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1、 研研 究究 生生 课课 程程 论论 文文(2013-2014 学年第二学期学年第二学期)腐蚀电化学原理腐蚀电化学原理研究生：研究生： 程兴程兴提交日期：提交日期： 2014 年年 7 月月 10 日日 研究生签名：程兴研究生签名：程兴 学学 号号201321002784学学 院院机械与汽车工程学院机械与汽车工程学院课程编号课程编号课程名称课程名称腐蚀电化学原理腐蚀电化学原理学位类别学位类别工程硕士工程硕士任课教师任课教师张永君张永君 老师老师教师评语：教师评语：成绩评定：成绩评定： 分分 任课教师签名：任课教师签名： 年年 月月 日日1腐蚀电化学原理读书报告腐蚀电化学原理读书报告1. 腐蚀腐
2、蚀有两种解释，广义的解释是指材料由于环境作用引起的破坏或变质。这里所指的环境作用不只限于化学和电化学作用，还包括化学-机械、电化学-机械、生物作用以及单纯的物理作用（溶解）等。但他不包括单纯机械作用所引起的材料断裂和磨损等破坏。不过目前习惯上所说的腐蚀，多半仍然是指金属腐蚀，它是指金属材料以及由它们制成的结构物，在自然环境中或者在工况条件下，由于与其所处环境介质发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，其中也包括上述因素与力学因素或者生物因素的共同作用。某些物理作用例如金属材料在某些液态金属中的物理溶解现象也可以归入金属腐蚀范畴。2. 腐蚀作用由于地下水中氢离子置换铁,使铁离子溶于水中,从而使
3、钢铁材料受到腐蚀的作用。氢离子可以是水中原有的,也可以是由于锅炉中水温增高,弱基性盐类经水解而生成。此外,溶解于水中的 O2、C02、H2S 也可以成为腐蚀作用的因素。锰的盐类、硫化铁、有机物及油脂都能作接触剂而加强这一作用。一般氢离子浓度较高(pH10 mV (大幅度)浓差极化不可忽略，方程解析的研究方法。b.小幅度暂态测量(用于测定参数 Rr、RL、Cd) |10 mV (小幅度)，电极过程处于传荷控制，采用等效电路的研究方法。2335.断电流瞬态响应即先使被测电极流过一定数值的外侧电流密度，待其稳定后，突然切断电源，使外侧电流密度为零，被测电极成为孤立电极，测量电极电位在瞬态过程中随时间
4、的变化。36.交流阻抗技术交流阻抗技术是电化学暂态技术的一种。常用的是正弦波交流阻抗技术。控制电极电流（或电极电势）使按正弦波规律随时间小幅度变化，同时测量作为其响应的电极电势（或电流）随时间的变化规律。这一响应经常以直接测得的电极系统的交流阻抗 Z 或导纳 Y 来代替。电极阻抗一般用复数表示,即 ZZ-jZ （或 YY-jY）,虚部常是电容性的,因此 Z 前用负号。测量电极阻抗的方法总是围绕解决测量实部和虚部这两个成分或模和相位角。通过电极阻抗频谱和等效电路分析，交流阻抗技术将比其他电化学暂态技术易于给出电极界面和电极过程动力学的各种参数。这个技术在研究电极界面双电层结构、电极上的各种吸附行
5、为、半导体电极（例如掺杂浓度、平带电势）和半导体电极的光电转换行为、金属表面钝化膜和电结晶过程以及其他一些电极表面过程等方面都较其他暂态技术优越。37.阻抗和导纳对于一个稳定的线性系统 M，如以一个角频率为 的正弦波电信号（电压或电流）X 为激励信号（在电化学术语中亦称作扰动信号）输入该系统，则相应地从该系统输出一个角频率也是 的正弦波电信号（电流或电压）Y，Y 即是响应信号。若输入I（j ）,输出E（j ） ，则 Z=E/I,为阻抗。若输入E（j ）,输出I（j ） ，则 Y=I/I,为导纳。24阻纳是一个频响函数，是一个当扰动与响应都是电信号而且两者分别为电流信号和电压信号时的频响函数。由
6、阻纳的定义可知，对于一个稳定的线性系统，当响应与扰动之间存在唯一的因果性时， Gz 与 Gy 都决定于系统的内部结构，都反映该系统的频响特性，故在 Gz 与GY 之间存在唯一的对应关系：Gz = 1/GyG 是一个随频率变化的矢量，用变量为频率 f 或其角频率 的复变函数表示。故 G 的一般表示式可以写为：G() =G()+jG”()38.EIS（电化学阻抗谱）电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy,简称 EIS）：给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流电势波，测量交流电势与电流信号的比值（此比值即为系统的阻抗）随正弦波频率 的变化，或者
7、是阻抗的相位角 随 的变化。进而分析电极过程动力学、双电层和扩散等，研究电极材料、固体电解质、导电高分子以及腐蚀防护等机理。由于采用小幅度的正弦电势信号对系统进行微扰，电极上交替出现阳极和阴极过程（也就是氧化和还原过程） ，二者作用相反。因此，即使扰动信号长时间作用于电极，也不会导致极化现象的积累性发展和电极表面状态的积累性变化。因此 EIS 法是一种“准稳态方法”。由于电势和电流间存在着线性关系，测量过程中电极处于准稳态，使得测量结果的数学处理简化。EIS 是一种频率域测量方法，可测定的频率范围很宽，因而可以比常规电化学方法得到更多的动力学信息和电极界面结构信息。2539.混合电位下的 EI
8、S电极反应在自然电位下同时具有阴阳极两个反应，所以阻抗谱所反映的是两个电极反应的频谱特征，即混合电位下的阻抗谱，当没有状态变量时，EIS 仍只有一个时间常数，当有一个状态变量影响电极反应速度时，阻抗谱会出现两个时间常数。不过在某些情况下，需要研究单一阳极反应特征，就必须将研究电极的电位极化（弱极化区）到不同的阳极电位下进行阻抗测量，以抑制阴极反应，这就是所谓的直流偏压下的阻抗测试，这一点在研究钝化膜的临界破裂电位下的阻抗特征尤为重要，它能提供点蚀诱发期的重要特征，另外在研究缓蚀剂的阳极脱附行为时也十分重要。40.PDP（动电位极化）动电位极化曲线，是指从自腐蚀电位开始，以一定的电位扫描速度（一般为20mv/min)，阳极极化(即不断升高电位)工作电极至阳极电流密度达到某一指定的值，然后从这点开始逆向极化工作电极（以一定的电位扫描速不断度降低电位） ，直至自腐蚀电位。获得电位-电流密度的关系曲线。一般地，阳极极化曲线是指从自腐蚀电位开始，以一定的扫描速度，极化工作电极至某一指定电位，获得电位和电流密度的关系曲线，它不像循环极化曲线，它不需要回扫；阴极极化曲线，是指从自腐蚀电位开始，以一定的扫描速度，阴极极化工作电极至某一指定电位，获得电位-电流密度的关系曲线。
