tafel曲线
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扫速越慢反应电极表面情况越准确开路电位测试开路电位测试开路电位测试开路电位测试计数间隔运行时间最低电位最高电位修改各参数值10测试测试11再根据开路电位测试结果进行tafel测试测试测试扫描初始电位扫描速率测试次数扫描结束电位静置时间灵敏度修改各参数值12实验结果上图是低碳钢在20下在1mhcl溶液中的tafel图形工作面积为1cm数据导出数据导出调节有效位数调节有效位数数据导出数据导出调节有效位数调节有效位数根据需要调节有效数字位数通常选择4位或6位本例中使用6位有效数字
2.2 开路电位测试
9
1 3
2
2.2 开路电位测试
10
47
运行时间 计数间隔 最高电位 最低电位
5
6
修改各参数值
2.2 tafel测试
11
再根据开路电位测试结果进行tafel测试
1 3
2
2.2 tafel测试
12
47
扫描初始电位 扫描结束电位
测试次数
扫描速率 静置时间
灵敏度
5
6
修改各参数值
2.2 实验结果
• 例如，对此电极，工作面积为1 cm2。计算过程如下： • 先计算腐蚀电流为10logi= 10-3.068 =0.000855067(A)
• 再计算其腐蚀电流密度为0.000855067/1=855(μA cm−2)
Ecorr
Cat Slp
Ano Slp Icorr
(V vs. SCE) ( mV dec-1) ( mV dec-1) (μA/cm2)
• [3] Li, W. H.; He, Q.; Pei, C. L.; Hou, B. R. Some new triazole deri vatives as inhibitors for mild steel corrosion in acidic medium. Appl. Electrochem. 38 (2008), 289 − 295.
• [5] E. Me Cafferty. Validation of corrosion rates measured by the Ta fel extrapolation method. [J] Corrosion Science, 2005, 47(12):3202 一3215.
bc、ba值分别为9.399 ， 11.183 单位（1/V） 但一般Tafel斜率的单位：mV/dec 因此bc值为：1/ 9.399 *1000=106.4 ba值为： 1/ 11.183 *1000=89.4
3.3 腐蚀电流密度的计算
35
• 腐蚀电流密度的算法：先算出其腐蚀电流，值为10logi， 再除以其工作面积。
• 用强极化曲线的方法可以分别由阳极部分曲线的参 数得到阳极溶解反应的电极信息，由阴极部分曲线 的参数得到阴极还原反应的电极信息[1] 。
理想的强极化曲线
6
6
1.2 公式及主要参数
7
• Tafel关系式：η=a+bLogi η:过电位 a:电极材料不同，a值不同； b:(Tafel slope)反应机理不同，b 值不同。 i:电流密度
• 在此主要介绍强极化测量方法及数据处理过程。
• 强极化测量的优点是：分别进行两个方向的测量可 以分别得到有关腐蚀过程阳极反应和阴极反应的可 靠信息。[1]
1.1 强极化曲线的概念
5
• 例如： 当电极是腐蚀金属电极，溶液是腐蚀性溶液时，在 电极上同时进行两个电极反应：一个是金属的阳极 溶解反应，一个是去极化剂的阴极还原反应。
• 当过电位的绝对值
|η|>2.303RT/αnF 时，进入了强极化区。式中，nF为1mol Mn+携带的 正电量数，α为传递系数，且很多情况下实验求得的 α数值比较接近0.5，因而一般取其值为0.5。[1,2] 计算可得：
当n=1时， | η |≥120 mV即进入了强极化区； 当n=2时， | η |≥60 mV即进入了强极化区； 当n=3时， ……
-0.529
106.4
89.4 855
与文献[3,4]中运算结果无太大差别
3.4 对特殊情况的处理
36
• 强极化曲线有两种不同情况：①呈现Tafel直 线；②偏离Tafel直线。对情况①，将极化曲 线Tafel直线区外推至自腐蚀电位，这一方法 可以得到腐蚀电流密度及Tafel参数。对情况 ②，由于偏离的情况多种多样，比较复杂， 需根据极化曲线背离Tafel直线的具体情况， 采用不同的处理方法，获得腐蚀电流密度及 极化斜率等其它参数。
• Tafel斜率的单位：mV/dec
2.1试验步骤
88
• 试验步骤
• 第一步：查相关文献。多查几篇文献，找到 文献中选择的扫描范围，扫速等信息。
• 第二步：进行开路电位测试。 • 第三步：进行强极化曲线测试。其扫描范围
一般为开路电位值-300mV—开路电位值
+300mV，扫速可以直接用文献中的扫速。 （扫速越慢，反应电极表面情况越准确） • 第四步：根据试扫的结果调整扫描范围；
使用”
修改格式后 的原始数据
图片
3.2 强极化曲线分区
25
• 强极化曲线分为3个区，线性区、弱极化区和tafel区 （即强极化区），做切线时应选择在tafel区，实际 中一般从阴、阳极极化曲线的线性区开始处做切线。
线性区 弱极化区
tafel区
3.2 Tafel分析方法
26
• 有两种分析方法
• ①阴极和阳极的tafel区做切线，外推，交点处对应的 横纵坐标值分别为腐蚀电流密度的对数和腐蚀电位，
20
导入单组
1
Байду номын сангаас
TXT文件
2
3
3.1导入TXT数据——多组数据
21
导入多组 TXT文件
1
2
4 3 5
Final
3.1 作图
22
• 将数据导入origin
3.1 作图
点击画图键画图
23
用鼠标选 中所需的 两列数据
3.1 作图
24
关于作图的格式 修改参见贺毓玲 的“Origin 8.0教 程”及“Origin的
3.4 对特殊情况的处理
37
• 导致情况②出现的原因多种多样，其中由于 强极化测量时极化电流密度很大，参比电极 与被测腐蚀金属之间溶液电阻引起的欧姆电 位降也有可能导致偏离的出现，常见的数据 处理方法为等间距测量方法[1] 。
• 美国人E. McCafferty提出的修饰Tafel外延法[5] 也可用于偏离Tafel直线时的数据处理。
13
上图是低碳钢在20℃下在1M HCl溶液中 的tafel图形，工作面积为1cm2
2.3 数据导出—调节有效位数
14
1
2
2.3 数据导出—调节有效位数
15
根据需要调节 4 有效数字位数，
通常选择4位
有效 数字
或6位，本例
位数
3
中使用6位有
效数字。
2.3 数据导出
16
1
2
2.3 数据导出
17
3.2 找tafel区
28
• 例如：对于铁和普通碳钢来说，在酸性 溶液中腐蚀溶解时，其n=2，即 | η |≥6 0 mV时就进入了强极化区。
注意：这种方法计算出的tafel区适合于一 般体系，对于特殊体系不一定适用，特殊体
系应参照具体文献中的数据处理方法。
3.2 找tafel区
29
• 因此，对于实验结果，首先根据上述 方法，将tafel区范围确定在合适范围 内，再在该范围内找线性区。
若一个电极上同时有几个电极反应进行， 在电极电位 E 和电极的外测电流密度 I
的坐标系统中或在E与lg︱I︱的坐标系
统中表示电极电位与外测电流密度之间 关系的曲线。[1]
1.1 强极化曲线的概念
4
• 极化测量分为三类：线性极化测量（linear-polarizati on measurement)、弱极化测量（ low-polarization mea surement)和强极化测量（ high-polarization measurem ent)三种。
选择需要转出 的.bin文件
转出的TXT文 件就在对应 的.bin文件所 在文件夹中
3. 数据处理
3.1 数据导入及预处理
18
将方框内的文字 删除，然后在原 文件名后加“0”， 另存。如该文件 另存为“blank-1-
tafel 0.txt”
3.1 新建一个Origin文件
19
3.1 导入TXT数据——单组数据
修改tafel区 3 范围
7
4 5
6 bc bloagic logia
列表记录所 得结果
3.3 在CHI中分析数据
33
3.3 斜率的计算
34
Ecorr (V vs. SCE)
-0.529
Cat Slp (1/V)
9.399
Ano Slp (1/V)
11.183
Cat Int (logi)
-3.068
• 找线性区具体方法见张李娜《Tafel sl ope 的数据获取及处理》ppt，找到阴 极支线性范围为-0.589—-0.649 mV， 阳极支线性范围为-0.469—-0.409 mV。
3.3 在CHI中分析数据
30
3.3 在CHI中分析数据
31
1 2
3.3 在CHI中分析数据
32
腐蚀电压值
• [4] A.K. Satapathy, G. Gunasekaran, S.C. Sahoo, Kumar Amit, P.V. Rodrigues, Corrosion inhibition by Justicia gendarussa plant extract in hydrochloric acid solution, Corros. Sci. 51 (2009) 2848–2856.
注• 意。：这里介绍的是适合于一般体系的处理 方法，针对自己所做的体系还是应该参照具
体文献中的数据处理方法。
4. 练习题
38
• 请试分析附件中的“练习数据”的 强极化曲线
• 练习数据的工作电极工作面的直 径为11.28mm
参考文献
39
• [1]曹楚南.腐烛电化学原理 第三版[M].化学工业出版社,2008. • [2]李荻.电化学原理第三版[M].北京航空航天大学出版社,2008.
强极化曲线的 数据获取及处理
提纲
2
• 1. 强极化曲线的概念及主要参数 • 2. 数据获取：
实验设计；获取数据；数据导出 • 3. 数据处理：
数据导入及预处理；确定tafel区范围；计 算参数；特殊情况的处理 • 4.练习题
1.1 强极化曲线的概念
3
• 极化曲线（polarization curve)的概念：
• ②将其中一条极化曲线的线性部分外推，与平衡电 位线相交，所得的交点所对应的横纵坐标值为腐蚀 电流密度的对数和腐蚀电位。
• 需要注意的是，如果在自腐蚀电位附近阴极支切线 和阳极支切线没有交点，则采用阴极支切线外推至 与腐蚀电位相交即可。[1,2]
3.2 找tafel区
27
• 关键是如何确定tafel区的位置以及长度，根据《电 化学原理》：
2.2 开路电位测试
9
1 3
2
2.2 开路电位测试
10
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运行时间 计数间隔 最高电位 最低电位
5
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修改各参数值
2.2 tafel测试
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再根据开路电位测试结果进行tafel测试
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2.2 tafel测试
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扫描初始电位 扫描结束电位
测试次数
扫描速率 静置时间
灵敏度
5
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修改各参数值
2.2 实验结果
• 例如，对此电极，工作面积为1 cm2。计算过程如下： • 先计算腐蚀电流为10logi= 10-3.068 =0.000855067(A)
• 再计算其腐蚀电流密度为0.000855067/1=855(μA cm−2)
Ecorr
Cat Slp
Ano Slp Icorr
(V vs. SCE) ( mV dec-1) ( mV dec-1) (μA/cm2)
• [3] Li, W. H.; He, Q.; Pei, C. L.; Hou, B. R. Some new triazole deri vatives as inhibitors for mild steel corrosion in acidic medium. Appl. Electrochem. 38 (2008), 289 − 295.
• [5] E. Me Cafferty. Validation of corrosion rates measured by the Ta fel extrapolation method. [J] Corrosion Science, 2005, 47(12):3202 一3215.
bc、ba值分别为9.399 ， 11.183 单位（1/V） 但一般Tafel斜率的单位：mV/dec 因此bc值为：1/ 9.399 *1000=106.4 ba值为： 1/ 11.183 *1000=89.4
3.3 腐蚀电流密度的计算
35
• 腐蚀电流密度的算法：先算出其腐蚀电流，值为10logi， 再除以其工作面积。
• 用强极化曲线的方法可以分别由阳极部分曲线的参 数得到阳极溶解反应的电极信息，由阴极部分曲线 的参数得到阴极还原反应的电极信息[1] 。
理想的强极化曲线
6
6
1.2 公式及主要参数
7
• Tafel关系式：η=a+bLogi η:过电位 a:电极材料不同，a值不同； b:(Tafel slope)反应机理不同，b 值不同。 i:电流密度
• 在此主要介绍强极化测量方法及数据处理过程。
• 强极化测量的优点是：分别进行两个方向的测量可 以分别得到有关腐蚀过程阳极反应和阴极反应的可 靠信息。[1]
1.1 强极化曲线的概念
5
• 例如： 当电极是腐蚀金属电极，溶液是腐蚀性溶液时，在 电极上同时进行两个电极反应：一个是金属的阳极 溶解反应，一个是去极化剂的阴极还原反应。
• 当过电位的绝对值
|η|>2.303RT/αnF 时，进入了强极化区。式中，nF为1mol Mn+携带的 正电量数，α为传递系数，且很多情况下实验求得的 α数值比较接近0.5，因而一般取其值为0.5。[1,2] 计算可得：
当n=1时， | η |≥120 mV即进入了强极化区； 当n=2时， | η |≥60 mV即进入了强极化区； 当n=3时， ……
-0.529
106.4
89.4 855
与文献[3,4]中运算结果无太大差别
3.4 对特殊情况的处理
36
• 强极化曲线有两种不同情况：①呈现Tafel直 线；②偏离Tafel直线。对情况①，将极化曲 线Tafel直线区外推至自腐蚀电位，这一方法 可以得到腐蚀电流密度及Tafel参数。对情况 ②，由于偏离的情况多种多样，比较复杂， 需根据极化曲线背离Tafel直线的具体情况， 采用不同的处理方法，获得腐蚀电流密度及 极化斜率等其它参数。
• Tafel斜率的单位：mV/dec
2.1试验步骤
88
• 试验步骤
• 第一步：查相关文献。多查几篇文献，找到 文献中选择的扫描范围，扫速等信息。
• 第二步：进行开路电位测试。 • 第三步：进行强极化曲线测试。其扫描范围
一般为开路电位值-300mV—开路电位值
+300mV，扫速可以直接用文献中的扫速。 （扫速越慢，反应电极表面情况越准确） • 第四步：根据试扫的结果调整扫描范围；
使用”
修改格式后 的原始数据
图片
3.2 强极化曲线分区
25
• 强极化曲线分为3个区，线性区、弱极化区和tafel区 （即强极化区），做切线时应选择在tafel区，实际 中一般从阴、阳极极化曲线的线性区开始处做切线。
线性区 弱极化区
tafel区
3.2 Tafel分析方法
26
• 有两种分析方法
• ①阴极和阳极的tafel区做切线，外推，交点处对应的 横纵坐标值分别为腐蚀电流密度的对数和腐蚀电位，
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导入单组
1
Байду номын сангаас
TXT文件
2
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3.1导入TXT数据——多组数据
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导入多组 TXT文件
1
2
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Final
3.1 作图
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• 将数据导入origin
3.1 作图
点击画图键画图
23
用鼠标选 中所需的 两列数据
3.1 作图
24
关于作图的格式 修改参见贺毓玲 的“Origin 8.0教 程”及“Origin的
3.4 对特殊情况的处理
37
• 导致情况②出现的原因多种多样，其中由于 强极化测量时极化电流密度很大，参比电极 与被测腐蚀金属之间溶液电阻引起的欧姆电 位降也有可能导致偏离的出现，常见的数据 处理方法为等间距测量方法[1] 。
• 美国人E. McCafferty提出的修饰Tafel外延法[5] 也可用于偏离Tafel直线时的数据处理。
13
上图是低碳钢在20℃下在1M HCl溶液中 的tafel图形，工作面积为1cm2
2.3 数据导出—调节有效位数
14
1
2
2.3 数据导出—调节有效位数
15
根据需要调节 4 有效数字位数，
通常选择4位
有效 数字
或6位，本例
位数
3
中使用6位有
效数字。
2.3 数据导出
16
1
2
2.3 数据导出
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3.2 找tafel区
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• 例如：对于铁和普通碳钢来说，在酸性 溶液中腐蚀溶解时，其n=2，即 | η |≥6 0 mV时就进入了强极化区。
注意：这种方法计算出的tafel区适合于一 般体系，对于特殊体系不一定适用，特殊体
系应参照具体文献中的数据处理方法。
3.2 找tafel区
29
• 因此，对于实验结果，首先根据上述 方法，将tafel区范围确定在合适范围 内，再在该范围内找线性区。
若一个电极上同时有几个电极反应进行， 在电极电位 E 和电极的外测电流密度 I
的坐标系统中或在E与lg︱I︱的坐标系
统中表示电极电位与外测电流密度之间 关系的曲线。[1]
1.1 强极化曲线的概念
4
• 极化测量分为三类：线性极化测量（linear-polarizati on measurement)、弱极化测量（ low-polarization mea surement)和强极化测量（ high-polarization measurem ent)三种。
选择需要转出 的.bin文件
转出的TXT文 件就在对应 的.bin文件所 在文件夹中
3. 数据处理
3.1 数据导入及预处理
18
将方框内的文字 删除，然后在原 文件名后加“0”， 另存。如该文件 另存为“blank-1-
tafel 0.txt”
3.1 新建一个Origin文件
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3.1 导入TXT数据——单组数据
修改tafel区 3 范围
7
4 5
6 bc bloagic logia
列表记录所 得结果
3.3 在CHI中分析数据
33
3.3 斜率的计算
34
Ecorr (V vs. SCE)
-0.529
Cat Slp (1/V)
9.399
Ano Slp (1/V)
11.183
Cat Int (logi)
-3.068
• 找线性区具体方法见张李娜《Tafel sl ope 的数据获取及处理》ppt，找到阴 极支线性范围为-0.589—-0.649 mV， 阳极支线性范围为-0.469—-0.409 mV。
3.3 在CHI中分析数据
30
3.3 在CHI中分析数据
31
1 2
3.3 在CHI中分析数据
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腐蚀电压值
• [4] A.K. Satapathy, G. Gunasekaran, S.C. Sahoo, Kumar Amit, P.V. Rodrigues, Corrosion inhibition by Justicia gendarussa plant extract in hydrochloric acid solution, Corros. Sci. 51 (2009) 2848–2856.
注• 意。：这里介绍的是适合于一般体系的处理 方法，针对自己所做的体系还是应该参照具
体文献中的数据处理方法。
4. 练习题
38
• 请试分析附件中的“练习数据”的 强极化曲线
• 练习数据的工作电极工作面的直 径为11.28mm
参考文献
39
• [1]曹楚南.腐烛电化学原理 第三版[M].化学工业出版社,2008. • [2]李荻.电化学原理第三版[M].北京航空航天大学出版社,2008.
强极化曲线的 数据获取及处理
提纲
2
• 1. 强极化曲线的概念及主要参数 • 2. 数据获取：
实验设计；获取数据；数据导出 • 3. 数据处理：
数据导入及预处理；确定tafel区范围；计 算参数；特殊情况的处理 • 4.练习题
1.1 强极化曲线的概念
3
• 极化曲线（polarization curve)的概念：
• ②将其中一条极化曲线的线性部分外推，与平衡电 位线相交，所得的交点所对应的横纵坐标值为腐蚀 电流密度的对数和腐蚀电位。
• 需要注意的是，如果在自腐蚀电位附近阴极支切线 和阳极支切线没有交点，则采用阴极支切线外推至 与腐蚀电位相交即可。[1,2]
3.2 找tafel区
27
• 关键是如何确定tafel区的位置以及长度，根据《电 化学原理》：