当前位置：首页 > 腐蚀电化学
腐蚀电化学作业
全部腐蚀产物失重法直接表示由于腐蚀而损失的材料重量不需经过腐蚀产物的化学成分分析和换算这些优点使其得到广泛的应用 6.2 气体容量法
对于伴随析氢或耗氧的腐蚀过程可通过测量一定时间内的析氢量或耗氧量来计算金属的腐蚀速度此法称为容量法它的灵敏度比失重法高得多而且不必像失重法那样需清除腐蚀产物在试样的腐蚀过程中可以测定其瞬时腐蚀速度从而可以在一个试样上测得腐蚀量与时间的连续关系曲线它的测定装置简单可靠量气测定方法也很方便。但是只有在腐蚀过程中伴随的析氢量或耗氧量与金属溶解量成摩尔量关系时才可用容量法来测定金属腐蚀速度否则不能应用。 6.3 电阻法[12]
电阻法测定金属腐蚀速度是根据金属试样由于腐蚀作用使横截面积减小从而导致电阻增大的原理通过测量腐蚀过程中金属电阻的变化而求出金属的腐蚀量和腐蚀速度
电阻法测定腐蚀速度不受腐蚀介质的限制无论气相还是液相导电的还是不导电的介质均可应用测量时不必取出试样和清除腐蚀产物因此可以在生产过程中或自然环境中进行连续监测可测定腐蚀速度随时间变化的关系曲线有利于进行腐蚀监控和研究
准确测量电阻一般采用精确的电桥法由于金属的电阻对温度变化敏感测量技术中应解决温度补偿问题。 6.4 电化学测试技术
电化学测定腐蚀速度的方法可以分为稳态测量暂态测量和非线性测量方法交流阻抗法等。 (1) 稳态测量[17]
常用的稳态测量方法有线性极化电阻法弱极化曲线测量方法，强极化曲线外延法等
线性极化电阻法
1957年Stern和Geary根据电化学反应动力学和混合电位理论推导了活化极化控制的腐蚀体系自腐蚀电位附近电极电位的变化与外加极化电流之间的直线关系此直线的斜率和金属的自腐蚀电流密度存在定量关系即Stern-Geary方程
9
腐蚀电化学作业
式：
?b1b??i2.303(?)bbRaccorrac?pBR
p只要已知了B值通过实验测定Rp，就可以计算出金属腐蚀速度icorr的值。 此方法的优点是能快度测出金属瞬时腐蚀速度因属于微极化不会引起金属表面状态的变化及腐蚀控制机理的变化但需要另行测定Tafel常数ba和bc来计算B值，而且对于自腐蚀电位附近极化曲线线性度不好的体系测量误差较大。 弱极化区法
弱极化法根据在极化值的绝对值小于70mV的弱极化区内的极化曲线计算腐蚀速度按照解析方法的不同可以分为二点法三点法四点法等。
巴拿特于1970年提出了两点法和三点法可同时测定腐蚀体系的ik和塔菲尔常数.这种方法的适用条件是腐蚀电极上的两个局部反应之一受活化极化控制另一反应受扩散控制且自然腐蚀电位相距两个局部反应的平衡电位甚远选择较小的两点对称极化值△E和-△E(△E=E-Ek)，相应的极化电流密度分别为(设阴极反应受扩散控制bc→∞)：
??2.3?E???????exp?1? iaik??????ba??????2.3?E?????? ?1?exp?icik?????ba????两式相除可得：
r?iiac?2.3?E?? ?exp????ba?2.3?E?E? lnrlgrba?由上式可得：
iiii?ik?ac
ac巴拿特两点法在测量技术上是简单的只需进行对称的两次小极化??E即可计算求得自然腐蚀电流和塔菲尔常数。
10
腐蚀电化学作业
巴拿特三点法则在弱极化区选测三个适当的极化电位值?E ，2?E和-2?E。杨璋等人利用弱极化区的数据于1978年对活化极化控制的体系提出了测定腐蚀速度的四点法对于自然腐蚀电位相距两个局部反应的平衡电位甚远且受活化极化控制的腐蚀体系在阳极弱极化区的?E和2?E处在阴极弱极化区的-?E和-2?E处相应的极化电流密度分别为ia1、ia2、ic1、ic2，经过适当的数学运算，可得：
ik?iiii?4iia1c1a2c2
a1c1这就是通过四点法极化测量的计算自然腐蚀电流密度的基本方程为了用四点法准确计算ik，必须使所选择的四个极化电位值对应测量的四个极化电流值能满足以下关系：
iia1c1?iia2c2
上述两点法三点法四点法以及其他一些弱极化区测试技术都需选取几组具有一定比例关系的极化值以相应极化测量数据进行计算因此舍入误差的影响较大数据的利用率也受限制随着计算机技术应用的日益普及又发展出一些实用的计算机解析方法如最小二乘法高斯-牛顿法及非迭代法等。[18] 极化曲线外延法
?E?b?ba2babcc
此时极化值已经足够大以致于腐蚀金属电极上只进行腐蚀过程的一个电极反应极化曲线也落入了它的强极化区。
强极化区内对于活化极化控制的腐蚀体系电极电位与极化电流密度的函数关系可表示为：
E?Ekk??balgik?balgia(阳极极化公式) ??bclgik?bclgic(阴极极化公式)
E?E由此表明在E-lgi坐标上的强极化区极化曲线呈线性关系，此直线段称为塔菲尔直线。ba和bc分别为相应的阳极阴极塔菲尔常数，ia、ic和ik分别为阳极极化阴极极化和自然腐蚀状态的电流密度。阳极和阴极塔菲尔直线应相交于自然腐
11
腐蚀电化学作业
蚀电位Ek处，此时ia=ic=ik，因此从塔菲尔直线延伸到Ek处的交点就可以求出体系的自然腐蚀电流密度ik。
此法测量金属腐蚀速度虽然理论上有严格的依据并且操作简单数据处理也比较容易测量时还存在一定问题例如测量极低腐蚀速度费时较长高阻溶液中需要进行溶液欧姆压降的校正而且腐蚀电位的漂移也给测试带来困难实际应用中也有一定局限性强极化时金属表面受到扰动表面状态会发生变化只适用于较宽广电流密度范围内电极过程服从指数规律的体系而不适用于浓差极化较大的体系。
对于浓度极化控制的腐蚀体系阴极极化曲线应为：
E(2) 暂态测量法
?Ek?bbb?baca??lg?1?ic? ??c?iL?式中iL为阴极极限扩散电流密度。
常用的暂态测试方法有暂态线性极化技术充电曲线法恒电量法等[19-21] 暂态线性极化技术
暂态线性极化技术的测试方法比较简单：对一腐蚀金属电极以阶跃的方式施加一系列相等的电流I1、 I2、I3......In，而In=nI1，在每一次外加电流后以相等的时间间隔记录极化电位的数值，当阶跃的次数增加后，极化电位和外加电流呈线性关系，其斜率值和稳态时测得的斜率值相等，即为Rp。此法可采用经典恒电流电路，也可采用阶梯电流法以提高测试精确性，主要用于极低腐蚀速度体系的测量通常外加电流很小有时甚至为nA数量级。 充电曲线法
充电曲线法是为了适合于低腐蚀速度体系的测试，克服低腐蚀速度体系极化电阻值大，体系时间常数大，以至于达到稳态所需时间太长的缺点。其基本原理是对腐蚀体系施加恒定电流（其数值应使极化电位不超过10mV）从腐蚀电位开始极化记录极化电位-时间曲线由充电曲线方程式计算稳态时的极化电位值IRp，由于施加的电流I已知因此可以求出Rp，再根据Stern公式计算腐蚀速度icorr充电曲线的关键是如何由充电曲线方程式求出IRp方法比较多1966年D.A.Jones和N.D.Greene提出了示差法1974年D.A.Aregones和S.F.Hulber提出了改进法杨
12
本文作者：...共分享92篇相关文档
