阳极极化曲线的测定与分析.ppt

极化曲线的测定 与分析 主讲教师:谭小平 一、实验目的 1. 了解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝 化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概 念； 2. 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方 法； 3. 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护 的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 4. 掌握IM6ex电化学工作站的使用方法。 二、实验原理 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。电极电位随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的3个主要技术参数—致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。 阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。图1是一条较典型的阳极极化曲线。曲线ABCDE是恒电位法（即维持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。当电位从A逐渐正向移动到B点时，电流也随之增加到B点，当电位过B点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始 发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到C。在C点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入 图1 可钝化金属的阳极极化曲线 钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流ip。当电位增高到D点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从A点到B点的范围叫活化区，从B点到C点叫活化－钝化过渡区，从C点到D点叫钝化稳定区，过D点以后叫过钝化区。对应于B点的电流密度叫致钝电流密度ipp，对应于C点或D点的电流密度叫维钝电流密度ip。 若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。 用恒电流法测不出上述曲线的BCDE段。在金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到B点时，电位即由B点跃增到E点，金属进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。由此可见，只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极化曲线。 本实验采用IM6ex电化学工作站测定碳钢试样在氨水的阳极极化曲线。 三、实验设备及材料 IM6ex电化学工作站， 饱和甘汞电极，铂电极， 硫酸溶液（10％），硫酸溶液（10％）+硫尿， 盐桥+鲁金毛细管， 试件固定夹具， 电解池， 金相试样磨光机，砂纸， 碳钢、不锈钢试件（如10×10）。 四、实验步骤与方法 1．将加工到一定粗糙度的试件依次用400、600 及800号水磨砂纸打磨，把试件安装在夹具上 分别用丙酮和乙醇脱除表面的油脂，用电吹 风吹干待用。 2．按图2接好测试线路，检查各接头是否正确， 盐桥是否导通。 3．设定实验参数：电压范围：-0.5v~2.0v，扫描 速度：5mv/s, 电流量程：-500mA~500mA。 4．采用IM6ex电化学工作站进行极化 曲线测定； 5． 数据处理，写好实验报告。 IM6ex电化学工作站的使用方法见后。 五、实验报告要求 1. 附上测试曲线，比较两种溶液中曲线的异同 并分析原因。 2．分析阳极极化曲线各线段和各拐点的意义。 3．初步确定试样在硫酸中进行阳极保护的3个基 本参数。 4．将实验结果记录在表1中。 图2 实验装置示意图 辅助电极 参比电极 研究电极 接线说明：红线夹头接辅助电极 兰线夹头接参比电极 黄黑双线接研究电极 表1 实验数据记录表 致钝电流 维钝电流 维钝电位范围 IM6ex电化学工作站使用方法 接通电源，打开电源开关，开机进入Thales界面； 单击E/I图标，然后选择电极连接方式； 设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程等； 单击开始即可 保存数据，输出曲线图。 注意事项 1. 电化学测量系统在使用过程中必须严格按照操作规 程进行，电解池三支电极都必须良好接通，如果要更换或处理电 极必须停止外加电位。