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1、 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY北 京 理 工 大 学 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告姓名 班级 学号 实验日期 年 月 日 指导教师 同组姓名 成绩 实验名称 线性极化技术测量金属腐蚀速度 一、 实验目的1了解线性极化法测定金属腐蚀速度的原理和方法；2掌握电位扫描法测定塔菲尔曲线；3应用塔菲尔曲线计算极化电阻、斜率和腐蚀电流；4应用 stern 公式计算腐蚀速度。二、 实验原理以测量铁在硫酸溶液中的腐蚀为例。 从电化学的基础理论可知，当铁在硫酸溶液中时，一定发生两个反应过程：阳极过程：Fe2e -Fe 2
2、阴极过程：2H 2e -H 2 如果外电路无电流流过时，铁的阳极溶解速度与表面氢的逸出速度相等，该速度就是铁的腐蚀速度，用电流密度 i 腐 表示，此时铁的电位即是腐蚀电位 腐 。i 腐 和 腐 可以通过测定铁在硫酸中的阴极和阳极的 Tafel 曲线，并将两条曲线的直线段外延相交求得，交点所对应的电流是 i 腐 ，电位是 腐 。图 1 是铁在硫酸中的阴极和阳极的 Tafel 曲线示意图。 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY图 1 铁在硫酸中的阴极和阳极的 Tafel 曲线示意图上述方法在实际应用时，有时两条曲线的外延线交点不准
3、确，给精确测量带来很大的误差。所以本实验采用线性极化法测定腐蚀速度。 线性极化的含意就是指在腐蚀电位附近，当 10mV 时，极化电流 i与极化电位 之间存在着线性规律。对于由电化学步骤控制的腐蚀体系，存在下列关系式： 该公式即是线性极化法的 Stern 公式：式中：i/ 的倒数称为极化电阻 Rr/iba 和 bk 分别为阳极和阴极的 Tafel 常数，即是两条外延直线的斜率。 根据上述的基本原理，测量腐蚀体系的极化电阻 Rr 和 Tafel 曲线的 ba 和bk，用 Stern 公式，即可求出腐蚀速度 i 腐 。)(30.2kabi腐 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING
4、INSTITUTE OF TECHNOLOGY三、实验装置1. 计算机一台 2电化学分析仪（CHI604e）一台 3电解池 1 个 4辅助电极（铂片电极）1 片5参比电极（氧化汞电极、甘汞电极）2 个 6研究电极（1cm 2 低碳钢片一面用环氧树脂封固绝缘）1 片 四、实验内容及步骤1.溶液： （1）1mol/L NaOH （2）10% HCl（3）3.5% KCl 2.测量内容： （1）测量三种不同体系的 Tafel 曲线 （2）应用 Tafel 曲线计算腐蚀电流和斜率 （3）应用 Tafel 曲线求出极化电阻 3.实验步骤 （1）清洗电解池，装入 3.5% KCl 溶液。放入参比电极、辅助
5、电极、研究电极。研究电极放入电解池前，要用细砂纸打磨至光亮，水洗后用丙酮除油再放入电解池。 （2）接好线路，打开计算机和电化学分析仪开关。在计算机桌面上用鼠标点击 CHI604A 图标，进入分析测试系统。 （3） 选择菜单中的“T” （Technique）实验技术进入，选择菜单中的Tafel Plot，点击“OK”退出。（4）选择菜单中的“Control” （控制）进入，选择菜单中的 Open Circuit Potential（开路电压）得出给定的开路电压退出。 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY（5）选择菜单中的 Par
6、ameters（实验参数）进入实验参数设置。 Init E（V） （初始电位）和 Final E（V）终止电位，应根据给定的开路电压（0.250.5）V 来确定。Scan Rate （V/s）扫描速度为 0.0005-0.001。其余的参数可选择自动设置。 （6）选择菜单中的“ ”Run 开始扫描。 （7）扫描结束，选择菜单中的 Graphics（图形）进入，选择Graph Option（图形选择）进入，在 Data（数据）选择 Current（电流）进入图形，取 和对应的 I， /I=Rr，计算出极化电阻。（8）进入 Analysis（分析） ，选择菜单中 Special Analysis（
7、特殊分析）进入，点击 Calculate（计算）得出阴极 Tafel 斜率、阳极 Tafel 斜率和腐蚀电流。 （9）换溶液，重复以上步骤，分别做 1mol/L NaOH（参比电极换成氧化汞电极） 、10% HCl 两种不同体系的实验。 （10）将所做出的曲线存盘、打印。 （11）关闭电源，取出研究电极，清洗干净，结束实验。五、实验结果分析第一组实验：3.5% KCl 体系（共测了两次）用 matlab 处理后作出的图为： 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY（1）计算：斜率分别为：ba= 7.5251,bk=6.7087切线
8、交点：v=-0.199，logi= -6.356即： i 腐 =4.4027e-007在开路电压附近拟合直线：斜率为：k=0.2195e-4所以Rr/i=1/k=4.5556e+4=k .2.303(+)=3.3806e-005)(30.2腐 kabi 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY(2)计算：斜率分别为：ba= 8.4232,bk= 4.6954切线交点：v=-0.1850，logi= -6.4970即： i 腐 = 3.1840e-007在开路电压附近拟合直线：斜率为：k=0.1035e-4所以Rr/i=1/k=9.
9、6575e+4=k.2.303(+)= 1.3555e-005)(30.2腐 kabi 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY2、第二组：1mol/L NaOH（两组数据）（1）计算：斜率分别为：ba= 4.6833,bk= 9.7172切线交点：v= -0.2730， logi=-6.0089即： i 腐 = 9.7979e-007在开路电压附近拟合直线：斜率为：k=0.7185e-4所以Rr/i=1/k= 1.3918e+4=k.2.303(+)= 9.8588e-005)(30.2腐 kabi 电 极 过 程 动 力 学
10、实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY（2）斜率分别为：ba= 6.8884 ,bk= 10.6167切线交点：v= -0.2820， logi= -6.1596即： i 腐 = 6.9249e-007在开路电压附近拟合直线：斜率为：k=0.4837e-4所以Rr/i=1/k= 2.0674e+4=k.2.303(+)= 8.7749e-005)(30.2腐 kabi 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY3、第三组实验：10% HCl（两组数据）（1）斜率分别为：ba= 12.2697 ,
11、bk= 23.4083 切线交点：v= -0.3910， logi= -4.4908即： i 腐 =2.4696e-005在开路电压附近拟合直线：斜率为：k=2.8e-3所以Rr/i=1/k= 357.1429=k.2.303(+)= 9.8e-003)(30.2腐 kabi 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY（2）斜率分别为：ba= 8.4160 ,bk= 23.4758切线交点：v= -0.3900， logi= -4.4908即： i 腐 = 3.2300e-005在开路电压附近拟合直线：斜率为：k=2.6e-3所以R
12、r/i=1/k= 384.6154=k.2.303(+)= 6.9e-003)(30.2腐 kabi 电 极 过 程 动 力 学 实 验 报 告BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY通过计算把相应实验组的极化电阻、阴极塔菲尔曲线斜率、阳极塔菲尔曲线斜率和腐蚀电流计算出，结果附于相应图旁。2、试分析比较三种不同体系的 Tafel 曲线的差异。答：三种体系的 Tafel 曲线形状走势差不多，但是 HcL 的阴阳极塔菲尔曲线斜率相差很大，其余两种体系相差不大。4如果两条切线能相交，交点对应的电流即是腐蚀电流密度 i 腐 ，比较与用Stern 公式计算出的腐蚀电流密度 i 腐 的差异。答：有以上计算结果可知，由交点求出的腐蚀电流密度与用 Stern 公式计算出的腐蚀电流密度相差比较大，但所有数据都相差两个数量级，可能的原因有两个，一是测量时出现错误（仪器出错或是操作出错） ；二是用 Stern 公式计算的腐蚀电流密度有条件，可能条件不太适合（例如浓度或是问题） 。
