线性极化法测腐蚀速度

实验一线性极化法测定金属的腐蚀速度一、实验目的1．了解线性极化法测量金属腐蚀速度的基本原理。2．掌握PS-1型恒电位仪的使用方法。二、实验原理概述线性极化法也称极化电阻法，是基于金属腐蚀过程的电化学本质而建立起来的一种快速测定腐蚀速度的电化学方法。由金属腐蚀动力学基本方程式[式-1)]：AcccC3.2exp3.2expcorrbbii外(-1)通过微分和适当的数学处理可导出：cAcAcccCcorrcorr)3.23.2()3.23.2(ibbbbii外可知cCAcAc)b(3.2bbcorr外ibi可见ic外与ηC成正比，即在η10mV内极化曲线为直线。直线的斜率称为极化电阻RP，即0ddCC外iRp可得cacabbbb3.2R1iPcorr式中pR——极化电阻，Ωcm2；corri——金属自腐蚀电流，A／cm2；ab、cb——常用对数，阳极、阴极塔菲尔(Tafel)常数，V；若令cacabbbbB3.2则有corriBRppRBicorr式(-1)或式(-1)即为活化极化控制下的腐蚀体系其极化电阻与腐蚀电流之间存在的线性极化关系的基本公式（Stern公式）。很显然极化电阻pR与腐蚀电流corri成反比。当实验测得pR和ab、cb后就可以求得腐蚀电流corri。对于大多数体系可以认为腐蚀过程中ab和cb是一个常数。确定ab和cb的方法有以下几种：1．极化曲线法：在极化曲线的塔菲尔直线段求直线斜率ab、cb。2．根据电极过程动力学基本原理，由FnaRTbaa)1(3.2和FanRTbcc3.2等公式求ab、cb，该法的关键是要正确选择传递系数a值(a值为0～l之间的数值)，这要求对体系的电化学特征了解得比较清楚，例如，析2H反应，在20℃各种金属上反应a≈0.5，所以cb值都在0.1～0.12V之间。3．查表或估计ab和cb。对于活化极化控制的体系，b值范围很宽，一般在0.03～0.18V之间，大多数体系落在0.06～0.12V之间，如果不要求精确测定体系的腐蚀速度，只是进行大量筛选材料和缓蚀剂以及现场监控时，求其相对腐蚀速度，这还是一个可用的方法。一些常见的腐蚀体系，已有许多文献资料介绍了b值，可以查表，关键是要注意使用相同的腐蚀体系、相同的实验条件和相同的测量方法的数据，才能尽量减小误差。在腐蚀过程中，腐蚀电流密度(corri)表示在金属样品上，单位时间单位面积内通过的电量(库仑数)。通过法拉第定律电化学当量换算，得到金属腐蚀速度：NiNFinFiVcorrcorrcorr41073.3A(28—6)式中A一-金属的原子质量；n——金属离子的价数；F——法拉第常数，96500C或26.8A·h。若corri的单位取μA/cm2,金属密度ρ的单位取g/cm3,则以不同单位表示的腐蚀速度为：V=3.73×Nicorr410[g／(2m．h)]以腐蚀深度表示的腐蚀速度与腐蚀电流密度的关系为：深V=3.27×/103Nicorr毫米／年(mm／a)三、实验设备及材料PS-1型恒电位仪。黄铜、20钢、不锈钢试样各1个，3.5％NaCl溶液四、实验步骤与方法1．试样准备：本实验采用黄铜、20钢、不锈钢电极，其电极为三电极系统。2．试样处理：实验前应将试样的工作面积用360号砂纸打磨至光亮，除油(丙酮擦洗)，清洗(蒸馏水)，用电吹风吹干，留出工作面积为lcm2其余封蜡(透明胶带纸封或AB胶封)。3．接上三电极体系，并用PS-1型恒电位仪分别测出黄铜、20钢、不锈钢在3.5％NaCl溶液中的极化曲线，求出腐蚀电流并计算腐蚀速度最后计算出金属的腐蚀速度。五、实验报告要求1.根据实验所得数据填表-1，并计算出各自的腐蚀速度。表28-1实验数据记录表试样测定数据黄铜20钢不锈钢极化电阻值RP腐蚀电流icorr腐蚀速度V2.试述用线性极化法测金属腐蚀速度的基本原理。3.在应用线性极化技术测定金属腐蚀速度时，分析讨论影响测量准确性的因素。