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1、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-Fe2 阴极过程：2H 2e-H2 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
2、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。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
3、倒数称为极化电阻Rr/i ba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。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（1cm2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Tafe
4、l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。
5、（5）选择菜单中的Parameters（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GraphOption（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（特殊分析
6、）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：（1）计算：斜率分别为：ba= 7.5251,bk=6.7087切线交点：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=0.2195
7、e-4所以Rr/i=1/k=4.5556e+4 =kba.bk2.303(ba+bk) =3.3806e-005(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=9.6575e+4 =kba.bk2.303(ba+bk) = 1.3555e-0052、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
8、：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 =kba.bk2.303(ba+bk) = 9.8588e-005（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 =kba.bk2.303(ba+bk) = 8.7749e-0053、第三组实验：10% HCl（两组数据）（1）斜率分别为：ba= 12.2697
9、,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 =kba.bk2.303(ba+bk) = 9.8e-003（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Rr/i=1/k= 384.6154 =kba.bk2.303(ba+bk) = 6.9e-003通过计算把相应实验组的极化电
10、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）。
