塔菲尔曲线金属腐蚀速率的测定
金属腐蚀与防护的实验报告-中南大学粉冶院
⾦属腐蚀与防护的实验报告-中南⼤学粉冶院实验⼀恒电位法测定阳极极化曲线⼀、⽬的1．了解⾦属活化、钝化转变过程及⾦属钝化在研究腐蚀与防护中的作⽤。
2．熟悉恒电位测定极化曲线的⽅法。
3．通过阳极极化曲线的测定，学会选取阳极保护的技术参数。
⼆、实验基本原理测量腐蚀体系的极化曲线，实际就是测量在外加电流作⽤下，⾦属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度（以下简称电密）之间的关系。
测量极化曲线的⽅法可以采⽤恒电位和恒电流两种不同⽅法。
以电密为⾃变量测量极化曲线的⽅法叫恒电流法，以电位为⾃变量的测量⽅法叫恒电位法。
⼀般情况下，若电极电位是电密的单值函数时，恒电流法和恒电位法测得的结果是⼀致的。
但是如果某种⾦属在阳极极化过程中，电极表⾯壮态发⽣变化，具有活化/钝化变化，那么该⾦属的阳极过程只能⽤恒电位法才能将其历程全部揭⽰出来，这时若采⽤恒电流法，则阳极过程某些部分将被掩盖，⽽得不到完整的阳极极化曲线。
在许多情况下，⼀条完整的极化曲线中与⼀个电密相对应可以有⼏个电极电位。
例如，对于具有活化/钝化⾏为的⾦属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。
由阳极极化曲线可知，在⼀定的电位范围内，⾦属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区，还可知⾦属的⾃腐蚀电位（稳定电位）、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。
⽤恒电流法测量时，由⾃腐蚀电位点开始逐渐增加电密，当达到致钝电密点时⾦属开始钝化，由于⼈为控制电密恒定，故电极电位突然增加到很正的数值（到达过钝化区），跳过钝化区，当再增加电密时，所测得的曲线在过钝化区。
因此，⽤恒电流法测不出⾦属进⼊钝化区的真实情况，⽽是从活化区跃⼊过钝化区。
图1 恒电位极化曲线测量装置三、实验仪器及药品电化学⼯作站CHI660D、铂电极、饱和⽢汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、电炉、⽔砂纸、U型管蒸馏⽔、碳酸氢铵、浓氨⽔、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、⽆⽔⼄醇、棉花四、实验步骤1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备烧杯中加⼊3g琼脂和97ml蒸馏⽔，使⽤⽔浴加热法将琼脂加热⾄完全溶解。
tafel曲线 实验指导书
Tafel曲线测定金属的腐蚀速度一、目的1．掌握tafel测定金属腐蚀速度的原理和方法。
2．测定不锈钢在0.25mol/L的硫酸溶液中腐蚀电密i c 、阳极塔菲尔斜率b a和阴极塔菲尔斜率b c。
3．对活化极化控制的电化学腐蚀体系在强极化区的塔菲尔关系加深理解。
4. 学习绘制极化曲线。
二、实验原理金属在电解质溶液中腐蚀时，金属上同时进行着两个或多个电化学反应。
例如铁在酸性介质中腐蚀时，Fe上同时发生反应：Fe →Fe2+ +2e2H+ +2e →H2在无外加电流通过时，电极上无净电荷积累，即氧化反应速度i a等于还原反应速度i c ,并且等于自腐蚀电流I corr ,与此对应的电位是自腐蚀电位E corrr。
如果有外加电流通过时，例如在阳极极化时，电极电位向正向移动，其结果加速了氧化反应速度i a而拟制了还原反应速度i c ,此时，金属上通过的阳极性电流应是：I a= i a-|i c| = i a+ i c同理，阴极极化时，金属上通过的阴极性电流I c也有类似关系。
I c= -|i c| + i a= i c+ i a从电化学反应速度理论可知，当局部阴、阳极反应均受活化极化控制时，过电位（极化电位）η与电密的关系为：i a=i corr epx(2.3η/b a)i c = -i cor r exp(-2.3η/b c)所以I a =i corr[exp(2.3η/b a)- exp(-2.3η/b c)]I c= -i corr[exp(-2.3η/b c)- exp(2.3η/b a)当金属的极化处于强极化区时，阳极性电流中的i c和阴极性电流中的i c都可忽略，于是得到：I a =i corr exp(2.3η/b a)I c=-i corr exp(-2.3η/b c)或写成：η=-b a lg i coor+b a lg i aη= -b c lg i corr+b c lg i c可以看出，在强极化区内若将η对lg i作图，则可以得到直线关系[见《热力设备腐蚀与腐蚀》p257Fig.14—12（a）]。
实验四、金属电化学腐蚀及腐蚀极化曲线测定
三、仪器及试剂
仪器：CHI660B电化学工作站，电解池、
辅助电极（铂电极）．参比电极（带盐桥的 饱和甘汞电极），铁工作电极 。
试剂：硫酸（1mol/L的H2SO4溶液） ，中
性水溶液
四、操作步骤
1．电极处理 工作电极先后800#，1000#砂纸打磨，然后用三次水 清洗，再放入乙醇清洗。 2. 线性扫描伏安法测量铁的极化曲线在工作站中选择 线性扫描伏安法(Linear Sweep Voltammetry)，设 置电位范围为－0.6V ～ ＋1.9V ，扫描速率为2550mV/s，扫描间隙(Interval)设为0.002V及相应的性 能参数，可由仪器自动获得整个的极化曲线。所采用 的扫描速率（即电势变化的速率）需要根据研究体系 的性质选定。 3.测完之后，应使仪器复原，清洗电极。把参比电极 放回原处。
பைடு நூலகம்
同一种金属内的腐蚀电池也是普遍存在的，
它同样导致了金属的电化学腐蚀。同种金属 内部不同部位的电位差是因为金属内部不可 避免地存在着晶间、应力、疲劳、电偶、缝 隙等诸多因素而产生的，这些诸多的因素又 是金属结构在冶炼、加工、安装、焊接等过 程中造成的。这就导致在同一金属结构内部 存在着众多小范围的阳极区和大片的阴极区。 金属一旦处于电解质的环境中，腐蚀电池即 开始工作。
实验装置示意图
五、 数据处理
作阳极极化曲线和阴极极化曲线，由二条切
线的交点z求Ecor、Icor，求出本实验中的腐蚀 速率。
六、 思考讨论
三个电极各有何作用？
以下是腐蚀电池形成的缺一不可的条件： 1.必须有阴极和阳极。 2.阴极和阳极之间必须有电位差（这种电位差 因金属内晶间、应力、疲劳程度、电偶等的差 异的存在以及金属表面缝隙、氧浓差等现象的 存在，极容易在同一金属结构体内形成）；亦 可在两个不同电位金属间形成。 3.阴极和阳极之间必须有金属的电流通道。 4.阴极和阳极必须浸在同一电解质中，该电解 质中有流动的自由离子。
实验一-----失重法测金属腐蚀速度
材料腐蚀与防护实验指导书山东科技大学材料学院金属材料系 2007 ———————★★———————目录1.腐蚀体系的极化性能2.失重法测金属腐蚀速度实验一 腐蚀体系的极化性能1. 实验目的（1）分析活化极化控制腐蚀体系极化曲线的特征。
（2）掌握恒电位法测定极化曲线的基本原理和方法。
（3）学习塔菲尔区外延法求腐蚀电流的原理和方法。
（4）熟悉恒电位仪或电化学综合测试仪的操作规程。
2. 基本原理见《金属腐蚀理论及腐蚀控制》第四章，见《金属腐蚀理论及应用》第二章的第二、四、八、十节内容。
当电极上有净电流通过时，电极电位显著偏离了未通电时的开路电位（平衡电位或非平衡的稳态电位），这种现象叫做电极的极化。
当通过外加电流时电极电位偏离稳定电位的的现象，成为腐蚀体系的极化。
研究对一腐蚀金属电极外加极化时，其极化电位与外加电流之间的关系即是腐蚀金属电极的极化曲线。
金属的电化学腐蚀中，常用电流密度来表示腐蚀速度（单位时间内金属腐蚀的程度）。
腐蚀金属电极的一般速度方程式如下：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆--∆=c a corr b E b E I I 303.2exp 303.2exp它是大部分测定腐蚀速度的电化学方法的理论基础。
方程式中通过试验测定的数据是自腐蚀电位corr E和一系列极化电位E ∆以及相对应的极化电流I ，然后从实验测定的极化数据计算出金属的腐蚀速度corr i以及其它有关电化学参数。
3.实验内容及要求（1）用恒电位法测量低碳钢（Q235）试样在0.05mol/L 硫酸氢钠中的极化曲线，了解这种活化极化腐蚀体系极化曲线的特征。
（2）用塔菲尔区外延法确定腐蚀电流密度及极化曲线的Tafle 斜率值。
4.实验装置及仪器用品（1） 实验仪器和试剂实验仪器： 烧杯500mL 2个玻璃棒 1个 鲁金毛细管 1个1480A 8通道恒电位仪和POTENTIOSTAT/GALVANOSTAT 273试 剂： NaHSO 4 （2）实验参数实验温度：常压、室温 26-28o C实验溶液： NaHSO溶液0.05mol/L4实验气氛：空气装置状态：静止静置时间： 2000s电极体系：三电极体系待测电极： Q235（面积约为1cm2）参比电极：饱和甘汞电极辅助阴极： pt电极（面积约为2cm2）阳极极化曲线电压： -0.05V～0.8V（相对于开路电压）扫描速度： 0.5mV/s扫描方式：动电位线性扫描图1 极化曲线测量电路示意图（3）试样的准备试样用砂纸打光、酒精脱脂去污洗净，然后取10×10mm试样面积作为工作表面，背部焊接导线，其余部分用环氧树脂（或绝缘清漆、AB胶、石蜡等）覆盖。
塔菲尔外推法测定镁合金的腐蚀速率
用塔菲尔外推法测定镁合金的腐蚀速率石志明刘明Andrej Atrens关键词：镁腐蚀失重法塔菲尔外推法析氢法摘要：利用极化曲线塔菲尔外推法来充分估计镁合金的腐蚀的假说，在这里称为镁的电化学测量假设。
原则上，可以用一个有效的反例反驳。
宋和Atrens在2003年的镁腐蚀的论文就表明，关于镁合金，塔菲尔外推法不能可靠地测定腐蚀速率。
本文考察了近期文献，进一步研究镁的电化学测量假设。
文献表明，利用极化曲线的塔菲尔外推法所测定的镁合金腐蚀速率与失重法和析氢法腐蚀速率不同。
典型的偏差介于50%-90%，这些远大于精确测量方法的误差，同时也表明，需要对镁的塔菲尔外推法仔细的审查。
但本文研究并不打算用塔菲尔外推法说明镁的腐蚀及相关应用，强烈建议这些测量应由至少两个其它三个简单的测量方法使用补充：（一）重量损失率，（二）析氢速率，（三）镁离子离开金属表面速率。
这个方法比没有补充的好很多。
1.简介因镁合金密度低，有足够的强度重量比和良好的铸造性，镁合金常常应用于交通运输（如汽车制造），然而它的防腐性能差[1–5]。
因此，目前有许多关于镁腐蚀应用的研究，这些研究是依赖于极化曲线的塔菲尔外推法测定的腐蚀速率。
这样关于镁的研究依赖于此处称之为电化学测量假设，即用极化曲线的塔菲尔外推法可充分估计镁合金的腐蚀速率。
原则上，这样的假设可以用一个有效的反例推翻，宋和Atrens的镁腐蚀的文章就表明，塔菲尔外推法并没有可靠的估计镁合金腐蚀速率。
本文的范围是检验最近进一步探讨镁电化学测量假说的文献，一个辅助的目的是方便镁合金的开发和理解镁应用的腐蚀，从而确保这类研究尽可能有效。
2.腐蚀速率测定方法最简单、最根本的腐蚀速率的测量方法是测量金属的腐蚀速率，PW (mg/cm2 /d)，这可以使用[6-9]公式（1）转换为平均腐蚀速度（mm / y）P W =3.65△W/ρ（1）ρ是金属的密度(g/cm3)，镁合金的密度ρ是1.74 g/cm3。
实验一-----失重法测金属腐蚀速度
材料腐蚀与防护实验指导书山东科技大学材料学院金属材料系 2007 ———————★★———————目录1.腐蚀体系的极化性能2.失重法测金属腐蚀速度实验一 腐蚀体系的极化性能1. 实验目的（1）分析活化极化控制腐蚀体系极化曲线的特征。
（2）掌握恒电位法测定极化曲线的基本原理和方法。
（3）学习塔菲尔区外延法求腐蚀电流的原理和方法。
（4）熟悉恒电位仪或电化学综合测试仪的操作规程。
2. 基本原理见《金属腐蚀理论及腐蚀控制》第四章，见《金属腐蚀理论及应用》第二章的第二、四、八、十节内容。
当电极上有净电流通过时，电极电位显著偏离了未通电时的开路电位（平衡电位或非平衡的稳态电位），这种现象叫做电极的极化。
当通过外加电流时电极电位偏离稳定电位的的现象，成为腐蚀体系的极化。
研究对一腐蚀金属电极外加极化时，其极化电位与外加电流之间的关系即是腐蚀金属电极的极化曲线。
金属的电化学腐蚀中，常用电流密度来表示腐蚀速度（单位时间内金属腐蚀的程度）。
腐蚀金属电极的一般速度方程式如下：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆--∆=c a corr b E b E I I 303.2exp 303.2exp它是大部分测定腐蚀速度的电化学方法的理论基础。
方程式中通过试验测定的数据是自腐蚀电位corr E和一系列极化电位E ∆以及相对应的极化电流I ，然后从实验测定的极化数据计算出金属的腐蚀速度corr i以及其它有关电化学参数。
3.实验内容及要求（1）用恒电位法测量低碳钢（Q235）试样在0.05mol/L 硫酸氢钠中的极化曲线，了解这种活化极化腐蚀体系极化曲线的特征。
（2）用塔菲尔区外延法确定腐蚀电流密度及极化曲线的Tafle 斜率值。
4.实验装置及仪器用品（1） 实验仪器和试剂实验仪器： 烧杯500mL 2个玻璃棒 1个 鲁金毛细管 1个1480A 8通道恒电位仪和POTENTIOSTAT/GALVANOSTAT 273试 剂： NaHSO 4 （2）实验参数实验温度：常压、室温 26-28o C实验溶液： NaHSO溶液0.05mol/L4实验气氛：空气装置状态：静止静置时间： 2000s电极体系：三电极体系待测电极： Q235（面积约为1cm2）参比电极：饱和甘汞电极辅助阴极： pt电极（面积约为2cm2）阳极极化曲线电压： -0.05V～0.8V（相对于开路电压）扫描速度： 0.5mV/s扫描方式：动电位线性扫描图1 极化曲线测量电路示意图（3）试样的准备试样用砂纸打光、酒精脱脂去污洗净，然后取10×10mm试样面积作为工作表面，背部焊接导线，其余部分用环氧树脂（或绝缘清漆、AB胶、石蜡等）覆盖。
用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度
用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度一、实验目的1.了解测定金属材料腐蚀速度的电化学方法。
2.掌握Tafel曲线外推法的原理与方法。
3.熟悉LK98BⅡ型微机电化学分析系统(天津市兰力科化学电子高技术有限公司制造)。
二、实验原理在使用金属的过程中，人们不仅关心它是否会发生腐蚀(热力学可能性)，更关心其腐蚀速度的大小(动力学问题)。
腐蚀速度表示单位时间内金属腐蚀的程度。
迄今为止，普遍应用的测定腐蚀速度方法仍然是经典的失重法。
失重法的优点是准确可靠，但由于实验周期长，需要做多组平行实验并且操作麻烦，所以满足不了快速的要求。
电化学方法的优点是快速简便并有可能用于现场监控，因而得到了人们的重视。
测定金属材料腐蚀速度的电化学方法有塔菲尔曲线外推法、线性极化法、三点法、恒电流暂态法、交流阻抗法等。
本实验采用塔菲尔(Tafel)曲线外推法测定其腐蚀速度。
1905年，塔菲尔(Tafel)提出了塔菲尔关系式，也即：在过电位足够大（η>50mv）时，过电位与电流密度有如下的定量关系，称为塔菲尔公式：η+=a lnbia,是常数。
常数a是电流密度i等于1A·cm-2时的超电势值，它与电式中i是电流密度；b极材料、电极表面状态、溶液组成以及实验温度等密切相关。
b的数值对于大多数的金属来说相差不多，在常温下接近于0.050V。
如用以10为低的对数，b约为0.116V。
这意味着，电流密度增加10倍，则过电位约增加0.116V。
iTafel曲线外推法求corrlg为横坐标作图，塔菲尔关系是一条直线(如上图所示)。
这个关系如用η为纵坐标，i在电流密度很小时不能与事实相符合。
因为按照该公式，当i→0时，η应趋向-∞，这当然是不对的。
当i→0时，电极上的情况接近于可逆电极，η应该是零而不应该是-∞。
实际上，在低电流密度时，过电位不遵守塔菲尔公式而出现了另外一种性质的关系，即过电位η=。
与通过电极的电流密度成正比，可表示为iω如上图所示，在强极化区，即过电位足够大（ >50mv）时，过电位与电流密度成一直线。
金属腐蚀与保护--电化学腐蚀
腐蚀系统的极化：若在稳态下的腐蚀系统，施加一个外电流．则电势即偏离腐蚀系统， 腐蚀系统的极化：若在稳态下的腐蚀系统，施加一个外电流．则电势即偏离腐蚀系统，也 就是发生所谓极化，是腐蚀系统的极化． 就是发生所谓极化，是腐蚀系统的极化． 极化曲线：表示电极电位和电流之间的关系的曲线叫作极化曲线。 极化曲线：表示电极电位和电流之间的关系的曲线叫作极化曲线。 阳极极化曲线：阳极电位和电流的关系曲线。（外加电压高于自腐蚀电位Ecorr） 阳极极化曲线：阳极电位和电流的关系曲线。（外加电压高于自腐蚀电位 。（外加电压高于自腐蚀电位 阴极极化曲线：阴极电位和电流的关系曲线。 外加电压低于自腐蚀电位E 阴极极化曲线：阴极电位和电流的关系曲线。 （外加电压低于自腐蚀电位 corr） 表观极化曲线：腐蚀系统通过外电流时的电位和电流关系，亦称实测极化曲线。 表观极化曲线：腐蚀系统通过外电流时的电位和电流关系，亦称实测极化曲线。 理论极化曲线：局部阴极和局部阳极的电流和电位关系曲线。在实际腐蚀中， 理论极化曲线：局部阴极和局部阳极的电流和电位关系曲线。在实际腐蚀中，局部阴极和 局部阳极根本无法分开，所以理论极化曲线有时无法得知。 局部阳极根本无法分开，所以理论极化曲线有时无法得知。
塔菲尔公式塔菲曲线
塔菲尔公式塔菲曲线
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
１．塔菲尔曲线：
是符合Tafel 关系的曲线，一般指极化曲线中强极化区的一段，该段曲线（E-lgi 曲线）在一定的区域（tafel 区）呈现线性关系 ２．塔菲尔公式：
η＝ａ＋ｂlgi
η为过电势
ｉ电流密度Ａ．ｃｍ－２
ａ为电流密度ｉ＝１Ａ．ｃｍ－２
时的过电势（塔菲尔线与电势轴的截距）
ｂ为η-lgi 图像中直线斜率称tafel 斜率
ａｂ为塔菲尔常数（与电极材料表面状态温度浓度有关）
３．塔菲尔曲线的应用
测定金属材料的腐蚀速度
A
B
O C
D
AB:线性区 BC ：弱极化区 CD:塔菲尔区 电化学极化公式 i =i
控=i 净
稳态时 i 净=i 充-i 放
∴ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆⎪⎭⎫ ⎝⎛∆==ϕβϕαRT F exp -RT
F -exp i i -0放充i i （巴特勒-伏尔摩方程）
高过电位下的电化学极化规律
当ϕ∆很大时： 忽略B-V 方程右边后一指数项：
取对数：
与经验公式比较
对阴极反应：
对阳极反应
⎪⎭⎫ ⎝⎛->>⎪⎭⎫ ⎝⎛c c RT F RT F ηβηαex p ex p ⎪⎭
⎫ ⎝⎛∆-=ϕαRT F i i c ex p 0c i F
RT i F RT log 3.2log 3.20ααϕ+-=∆-0log 3.2i F RT a α-
=F RT b α3.2=0log 3.2i F RT a β-=F
RT b β3.2=。
金属腐蚀与防护期末复习概要
金属腐蚀期末复习1、测量腐蚀速度电化学方法塔菲尔腐蚀法：将金属样品制成电极浸入腐蚀介质中，测量稳态的伏安（E~I ）数据，作log|I|~E 图，将阴、阳极极化曲线的直线部分延长，所得交点对应的即为logIcor,由腐蚀电流Icor 除以事先精确测量的样品面积S0，即得腐蚀速率。
该法的优点是无需知道塔菲尔斜率ba,bk 的值，实验操作简单。
缺点是用大电流极化到塔菲尔区，金属电极表面的状态会发生改变，与外加极化前的自腐蚀情况有所不同，测得的腐蚀速度不能真实地代表原来的自腐蚀速度，且体系的控制机理有可能发生变化线性极化法：当极化电位很小时（通常小于10mV ），此时称极化曲线的微极化区，公式的指数项按级数展开，可以略去高次项，公式变为Stern-Geary 公式p corr R B i /= IE R p /∆=优点在于能快速测出金属的瞬时腐蚀速度，因属于微极化，因此不会引起金属表面状态的变化及腐蚀控制机理的变化。
缺点在于塔菲尔斜率ba 、bk 需另外测定或从文献选取，准确度不高，且该法不适于电导率低的体系。
弱极化区的极化测量法：有适用于活化极化控制的腐蚀体系的三点法和四点法， 阳极活化控制而阴极由浓度控制的截距法等。
该类方法的极化测量范围一般在距离腐蚀电位为±20~70mV 之间，其优点是可以避免塔菲尔外推法中强极化引起的金属表面状态、溶液成分以及控制机理的改变，又可避免线性极化法中塔菲尔斜率选取或测定以及近似线性区范围选择等引起的误差2、腐蚀电池由哪几份构成阳极、阴极、电解质溶液和电子回路3、解释并画出孔蚀闭塞电池原理图点腐蚀(孔蚀)是一种腐蚀集中在金属表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀。
蚀孔内的金属表面出于活态，电位较负；蚀孔外的金属表面出于钝态，电位较正，于是孔内和孔外构成了一个活态—钝态微电偶腐蚀电池，电池具有大阴极—小阳极的面积比结构，阳极电流密度很大，蚀孔加深很快。
动电位极化曲线 计算腐蚀速率
主题：动电位极化曲线计算腐蚀速率目录1. 动电位极化曲线的概念及原理2. 腐蚀速率的计算方法3. 实际案例分析4. 结论与展望1. 动电位极化曲线的概念及原理动电位极化曲线是一种常用的腐蚀分析方法，它通过测定金属在一定电位范围内的极化曲线，来研究金属的腐蚀行为。
在动电位极化曲线中，横轴表示电位，纵轴表示电流密度。
通过测定金属在极化曲线上的拐点，可以得到金属的腐蚀电位和腐蚀电流密度，进而计算腐蚀速率。
动电位极化曲线的测定可以在自然环境下进行，也可以在实验室中通过电化学方法进行。
通过对动电位极化曲线的分析，可以了解金属在具体环境中的腐蚀行为，为腐蚀预防提供重要参考。
2. 腐蚀速率的计算方法腐蚀速率是描述金属在一定环境条件下腐蚀程度的重要指标。
根据动电位极化曲线的测定结果，可以采用以下方法来计算金属的腐蚀速率。
（1）泊松方程法泊松方程法是一种常用的计算腐蚀速率的方法。
它通过测定金属在不同电位下的动电位极化曲线，并利用泊松方程建立腐蚀速率和电流密度之间的关系，来计算腐蚀速率。
（2）球形极化曲线法球形极化曲线法是一种基于动电位极化曲线的计算腐蚀速率的方法。
它利用金属在球形电极下的动电位极化曲线，通过对曲线的分析，来计算金属的腐蚀速率。
（3）Tafel斜率法Tafel斜率法是一种通过测定金属在不同电位下的动电位极化曲线，利用Tafel斜率和Tafel方程来计算腐蚀速率的方法。
通过对Tafel斜率和Tafel方程的运用，可以较准确地计算金属的腐蚀速率。
3. 实际案例分析以某海洋评台上使用的钢结构为例进行分析，该钢结构在海水中进行了腐蚀测试，得到了相应的动电位极化曲线。
通过对曲线的测定和分析，得到了钢结构在海水中的腐蚀电位和腐蚀电流密度。
根据腐蚀电位和腐蚀电流密度，可以利用上述方法计算钢结构在海水中的腐蚀速率。
通过实际数据的分析和计算，可以较准确地了解钢结构在海水中的腐蚀状况，为相关腐蚀防护措施的制定提供重要参考。
线性极化技术测量金属腐蚀速度（定）（四个学时）
线性极化技术测量金属腐蚀速度(定)(四个学时)线性极化技术测量金属腐蚀速度一、实验目的1．了解线性极化法测定金属腐蚀速度的原理和方法2．掌握电位扫描法测定塔菲尔曲线3．应用塔菲尔曲线计算极化电阻、斜率和腐蚀电流4．应用stern公式计算腐蚀速度二、实验原理以测量铁在硫酸溶液中的腐蚀为例。
从电化学的基础理论可知，当铁在硫酸溶液中时，一定发生两个反应过程：阳极过程：Fe－2e＝Fe2＋＋阴极过程：2H＋2e＝H2如果外电路无电流流过时，铁的阳极溶解速度与表面氢的逸出速度相等，该速度就是铁的腐蚀速度，用电流密度i腐表示，此时铁的电位即是腐蚀电位φ腐。
i腐和φ腐可以通过测定铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线，并将两条曲线的直线段外延相交求得，交点所对应的电流是i腐，电位是φ腐。
图1是铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线示意图。
图1 铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线示意图上述方法在实际应用时，有时两条曲线的外延线交点不准确，给精确测量带来很大的误差。
所以本实验采用线性极化法测定腐蚀速度。
线性极化的含意就是指在腐蚀电位附近，当Δφ≤10mV时，极化电流i与极化电位Δφ之间存在着线性规律。
对于由电化学步骤控制的腐蚀体系，存在下列关系式：该公式即是线性极化法的Stern公式：i腐??babki??? ???2.303(ba?bk)?式中：i/Δφ的倒数称为极化电阻Rr＝Δφ/i。
ba和bk分别为阳极和阴极的Tafel常数，即是两条外延直线的斜率。
根据上述的基本原理，测量腐蚀体系的极化电阻Rr和Tafel曲线的ba和bk，用Stern公式，即可求出腐蚀速度i腐。
一、实验装置1．计算机一台2．电化学分析仪（CHI604B）一台3．电解池3个4．辅助电极（铂片电极）3个5．参比电极（硫酸亚汞电极、甘汞电极）3个6．研究电极（1cm2低碳钢片一面用环氧树脂封固绝缘）3片实验线路示意图，见图二。
图2 测量Tafel 线路示意图二、实验内容及步骤溶液：（1）1N H2SO4（2）1N NaOH（3）3.5% NaCl测量内容：（1）测量三种不同体系的Tafel曲线（2）应用Tafel曲线计算腐蚀电流和斜率（3）应用Tafel曲线求出极化电阻实验步骤1．清洗电解池，装入1N H2SO4溶液。
塔菲尔曲线腐蚀电流
塔菲尔曲线腐蚀电流
塔菲尔曲线腐蚀电流是指在塔菲尔曲线上对应的腐蚀区域的电流密度。
塔菲尔曲线是描述金属在电化学腐蚀环境中电流密度与腐蚀电位之间关系的曲线。
腐蚀电流通过测量电流密度，可以评估金属在特定腐蚀环境中的腐蚀程度。
塔菲尔曲线通常分为三个区域：阳极极性区（阳极溶解区）、锌拇极区和过渡区。
在阳极极性区，金属的腐蚀速度较快；在锌拇极区，金属表面具有保护性的腐蚀产物层，腐蚀速度较慢；过渡区是两个区域之间的过渡区域。
腐蚀电流是腐蚀过程中发生的电化学反应所带来的电流。
它通常通过电位极化法测量，其中通过对电位进行扫描来测定对应的电流密度。
腐蚀电流密度可以用来评估金属的腐蚀程度，并指导腐蚀防护措施的制定和实施。
用fel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度
用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度一、实验目的1.了解测定金属材料腐蚀速度的电化学方法。
2.掌握Tafel曲线外推法的原理与方法。
3.熟悉LK98BⅡ型微机电化学分析系统(天津市兰力科化学电子高技术有限公司制造)。
二、实验原理在使用金属的过程中，人们不仅关心它是否会发生腐蚀(热力学可能性)，更关心其腐蚀速度的大小(动力学问题)。
腐蚀速度表示单位时间内金属腐蚀的程度。
迄今为止，普遍应用的测定腐蚀速度方法仍然是经典的失重法。
失重法的优点是准确可靠，但由于实验周期长，需要做多组平行实验并且操作麻烦，所以满足不了快速的要求。
电化学方法的优点是快速简便并有可能用于现场监控，因而得到了人们的重视。
测定金属材料腐蚀速度的电化学方法有塔菲尔曲线外推法、线性极化法、三点法、恒电流暂态法、交流阻抗法等。
本实验采用塔菲尔(Tafel)曲线外推法测定其腐蚀速度。
1905年，塔菲尔(Tafel)提出了塔菲尔关系式，也即：在过电位足够大（η>50mv）时，过电位与电流密度有如下的定量关系，称为塔菲尔公式：η=+iba lna,是常数。
常数a是电流密度i等于1A·cm-2时的超电势值，它与电式中i是电流密度；b极材料、电极表面状态、溶液组成以及实验温度等密切相关。
b的数值对于大多数的金属来说相差不多，在常温下接近于。
如用以10为低的对数，b约为。
这意味着，电流密度增加10倍，则过电位约增加。
iTafel曲线外推法求corrlg为横坐标作图，塔菲尔关系是一条直线(如上图所示)。
这个关系如用η为纵坐标，i在电流密度很小时不能与事实相符合。
因为按照该公式，当i→0时，η应趋向-∞，这当然是不对的。
当i→0时，电极上的情况接近于可逆电极，η应该是零而不应该是-∞。
实际上，在低电流密度时，过电位不遵守塔菲尔公式而出现了另外一种性质的关系，即过电位η=。
与通过电极的电流密度成正比，可表示为iω如上图所示，在强极化区，即过电位足够大（ >50mv）时，过电位与电流密度成一直线。
金属腐蚀速度的测试方法原理与测试注意事项
测量极化电阻的方法有很多，比较普遍的有直流线性极化 法和交流方波法。
三点法
三点法是利用过电势为10-70mV范围内的极化数据求腐蚀 速度，因而也叫极化法。
由图3所示，在弱极化区对任一选定的过电势测定三个相 关数据点A1（ ，i A ，）、C1（ ，iC，）和C2 （可2得，，iC，2），根据腐蚀速度的基本公式（1）和（2）
2
因此，可由三点的数据得
icorr
iC , (x y)
iC , s2 4r
bC
lg x
lg
s
s2 4r lg 2
bA
lg y
lg
s
s2 4r lg 2
暂态测量
暂态测量技术，是指在外加极化施动扰动的瞬间即开始 连续测量腐蚀体系的响应，测量与记录持续至扰动结束 或达到稳态。
暂态线性极化测量原理：在确定的阶跃延迟间隔时间， 不论阶跃电流所测腐蚀电势与该极化电流下对应的稳态 腐蚀电势间差值随阶跃次数增加而趋于一恒定值，并有
式中： 为单个试样的腐蚀速率；m0和m1分别为腐蚀试
验前后单个试样质量；S为暴露于腐蚀介质的试样总面积；
t为腐蚀试验时间； 为3v个平行试样的平均腐蚀速率。
表2为AZ31镁合金的母材与焊缝在5%NaCl溶液中的静态失
重测试结果。图9为焊接前后168h静态失重测试结果曲线.
Hale Waihona Puke AZ31镁合金 母材在168h后的平均腐蚀速率为0.154 g m2 h ，焊缝在 168h后的平均腐蚀速率为 0.135 g m2 h。实验结果表明，由图9和
v增
m2 m0 S t
m2: 带有腐蚀产物的试样的质量，g
用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度
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2.掌握Tafel曲线外推法的原理与方法。
3.熟悉LK98BⅡ型微机电化学分析系统(天津市兰力科化学电子高技术有限公司制造)。
二、实验原理在使用金属的过程中，人们不仅关心它是否会发生腐蚀(热力学可能性)，更关心其腐蚀速度的大小(动力学问题)。
腐蚀速度表示单位时间内金属腐蚀的程度。
迄今为止，普遍应用的测定腐蚀速度方法仍然是经典的失重法。
失重法的优点是准确可靠，但由于实验周期长，需要做多组平行实验并且操作麻烦，所以满足不了快速的要求。
电化学方法的优点是快速简便并有可能用于现场监控，因而得到了人们的重视。
测定金属材料腐蚀速度的电化学方法有塔菲尔曲线外推法、线性极化法、三点法、恒电流暂态法、交流阻抗法等。
本实验采用塔菲尔(Tafel)曲线外推法测定其腐蚀速度。
1905年，塔菲尔(Tafel)提出了塔菲尔关系式，也即：在过电位足够大（ >50mv）时，过电位与电流密度有如下的定量关系，称为塔菲尔公式：ηb=i+a ln式中i是电流密度；ba,是常数。
常数a是电流密度i等于1A·cm-2时的超电势值，它与电极材料、电极表面状态、溶液组成以及实验温度等密切相关。
b的数值对于大多数的金属来说相差不多，在常温下接近于0.050V。
如用以10为低的对数，b约为0.116V。
这意味着，电流密度增加10倍，则过电位约增加0.116V。
iTafel曲线外推法求corr如用η为纵坐标，ilg为横坐标作图，塔菲尔关系是一条直线(如上图所示)。
这个关系在电流密度很小时不能与事实相符合。
因为按照该公式，当i→0时，η应趋向-∞，这当然是不对的。
当i→0时，电极上的情况接近于可逆电极，η应该是零而不应该是-∞。
塔菲尔曲线金属腐蚀速率的测定
塔菲尔曲线金属腐蚀速率的测定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。
实验报告-极化曲线测量金属的腐蚀速度
湖南大学实验报告课程实验者名称页数（）专业年级、班同组者姓名级别姓名实验日期年月日一、目的和要求1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。
通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流2、论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用二、基本原理当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。
此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。
在本实验中，镁合金和钢分别与0.5mol/L 的NaCl 溶液构成腐蚀体系。
镁合金与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极：Mg= Mg 2++2e阴极：2H 2O+2e=H 2+2OH-钢与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极：Fe= Fe 2++2e阴极：2H 2O+2e=H 2+2OH-腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以i a 表示，阴极反应的速度以i k 表示，当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c。
根据法拉第定律，即在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。
金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。
因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。
金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。
极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。
测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。
在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。
在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为：其中I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。
tafel曲线实验指导书
Tafel曲线测定金属的腐蚀速度一、目的1．掌握tafel测定金属腐蚀速度的原理和方法。
2．测定不锈钢在0.25mol/L的硫酸溶液中腐蚀电密ic 、阳极塔菲尔斜率ba和阴极塔菲尔斜率b c。
3．对活化极化控制的电化学腐蚀体系在强极化区的塔菲尔关系加深理解。
4. 学习绘制极化曲线。
二、实验原理金属在电解质溶液中腐蚀时，金属上同时进行着两个或多个电化学反应。
例如铁在酸性介质中腐蚀时，F e上同时发生反应：Fe →Fe2+ +2e2H+ +2e →H2在无外加电流通过时，电极上无净电荷积累，即氧化反应速度i a等于还原反应速度ic ,并且等于自腐蚀电流Icor r ,与此对应的电位是自腐蚀电位E corrr。
如果有外加电流通过时，例如在阳极极化时，电极电位向正向移动，其结果加速了氧化反应速度i a而拟制了还原反应速度ic,此时，金属上通过的阳极性电流应是：I a= i a-|i c| = i a+ i c同理，阴极极化时，金属上通过的阴极性电流Ic也有类似关系。
I c= -|i c| + i a= i c+ i a从电化学反应速度理论可知，当局部阴、阳极反应均受活化极化控制时，过电位（极化电位）η与电密的关系为：i a=icorrep x(2.3η/b a)i c = -icorrex p(-2.3η/b c)所以I a =i corr[exp(2.3η/b a)- exp(-2.3η/b c)]I c= -i corr[exp(-2.3η/b c)- exp(2.3η/b a)当金属的极化处于强极化区时，阳极性电流中的i c和阴极性电流中的ic都可忽略，于是得到：I a =icorrex p(2.3η/b a)I c=-icorrex p(-2.3η/b c)或写成：η=-balgico or+balgiaη= -bclgico rr+bclgic可以看出，在强极化区内若将η对lgi作图，则可以得到直线关系[见《热力设备腐蚀与腐蚀》p257Fig.14—12（a）]。
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塔菲尔曲线金属腐蚀速率的测定
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 n
M 24
1004.11073.3--⨯=⨯=υ （g/m 2h ） 腐蚀深度为：
corr corr i i n M d 231017.11028.3--⨯=⨯==ρ
ρυ (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。