极化曲线在电化学腐蚀中的应用

极化曲线在电化学腐蚀中的应用

娄浩

(班级：材料化学13-1 学号：120133202059) 关键词：电化学腐蚀；极化；极化曲线；极化腐蚀图

据工业发达国家统计，每年由于腐蚀造成的损失约占国民生产总值的l～4％，世界钢铁年产量约有十分之一因腐蚀而报废，因此研究金属腐蚀对于国民经济发展和能源的合理利用具有重大意义。其中电化学腐蚀是金属腐蚀的一种最普遍的形式。论文分析了电化学腐蚀的机理以及极化曲线的理论基础。利用测量极化曲线的方法，研究金属腐蚀过程，已经得到广泛的应用。

1.金属腐蚀的电化学原理

金属腐蚀学是研究金属材料在其周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这种破坏的一门科学[1]。通常把金属腐蚀定义为：金属与周围环境(介质)之间发生化学或电化学而引起的破坏或变质。所以，可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀[2]。

化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物[3]。腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，因而没有电流产生。

电化学腐蚀是指金属表面与电子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路[4]。阳极反应是氧化过程，即金属离子从金属转移到介质中并放出电子；阴极反应为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子的过程。例如，碳钢[5]在酸中腐蚀，在阳极区Fe被氧化成Fe2+所放出的电子自阳极Fe流至钢表面的阴极区(如Fe3C)上，与H+作用而还原成氢气，即

阳极反应：Fe - 2e →Fe2+

阴极反应：2H+ + 2e →H2

总反应：Fe + 2H+ →Fe2+ + H2

与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于，它的腐蚀历程可分为两个相对独立并可

同时进行的过程。由于在被腐蚀的金属表面上存在着在空间或时间上分开的阳极区和阴极区，腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生[6]。电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀。金属在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的腐蚀都属此类。

2.腐蚀电池的电极过程

2.1 阳极过程

腐蚀电池中电位较负的金属为阳极，发生氧化反应。因此，阳极过程就是阳极金属发生电化学溶解或阳极钝化的过程。

M n+·ne + mH2O→M n+·mH2O + ne

即金属表面晶格中的金属阳离子，在极性水分子作用下进入溶液，变成水化阳离子；而电子在阴、阳极电位差的作用下移向阴极，将进一步促进上述阳极反应的进行。

对于完整晶体的阳极溶解总是开始于晶格的顶端或边缘[7]。而工业金属常存在异相析出或非金属夹杂，它们会引起晶格畸变，能量增高，使该处的金属原子容易溶解到溶液中去。同样，晶格缺陷，如位错的露头点，滑移台阶处，也容易溶解。溶液中的某些组分也容易吸附到这些晶体缺陷处，起到加速或抑制阳极溶解的作用。当吸附的溶液在组分能与金属离子生成吸附络合物时，可降低阳极溶解活化能，从而促进阳极过程；反之，若溶液组分在金属表面上形成吸附阻挡层时，将妨碍金属离子进入溶液，从而抑制阳极过程。

2.2 阴极过程

腐蚀电池的阴极过程指电解质溶液中的氧化剂与金属阳极溶解后释放出来并转移到阴极区的电子相结合的反应过程。

电化学腐蚀的阴极去极化剂和阴极还原反应主要是H+和溶液中的氧的还原反应。

(1)氢离子还原反应或析氢反应

2H+ + 2e→H2

此反应是电位较负的金属在酸性介质中腐蚀时常见的阴极去极化反应。Zn、Al、Fe等金属的电极电位低于氢的电极电位。因此这些金属在酸性介质中的腐蚀将伴随着氢气的析出，叫做析氢腐蚀。腐蚀速度受阴极过程控制，且与析氢过电位的大小有关。

(2)溶液中溶解氧的还原反应

在中性或碱性溶液中，发生氧化还原反应，生成OH- 离子：

O2 + 2H2O + 4e→4OH-

(3)在酸性溶液中发生氧还原反应，生成水：

O2 + 4H++ 4e→2H2O

阴极过程为氧的还原反应的腐蚀，叫吸氧腐蚀。这是最普遍的一种电化学腐蚀。大多数金属在大气、土壤、海水和中性盐溶液中的腐蚀主要靠氧的阴极还原反应，其腐蚀速度通常受氧扩散控制[8]。在含氧的酸性介质中腐蚀时有可能同时发生上述H+离子和O2的两种还原反应。

3.金属腐蚀的极化现象

当电极上有净电流通过时，电极电位显著偏离了未通电时开路电位(平衡电位或非平衡的稳态电位)，这种现象叫做电极的极化。

3.1 阳极极化

阳极上有电流通过时，其电位向正方向移动，称为阳极极化。产生阳极极化的原因是：

(1)活化极化

因为阳极过程是金属离子从基体转移到溶液中，并形成水化离子的过程。如果金属离子进入溶液的反应速度小于电子由阳极通过导线流向阴极的速度，则阳极就会有过多的正电荷积累，改变双电层电荷分布及双电层间的电位差，使阳极电位向正向移动，由于反应需要一定的活化能，使阳极溶解反应的速度迟缓于电子移去的速度，由此引起的极化叫活化极化。

(2)浓差极化

阳极溶解产生的金属离子，首先进入阳极表面附近的液层中，使与溶液深处产生浓差。在此浓度梯度下金属离子向溶液深处扩散。但由于扩散速度不够快，致使阳极附近金属离子的浓度逐渐增高，阻碍阳极的进一步溶解。这犹如该电极插入高浓度金属离子的溶液中，因此电位变正，产生阳极极化。

(3)电阻极化

当金属表面有氧化膜，或在腐蚀过程中形成膜时，金属离子通过这层膜进入溶液中，或者阳极反反应生成的水化离子通过膜中充满电解液的微孔时，都有很大电阻。阳极电流在此膜中产生很大的电压降，从而使电位显著变正。由此引起的极化叫做电阻极化。

阳极极化可减缓金属腐蚀。阳极极化程度的大小，直接影响阳极过程进行的速

度。通常用极化曲线来判断极化程度的大小。极化曲线是表示电极电位与通过的电流密度之间的关系曲线。曲线的倾斜程度表示极化程度，叫做极化度。曲线越陡，极化度就越大，表示电极过程受阻滞程度越大，进行越困难。

3.2 阴极极化

阴极上有电流通过时，电位向负方向移动，这种现象叫做阴极极化。阴极极化的原因有：

(1)活化极化(电化学极化)

由于阴极还原反应需达到一定的活化能才能进行，使阴极还原反应速度小于电子进入阴极的速度，因而电子在阴极积累，结果使阴极电位向负方向移动，产生了阴极极化。这种阴极极化是由于阴极还原反应本身的迟缓性造成的，称为活化极化或电化学极化。

(2)浓差极化．

由于阴极附近反应物或反应产物扩散速度的缓慢，可引起阴极浓差极化。例如，溶液中的氧或氢离子到达阴极的速度小于阴极反应本身的速度，造成阴极表面附近氧或氢离子的缺乏，结果产生浓差极化，使阴极电位变负。

阴极极化表示阴极过程受到阻滞，使来自阳极的电子不能及时被吸收，因此阻碍金属腐蚀的进行。反之，消除阴极极化的过程叫做阴极去极化。阴极去极化的作用，使阴极过程顺利进行，因此可维持或加速腐蚀过程。

4.腐蚀极化图

图2-4为一腐蚀电池。开路时，测得阴、阳极的电位分别为Eoc和EoA。然后用高阻值的可变电阻把二电极连接起来，依次使电阻R值由大变小，电流则由零逐渐变大，相应地测出各电流强度下的电极电位，绘出阴、阳极电位与电流强度的关系图，如图2-5就是腐蚀极化图。

由图可见，电流随电阻尼减小而增加，同时电流的增加引起电极极化：使阳极电位变正，阴极电位变负，从而使两极间的电位差变小。由于足是任意调节的，R 减小对电流的影响远远超过电位差减小对电流的影响。故总结果使电流趋于增大。当包括电池内、外电阻在内的总电阻减小趋近于零时，电流达到最大值Imax 。此时阴、阳极极化曲线将交于S 点[9]。这时阴、阳极电位相等，即电位差为零。但实际上得不到交点S 。因为总电阻不可能等于零，即使两电极短路，外电阻等于零，仍有电池的内阻存在。因此，电流只能接近于Imax 。

腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。为了方便起见，常常忽略电位随电流变化的细节，将极化曲线画成直线形式。这样可得到如图2-6所示的简化的腐蚀极化图，也称为Evans

图。图中阴、阳极的起始电位为阴极反应和阳极反应的平衡电位，分别以Eoc和EoA 表示。若忽略溶液电阻，图中简化的极化曲线可交于一点S。

交点对应的电位，叫混合电位，处于两电极电位之间。由于此阴、阳极反应构成了腐蚀过程，所以混合电位就是自腐蚀电位，简称为腐蚀电位，用Ecorr表示。显然，腐蚀电位是一种不可逆的非平衡电位，可由实验测得。图中与腐蚀电位对应的电流叫做腐蚀电流。金属就是以此电流表示的速度不断地腐蚀着。一般情况下，腐蚀电池中阴极和阳极面积是不相等的，但稳态下流过的电流强度是相等的，因此用E-I 极化图较为方便。对于均匀腐蚀和局部腐蚀都适用。在均匀腐蚀条件下，整个金属表面同时起阴极和阳极的作用，可以采用电位一电流密度极化图。

5.结论

腐蚀极化图是研究电化学腐蚀的重要工具[10],用途很广。利用极化图可以确定腐蚀的主要控制因素，解释腐蚀现象，分析腐蚀过程的性质和影响因素，判断添加剂的作用机理，以及用图解法计算多电极体系的腐蚀速度等。可以说，极化图构成了电化学腐蚀的理论基础，是腐蚀科学最终的理论工具。

参考文献：

[1]刘永辉，张佩芬．金属腐蚀学原理[M]．北京：航空工业出版社，1993：1-6

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[5]俞蓉蓉，蔡志章主编．地下金属管道的腐蚀与防护[M]．北京：石油工业出版社，1998：2-3

[6]Christopher M．A．Brett and Maria Oliveira Brett．Electrochemistry-Principles，Methods

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[7]张祖训，汪尔康编著．电化学原理和方法[M]．北京：科学出版社，2000：34-40

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[9]彭图治，王国顺主编．分析化学手册，第四分层，电分析化学[M]．北京：化学工业出版社，

1999：63-65

[10]高小霞等著．电分析化学导论[M]．北京：科学出版社，1986：86—89

极化曲线在电化学腐蚀中的应用

极化曲线在电化学腐蚀中的应用 娄浩 (班级：材料化学13-1 学号：9) 关键词：电化学腐蚀；极化；极化曲线；极化腐蚀图 据工业发达国家统计，每年由于腐蚀造成的损失约占国民生产总值的l～4％，世界钢铁年产量约有十分之一因腐蚀而报废，因此研究金属腐蚀对于国民经济发展和能源的合理利用具有重大意义。其中电化学腐蚀是金属腐蚀的一种最普遍的形式。论文分析了电化学腐蚀的机理以及极化曲线的理论基础。利用测量极化曲线的方法，研究金属腐蚀过程，已经得到广泛的应用。 1.金属腐蚀的电化学原理 金属腐蚀学是研究金属材料在其周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这种破坏的一门科学[1]。通常把金属腐蚀定义为：金属与周围环境(介质)之间发生化学或电化学而引起的破坏或变质。所以，可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀[2]。 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物[3]。腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，因而没有电流产生。 电化学腐蚀是指金属表面与电子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属部的电子流和介质中的离子流形成回路[4]。阳极反应是氧化过程，即金属离子从金属转移到介质中并放出电子；阴极反应为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子的过程。例如，碳钢[5]在酸中腐蚀，在阳极区Fe被氧化成Fe2+所放出的电子自阳极Fe流至钢表面的阴极区(如Fe3C)上，与H+作用而还原成氢气，即 阳极反应：Fe - 2e →Fe2+ 阴极反应：2H+ + 2e →H2 总反应：Fe + 2H+ →Fe2+ + H2 与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于，它的腐蚀历程可分为两个相对独立并可

极化曲线测量金属的腐蚀速度

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. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、 根本原理 当金属浸于腐蚀介质时，假设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，那么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，去极化剂发生复原。以金属锌在盐酸体系中为例： 阳极反响： Zn-2e=Zn 2+ 阴极反响： H ++2e=H 2 阳极反响的电流密度以 i a 表示， 阴极反响的速度以 i k 表示， 当体系到达稳定时，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 ϕ。根据法拉第定律，体系通过的电流和电极上发生反响的物质的量存在严格的一一对应关系，故可阴阳极反响的电流密度代表阴阳极反响的腐蚀速度。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。极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以提醒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。还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。 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 为去极化剂复原的速度，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复原的自然对数塔菲尔斜率。假设以十为底的对数，那么表示为b a 、b k 。 这就是腐蚀金属电极的极化曲线方程式，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展阴极极化。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 当对电极进展阳极极化，在强极化区， 阴极分支电流i k =0, )]ex p()[ex p(k c a c corr k a i i i I βϕϕβϕϕ---=-=c E ϕϕ-=∆)]ex p()[ex p(k a corr E E i I ββ∆--∆=)ex p(a corr a E i i I β∆==

电化学腐蚀

2）电化学腐蚀速率的测定 金属的腐蚀速度可用腐蚀失重或腐蚀深度表示，也可用腐蚀电流密度表示。在电化学腐蚀过程中，一般以自腐蚀电流密度i corr的大小来衡量金属的腐蚀速度。测定腐蚀电流密度的方法很多，本实验用塔费尔直线外推法来测定金属电化学腐蚀过程中的腐蚀电流密度，来衡量金属的腐蚀速度。如图2-1为塔费尔直线。 图2-1极化曲线外延法测得金属腐蚀速度 极化曲线的这一区段称为塔费尔区，也叫强极化区。在极化曲线中，塔费尔直线延长线的交点处，金属阳极溶解的速度和阴极的去极化反应的速度相等。金属的腐蚀达到相对稳定，这时的电位即是自腐蚀电位，自腐蚀电位的高低反应了材料发生腐蚀的难易程度，自腐蚀电位越高，材料越不容易发生腐蚀，自腐蚀电位越低，材料就越容易发生腐蚀；所对应的电流就是金属腐蚀电流，腐蚀电流反应了金属发生腐蚀的快慢程度，腐蚀电流越大，金属发生腐蚀的速度就越大，腐蚀电流越小，金属发生腐蚀的速度就越小。根据这一原理，测定金属的极化曲线。将阳极或者阴极的塔费尔直线外推到与过电位为零的直线相交，交点对应的电流为腐蚀速度。 3）实验设备及条件 ①实验设备 实验采用电化学测量系统对各试样进行电化学腐蚀性能测试实验。其装置如图2-2所示：

图2-2 电化学极化曲线测量装置示意图 实验装置中三电极体系中以饱和甘汞（SCE）电极作为参比电极（reference electrode）；Pt 电极作为辅助电极（auxiliary electrode）；代测试样为研究电极（research electrode）。参比电极和研究电极间用盐桥连接，鲁金毛细管（capiliary）距研究电极1～2毫米。 电化学工作站部分参数如下： 初始电位(V)：-2；终止电位(V)：2.2；扫描段数：1；终止电位处保持时间：0；静置时间：2s；电流灵敏度(A/V)：1.e-0.04。 ②实验条件 a．腐蚀试样：对1#到12#试样进行蜡封，即：在试样上用油性笔取1cm×1cm 的面积，并在其上放置橡皮，而后将烧化的蜡汁快速滴于试样表面，即蜡封处理。 b．腐蚀溶液：3.5%的NaCl水溶液（与浸泡实验相对应）

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。

金属电极的极化曲线

金属电极的极化曲线 介绍 金属电极的极化曲线是描述金属电极在不同电位下电流与电势之间关系的曲线。通过研究金属电极的极化曲线，可以了解电极在电化学反应中的行为特性，对电化学领域的研究具有重要意义。 极化曲线的构成 极化曲线通常由电流密度（i）和电势（E）之间的关系图示形成。E轴表示电势，i轴表示电流密度。在实验中，通过改变电势的值，测量相应的电流密度，得到一系列的数据点，从而绘制出金属电极的极化曲线。 极化曲线的类型 1. 极化曲线的基本形状 金属电极的极化曲线一般呈现出以下几种基本形状： (1) 直线形 直线形极化曲线通常表示电极处于在低电流密度下的平稳状态。在这种状态下，电极的电化学反应速率与电势之间存在线性关系。 (2) 曲线形 曲线形极化曲线通常表示电极发生了某种非均匀的极化过程。这种非均匀的极化可能是由于电极表面发生了物理或化学变化，导致电化学反应速率与电势的关系不再是线性的。

(3) 反S形 反S形极化曲线通常表示电极出现了过渡性的行为。在某个特定的电势区间内，电极的电化学反应速率明显变化，呈现出S形曲线的倒置。 2. 极化曲线的特征 金属电极的极化曲线具有以下几个特征： (1) 线性段 极化曲线的线性段通常是在电流密度较低的区域。在这个区域内，电极的电化学反应速率与电势之间存在着线性关系。 (2) 饱和段 极化曲线的饱和段通常是在电流密度较高的区域。在这个区域内，电极的电化学反应速率已经饱和，不再随电势的增加而增加。 (3) 极化电势 极化曲线上的极化电势是指电流密度为零时对应的电势值。极化电势可以反映电极的活性和稳定性。 (4) 极化电阻 极化曲线上的极化电阻是指电流密度与电势之间斜率的倒数。极化电阻越大，说明电极的极化程度越高。 极化曲线的应用 1. 材料研究 通过分析金属电极的极化曲线，可以评估材料的耐蚀性和抗氧化性能。这对于材料的选择和设计具有重要意义。

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。

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 1. 引言 极化曲线是研究金属腐蚀过程中重要的工具之一。通过测量极化曲线，可以了解金属在不同电位下的腐蚀行为，并确定其腐蚀电流和腐蚀电位。本文将介绍极化曲线的概念、测量方法以及与腐蚀电流和腐蚀电位的关系。 2. 极化曲线的概念 极化曲线是描述金属在外加电势下的电流密度变化情况的曲线。它通常由三个区域组成：主动区、过渡区和从动区。 •主动区：当金属处于正常工作状态时，其表面通常保持较低的电流密度，这个区域被称为主动区。 •过渡区：当金属表面开始发生氧化或还原反应时，其电流密度逐渐增大，这个过程称为过渡区。 •从动区：当金属表面完全被氧化或还原时，其电流密度达到最大值，这个区域称为从动区。 3. 极化曲线的测量方法 测量极化曲线通常使用电化学工作站或极谱仪。以下是一般的测量步骤： 1.准备工作：清洗待测试的金属样品，确保其表面干净无杂质。 2.设置电化学工作站或极谱仪：根据实验要求设置工作站的参数，如扫描速率、 起始电位等。 3.测量极化曲线：将待测试的金属样品放置在电解槽中，通过改变外加电势的 大小并记录对应的电流密度，得到极化曲线。 4.数据处理：根据测得的数据绘制极化曲线，并计算腐蚀电流和腐蚀电位。 4. 腐蚀电流与腐蚀电位的关系 腐蚀电流和腐蚀电位是描述金属在腐蚀环境中耐久性能的重要参数。 4.1 腐蚀电流 腐蚀电流是指金属在给定环境条件下发生氧化或还原反应时所产生的电流密度。它可以通过测量极化曲线中从动区对应点处的电流密度来确定。腐蚀电流的大小与金属的耐蚀性能密切相关，一般情况下，腐蚀电流越大，金属的耐蚀性能越差。

4.2 腐蚀电位 腐蚀电位是指金属在给定环境条件下开始发生氧化或还原反应的电势。它可以通过测量极化曲线中过渡区对应点处的电势来确定。腐蚀电位的高低决定了金属在给定环境中是否会发生腐蚀反应。一般情况下，腐蚀电位越低，金属的耐久性能越差。 4.3 腐蚀电流与腐蚀电位的关系 在极化曲线上，从动区对应点处的电流密度与过渡区对应点处的电势之间存在一种关系。通常情况下，随着外加电势逐渐增大，从动区对应点处的电流密度也逐渐增大；随着外加电势逐渐减小，从动区对应点处的电流密度也逐渐减小。 可以得出结论：金属的腐蚀电流与腐蚀电位呈正相关关系。即腐蚀电流越大，腐蚀电位越低；腐蚀电流越小，腐蚀电位越高。 5. 结论 通过测量极化曲线，可以确定金属的腐蚀电流和腐蚀电位。腐蚀电流和腐蚀电位是描述金属耐久性能的重要参数，其大小和高低决定了金属在给定环境中的耐久性能。 希望本文对读者对极化曲线、腐蚀电流和腐蚀电位有一个全面详细、完整且深入的了解，并能够应用于实际工程中。

极化曲线的测定及应用

极化曲线的测定及应用 一、目的要求 1．掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定金属铁在H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线求算铁的自腐蚀电位、自腐蚀电流和钝化电位范围、钝化电流等参数。 2．了解不同pH值、Cl－浓度、缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。 3．讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、原理 Fe在H2SO 4 溶液中会不断溶解，同时产生H2。Fe溶解：Fe －2e ＝Fe 2+。H2析出：2H+ ＋2e ＝H2。Fe电极和H2电极及溶液构成了腐蚀原电池。其腐蚀反应为：Fe ＋2H+ ＝ Fe 2+ + H2。这是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。当电极不与外电路接通时，阳极反应速率和阴极反应速率相等，Fe溶解的阳极电流I Fe与H2析出的阴极电流I H在数值上相等但方向相反，此时其净电流为零。I ＝I Fe + I H＝0。I corr＝I Fe＝－I H≠0。I corr值的大小反映净 了Fe在H2SO 4 溶液中的腐蚀速率，所以称I corr为Fe在

H2SO 4 溶液中的自腐蚀电流。其对应的电位称为Fe在 H2SO 4 溶液中的自腐蚀电位E corr，此电位不是平衡电位。虽然，阳极反应放出的电子全部被阴极还原所消耗，在电极与溶液界面上无净电荷存在，电荷是平衡的。但电极反应不断向一个方向进行，I corr≠0，电极处于极化状态，腐蚀产物不断生成，物质是不平衡的，这种状态称为稳态极化。它是热力学的不稳定状态。 自腐蚀电流I corr和自腐蚀电位E corr可以通过测定极化曲线获得。极化曲线是指电极上流过的电流与电位之间的关系曲线，即I=f（E）。 图27-1是用电化学工作站测定的Fe在1.0mol/L H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线图。ar为阴极极化曲线，当对电极进行阴极极化时，阳极反应被抑制，阴极反应加速, 电化学过程以H2析出为主。ab为阳极极化曲线，当对电极进行阳极极化时，阴极反应被抑制，阳极反应加速,电化学过程以Fe溶解为主。在一定的极化电位

腐蚀过程的极化曲线分析

极化曲线分析钢筋的腐蚀过程

极化曲线分析钢筋的腐蚀过程 摘要：为了确定混凝土中钢筋锈蚀速率的控制因素，运用腐蚀极化曲线图分析活化钢筋阴阳极极化曲线和腐蚀电流随环境相对湿度的变化规律，并讨论在干湿循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程。结果表明，有锈蚀产物存在时，锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程的阴极去极化剂，钢筋的总腐蚀电流为氧去极化和锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流的加和。钢筋的总腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大，和氧在混凝土中的扩散速率的变化趋势截然相反，从而证明氧仅是混凝土内钢筋开始的锈蚀的必备条件，但却不是混凝中钢筋锈蚀过程控制素。 关键词：混凝土；钢筋；极化曲线；氧；腐蚀产物 混凝土中钢筋的锈蚀是一个非常复杂的电化学过程，目前国内外学者在建立钢筋锈蚀速率模型时，普遍借鉴了金属腐蚀学的研究成果，假定混凝土中钢筋的锈蚀速率受氧扩散速率所控制［１－７］，这种假定的正确和合理性直接决定了由此建立的理论模型的适用程度．由于金属腐蚀学研究的对象，大都是金属处于溶液、水或土壤中，整个腐蚀过程受氧扩散控制已为无数的研究所证实。然而大气环境混凝土中钢筋的腐蚀和前几种不同，目前已有的研究发现钢筋的锈蚀速率随混凝土湿含量增大而增大，直至混凝土饱水，钢筋锈蚀速率也没有出现下降［８－９］，和混凝土中氧扩散速率的变化趋势［１０］截然相反，这是上述假定所无法解释的．姬永生等［１１］通过试验研究和钢筋锈蚀产物物相组成的变化分析证明锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化剂，传统的氧作为单一阴极去极化剂的锈蚀机理面临着严峻的挑战。因此，探究高湿供氧困难情况下混凝土内钢筋仍高速锈蚀的内在机理，对于建立正确、合理钢筋锈蚀速率模型具有重要的意义。 腐蚀极化曲线图是进行金属腐蚀机理分析的重要工具之一。本文在文献［１１］研究的基础上，运用腐蚀极化曲线图全面解释混凝土中钢筋锈蚀过程，探究混凝土由干燥到饱水变化过程混凝土内钢筋锈蚀速率变化的内在机理，并讨论在干湿循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程，为预测钢筋混凝土的使用寿命奠定基础。 1.金属腐蚀极化曲线图简介 1.1腐蚀电池的极化曲线图 腐蚀电池的极化曲线图如图１所示。图中曲线A和C分别表示腐蚀电池的阳极

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

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 随着人类社会的发展，金属在生产和生活中被广泛利用。但是，金属在使用过程中也会发生腐蚀现象，导致金属的寿命下降甚至失效。因此，研究金属腐蚀机理和制定相应的防腐措施是非常重要的。电化学原理和测试是研究金属腐蚀的重要方法之一。 1. 电化学原理 电化学是研究电和化学之间相互转化的学科。在金属腐蚀研究中，电化学主要包括两个方面：电化学反应和电化学腐蚀。 1.1 电化学反应 电化学反应是指电流通过电解质溶液中的可溶离物时，发生的化学反应。对于金属腐蚀来说，电化学反应是导致金属发生腐蚀的主要原因，主要体现在金属表面的阴阳极反应上。 通常情况下，金属表面的氧化物和水都是可溶离物。当金属表面出现微小伤口或缺陷时，电解质溶液会进入其中，形成一个微电池。这个微电池是由阴极、阳极和电解质溶液组成的，其中，金属表面的缺陷处是阳极，周围的金属表面是阴极。在电解质溶液中，阳极处的金属形成离

子，氧化反应发生，同时，阴极处的水分子还原为氢离子，还原反应也发生。这些反应会导致金属的溶解，形成金属离子和电子。 1.2 电化学腐蚀 电化学腐蚀是由电生化作用引起的金属腐蚀现象。在实际应用中，金属表面暴露在电解质溶液中，被氧化还原反应侵蚀。这种腐蚀是由电极化作用引起的，是一种可以控制和防止的腐蚀方式。 在电化学腐蚀中，电解质溶液本身不具有腐蚀性，但在电场的作用下，金属表面会出现微观的阴阳电位差异，形成小电池。这些小电池中的阳极受到溶液中的氧化剂作用，形成金属的阳离子和电子，同时阴极上的氢离子还原为氢气，这些反应导致金属的溶解和损伤。 2. 电化学测试 为了研究金属腐蚀的机理，研究人员通常使用电化学测试技术。这些技术主要包括腐蚀电压、极化曲线、电阻、电容和腐蚀电流测量等。 2.1 腐蚀电压 腐蚀电压是指金属腐蚀开始时的电位差。这个值是通过比较阳极和阴极之间的电位差计算得出的。在腐蚀电压的测量中，研究人员可以通过改变电解质溶液的组成和参数来控制和调节金属的腐蚀速率。

电化学极化曲线

电化学极化曲线 简介 电化学极化曲线是描述电化学过程中电流和电位之间关系 的一种图形。通过测量电流与电位的关系，可以了解电化学反应的动力学特征和反应机理，以及材料的电化学性能。本文将介绍电化学极化曲线的基本概念、测量方法以及常见的应用领域。 基本概念 电化学极化 电化学极化是指当在电化学系统中施加外加电位时，产生 的电流不等于零的现象。这种不平衡主要由两种极化机制引起：电解液溶液中的浓度极化和电极的电化学极化。 电化学极化曲线 电化学极化曲线是描述电流和电位之间关系的图形。通常，电位在横坐标上，而电流在纵坐标上。极化曲线可以通过在实验中测量不同电位下的电流得到。

测量方法 三电极系统 电化学极化曲线的测量通常使用三电极系统，包括工作电极、参比电极和计数电极。工作电极是进行电化学反应的电极，参比电极用作测量电位的基准，而计数电极用于测量电流。 电化学极化曲线实验装置 电化学极化曲线的实验装置通常包括电化学池、电位控制 器和电流计。电化学池用于容纳电解液和电极，而电位控制器则用于调整施加在工作电极上的电位，电流计用于测量电流。 测量步骤 1.准备实验装置，并将工作电极、参比电极和计数电 极正确连接。 2.添加适量的电解液到电化学池中，并将电化学池密 封好。 3.设置电位控制器施加一定的电位，然后测量电流。 4.逐渐增加（或减小）电位值，并记录对应的电流值。

5.根据测量结果绘制电化学极化曲线。 应用领域 腐蚀研究 电化学极化曲线可以用于研究材料在不同环境中的耐腐蚀性能。通过测量极化曲线，可以评估材料的腐蚀速率以及选择防腐蚀措施。 电池和燃料电池研究 电池和燃料电池的性能评估和优化通常需要测量电化学极化曲线。通过观察极化曲线的形状和斜率，可以了解电池的动力学特性和能量转化效率。 金属材料表面处理 在金属材料表面处理过程中，电化学极化曲线可以用于评估表面处理的效果。通过测量极化曲线，可以了解表面处理对材料耐蚀性和表面质量的影响。

电化学技术在金属腐蚀分析中的应用方法

电化学技术在金属腐蚀分析中的应用方法 金属腐蚀是一个常见而又严重的问题，对于许多行业来说都是一个头疼的难题。为了解决这个问题，人们利用电化学技术开发出了一系列方法来分析金属腐蚀。本文将探讨电化学技术在金属腐蚀分析中的应用方法。 首先，电化学腐蚀分析是一种通过测量金属与环境之间产生的电流和电位来研 究腐蚀过程的方法。这种分析方法可以提供详细的腐蚀信息，包括腐蚀速率、腐蚀类型和腐蚀受到的影响等。电化学腐蚀分析通常基于三种基本测量：极化曲线、极化阻抗和电化学噪声。 其次，极化曲线法是一种常用的电化学腐蚀分析方法。它通过改变电极的电位 并测量电流来研究腐蚀反应。在极化曲线中，随着电极电位的变化，电流也会相应地变化。通过分析极化曲线的形状和特征，可以确定腐蚀类型和速率。此外，极化曲线法还可以用于评估阴极和阳极反应速率的差异，从而了解金属腐蚀的机理。 此外，极化阻抗法也是一种常见的电化学腐蚀分析方法。它通过在电化学系统 中施加一个交变电势信号，然后测量由此产生的电流响应来研究腐蚀过程。极化阻抗可以提供关于电化学界面上腐蚀反应速率和金属电极表面特性的信息。通过测量频率范围内的阻抗，可以得到电化学系统的等效电路，从而推断腐蚀机理以及腐蚀速率。 最后，电化学噪声法是一种新兴的电化学腐蚀分析方法。它是利用由腐蚀反应 引起的电势和电流噪声的统计学特性来研究腐蚀过程的。电化学噪声法可以提供关于腐蚀反应动力学以及腐蚀速率的信息。此外，由于电化学噪声法只需要进行非侵入性测量，因此在很多情况下更加方便和实用。 除了上述三种常见的电化学腐蚀分析方法之外，还有许多其他的电化学技术可 以应用于金属腐蚀分析。例如，电化学阶跃法可以用于研究腐蚀反应的动力学和活化控制步骤。恒电流工作电极法可以通过测量电势变化来研究金属腐蚀和保护性涂

阳极极化曲线和阴极极化曲线

阳极极化曲线和阴极极化曲线 1. 引言 阳极极化曲线和阴极极化曲线是电化学中的两个重要概念。它们用于描述金属在电化学反应中的电势变化情况，对于研究金属的腐蚀、电池等领域具有重要意义。本文将详细介绍阳极极化曲线和阴极极化曲线的概念、测量方法以及应用。 2. 阳极极化曲线 阳极极化曲线描述了金属在阳极溶解过程中的电势变化情况。当金属处于阳极溶解状态时，其表面会发生氧化反应，导致金属离子从金属表面溶解到溶液中。阳极溶解过程是一个自发的氧化反应。 测量阳极极化曲线可以通过恒定电位法或恒定电流法进行。恒定电位法是将待测金属置于一个恒定的电位下，测量其对应的电流变化；恒定电流法则是将待测金属置于一个恒定的电流下，测量其对应的电位变化。两种方法都可以得到阳极极化曲线。 阳极极化曲线通常由三个区域组成：主要阳极区、过渡区和次级阳极区。主要阳极区对应于金属的活动溶解，此时电流较大；过渡区是主要阳极区和次级阳极区之间的过渡阶段，电流逐渐减小；次级阳极区对应于金属的缓慢溶解，此时电流较小。 3. 阴极极化曲线 阴极极化曲线描述了金属在阴极反应中的电势变化情况。当金属处于阴极状态时，其表面会发生还原反应，导致溶液中的离子被还原成金属。阴极反应是一个自发的还原反应。 测量阴极极化曲线同样可以通过恒定电位法或恒定电流法进行。恒定电位法是将待测金属置于一个恒定的电位下，测量其对应的电流变化；恒定电流法则是将待测金属置于一个恒定的电流下，测量其对应的电位变化。两种方法都可以得到阴极极化曲线。 阴极极化曲线通常由三个区域组成：主要阴极区、过渡区和次级阴极区。主要阴极区对应于金属的活动还原，此时电流较大；过渡区是主要阴极区和次级阴极区之间的过渡阶段，电流逐渐增大；次级阴极区对应于金属的缓慢还原，此时电流较小。 4. 应用 阳极极化曲线和阴极极化曲线在很多领域都有广泛应用。

极化曲线研究论文

镍的阳极极化曲线的影响因素研究 研究的背景： 钢铁，尤其是特种钢及其有色金属的年产量是衡量一个国家工业发展水平的重要标准之一。世界各国都对钢铁生产及其应用给与极大的重视。然而，钢铁因为腐蚀造成的损失也是惊人的。据不完全统计，全世界因为腐蚀而损耗的金属可达到当年钢铁生产总量的十分之一以上。因此，金属腐蚀及其防护理论及其相关技术的研究尤为重要。研究金属的方法因腐蚀机理的不同而不同。在电化学领域，阳极极化曲线是研究金属电化学腐蚀及其防护的基本工具之一，通过对阳极极化曲线的测量及分析，可以获得金属在所给介质中溶解腐蚀和钝化的信息，为金属的防护提供实验及理论依据。 镍的阳极极化曲线利用了CHI电化学分析仪，通过对镍的阳极极化曲线的测定，研究镍在不同介质中的腐蚀及钝化行为，考察添加剂的种类及添加量，温度及搅拌速度等因素对镍腐蚀速率的影响。 实验仪器及药品 1.仪器CHI电化学分析仪，计算机，打印机，微型铂电极，饱 和甘汞电极，微型研究电极（如微型镍电极），磁力搅拌器。 2.药品电解质溶液（如硫酸水溶液），添加剂（如氯化钠，亚 硝酸钠，钼酸钠和三乙醇胺等）。 实验相关原理摘录： （一）金属的电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化

学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。 我们知道，钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。原来，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化.电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。 金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。 在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。