腐蚀电化学实验报告

精心整理

腐蚀电化学分析

杨聪仁教授编撰

一、实验目的

以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。

二、实验原理

2-1均匀腐抑制剂及以免产生所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。

孔蚀腐蚀

孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。

间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。若要产生间隙腐蚀，必须有一个间隙其宽度足够让液体进入，但却也可使液体停滞不流出。因此，间隙腐蚀通常发生于开口处有百万分之几公尺或更小宽度的间隙。

粒间腐蚀

粒间腐蚀是发生在合金晶界及晶界附近的局部腐蚀现象。在正常情况下，若金属均匀腐蚀时，晶界的反应只会稍快于基地的反应。但在某些情况下，晶界区域会变得很容易起反应而导致粒间腐蚀，如此会使合金的强度下，甚至导致晶界分裂。

应力腐蚀

金属

播时，

当腐蚀

当金

因此摩擦

2-2腐蚀速率之测试

在实验室中一般用来评估材料的耐蚀性及腐蚀行为有下列几种方式：

(1)计划性间歇测试法(Planned-intervaltests)

腐蚀反应是涵括环境反应与金属反应两者。计划性间歇测试法(ASTMG31)可显示两件事：环境之侵蚀性(corrosivity,reactivity)是如何随时间在改变，以及金属腐蚀度(corrodibility)是如何随时间在改变，溶液侵蚀性是由于腐蚀生成物浓度增高，溶液中所含原侵蚀性物种逐渐消耗短缺，或因微生物在溶液中生长或死亡等原因而随时间在改变。金属腐蚀度通常会因腐蚀生成物有趋势在金属表面

上形成保护层而随时间在减缓。但若腐蚀过程会大幅增高表面粗糙度，或保护层被破坏时，则腐蚀会随时间增长而增高。

测试之结果以腐蚀速度表示时，有两种方法可实行。其一为以单位时间、单位表面积因腐蚀而减少之重量来表示腐蚀度，其最常用之单位为每天每平方公寸金属损耗之毫克数(mdd)，另一方式是以单位时间的侵蚀深度来表示侵蚀度，而其最常用之单位为每年所侵蚀之mils(mpy)。当然此二种方式可因选择单位的不同而有不同的表示方法。腐蚀度(mdd)表示的是一定时间内重量的变化量而已，计算可说是甚简单，只是所得数值即使是相同，侵蚀深度却会因材料密度之差异而有所不同。另一方面：侵蚀度(mpy)是一定期间中之侵蚀深度，不管材料之种类如何，可于同一基准下做比较，所以在同一环境中，对各种材料之腐蚀速度做相对评价时会方便许多。

(2)

WE)、参考电极

、标准氢电极

来

阴极极化曲线与阳极极化曲线的交点为金属的腐蚀电位(Ecorr)，

即为金属开始发生腐蚀的电位；腐蚀电流的求得有两种方法：塔弗外插法(Tafelextrapolation)和线性极化法(Linearpolarization)又称为极化电阻法(polarizationresistance)，塔弗外插法在腐蚀电位±50mv区域附近，可得一线性区域，称为塔弗直线区(Tafelregion)，阴极与阳极极化曲线的塔弗直线区切线(βa、βc)外插交于横轴，即为腐蚀电流(Icorr)，可代表腐蚀速率。

然而，大部分的情况并不是如此单纯，在腐蚀电位±50mv的极化曲线区域，可能不是线性关系，所以可以使用第二种方法－线性极化法，在低电流时，电压与电流的对数有塔弗公式的线性关系，而在电流更低时，大约在腐蚀电位±10mv的范围内，外加电压与电流密度也会呈线性关系，如图五，可由下列公式来表示，由此可求得腐蚀电流(Icorr)。

图四

Rp ＝I

E ∆∆＝)(3.2c a Icorr c a ββββ+⋅Rp ：极化电阻 βa ：阳极曲线塔弗斜率

βc ：阴极曲线塔弗斜率

三、实验设备及材料

恒电位仪、五口瓶、参考电极、碳棒、单蕊铜导线、氮气、AB 型混合胶、三用电表、化学药品

1.研磨：将试片研磨至砂纸＃1200以上。

2?.工作电极的制备：在试片正面刻划上1㎝x1㎝的区域，试片背面与单蕊铜导线接合，然后在整个试片及铜线表面涂上AB 胶，只裸露出1㎝x1㎝刻划的区域，接着使用三用电表测试铜导线与试片之间是否导电。

3.将参考电极、碳棒、工作电极依序放入五口瓶中，并调整其相对位置，装入腐蚀液，通氮气除氧30

4.

5.1231.2.下列为碳钢在0.5NH 2SO 4中的阴极极化数据，请画出极化曲线图并决定其极化电阻(Rp)。

3.比较塔弗外插法与线性极化法的优缺点。

4.在腐蚀工程上，用来测量腐蚀速率的方法有哪些？ 七、参考文献

1.“电化学”，熊楚强、王月着，文京图书有限公司

2.“腐蚀控制”，鲜祺振着，徐氏基金会

3.“腐蚀及其防制”，柯贤文，全华科技图书有限公司

4.“防蚀技术”，刘富雄，全华科技图书有限公司

5.DennyA.Jones,“PrinciplesAndPreventionofCorrosion”2nded.(Prentice-Hall,Inc.1996)

附录Ⅰ

电位

1.

2.

以锌在

。

极动力(

即阴

得，如果能求得塔弗斜率(可由氧化还原曲线实验测知)，则腐蚀电位和腐蚀电流即可以由绘图求知。可见平衡电位、交换电流和塔弗斜率乃为决定腐蚀电位和腐蚀电流的重要因素。