未来能够有更多的研究者投入到这一领域，并取得新的成就和进展。

极化曲线测量

极化曲线测量 董泽华 为了探索电极过程的机理及影响电极过程的各种因素，包括各种水处理剂，缓蚀剂的评价和机理研究，都必须对电极过程进行研究，而在该研究过程中极化曲线的测定又是重要的方法之一。一般进行进化曲线测量 1.实验方法 （一）碳钢在弱酸性溶液中的极化曲线 (1)工作电极为PTFE或环氧树脂镶嵌的A3钢,面积为0.5cm2，工作电极用200,600,800号 金相砂纸逐级打磨至光亮,以无水乙醇和丙酮脱脂后,再用蒸馏水进行冲洗,放入干燥器内干燥30mins,然后浸入被测溶液中15~50mins, 待电位稳定后进行测量。试验采用密闭的玻璃电解池,并置于恒温水浴中,试验过程中溶液未除氧。放在丙酮中除去油污，用石腊涂抹剩余面积，备用。 (2)试验介质分别为1000 mg/l H2S+1000 mg/l HCl和1000 mg/l H2S+100 mg/l HCl。温度为 25℃和85℃。缓蚀剂为某石油化工厂提供的”HT-1”和”WS-1”,主要成分为咪唑啉酰胺为1mmol·L-1的盐酸溶液（pH=3），采用Pt片作为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极。将工作电极安装到装有250mL介质的四口烧瓶，与Pt辅助电极、饱和甘汞电极组成三电极体系。电解池的连接参见附件一。 (3)仪器采用华中科技大学研制的CS300型电化学测试系统进行极化曲线测量，测量控制和 数据分析才采用corrTest进行。从主菜单中选择“稳态测试”——“动电位扫描”或者直接按“F4”即可进入如下窗口，其参数设置如下图1所示。温度控制在80℃（恒温水浴），扫描速率为0.5mv/s，极化范围为+/-100mV(相对开路电位)，曲线采用非线性三参数方法来计算阴阳极Tafel斜率以及腐蚀速率、极化电阻等值。

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中，将不断被溶解，同时产生H2,即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 （a） 当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。在稳定状态下，铁溶解的阳极电流 在数值上相等但符号相反，即： 1 1 - 1 2.图形分析 （1）斜率 斜率越小，反应阻力越小，腐蚀速率越大，越易腐蚀。 （2）同一曲线上各各段形状变化 如图2,在section2中，电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象，产生了致密的氧化膜，阻碍了离子的扩散，导致腐蚀电流下降。 （3）曲线随时间的变动 以7天和0天两曲线为例，对于Y轴，七天后曲线下移（负移），自腐蚀电位降低，说明更容易腐蚀。对于X轴，七天后曲线 正移，腐蚀电流增大，亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的频率点的原始数据中，都包含了施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电压）的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗幅模（I Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（乙,）、相位移（B ）、频率（3）等变量，同时还可以计算出导纳（Y）和电容（C）的 实部和虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示。 I（Fe）的大小反 映 而维持I（Fe）, I（H）相等时的电势称为Fe/H+体系的自腐蚀电势& cor Fe在H+中的溶解速率, 图丄极化曲线 图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。 当对电极进行阳极极化 定对应的极化电势和极化电流, 当对电极进行阴极极化, 图2铜合金在海水中典型极化曲线 （即加更大正电势）时，反应（c）被抑制，反应（b）加快。此时，电化学过程以就可 得到Fe/ H+体系的阳极极化曲线rba。 即加更负的电势时，反应（b）被抑制，电化学过程以反应（c）为主要倾向。 Fe的溶解为主要倾向。通过测 同理，可获得阴极极化曲线rdc。 l（Fe）和H +还原出H2的阴极电流1（H），它们 越耐腐蚀。 斜率越大，反应阻力越大，腐蚀速率越小 , * ? QI -| ■14(3 -F5 ^.6 2 M 4S 斗、丄0 .34 100 -；A QTI 3?

极化曲线腐蚀电流与腐蚀电位

极化曲线腐蚀电流与腐蚀电位 介绍 极化曲线是研究腐蚀电流与腐蚀电位之间关系的重要工具。本文将从极化曲线的定义、测量方法以及与腐蚀电流、腐蚀电位的关系等方面进行详细探讨。 一、极化曲线的定义 极化曲线是指在某一刺激作用下，随着刺激量的变化，所得到的反应物性质与刺激量间的关系曲线。在腐蚀研究中，极化曲线描述的是电流与电位之间的关系。 二、极化曲线的测量方法 1. 三电极系统 为了测量极化曲线，通常使用一个工作电极、一个参比电极和一个对电极组成的三电极系统。工作电极是被测样品，参比电极提供参比电位，对电极则是为了维持电路的稳定性。 2. 实验条件 在测量极化曲线时，需要控制一些实验条件，比如溶液的组成、温度、电极表面的状态等。这些条件的变化会对极化曲线产生影响，所以在测量过程中要保持这些条件的稳定性。 3. 电位扫描 在测量极化曲线时，常用的方法是通过改变工作电极的电位来扫描整个电位范围。通过记录工作电极的电流响应，可以得到不同电位下的腐蚀电流。

三、极化曲线与腐蚀电流的关系 极化曲线中的腐蚀电流对应着电位上的表面腐蚀速率。当电位越正时，腐蚀电流也越大，表示腐蚀速率增加。而当电位越负时，腐蚀电流较小，腐蚀速率减小。 1. 极化曲线的形状 极化曲线的形状可以反映出腐蚀行为的特点。常见的极化曲线形状有Tafel曲线、线性极化曲线和非线性极化曲线等。 2. 极化曲线的参数 极化曲线可以通过一些参数来描述。常见的参数有Tafel斜率、交流阻抗和腐蚀电位等。这些参数可以用来研究腐蚀行为及其机制。 3. 极化曲线的应用 极化曲线在腐蚀研究和工程实践中有着重要的应用。通过分析极化曲线，可以评估材料的腐蚀性能、预测腐蚀速率以及设计腐蚀防护措施等。 四、腐蚀电位与腐蚀电流的关系 腐蚀电位是触发腐蚀过程的电位，而腐蚀电流是腐蚀过程中产生的电流。腐蚀电位与腐蚀电流之间有一定的关系。 1. 过电位理论 过电位理论是解释腐蚀电位与腐蚀电流关系的一种理论模型。根据该理论，腐蚀过程中的电位是由电化学反应的阻抗决定的，而腐蚀电流则是由电化学反应的速率决定的。 2. 腐蚀动力学 腐蚀动力学研究腐蚀过程中的速率与驱动力之间的关系。腐蚀电位是驱动力，而腐蚀电流则表示腐蚀速率。通过研究腐蚀动力学，可以了解腐蚀行为及其发展规律。

动电位极化曲线 计算腐蚀速率

主题：动电位极化曲线计算腐蚀速率 目录 1. 动电位极化曲线的概念及原理 2. 腐蚀速率的计算方法 3. 实际案例分析 4. 结论与展望 1. 动电位极化曲线的概念及原理 动电位极化曲线是一种常用的腐蚀分析方法，它通过测定金属在一定电位范围内的极化曲线，来研究金属的腐蚀行为。在动电位极化曲线中，横轴表示电位，纵轴表示电流密度。通过测定金属在极化曲线上的拐点，可以得到金属的腐蚀电位和腐蚀电流密度，进而计算腐蚀速率。 动电位极化曲线的测定可以在自然环境下进行，也可以在实验室中通过电化学方法进行。通过对动电位极化曲线的分析，可以了解金属在具体环境中的腐蚀行为，为腐蚀预防提供重要参考。 2. 腐蚀速率的计算方法 腐蚀速率是描述金属在一定环境条件下腐蚀程度的重要指标。根据动

电位极化曲线的测定结果，可以采用以下方法来计算金属的腐蚀速率。 （1）泊松方程法 泊松方程法是一种常用的计算腐蚀速率的方法。它通过测定金属在不 同电位下的动电位极化曲线，并利用泊松方程建立腐蚀速率和电流密 度之间的关系，来计算腐蚀速率。 （2）球形极化曲线法 球形极化曲线法是一种基于动电位极化曲线的计算腐蚀速率的方法。 它利用金属在球形电极下的动电位极化曲线，通过对曲线的分析，来 计算金属的腐蚀速率。 （3）Tafel斜率法 Tafel斜率法是一种通过测定金属在不同电位下的动电位极化曲线，利用Tafel斜率和Tafel方程来计算腐蚀速率的方法。通过对Tafel斜率和Tafel方程的运用，可以较准确地计算金属的腐蚀速率。 3. 实际案例分析 以某海洋评台上使用的钢结构为例进行分析，该钢结构在海水中进行 了腐蚀测试，得到了相应的动电位极化曲线。通过对曲线的测定和分析，得到了钢结构在海水中的腐蚀电位和腐蚀电流密度。

实验报告-极化曲线测量金属的腐蚀速度

一、目的和要求 1、 掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲 线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流 2、论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用 二、基本原理 当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。在本实验中，镁合金和钢分别与L 的NaCl 溶液构成腐蚀体系。 镁合金与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为： 阳极： Mg= Mg 2++2e 阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - 钢与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为： 阳极： Fe= Fe 2+ +2e 阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - @ 腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ?。根据法拉第定律，即在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。 极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为： 其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别 为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。 令?E 称为腐蚀金属电极的极化值，?E ＝0时，I ＝0；?E>0时，是阳极极化，I>0,体系通过阳极电流。?E<0时，I<0， 体系通过的是阴极电流，此时是对腐蚀金属电极进行阴极极化。因此外测电流密度也称为极化电流密度 测定腐蚀速度的塔菲尔直线外推法：当对电极进行阳极极化，在强极化区，阴极分支电流i k =0, ！ 改写为对数形式： 当对电极进行阴极极化，?E <0, 在强极化区，阳极分支电流i a =0 )]ex p()[ex p(k c a c corr k a i i i I β??β??---=-=c E ??-=?)]ex p()[ex p(k a corr E E i I ββ?--?=)ex p(a corr a E i i I β ?==corr a corr a i I b i I E lg ln ==?β

腐蚀电化学实验报告

腐蚀电化学分析 杨聪仁教授编撰 一、实验目的 以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。 二、实验原理 2-1 腐蚀形态 腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。这些类型包括： 均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀 化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀 孔蚀腐蚀涡穴损伤 间隙腐蚀移擦腐蚀 粒间腐蚀选择性腐蚀

均匀或一般侵蚀腐蚀 均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。 化学或两金属腐蚀 由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。 孔蚀腐蚀 孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。 间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。若要产生间隙腐蚀，必须有一个间隙其宽度足够让液体进入，但却也可使液体停滞不流出。因此，间隙腐蚀通常发生于开口处有百万分之几公尺或更小宽度的间隙。

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析之樊仲川亿创作创作时间：二零二一年六月三十日 一、极化曲线 铁在酸溶液中, 将不竭被溶解, 同时发生H2, 即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 当电极不与外电路接通时, 其净电流I总为零.在稳定状态下, 铁溶解的阳极电流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H), 它们在数值上相等但符号相反, 即： (1) I(Fe)的年夜小反映Fe在H+中的溶解速率, 而维持I(Fe), I(H)相等时的电势称为Fe／H+体系的自腐蚀电势εcor. 图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图. 图2 铜合金在海水中典范极化曲线 当对电极进行阳极极化(即加更年夜正电势)时, 反应(c)被抑制, 反应(b)加快.此时, 电化学过程以Fe的溶解为主要倾向.通 过测定对应的极化电势和极化电流, 就可获得Fe／H+体系的阳极极化曲线rba. 当对电极进行阴极极化, 即加更负的电势时, 反应(b)被抑制, 电化学过程以反应(c)为主要倾向.同理, 可获得阴极极化曲线rdc. （1）斜率

斜率越小, 反应阻力越小, 腐蚀速率越年夜, 越易腐蚀. 斜率越年夜, 反应阻力越年夜, 腐蚀速率越小, 越耐腐蚀. （2）同一曲线上各各段形状变动 如图2, 在section2中, 电流随电位升高的升高反而减小.这是因为此次发生了钝化现象, 发生了致密的氧化膜, 阻碍了离子的扩散, 招致腐蚀电流下降. （3）曲线随时间的变动 以 7天和0天两曲线为例, 对Y轴, 七天后曲线下移（负移）, 自腐蚀电位降低, 说明更容易腐蚀.对X轴, 七天后曲线正移, 腐蚀电流增年夜, 亦说明更容易腐蚀. 二、阻抗谱 它是基于丈量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应, 在每个丈量的频率点的原始数据中, 都包括了施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电压）的相位移及阻抗的幅模值.从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部.阻抗中涉及的参数有阻抗幅模（| Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（Z,,）、相位移（θ）、频率（ω）等变量, 同时还可以计算出导纳（Y）和电容（C）的实部和虚部, 因而阻抗谱可以通过多种方式暗示. 2. Bode图 Bode图是阻抗幅模的对数log| Z |和相角θ对相同时间的横坐标频率的对数logf的图.图4 Bode图

用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度

用T a f e l曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除

用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度 一、实验目的 1.了解测定金属材料腐蚀速度的电化学方法。 2.掌握Tafel曲线外推法的原理与方法。 3.熟悉LK98BⅡ型微机电化学分析系统(天津市兰力科化学电子高技术有限公司制造)。 二、实验原理 在使用金属的过程中，人们不仅关心它是否会发生腐蚀(热力学可能性)，更关心其腐蚀速度的大小(动力学问题)。腐蚀速度表示单位时间内金属腐蚀的程度。迄今为止，普遍应用的测定腐蚀速度方法仍然是经典的失重法。失重法的优点是准确可靠，但由于实验周期长，需要做多组平行实验并且操作麻烦，所以满足不了快速的要求。电化学方法的优点是快速简便并有可能用于现场监控，因而得到了人们的重视。 测定金属材料腐蚀速度的电化学方法有塔菲尔曲线外推法、线性极化法、三点法、恒电流暂态法、交流阻抗法等。本实验采用塔菲尔(Tafel)曲线外推法测定其腐蚀速度。 1905年，塔菲尔(Tafel)提出了塔菲尔关系式，也即：在过电位足够大（ >50mv）时，过电位与电流密度有如下的定量关系，称为塔菲尔公式：

η b = i + a ln 式中i是电流密度；b a,是常数。常数a是电流密度i等于1A·cm-2时的超电势值，它与电极材料、电极表面状态、溶液组成以及实验温度等密切相关。b的数值对于大多数的金属来说相差不多，在常温下接近于0.050V。如用以10为低的对数，b约为0.116V。这意味着，电流密度增加10倍，则过电位约增加0.116V。 i Tafel曲线外推法求 corr 如用η为纵坐标，i lg为横坐标作图，塔菲尔关系是一条直线(如上图所示)。这个关系在电流密度很小时不能与事实相符合。因为按照该公式，当 i→0时，η应趋向-∞，这当然是不对的。当i→0时，电极上的情况接近于可逆电极，η应该是零而不应该是-∞。实际上，在低电流密度时，过电位不遵守塔菲尔公式而出现了另外一种性质的关系，即过电位与通过电极的电流密度成η=。 正比，可表示为iω

动电位极化曲线

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。式(16.4)中的i阴可用电极净电流i 取代。同理当给电极施以很大的正电压时，反应(16.6)被抑制而以反应(16.7)为主，则i阳》|i阴|, i≈i阳，电极为阳极，式(16.5)中i阳可用电极净电流密度i 取代。 当电极外电路断开时，净电流i=0，达到稳态时： （16.9） 式中称为交换电流密度(在金属电极中常称为自腐蚀电流)。将图16.2 中阳极极化曲线和阴极极化曲线的塔菲尔直线外推会交于一点,在该点logi阴=log(-i阳)，则： 由此可求得反应的交换电流密度。又因在该点处，电极电流i =i阴+ i阳= 0，则该点所对应的电极电位即为平衡电极电位(可逆电极)或稳态电位(不可逆电极)。 将上述理论用于金属电极即可以讨论金属的腐蚀。例如将Fe 电极浸入H2SO4 溶液中，在电极上发生下列共轭反应对： 显然该反应为不可逆电极反应，则当电极净电流i=0时，i0=i阴=-i阳对应于铁的自腐蚀电流或自腐蚀速率，用符号ic 表示，此时所对应的电极电位称为自腐蚀电位,与i0 及的求法相同，ic、也可以通过阴极与阳极极化的塔菲尔直线的交点求得。 图16.3 为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲线。该曲线可分为三个部分。第一部分为活化区，此时过电位较小，电极的氧化电流随电极电位的增加而很快增加，当电位趋近至 B 点时，

塔菲尔外推法测定镁合金的腐蚀速率

用塔菲尔外推法测定镁合金的腐蚀速率 石志明刘明 Andrej Atrens 关键词：镁腐蚀失重法塔菲尔外推法析氢法 摘要：利用极化曲线塔菲尔外推法来充分估计镁合金的腐蚀的假说，在这里称为镁的电化学测量假设。原则上，可以用一个有效的反例反驳。宋和Atrens在2003年的镁腐蚀的论文就表明，关于镁合金，塔菲尔外推法不能可靠地测定腐蚀速率。本文考察了近期文献，进一步研究镁的电化学测量假设。文献表明，利用极化曲线的塔菲尔外推法所测定的镁合金腐蚀速率与失重法和析氢法腐蚀速率不同。典型的偏差介于50%-90%，这些远大于精确测量方法的误差，同时也表明，需要对镁的塔菲尔外推法仔细的审查。但本文研究并不打算用塔菲尔外推法说明镁的腐蚀及相关应用，强烈建议这些测量应由至少两个其它三个简单的测量方法使用补充：（一）重量损失率，（二）析氢速率，（三）镁离子离开金属表面速率。这个方法比没有补充的好很多。 1.简介 因镁合金密度低，有足够的强度重量比和良好的铸造性，镁合金常常应用于交通运输（如汽车制造），然而它的防腐性能差[1–5]。。因此，目前有许多关于镁腐蚀应用的研究，这些研究是依赖于极化曲线的塔菲尔外推法测定的腐蚀速率。这样关于镁的研究依赖于此处称之为电化学测量假设，即用极化曲线的塔菲尔外推法可充分估计镁合金的腐蚀速率。原则上，这样的假设可以用一个有效的反例推翻，宋和Atrens的镁腐蚀的文章就表明，塔菲尔外推法并没有可靠的估计镁合金腐蚀速率。本文的范围是检验最近进一步探讨镁电化学测量假说的文献，一个辅助的目的是方便镁合金的开发和理解镁应用的腐蚀，从而确保这类研究尽可能有效。 2.腐蚀速率测定方法 最简单、最根本的腐蚀速率的测量方法是测量金属的腐蚀速率，PW (mg/cm2 /d)，这可以使用[6-9]公式（1）转换为平均腐蚀速度（mm / y） =3.65△W/ρ（1）P W ρ是金属的密度(g/cm3)，镁合金的密度ρ是1.74 g/cm3。（1）就变为：

电化学原理和测试在金属腐蚀研究中的应用

电化学原理和测试在金属腐蚀研究中的应用 电化学原理在金属腐蚀研究中的应用 引言： 金属腐蚀作为一种常见的自然现象，对于工业生产和日常生活都造成了巨大的损失。为了解决金属腐蚀问题，科学家们通过电化学原理和测试方法进行了深入研究。本文将探讨电化学原理在金属腐蚀研究中的应用，介绍电化学测试的基本原理和常用技术，并分析其在金属腐蚀研究中的重要作用。 一、电化学原理的基础概念 1.1 电化学的定义 电化学是研究电与化学之间相互转化关系的学科，它研究的对象是电解质溶液中的电离和氧化还原反应。 1.2 电化学基本原理 电化学反应可分为两种类型：氧化反应和还原反应。在金属腐蚀中，金属表面发生氧化反应，而电流则是由还原反应提供的。 二、电化学测试的基本原理 2.1 构建电化学测试系统 电化学测试通常由三个主要部分组成：工作电极、参比电极和电解质溶液。工作电极是被测试金属的表面，参比电极用于稳定测试系统的电势，而电解质溶液则提供离子传导路径。

2.2 电化学测试的基本参数 电化学测试中常用的参数包括开路电位、极化曲线和极化阻抗。开路电位是不施加外加电势时金属表面的电位，可用于判断金属腐蚀的倾向性。极化曲线则可以反映金属在不同电位下的电流响应，从而了解金属的腐蚀速率。极化阻抗则是通过测量电流和电势的相位差来计算金属表面的腐蚀速率。 三、电化学原理在金属腐蚀研究中的应用 3.1 了解金属腐蚀机制 通过电化学测试，可以获得金属腐蚀的动力学参数，如腐蚀速率、腐蚀电流密度等，从而揭示金属腐蚀的机制。这对于制定有效的腐蚀防护措施具有重要意义。 3.2 评估腐蚀行为 电化学测试可以定量评估金属在不同条件下的腐蚀行为。通过测量极化曲线，可以获得金属的耐蚀性能，用于判断金属在不同环境中的腐蚀倾向。 3.3 优化腐蚀防护措施 电化学测试可以帮助研究人员评估和优化腐蚀防护措施的有效性。通过比较不同防护措施下的电化学参数，可以选择最佳的防护方法，延缓金属的腐蚀速率。 3.4 监测腐蚀过程

碳钢极化曲线测定

碳钢极化曲线测定 实验项目性质：设计性 所属课程名称：化工装备腐蚀与防护 计划学时：4学时 一、实验目的及任务 通过本实验的学习，使学生能从金属腐蚀的基本理论出发，学生亲自进行常见的金属腐蚀实验的操作，进一步理解金属腐蚀的基本理论，掌握金属腐蚀的研究方法和手段。本实验是以测定碳钢腐蚀极化曲线来研究和分析金属电化学腐蚀的腐蚀机理、腐蚀速度。通过本实验的学习，应达到以下目的： 1. 使学生掌握电化学腐蚀测试方法的基本操作技术，使学生了解电化学腐蚀的成因和机理； 2. 培养学生具有科学的思维方法、科学的工作态度和协作精神； 3. 对于设计性实验，初步学会设计电化学腐蚀实验方案；通过学生的独立设计，使学生对实验的研究方法和设计方案有较深入的理解；从而培养综合设计能力和大胆创新的思想。 二、实验内容及要求 本实验项目为设计性实验，由学生自行设计或选择恰当的电化学腐蚀实验方法和装置，自己确定实验步骤，拟定实验方案，通过对碳钢极化曲线进行电化学解析，最后得出实验的结论。具体要求如下： 1. 掌握腐蚀实验室研究的基本实验技能； 2. 对于设计性实验，初步学会设计电化学腐蚀实验方案； 3. 熟悉常用电化学腐蚀实验设备的使用方法； 4. 掌握实验数据的处理及实验报告撰写； 5. 实验中存在的问题及解决方法，实验收获体会。 三、实验条件 1. 仪器设备条件 PAR2273腐蚀电化学测试系统，corrTest电化学系统，电解池为三电极电化学测试体系，辅助电极为25mm×25mm的铂片，参比电极为饱和甘汞电极（SCE）。

2. 物质条件 实验中所用铁电极为碳钢。（处理方法：加工为直径6mm，高为5mm的小圆柱体，真空炉中900℃退火8小时，随炉降至室温，消除铁电极的晶体缺陷。）电极用环氧＋固化剂（顺丁烯二酸酐，比例为100:25～30，温度为130～140℃，恒温8小时）或用松香＋石蜡（比例1:1）。电极表面依次用400＃，800＃水砂纸在预磨机上打磨。然后用丙酮清洗电极表面除油。放置在干燥器中备用。溶液为HCl溶液或NaCl溶液（浓度自定）及HCl（浓度自定）+0.3%六次甲基四胺（乌洛托品），溶液最好在实验前用高纯氮或氩除氧8小时以上。 3. 注意事项 实验前，应预先做电位时间曲线Ecorr－t，从Ecorr－t曲线可知电极在何时稳定，这样每次实验前必须将电极浸泡在实验体系中一段时间直至电位稳定，可以进行实验，为节省时间可预先进行这个准备实验。 4. 相关文献资料 [1] 高护生. 腐蚀与防护. 西安：陕西科学技术出版社，1994 [2] 曹楚南. 腐蚀电化学原理. 北京：化学工业出版社，2004 [3] 曹楚南. 腐蚀试验数据的统计分析. 北京：化学工业出版社，1988 [4] 宋诗哲. 腐蚀电化学研究方法. 北京：化学工业出版社，1994 [5] E.海兹等著，曹楚南等译. 腐蚀实验指南. 北京：化学工业出版社，1991 [6] corrTest电化学系统使用说明书 [7] PAR2273腐蚀电化学测试系统使用说明书 四、实验设计及注意事项 1. 实验设计 一般地，碳钢极化曲线测定可以利用动电位扫描，测量材料在不同介质中的极化曲线。扫描可从阴极极化开始，根据参比电极回路的阻抗，可以打开恒电位仪设置中的模拟低通滤波和数字滤波，延迟时间可设定为10～30 秒。在动电位扫描中可以设置初始电位：-100mV, 终止电位: 100mV（均相对开路电位），扫描速率为0.5mV/s。 先在一定溶液中测量一条极化曲线，随后改变不同浓度后，在相同的测试条件下重新进行动电位扫描，然后利用参数拟合中的弱极化区拟合方法来计算不同

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。

电化学腐蚀速率计算

电化学腐蚀速率计算 （最新版） 目录 1.电化学腐蚀速率计算的概述 2.电化学腐蚀的基本原理 3.电化学腐蚀速率计算的方法 4.影响电化学腐蚀速率的因素 5.实际应用中的电化学腐蚀速率计算 正文 一、电化学腐蚀速率计算的概述 电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中因电化学反应而遭受破坏的现象。电化学腐蚀速率计算旨在通过科学方法来衡量金属在特定条件下腐蚀的速度，以便采取有效的防腐措施。腐蚀速率的计算对于工程应用、金属防护以及腐蚀研究等领域具有重要的实际意义。 二、电化学腐蚀的基本原理 电化学腐蚀的基本原理是金属与电解质溶液之间的电化学反应。在这个过程中，金属原子失去电子转变为金属离子，并在电极表面形成电流。腐蚀速率通常与电流的大小成正比，因此可以通过测量电流来计算腐蚀速率。 三、电化学腐蚀速率计算的方法 计算电化学腐蚀速率的常用方法有：线性极化法、恒电流法和循环伏安法。这些方法分别适用于不同的腐蚀体系，具体选择需要根据实际需求和实验条件来确定。 1.线性极化法：通过测量极化曲线的斜率来计算腐蚀速率。此方法适

用于均匀腐蚀体系，具有较高的准确性。 2.恒电流法：通过测量恒定电流下的电极反应时间来计算腐蚀速率。此方法适用于各种腐蚀体系，但准确性较低。 3.循环伏安法：通过测量电极在循环伏安扫描过程中的电流 - 电压曲线来计算腐蚀速率。此方法适用于具有明显滞回现象的腐蚀体系。 四、影响电化学腐蚀速率的因素 影响电化学腐蚀速率的因素有很多，主要包括以下几个方面： 1.金属本身的性质：不同金属的活泼性、纯度、晶体结构等都会影响腐蚀速率。 2.电解质溶液的性质：电解质溶液的浓度、pH 值、离子种类等都会对腐蚀速率产生影响。 3.电极表面的状态：电极表面的清洁程度、粗糙度、覆盖层等都会影响腐蚀速率。 4.环境条件：温度、湿度、氧气浓度等环境因素也会对腐蚀速率产生影响。 五、实际应用中的电化学腐蚀速率计算 在实际应用中，电化学腐蚀速率计算可以为工程设计、金属防护和腐蚀研究提供重要依据。例如，在金属防腐设计中，可以根据腐蚀速率计算结果选择合适的防腐措施，如涂层保护、阴极保护等。在腐蚀研究中，可以通过改变实验条件来研究不同因素对腐蚀速率的影响，从而为腐蚀机理的研究提供依据。 总之，电化学腐蚀速率计算对于了解和控制金属腐蚀现象具有重要意义。

金属腐蚀速度的测定方法

金属腐蚀速度的测定方法 金属腐蚀速度的测定方法 金属腐蚀是金属材料在环境中与氧气、水或其他化学物质相互作用而发生的化学反应，导致金属表面被破坏、腐蚀甚至损坏。为了准确评估金属材料的耐腐蚀性能，科学家和工程师们开发了多种方法来测定金属腐蚀速度。 1. 重量损失法：这是一种最常用且简单的测定金属腐蚀速度的方法。它基于金属腐蚀后的质量减少来计算腐蚀速率。实验时，金属试样在特定环境中暴露一段时间后，取出并清洗，然后测量其质量变化。通过将质量损失除以暴露时间，可以得到金属的腐蚀速率。 2. 电化学测量法：这是一种基于电化学原理的测定金属腐蚀速度的 方法。它通过测量金属试样与电解质溶液之间的电流和电势差来评估腐蚀速率。常用的电化学测量方法包括极化曲线法、极化电阻法和交流阻抗法等。这些方法能够提供关于金属腐蚀机理和速率的详细信息。 3. 放射性示踪法：这是一种利用放射性示踪剂来测定金属腐蚀速度 的方法。放射性示踪剂被添加到金属试样或腐蚀介质中，通过测量示踪剂的衰变速率来推断金属腐蚀的速率。这种方法可以在实际工业应用中提供准确的腐蚀速度测量结果。

4. 表面形貌分析法：这是一种通过观察和分析金属表面形貌变化来测定腐蚀速度的方法。它可以使用光学显微镜、扫描电子显微镜或原子力显微镜等仪器来观察金属试样的表面形貌变化。通过比较不同时间点的表面形貌，可以间接评估金属腐蚀速度。 这些方法各有优劣，可以根据实际需求和条件选择合适的方法来测定金属腐蚀速度。同时，为了提高测量准确性，应注意控制实验条件，如温度、湿度和溶液浓度等。此外，还可以结合多种方法进行综合评估，以获得更全面的腐蚀速度数据。

金属腐蚀与防护实验

金属腐蚀与防护实验实验部分 实验1 腐蚀试样的制备电化学试样的制备 (2) 实验2 恒电位法测定阳极极化曲线 (3) 实验3 塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度 (5) 实验4 失重法测定金属的腐蚀速度 (7) 实验5 线性极化法测定金属的腐蚀速度 (10) 实验6 电位-pH图的应用 (12) 实验7 动电位扫描法测定金属的阳极极化曲线 (14) 实验8 电偶腐蚀速度的测定 (15) 实验9 闭塞电池腐蚀模拟实验 (17) 演示实验部分 实验1 腐蚀原电池 (18) 实验2 原电池的极化 (19) 实验3 钢在硝酸中的钝化 (20) 实验4 缓蚀剂的缓蚀效果 (21) 实验5 阴极保护----- 牺牲阳极法 (22) 附录1 CR-3型多功能腐蚀测量仪的使用方法 (23) 附录2 PS-1型恒电位/恒电流仪的使用方法 (26) 综合实验部分 锈蚀碳钢磷化及磷化膜性能检验试验................. • ............................ .30 附录一 ............................ ... .............................. .34 附录二 ........................................................................ .42 附录三 ........................................................................ .45 附录四 ........................................................................ .46 实验部分 实验1 腐蚀试样的制备电化学试样的制备 一、目的 学会一种用树脂镶制电化学实验用的金属试样的简易方法和焊接金属样品的方法。 二、材料和药品 金属试样 具有塑料绝缘外套的铜管 塑料套圈 金属砂纸