实验二 金属的腐蚀与抑制

-4.00
-5.00
-6.00
Potential/V
电化学原理与方法实验报告
4
电位阶跃图
7 6 5 4 3 2 1 0
Current/1e-3A
y = 0.0231x + 0.9401
y = 0.1866x - 0.8614
-1 -2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
y = 36.881x - 7.8587 R2 = 0.9937
ln(A)
-0.01
-0.005
0 △E／Ｖ
0.005
0.01
0.015
缓蚀溶液中△E～lnA曲线
-8.2
y = 29.734x - 8.6525
-8.4
R = 0.9923
2
-8.6
-8.8
ln(A)
-9.0
-9.2
-9.4
-9.6
-9.8 -0.035
-0.03
-0.025
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
△E/V
电化学原理与方法实验报告
9
硫酸溶液中△E～lnA 曲线拟合参数如下 T/K ln (icorr/A) k= β = icorr 303 -7.8587 36.881 4.82E-01 3.864E-04
Time/sec
硫酸溶液中金属腐蚀极化曲线
2.50E-02 2.00E-02 1.50E-02 1.00E-02
Current/A
5.00E-03 0.00E+00 -5.00E-03 -1.00E-02 -1.50E-02 -2.00E-02 -2.50E-02 -1.3
-1.2
-1.1
-1
-0.9
缓蚀溶液中△E～lnA 曲线拟合参数如下 T/K ln (icorr/A) k= β = icorr 303 -8.6525 29.734 3.88E-01 1.747 E-04
i corr (硫酸） - i corr (六次甲基四胺） (3.864 1.747) 10 4 （缓蚀） 0.548 54.8% i corr (硫酸） 3.864 10 4
缓蚀溶液中的塔菲尔曲线图
0.00 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3
y = 15.114x + 7.987 R2 = 0.9968 y = -6.8478x - 8.8958 R2 = 0.9992
-1.00
-2.00
log(i/A)
-3.00
四、数据记录
仪器：电化学工作站、研究电极（标准A3 钢试片）、辅助电圾（铂网）、三电极平板型电解池、 参比电极（饱和甘汞电极）。 药品：丙酮（化学纯）、硫酸溶液（分析纯，0.5 molּ L-1 ）、六次甲基四胺（分析纯）。 材料：金相砂纸（M5）。
电化学原理与方法实验报告
3
五、实验结果
硫酸溶液中塔菲尔曲线图
-0.78
3
2
-0.785
电极电势/V
-0.79
-0.795
-0.8
-0.805 -4.0E-04
-3.0E-04
-2.0E-04
-1.0E-04
0.0E+00
1.0E-04
2.0E-04
3.0E-04
弱极化区电流/A
缓蚀溶液中弱极化区曲线
-0.755
y = 1E+08x3 - 65040x2 + 72.903x - 0.7703
bc=15.114
d 1 33.44 di 0.0299 d 1 R p (缓蚀） 72.46 di 0.0138 R p (硫酸）
2. 计算试片在 0.5 molּ L-1 硫酸溶液中的腐蚀速率。
icorr (硫酸）
RT 8.314 300 3.865E 4 zFR p 2 96485 33.44 RT 8.314 300 1.784 E 4 zFR p 2 96485 72.46
-1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 0 -0.3
-1
y = -2.3353x - 4.4534 R2 = 0.9945
y = 2.8657x - 0.3624 R2 = 0.9943
-2
log(i/A)
-3
-4
-5
-6
Potential/V
-3.00E-04
-4.00E-04
-0.805
-0.8
Байду номын сангаас
-0.795
-0.79 Potential/V
-0.785
-0.78
-0.775
缓蚀溶液中腐蚀极化曲线
5.0E-02 4.0E-02 3.0E-02 2.0E-02
Current/A
1.0E-02 0.0E+00 -1.0E-02 -2.0E-02 -3.0E-02 -4.0E-02 -1.3
-0.76
R2 = 0.9998
-0.765
电极电势/V
-0.77
-0.775
-0.78
-0.785 -1.5E-04
-1.0E-04
-5.0E-05
0.0E+00
5.0E-05
1.0E-04
1.5E-04
2.0E-04
弱极化区电流/A
电化学原理与方法实验报告
8
硫酸溶液中△E～lnA曲线
-7.3 -7.4 -7.5 -7.6 -7.7 -7.8 -7.9 -8 -8.1 -8.2








ia (ia ia ) ( ic ic )
电化学原理与方法实验报告
2
上图为随电流密度i 的变化电极势的变化图。 由图可见， 当腐蚀电位 corr 与氢电极势 rH 2 和金 属M 的电极势 rM 相距较远（
corr r 2.3RT / F ）时，此时可以略去 ia 和 ic ，则得：

c corr ， a corr ，ba 和bc 分别为阳极过程和阴极过程的塔费尔曲线的斜
率， 为不平衡电极势。是电化学金属腐蚀速率的基本方程式；籍此关系式可测定金属的腐蚀速率。
三、实验步骤
1. 测量研究电极的面积。用金相砂纸（M5）打磨电极，使其光亮。冲洗干净后，用丙酮除油，再用 蒸馏水冲洗干净，同时组装好电解池。 2. 在电解池中装入 0.5 molּ L-1 硫酸溶液。 3. 接好测量线路，测量研究电极的自然电位。 4. 恒电位仪置于“准备”状态，设定三角波扫描速度为 10 mVּ s -1 ，扫描范围为自然电位至 -2 V。 5. 将恒电位仪置于“工作”状态，记录研究电极的电流－电压曲线。 6. 恒电位仪置于“准备”状态，设定三角波扫描速度为 10 mVּ s -1 ，扫描范围为自然电位至 +2 V。 7. 将恒电位仪置于“工作”状态，记录研究电极的电流－电压曲线 8. 从步骤5、步骤7 确定的腐蚀电位，以4 mV 的方波信号，周期为300 s ；使研究电极电势自阳极极 化跃迁至阴极极化，记录电流－电压曲线。 9. 重新处理研究电极。 10. 卸出电解池中的溶液，将含有 0.1mol/L六次甲基四胺的 0.5 mol/L硫酸溶液装入电解池，重复步 骤3至步骤8。 注意：在每次完成测量后，须将恒电位仪置于“准备”状态。
ia ia ic


电流密度i 与氢超电势η的经验关系式，即塔费尔公式，为下式。根据电化学反应速率与超电势 的关系，可以得到阳极极化电流
2.303 a ia ia i icorr exp ba
式中，
2.303 c exp b c
zF
RT
E （令 A
I zF 1 exp( E ) RT
，k
zF
RT
）
做出 lnA~ E 曲线，经线性拟合，由斜率 k 和截距可得到β 与 I0 值。
硫酸溶液中弱极化区曲线
-0.775
y = 4E+06x - 1178.9x + 33.044x - 0.7878 R2 = 0.9999
-5.0E-05
-1.0E-04
-1.5E-04 -0.785
-0.78
-0.775
-0.77
-0.765
-0.76
-0.755
Pontential/V
1. 计算 ba、bc 和 RP 值 由硫酸溶液中塔菲尔曲线图：ba=-2.3353 由缓蚀中塔菲尔曲线图：ba=-6.8478 由线性区求解 Rp 原理： bc=2.8657
式中 ia 和 ia 分别为阳极过程的氧化和还原反应的电流密度； 而 ic 和 ic 则分别为阴极过程的还原 和氧化反应的电流密度。 当处于腐蚀状态的金属电极进行极化时，将影响电化学反应。以阳极极化为例：当金属电极进 行阳极极化时， 电位正移， 使金属电极上净的氧化反应速率 （ ia ia ） 增加， 净的还原速率 （ ic ic ） 减小，其阳极极化电流为：
icorr (六次甲基四胺）
3. 计算六次甲基四胺的缓蚀率。
（缓蚀）
i corr (硫酸） - i corr (六次甲基四胺） 0.538 53.8% i corr (硫酸）
电化学原理与方法实验报告
7
利用弱极化区数据求取动力学参数原理
ln I zF 1 exp( E ) RT ln I 0
实验二 金属的腐蚀与抑制
姓名：林莉 一、实验目的
1. 理解和掌握测定金属腐蚀速率的原理和方法。 2. 掌握电位阶跃法测定极化电阻以及线性电位扫描法测定塔费尔斜率的方法。 3. 测定铁在硫酸溶液中的腐蚀电流。
学号：2012213186
二、基本原理
金属的腐蚀是一个电化学反应过程，腐蚀速率会随着金属表面状态的改变而发生变化，缓蚀剂 的存在可以显著地降低金属的腐蚀速率。 金属在电解液中腐蚀时，往往同时进行两对或两对以上的电化学反应。当金属在酸性溶液中腐 蚀时，金属必定发生两对电化学反应：
-1.2
-1.1
-1
-0.9
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
Potential/V
电化学原理与方法实验报告
6
缓蚀溶液中线性区求解Rp
2.0E-04
y = 0.0138x + 0.0106
1.5E-04
R2 = 0.9961
1.0E-04
Current/A
5.0E-05
0.0E+00
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
Pontential/V
电化学原理与方法实验报告
5
硫酸溶液中线性区求解Rp
3.00E-04
2.00E-04
y = 0.0299x + 0.0235 R2 = 0.9998
1.00E-04
Current/A
0.00E+00
-1.00E-04
-2.00E-04