腐蚀电化学常规测量方法..共65页文档
腐蚀电化学研究方法
腐蚀电化学研究方法
腐蚀电化学研究方法是通过电化学技术来研究材料的腐蚀行为和腐蚀机制的方法。
常见的腐蚀电化学研究方法包括：
1. 极化曲线法：利用电化学极化曲线来研究材料在不同电位下的腐蚀行为和电化学反应过程。
通过测量材料的极化曲线，可以确定腐蚀电流密度、腐蚀电位、极化电阻等参数。
2. 交流阻抗法：通过应用一个交流电信号，测量材料的交流阻抗谱来研究材料的腐蚀行为。
通过分析交流阻抗谱，可以得到材料的电荷传递电阻、双电层电容、液体电导率等参数。
3. 电化学噪声方法：通过测量材料在电化学过程中产生的电位和电流的微小波动，来研究材料的腐蚀行为。
电化学噪声方法具有高灵敏度和快速响应的特点，可以实时监测腐蚀行为。
4. 时间电流法：通过记录材料在一段时间内的电流变化情况来研究材料的腐蚀行为。
时间电流法可以用于测量材料的腐蚀速率和腐蚀动力学参数。
5. 电化学阻抗谱法：通过测量材料的电化学阻抗谱来研究材料的腐蚀行为。
电化学阻抗谱法可以得到材料的电导率、电荷传递电阻、界面电容等参数，对材料腐蚀机制的研究有较高的分辨率。
这些方法可以单独或者结合使用，来揭示材料的腐蚀机理、评估材料的耐腐蚀性能，并为腐蚀控制和材料防护提供科学依据。
腐蚀电化学及电化学测量方法
腐蚀电化学及电化学测量方法绪在近几十年里腐蚀电化学基理研究在金属的钝化、小孔腐蚀、电化学噪声以及电化学阻抗谱等方面取得了丰硕的成果。
为解释腐蚀现象，解决生产中的实际问题奠定了理论基础。
在我们的日常生产和生活中所看到的腐蚀现象大多是电化学腐蚀，例如大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀等自然环境腐蚀和炼油装置中的常减压塔塔顶腐蚀、冷却水腐蚀、储油罐罐顶腐蚀等等，都是电化学腐蚀。
因此了解电化学腐蚀原理以及电化学研究方法是非常有用的，首先，对进一步做好防腐工作有帮助，因为缓蚀剂作用原理、腐蚀的阴极保护原理所依据的理论基础都是腐蚀电化学；其次，有助于正确选择和有效运用电化学监测手段。
下面我们共同回顾和学习一些腐蚀电化学中最为基础和与电化学监测技术紧密关联的部分，以便于在实际工作中的运用。
电化学腐蚀就是在金属在腐蚀的过程中伴随着电子的移动。
第一章、电化学腐蚀原理一、电化学腐蚀机理：电化学腐蚀机理可归纳为电池作用：绝大多数属微电池作用，如金属的自腐蚀，肉眼看不到；少数情况是宏观电池作用，如电偶腐蚀，肉眼能分辨阴阳极。
电解作用：1．微电池腐蚀如上图，工业纯锌放在稀硫酸中，在金属锌晶粒溶解的同时，有气泡在锌中杂质上形成并逸出，这种气泡就是氢气，而且在杂质与锌晶粒之间有电流流动。
此现象同Zn-Cu与稀硫酸形成的原电池作用是完全相同的，在锌电极上发生锌的溶解，在铜电极上逸出氢气泡，两电极间有电流流动。
概念：阳极：发生溶解的电极（锌或锌晶粒）阴极：另一极（铜或杂质）电极反应式：阳极：Zn Zn2++2e电子从阳极流到阴极。
阴极：H++e HH+H H2 图2 腐蚀原电池示意图图1 锌在稀盐酸中腐蚀示意图△阴阳极概念的进一步：产生电池作用的推动力是电极之间存在着电位差。
电极电位较负者为阳极电极电位较正者为阴极小结：我们把微电池的腐蚀作用看作是金属中电极电位不同的两个微观部分直接作电接触，其表面又同时与电解质溶液接触的原电池作用。
电化学腐蚀测量的方法
电化学腐蚀测量的方法1.溶液和电极：倒入电解池待测溶液，放入1cm圆盘碳钢工作电极，饱和甘汞参比电极和铂金对电极，甘汞参比电极距离工作电极1-3mm。
2.选塔菲尔方法：塔菲尔图参数设置如下图碳钢采用默认电解池参数，如果使用其他工作电极，应改变电解池参数后点击确定。
选定60s电位变化量时点击稳定后开始，自动电位示波，60s内电位变化量不大于2mV，自动开始扫描。
亦可选择开路状态等待。
不锈钢丝扫描出的塔菲尔图如下：扫描完成后，点击测量按钮，自动测量出腐蚀电流和腐蚀速率，亦可套入公式，计算出腐蚀速率。
RST5000系列电化学工作站自动测量可以得到腐蚀速率。
如果设置参数不好做出来的图从直观上明显不对，可以手动校正，方法：点击拟合阴、阳极段，就可以对阴极曲线或阴极曲线进行手动拟合，其值也自动在设置栏下面显示。
双击y 轴数值，作图的电流密度对数和电流密度可以互相转换，腐蚀速度换算公式：金属腐蚀速度可用腐蚀失重或腐蚀深度表示，也可用腐蚀电流密度表示。
它们之间可通过法拉第定律进行换算，即corr corr i n M i nF M 41073.3-⨯==υ （g/m 2h ） corr i n M d ρρυ31028.3-⨯==(mm/年) 式中：υ为腐蚀速度（g/m 2h ）；d 为腐蚀深度(mm/年)；corr i 是腐蚀电流密度（μA/cm 2）; M为金属的克原子量(g)；n 为金属的原子价；F 为法拉第常数； ρ为金属的密度（g/cm 3）。
注：1.以上内容摘自《电化学测试技术》刘永辉 编著 P360~361;以钢铁为例：M=56g ，n=2，ρ=7.83cm g ，则腐蚀速度为： corr coor i i nM 241004.11073.3--⨯=⨯=υ （g/m 2h ） 腐蚀深度为：corr corr i i n M d 231017.11028.3--⨯=⨯==ρρυ (mm/年) 将实际测的腐蚀电流密度corr i （单位：μA/cm 2）代入公式即可得出结果。
腐蚀电化学理论及测试技术
腐蚀电化学理论及测试技术摘要：基于电化学原理发展起来的电化学测试技术，如极化曲线分析法、极化电阻法、电化学阻抗谱法、电化学噪声及光电化学法等，是研究腐性的重要手段，近些年有了很大的进展。
了解腐蚀电化学理论，以及这些测试技术，将有助于对原油运输管道的防腐防护技术的深入研究和开发。
关键词：腐蚀；腐蚀电池；电化学理论；测试方法在油、气、水等流体的输送方面，管道运输有其不可取代的突出优势，在全世界范围内得到了广泛应用。
而腐蚀是造成油气长输管道事故的主要原因之一。
腐蚀既有可能大面积减薄管道的壁厚，导致过度变形或破裂；也有可能直接造成管道穿孔，或应力腐蚀开裂引发漏油、漏气事故。
故而，研究腐蚀对于管道运输有深远而重大的意思。
近一个世纪以来，随着科学技术的进步，除了用传统的挂片法研究腐蚀以外，学者们还提出了很多电化学腐蚀研究方法，主要有极化曲线分析法、极化电阻法、电化学阻抗谱法、电化学噪声及光电化学法。
1. 腐蚀电化学理论1.1腐蚀电化学理论腐蚀电化学是以金属腐蚀电极为研究对象的电化学。
要研究腐蚀电化学，首先要知道什么是原电池。
什么是腐蚀电池。
原电池是一种把化学能转变为电能的装置。
阳极：Zn=Zn2++2e阴极：2H+ +2e=H2电流的产生是由于两极间电位差引起的，电功W=QE腐蚀电池实质上是一个短路原电池，电流不对外作功，电子自耗于腐蚀电池内阴极还原反应中。
阳极：Zn→Zn2++2e阴极：2H+ + 2e→H2两电极间短路，电位差为零，电功W=QE=0阳极过程：电极材料溶解，以离子形式进入溶液，或其它物质在电极氧化，把电子流在阳极上M→[M n +.ne] →M n + + ne阴极过程：从阳极流过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质接受D + ne→[D.ne]电流的流动：阳极和阴极间有一个电流回路维持上述电极反应进行。
即在金属中依靠电子从阳极流向阴极；在溶液中依靠离子的迁移。
（三个基本过程既相互独立又紧密联系，其中任一过程受阻不能进行，则腐蚀过程停止；材料的腐蚀破坏集中在阳极区，阴极区起传递电子的作用）1.3电化学腐蚀的次生过程电化学腐蚀的次生过程指的是在腐蚀电化学工作过程中，阳极过程和阴极过程的产物因扩散作用在相遇处导致腐蚀次生反应的发生，形成难溶性产物。
第八章 腐蚀试验方法
Z Rs
Z
1 1 Q2 R
2
1 1 Q1 R
1
含锌Ni(OH)2碱性电池的EIS谱图
0%的DOD(放电深度)时不同Zn含量的Zn-Ni(OH)2碱性充电电池的EIS谱图 H.Chen,JQ Zhang, J Solid State Electrochem,2005 9:421-428
复合元件的CDC示例
按规则(1)将这一等效电路表示为: R1CE-1 按规则(２),CE-1可以表示为 (Q2CE-2). 因此整个电路可进一步表示为： R1(Q2CE-2) 将复合元件CE-2表示成: W3CE-3 整个等效电路就表示成： R1(Q2(W3CE-3)) 将简单的复合元件CE-3表示出来。应表 示为(R4C5),于是电路可以用如下的 CDC表示：R1(Q2(W3(R4C5)))
EIS测量的前提条件
因果性条件: 测定的响应信号是由输入的扰动信号引起的； 线性条件: 对体系的扰动与体系的响应成线性关系； 稳定性条件: 电极体系在测量过程中是稳定的,当扰动停止后， 体系将回复到原先的状态； 有限性条件： 在整个频率范围内所测定的阻抗或导纳值是有限的.
阻纳的复平面(Nyquist)图
用上图装置测量的极化曲线（Zn和Cu面积相等）
E
Eoc（cu） 欧姆电阻压降iR Ec（cu） Ea（Zn）
Eoa（Zn）
i
imax
Evans极化图及其应用
Evans极化图
E
Eoc Ecor Eoa
Icor
I
英国科学家 Evans 是 世界最著名的腐蚀专家， 大气腐蚀理论创始人 ， 防腐包装技术的奠基者。 从事金属保护及金属电 化学研究工作。 1923 年 Evans 首先提出金属的大 气腐蚀理论 ，并阐述了 金属腐蚀的电化学特征， 特别强调了水蒸气的影 响。
常用腐蚀检测方法
1腐蚀监检测方法简介：1.1电阻法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。
利用该原理己经研制出较多的电阻探针用于监测设备的腐蚀情况，是研究设备腐蚀的一种有效工具。
运用该方法可以在设备运行过程中对设备的腐蚀状况进行连续地监测，能准确地反映出设备运行各阶段的腐蚀率及其变化，且能适用于各种不同的介质，不受介质导电率的影响，其使用温度仅受制作材料的限制;它与失重法不同，不需要从腐蚀介质中取出试样，也不必除去腐蚀产物;电阻法快速，灵敏，方便，可以监控腐蚀速度较大的生产设备的腐蚀。
1.2 线性极化法线性极化法对腐蚀情况变化响应快，能获得瞬间腐蚀速率，比较灵敏，可以及时地反映设备操作条件的变化，是一种非常适用于监测的方法。
但它不适于在导电性差的介质中应用，这是由于当设备表面有一层致密的氧化膜或钝化膜，甚至堆积有腐蚀产物时，将产生假电容而引起很大的误差，甚至无法测量。
此外，由线性极化法得到腐蚀速率的技术基础是基于稳态条件，所测物体是均匀腐蚀或全面腐蚀，因此线性技术不能提供局部腐蚀的信息。
在一些特殊的条件下检测金属腐蚀速率通常需要与其它测试方法进行比较以确保线性极化检测技术的准确性。
线性极化电阻法可以在线实时监测腐蚀率。
1.3电位法作为一种腐蚀监测技术，电位监测有其明显优点:可以在不改变金属表面状态、不扰乱生产体系的条件下从生产装置本身得到快速响应，但它也能用来测量插入生产装置的试样。
电位法己在阴极保护系统监测中应用多年，并被用于确定局部腐蚀发生的条件，但它不能反映腐蚀速率。
这种方法与所有电化学测量技术一样，只适用于电解质体系，并且要求溶液中的腐蚀性物质有良好的分散能力，以使探测到的是整个装置的全面电位状态。
应用电位监测主要适用于以下几个领域:阴极保护和阳极保护、指示系统的活化-钝化行为、探测腐蚀的初期过程以及探测局部腐蚀1.4 磁阻法磁阻法即电感法：出现于九十年代，是通过检测电磁场强度的变化来测试金属试样腐蚀减薄，该技术是挂片法的技术延伸和发展，其特点是测试敏感度高，适用于各种介质，寿命较短，可以实现在线腐蚀监测。
基本的电化学腐蚀测量本的电化学腐蚀测量
基本的电化学腐介绍大多数金属腐蚀通过在金属与溶液层形成了溶液。
大桥中的钢筋发生发生在非水系统中。
腐蚀通常以正、逆反应达到平衡时一个是发生阴极反应，溶液中的离应达到平衡时，每个反应的电荷转同金属接触。
图1-1是上述过程的图解。
纵轴是曲线表示总电流—阴极电流和阳极点就是电流发生改变的地方，即反于将横轴对数化造成。
横轴对数化是由于钝化现象，电流值改变6个数图1-1 腐蚀过程中阳极和阴极电流金属电位 是阳极和阴极反应平衡时假设阳极反应产生过多电子只金属应。
这抵消了系统中的初始扰动在大多数腐蚀电化学试验中，第一偏向于开路电位。
腐蚀科学家在测量开路电位很重要定的开路电位表示所要研究的系统化学腐蚀测量与溶液界面上发生的电化学反应而产生。
对大气腐蚀而言金属筋发生腐蚀的电解液是潮湿的混凝土。
尽管大多数腐蚀发生在平衡时的速率发生。
首先是阳极反应，金属被氧化，释放离子中的离子（通常是O2 或 H+）被还原，吸收了来自金属的电电荷转移速度相等，没有净电流产生。
正、逆反应可发生在同纵轴是电位，横轴是电流的对数。
理想的阴、阳极反应电流如和阳极电流之和。
这是在用恒电位仪进行电位扫描时测得的电即反应从阳极反应转变成阴极反应或是阴极反应转变成阳极数化是必要的，因为在一个腐蚀试验中，较宽范围内的电流值个数量级不常见。
极电流部分平衡时的电位。
参照图1-1。
注意每个半反应的电流取决于金属只金属表面。
过剩电子使得金属电位向负向移动，减缓阳极反扰动。
第一步就是测量开路电位。
开路电位和腐蚀电位的关系通常很重要的一点就是在进行试验前给予足够时间使得开路电位达的系统处于稳定状态，即各种腐蚀反应的速度恒定。
有言金属表面薄的水分子发生在水中，也有腐蚀放离子至金属表面。
另属的电子。
当这两个反生在同一金属或两种不电流如图中直线所示。
得的电流。
图像中的尖成阳极反应。
尖点是由电流值需展示在图中。
于金属的电化学电势。
阳极反应，加快阴极反系通常可互换，但是更电位达到稳定状态。
常用腐蚀检测方法
1腐蚀监检测方法简介：1.1电阻法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。
利用该原理己经研制出较多的电阻探针用于监测设备的腐蚀情况，是研究设备腐蚀的一种有效工具。
运用该方法可以在设备运行过程中对设备的腐蚀状况进行连续地监测，能准确地反映出设备运行各阶段的腐蚀率及其变化，且能适用于各种不同的介质，不受介质导电率的影响，其使用温度仅受制作材料的限制;它与失重法不同，不需要从腐蚀介质中取出试样，也不必除去腐蚀产物;电阻法快速，灵敏，方便，可以监控腐蚀速度较大的生产设备的腐蚀。
1.2 线性极化法线性极化法对腐蚀情况变化响应快，能获得瞬间腐蚀速率，比较灵敏，可以及时地反映设备操作条件的变化，是一种非常适用于监测的方法。
但它不适于在导电性差的介质中应用，这是由于当设备表面有一层致密的氧化膜或钝化膜，甚至堆积有腐蚀产物时，将产生假电容而引起很大的误差，甚至无法测量。
此外，由线性极化法得到腐蚀速率的技术基础是基于稳态条件，所测物体是均匀腐蚀或全面腐蚀，因此线性技术不能提供局部腐蚀的信息。
在一些特殊的条件下检测金属腐蚀速率通常需要与其它测试方法进行比较以确保线性极化检测技术的准确性。
线性极化电阻法可以在线实时监测腐蚀率。
1.3电位法作为一种腐蚀监测技术，电位监测有其明显优点:可以在不改变金属表面状态、不扰乱生产体系的条件下从生产装置本身得到快速响应，但它也能用来测量插入生产装置的试样。
电位法己在阴极保护系统监测中应用多年，并被用于确定局部腐蚀发生的条件，但它不能反映腐蚀速率。
这种方法与所有电化学测量技术一样，只适用于电解质体系，并且要求溶液中的腐蚀性物质有良好的分散能力，以使探测到的是整个装置的全面电位状态。
应用电位监测主要适用于以下几个领域:阴极保护和阳极保护、指示系统的活化-钝化行为、探测腐蚀的初期过程以及探测局部腐蚀1.4 磁阻法磁阻法即电感法：出现于九十年代，是通过检测电磁场强度的变化来测试金属试样腐蚀减薄，该技术是挂片法的技术延伸和发展，其特点是测试敏感度高，适用于各种介质，寿命较短，可以实现在线腐蚀监测。
电化学腐蚀实验
实验内容和步骤
A. 配制3%NaCl溶液 称取6克NaCl倒入烧杯，加入适量蒸馏水，搅拌至完全 溶解，移入容量瓶，并加蒸馏水到刻度线，配成均匀溶 液。
腐蚀电化学实验
电化学腐蚀 腐蚀电化学测试原理 动电位扫描实验
电化学腐蚀
定义：金属与电解质发生电化学反应而引起的变质或破坏过程。 原因：金属组织的不均匀性或电解质中的浓度差（例如氧）导致电
位不同而形成了腐蚀原电池。 电荷转移：电势较低的部位易失去电子而遭受氧化腐蚀，称此为阳
极，而电势较高的部位是阴极，它将阳极流来的电子传给电解质 中被还原的物质，发生还原反应，因此阴极仅起电子传递作用而 不受腐蚀。 阳极反应 ：M→Mn++ne
I = f (E) 以电位为自变量，通过调节使电极恒定在某一电位，测量相应
的极化电流值； 然后把电位恒定在另一数值上再读取新的极化电流值， 这样逐点地测定，得到相应的极化电流随电位变化的函数关系。
控制电位以规定的速度连续线性变化，同步地记录相应
的电流随电位的变化，自动给出极化曲线，这就称为动 电位扫描法。这种方法具有恒电位的性质，故也称为恒
腐蚀电池：
组成和反应与原电池相同，但腐蚀电池为短路的 腐蚀电池仅是一个能进行氧化还原反应的电极体
系，电极反应的结果导致阳极金属氧化溶解而发生 腐蚀。
腐蚀原电池的组成
A
K
Zn
Cu
Zn
Cu
Cu Cu Cu
HCl溶液
HCl溶液
电化学腐蚀试验
实验九极化曲线的测定【目的要求】1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。
2. 了解极化曲线的意义和应用。
3. 掌握恒电位仪的使用方法。
【实验原理】1. 极化现象与极化曲线为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测定是重要方法之一。
我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此电极反应是可逆的。
但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。
由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1所示。
图2-19-1 极化曲线A-B：活性溶解区；B：临界钝化点B-C：过渡钝化区；C-D：稳定钝化区D-E：超(过)钝化区金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：M→M n+＋n e此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。
阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。
图2-19-1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。
B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。
电势到达C点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。
利用电化学工作站进行电化学腐蚀实验的教程
利用电化学工作站进行电化学腐蚀实验的教程电化学腐蚀实验是材料科学、化学工程以及环境科学领域中常见的一种实验方法，用于研究金属材料在特定环境条件下的腐蚀行为。
而借助电化学工作站进行电化学腐蚀实验，可以更精确地测定和控制腐蚀反应参数，提高实验效果。
本文将介绍如何利用电化学工作站进行电化学腐蚀实验。
一、实验准备在进行实验前，首先需要准备以下材料和设备：1. 电化学工作站：包括电化学腐蚀仪、电化学池和电极。
2. 试样：选择适当的金属材料作为试样，通常选用常见的金属如铁、铝、铜等。
3. 溶液：根据实验需要选择适当的实验液体，例如盐溶液、酸溶液或碱溶液。
4. 温度控制装置：保持实验温度的稳定性。
5. 实验室仪器：例如电压表、电流表、计时器等，用于记录实验参数。
二、实验操作1. 准备试样：将试样切割成合适的大小和形状，确保表面光洁，并用酒精或去离子水清洗试样表面，去除可能影响实验的杂质。
2. 设置电化学池：将电化学工作站连接到电化学池中。
电化学池包括两个电极，一个是阳极，一个是阴极。
将试样放置在阳极位置，用锁紧螺钉固定，在阴极位置放置对比电极。
3. 准备实验液体：根据实验要求，配制合适浓度和体积的实验液体。
将实验液倒入电化学池中，注意液位不要超过电极高度。
4. 温度控制：根据实验需求使用温度控制装置保持实验温度的稳定性，可通过控制加热器或冷却器的开关来调节温度。
5. 实施实验：开始实验前，确保电化学工作站的电流、电压和时间参数设定正确。
开启电化学腐蚀仪，让实验开始。
根据需要，可以调节电流或电压，观察试样的腐蚀情况。
6. 实验记录：实验过程中，及时记录实验参数，如电流、电压、时间等。
还可以记录试样的重量变化、腐蚀程度等数据。
这些数据将在实验后的数据分析中非常有用。
三、实验后处理1. 数据分析：根据实验记录的数据，进行数据分析。
可以绘制电流-时间、电位-时间曲线，分析试样在不同实验条件下的腐蚀特性，比较不同金属试样的腐蚀程度。
第五章 腐蚀电化学测试技术
化学成分不均一 组织结构不均一 电化学不均一性 物理状态不均一 表面膜不完整
综上所述，腐蚀电池实质上就是一个短路的原电 池。宏观腐蚀电池和微电池仅仅在形式上有区别，工 作原理完全相同。它们都是由阳极过程、阴极过程和 电流流动三个相互联系的环节构成的，三个环节缺一 不可。如果其中某个环节受到阻滞，则整个腐蚀过程 就会缓慢或完全停止。
四、金属电化学腐蚀的热力学条件
电位比较准则：
G nF nF( Ee，K Ee，A )
由腐蚀反应发生的条件G < 0，可得 E e, K – E e, A > 0 或 E e, K > E e, A 判断电化学腐蚀倾向的电位比较准则：
如果金属发生氧化反应的平衡电位Ee.A低于溶液中 某种氧化剂(即去极化剂)发生还原反应的平衡电位Ee.K ，则电化学腐蚀能够发生。二者的差值(Ee.K – Ee.A)愈 大，腐蚀的倾向愈大。
1 Zn O2 ZnO 2
2、电化学腐蚀：金属腐蚀的 氧化还原反应有着两个同时进行 却又相对独立的过程。例如金属 锌在含氧的中性水溶液中的腐蚀 。 金属放出自由电子成为阳离子 的反应称为阳极反应。金属发生 阳极反应的表面部位称为阳极区 。 接受电子的反应称为阴极反应 。发生阴极反应的表面部位称为 阴极区。 反应产物Zn(OH)2不是由氧分 子与锌原子直接碰撞结合形成的 ，而是通过了下列步骤：
0 K
0 A
第二节 腐蚀速度
一、极化与超电压 1、极化现象 (1)原电池中两电极的极化 曲线 原电池中，负极是阳 极，正极是阴极。随着电 流密度的增加，阳极析出 电势变大，阴极析出电势 变小。由于极化，使原电 池的作功能力下降。 但可以利用这种极化 降低金属的电化腐蚀速度
第二节 腐蚀速度
腐蚀测量及技术PPT学习教案
涂层测厚技术
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点蚀深度的测量
测量孔深。
• 微米规与深度计：用带有刚性细长探针的微米规或 带尖针的深度计测定孔底部及边缘未腐蚀区的读数差， 作为孔深。
• 机械切削法：选定一未腐蚀面为基准，用机械加工 方法切削直至蚀孔消失。机床的行程表示孔深。
涡流检测法
• 原理：在具有一定导电率的工件上放置一检查线圈以产生 交变磁场，它在工件内感生涡流，后者同样也产生一交变磁场 。按照楞次定律，工件中产生的磁场与外磁场方向相反。材料 中局部缺陷会影响次级涡流的作用范围。利用这个效应，通过 检查这两个交互作用的磁场来发现材料内部的裂纹、鼓泡等腐 蚀现象 • 方法：用触头式线圈或环形线圈检测系统，在任意一无缺 陷的位置将阻抗调到某一零位。一旦线圈移到工件中有缺陷处 ，初级线圈在工件中产生的涡流就发生变化，使次级交变磁场 也发生变化，反过来又影响到初级激励磁场，使事先调整好的 阻抗零点发生位移。根据这种位移信号确定缺陷大小和位置 • 优缺点：方法简便，常用于储罐底板腐蚀检测，也用于测 厚，需专用仪器和定标技术
• 优缺点：本方法适用于各种腐蚀作用和类型，尤其在 系统内介质为气体或液体是更为适用。本方法操作容易、 结果准确。但测试监控的时间比较长，变化速度较慢，变 化过程无法详细了解。
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热流法
• 透热法：先在容器或管壁一侧均匀加热，在加热过 程记录另一侧的温度变化。对相同材料而言，壁厚薄的 地方相对应的另一侧处温度上升较快。若材料中有缺陷 （如：裂纹或夹杂），其导热性比工件材料要差，使通 过该处热流减慢。利用这种热流差别来发现壁厚的局部 变化及内部缺陷。
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直接称重法
• 原理：直接测定腐蚀后试样的质量变化来确定其发生的腐
腐蚀电化学研究方法常用技术
Ecorr下：ia=ic= icorr
所以将Tafel 直线外推相交于自腐蚀电位 Ecorr 处，可求出腐蚀速度 icorr ，或 分别由一条阴极极化曲线或阳极极化曲线与Ecorr相交，得到icorr。
条件：外加极化△E较大（通常为>mv），即强 极化区或称Tafel区，测定强极化区的方法常被 用来测定局部阳、阴极过程的Tafel常数ba和bc （斜率）。强极化区测试方法是最经典的腐蚀 速度电化学测试方法，较为简单方便，但测试 时间长，且对腐蚀体系表面状态影响大，测试 精度较差。
Ecorr
腐蚀电极体系：阳极极化时：E-Ecorr= -balgicorr+ balgia 或ia=icorr exp 阴极极化时：E-Ecorபைடு நூலகம்= -bclgicorr+ baaclgic
2.303( E Ecorr ) 或ic=icorr exp bc
lgicorr lgi
2.303( E Ecorr ) ba
设阴极反应受扩散控制（bc→∞），则选择对称极化的两点△E和-△E，相应的 外电流分别为ia、ic，则据（A）式： 2.3E -1] （1） ia= icorr[exp ba
2.3E ic= icorr[1-exp ] （2） ba 2.3E 两式相除（1）/（2）得γ= ia/ ic=exp （3） b a E 2.3E 由上式可计算 ba= = （4） lg ln
— —
Rpdt，
0
根据失重数据，求出腐蚀率，由Faradary定律换算成相应的icorr数值
Rp ，求出B。 由线性极化方程式 B=icorr·
t
四、弱极化区测量方法
前述的线性极化技术是一种快速灵敏的、可以 连续测量瞬时腐蚀速度的电化学方法，但这种极 化技术，也有固有的局限性和缺点，如有的腐蚀 体系在Ecorr附近线性度不好，另外使用线性极化 技术必须已知 Tafel 常数或总常数 B 。下面要讲的 弱极化测量方法则不受腐蚀体系线性度限制，也 无须已知Tafel常数即可直接求得腐蚀电流。 Barnartt于1970年提出了两点法和三点法，可同 时测量腐蚀体系的icorr和Tafel常数。