金属钝化曲线测定
金属腐蚀试验实验一：恒电位法测定阳极极化曲线
实验一：恒电位法测定阳极极化曲线一．实验目的1． 熟悉恒电位仪测定极化曲线的方法；2． 了解金属钝化现象及活化钝化转变过程二．基本原理极化曲线测量是金属电化学腐蚀和保护中一种重要的研究手段。
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之间的关系。
某些金属在特定介质中存在钝化现象，表面生成一层具有保护作用的钝化膜，其阳极极化曲线如图所示：图1－1. 具有活化钝化转变的阳极极化曲线图中Ⅰ区为活化区，Ⅱ区为钝化过渡区，Ⅲ区为钝化区，此时金属表面生成一层具有保护性的钝化膜，Ⅳ区为过钝化区，钝化膜破裂，极化电流增大。
图中a 点所对应的电流密度为维钝电流密度，b 点所对应的电流密度为致钝电流密度。
为了判定金属在电解质溶液中采用阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化电位，必须测定阳极极化曲线。
三．实验仪器及用品恒电位仪，极化池，参比电极，辅助电极，工作电极，天平，量筒，水浴锅，温度计，搅拌棒，碳酸氢铵，氨水，无水酒精棉，水砂纸，四．实验步骤1． 配制实验溶液100毫升去离子水在水浴中加热至40度左右，放入22.9克碳酸氢铵，用玻璃棒搅拌至完全溶解，再加入9毫升氨水；2． 测定阳极极化曲线用水砂纸打磨工作电极至光亮，用无水酒精棉擦干待用；按照仪器要求连线，盐桥尖端与研究电极齐高，经教师确认无误方可开始实验；极化速度100mv/分钟。
实验完毕后拆线，整理实验台。
lgiab五．实验报告要求1．姓名、学号、班级2．试验目的：根据自己的理解简述3．实验原理：根据自己的理解简述，请勿抄书或实验讲义4．仪器药品及实验步骤：简述5．实验数据在表中列出实验数据6．数据处理作E－lgi曲线图，在图中标明致钝电流密度、维钝电流密度及钝化电位区间，并附表列出。
7．结果分析要求对所得的试验结果进行讨论分析，得出最终结论，文中引用参考文献处用上角标[1]的格式标明，并在试验报告后列出所引用的文献。
电化学测试技术实验精简版
1、了解电化学交流阻抗的原理 2、学会用阻抗技术检测电化学工作站仪器
(二) 实验原理
电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测量 方法。由于以小振幅的电信号对体系扰动，一方面对体系产生大的影响，另一方面也使得扰 动于体系的响应之间近似呈线性关系，这就似测量结果的数学处理变得简单。同时，电化学 阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法， 它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极 系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更多的动力学信息及电极界面结构的信息。如： 可以从阻抗谱中含有的时间常数个数及其数值大小推算影响电极过程的状态变量的情况； 可 以从阻抗谱观察电极过程中有无传质过程的影响等等。 即使对于简单的电极系统， 也可以从 测得的一个时间常数的阻抗谱中， 在不同的频率范围得到有关从参比电极到工作电极之间的 溶液电阻、电双层电容以及电极反应电阻的信息。 电化学阻抗谱是研究电极过程动力学、电极表面现象和测定固体电解质电导率的重 要手段。阻抗谱图有Nyquist图、导纳图、复数电容图、Bode图和Warburg图等，其中Nyquist 图是以阻抗虚部-Z”对阻抗的实部Z’做的图。 1) 阻抗谱解析 交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的，其中基本的元件包括：纯电阻R， 纯电容C，阻抗值为1/jC，纯电感L，其阻抗值为jL。实际测量中，将某一频率为的微扰 正弦波信号施加到电解池，这是可把双电层看成一个电容，把电极本身、溶液及电极反应所 引起的阻力均视为电阻，则等效电路如图 3所示.相应的阻抗谱方程图式(2)。
0.0005
I (Amps/cm2)
-0.0005
-0.0015 -0.25
0
0.25
0.50
0.75
实验36镍在H2SO4溶液中的极化曲线的测定.-实验36镍在H2SO4溶液中
实验36 镍在H2SO4溶液中的极化曲线的测定一 实验目的1.掌握恒电势法测定极化曲线的方法。
2．了解极化曲线的物理意义及其应用。
3．学会使用电化学分析仪。
二 预习要求1. 熟悉极化曲线上每一段所表示的意义。
2. 学会用极化曲线分析物质的钝化行为。
三 实验原理金属钝化现象是很常见的。
用控制电位法测量能够钝化的金属的阳极溶解过程时，一般均可得到如图36-1所示的阳极极化曲线。
图中的曲线可分成4个区域[1，2]：(1)AB段为活性溶解区。
此时金属进行正常的阳极溶解，阳极电流随电位的变化符合Tafel公式。
(2)BC段为过渡钝化区。
电位达到B点时，电流为最大值，此时的电流称为钝化电流(i 钝)，所对应的电位称为临界电位或钝化电位(E钝)。
电位过B点后，金属开始钝化，其溶解速度不断降低并过渡到钝化状态(C点之后)。
(3)CD段为稳定钝化区。
在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位而改变。
此时的电流称为钝态金属的稳定溶解电流。
(4)DE段为过钝化区。
D点之后阳极电流又重新随电位的正移而增大，此时可能是高价金属离子的产生；也可能是水电解析出的O2；还可能是两者同时出现。
图36-1 金属钝化曲线金属钝化现象具有实际应用价值。
在化学电源和电镀工业中均采取一定的措施防止阳极钝化现象的发生；而在金属防腐蚀领域中则要求金属处于稳定钝化状态。
在钢铁中添加金属铬和镍使之成为不锈钢是一个典型的例子。
传统测定金属的钝化行为均采用恒电位仪、信号发生器和函数记录仪等模拟电路的仪器[2，3] 。
本文利用CHI电化学分析仪的线性电位扫描法功能测定镍在硫酸溶液和不同氯离子浓度的硫酸溶液中的钝化行为。
与传统方法相比，CHI电化学分析仪在视窗界面下操作，有操作简便、精度和灵敏度高以及处理数据方便等优点。
将该仪器的功能开发应用到基础物理化学实验中，不但提高了物理化学实验的测试层次，也可提高学生对基础实验的兴趣。
四 测量装置和试剂仪器采用美国CH Instruments公司生产(或由上海辰华仪器公司组装)的电化学分析仪，只要具有线性电位扫描(Linear Sweep Vohammetry)测定功能的CHI电化学分析仪(包括CHI600和CHI800系列)均可用于该实验测量。
金属钝化曲线的测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除金属钝化曲线的测定实验报告篇一：极化曲线-实验报告篇二：实验报告-极化曲线测量金属的腐蚀速度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=mg2++2e阴极：2h2o+2e=h2+2oh-钢与nacl溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极：Fe=Fe2++2e阴极：2h2o+2e=h2+2oh-腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以ia表示，阴极反应的速度以ik表示，当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，ia=ik=icorr（icorr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：cI?ia?ik?icorr[exp()?exp(c)]?a?k其中I为外测电流密度，ia为金属阳极溶解的速度，ik 为去极化剂还原的速度，βa、βk分别?ec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。
不锈钢腐蚀实验报告
5.实验结果
溶液
0% NaCl
1% NaCl
3% NaCl
斜率 V/A·cm-2
-103
-58.62
Word 资料
.
6.思考题 1、线性极化法的基本原理是什么？
答：在自腐电位附近电流与电位成线性关系。根据关系式
多
次简化后发现自腐蚀电流与线性极化阻力 Rp 成反比。可通过 Rp 看耐腐蚀能力。 2、Rp 为什么称为线性极化电阻率？
5.实验结果
直流电平/V
R1/Ω
Rr/Ω
ωB/Hz
Cd/μF
0
2.4
194.7
4.520
1.14E-4
0.1
5.7
17.0
Байду номын сангаас204.3
2.88E-4
0.5
6.2
69.6
48.9
2.94E-4
6.思考题
1、在绘制 Nyquist 图和 Bode 图时为什么所加正弦波信号的幅度要小于 10mV？
Word 资料
0.25mol/L H2SO4 中钝化曲线. 电位：-0.60 1.20 V，50 mV/s
4.注意事项 电极的处理 灵敏度的选择 5.实验结果 1、304 钢在 0.25mol/L H2SO4 的钝化曲线
Word 资料
.
2
-139,0.635
410,0.235 0
-293,1.841
电 流 (mA)
答：Rp 为极化阻力，但根据公式推演以及整个曲线在自腐蚀电位附近是呈现线性关系，所 以称为线性极化电阻率。
3、线性极化法有何局限性。 答：1、要测得自腐蚀电位 2、在导电性弱的体系中可靠性差 3、线性拟合会造成一定影
第4章金属腐蚀极化曲线与测试方法课件
问题：腐蚀极化图（伊文思（Evans）图）原理与用途？
• 将腐蚀状态金属进行极化，电位从腐蚀电位偏离 • 阴极极化时极化电流
阴 极 极 化
lgiK
注意：均匀腐蚀用电流密度，局部腐蚀用电流强度
• 如果阴极极化使两极均远离平衡，则阴极极化电流ik：
•1
即表观总电流：
是相对于平衡电极的过电位么？
每个反应均有其真实极化曲线Ii=fi(E)
• 总的I-E曲线称为实验或表观极化曲线 特点：
（主要参考书：曹楚南，《腐蚀电化学》）
2、实测（表观）极化曲线（I-E曲线）与真实极化曲线的关系
• 腐蚀体系表观极化曲线（I-E曲线）的合成、分解
表观极化曲线
阳极电流
平衡电位
真实极化曲线
阴极电流
腐蚀电位
平衡电位
问题：已知真实阴极极化曲线，如何获得真实阳极极化曲线？
作业（WORD或PPT文件皆可）
1、简要回答： 实测与真实哪种极化曲线体现了阳、阴极反应的真实性？如何获得 真实极化曲线？
2、简要比较： 电位-pH图、波尔贝图、腐蚀极化图、Evans图、极化曲线的区别？ 写出从腐蚀极化图推导的腐蚀电流计算公式，表明其与极化率、电 阻有何关系？
表观腐蚀电流腐蚀电位阳极平衡电位阴极平衡电位相似此后两线接近相似即可获得ei真实极化曲线3阳极钝化金属腐蚀的极化曲线?金属阳极钝化曲线平衡电位钝化电位过钝化电位钝化电流维钝电流活化电位flade电位活化溶解区钝化区过钝化区活化钝化过渡区钝化膜局部破坏的阳极曲线小孔腐蚀电位击穿电位临界孔蚀电位不到过钝化电位即发生破坏阳极钝化金属的腐蚀极化曲线具有完整阳极钝化曲线金属的腐蚀极化曲线可分多种情况
问题：
金属钝化过程的典型阳极极化曲线
金属钝化是一种保护金属表面的方法，通过形成一层非活性的氧化膜来降低金属的化学活性，从而延长其使用寿命。
这一过程可以通过阳极极化曲线来进行研究和表征。
1. 介绍金属钝化的概念金属钝化是一种重要的表面处理技术，它可以提高金属材料的耐腐蚀性和机械性能。
在金属表面形成的氧化膜可以有效地防止金属与外界介质（如空气、水）发生化学反应，从而起到保护作用。
这一过程常常通过阳极极化曲线进行分析和研究。
2. 金属钝化过程的典型阳极极化曲线通常，金属钝化过程的阳极极化曲线呈现出三个典型区域：主动状态区、传质控制区和钝化区。
在主动状态区，金属处于活跃状态，电流密度随阳极电位的升高而增大；在传质控制区，金属表面开始形成氧化膜，电流密度逐渐减小；金属进入钝化区，在这一区域内，电流密度几乎不变，金属表面形成的稳定氧化膜起到了保护作用。
3. 讨论金属钝化过程中的关键因素金属钝化过程受到多种因素的影响，例如金属种类、表面处理方式、介质性质等。
在阳极极化曲线上，这些因素会导致曲线形状发生变化，反映出金属钝化过程的不同特点和表现。
4. 金属钝化在工程实践中的应用金属钝化技术在航空航天、汽车、船舶等领域有着广泛的应用。
通过对金属钝化过程的深入研究，可以更好地设计和选择适合的金属材料，并优化工艺参数，从而提高产品的耐用性和可靠性。
总结与展望金属钝化过程的典型阳极极化曲线是研究金属材料表面特性的重要手段，通过对这一曲线的深入理解，可以丰富我们对金属钝化机制的认识，为相关工程应用提供科学依据。
未来，随着材料科学和工程技术的不断发展，金属钝化技术必将得到进一步完善和应用推广。
个人观点金属钝化作为保护金属材料的一种有效方法，其研究对于提高材料的抗腐蚀性和机械性能具有重要意义。
阳极极化曲线作为研究金属钝化过程的重要工具，可以为我们揭示金属表面特性的变化规律，为工程实践提供强有力的支持。
在未来的研究中，我将继续关注金属钝化领域的最新进展，为推动该领域的发展贡献自己的力量。
钝化金属阳极极化曲线的测定
二.实验原理
可钝化金属的阳极极化曲线
二.实验原理
图1.CP6型恒电位/恒电流仪面板
二.实验原理
图2.电极连接示意图
三.仪器与试剂
CP6型恒电位仪 金相试样磨光机 饱和甘汞电极、铂电极 不锈钢电极 0.05mol/L H2SO4 电吹风 铁夹、铁架
一台 一台 各一只 一个
钝化金属阳极极化曲线的测定阳极极化曲线的测定阳极极化曲线极化曲线的测定阴极极化曲线的测定金属钝化曲线的测定阳极化处理阳极化表面阳极化处理铬酸阳极化
实验九 钝化金属阳极极化曲线的测定
一. 实验目的
1.掌握CP6恒电位测定极化曲线的 原理和方法。 2.通过阳极极化曲线的测定，判断 实施阳极保护的可能性。 3.掌握恒CP6恒电位/电流电仪的 使用方法。
Preparation
检查线路
Computer
Potentiosat
五.实验结果
不锈钢极化曲线
1
电流 密度 A/cm2
测试试样：不锈钢 浸泡介质：0.05mol/LH2SO4 极化速率：480mv/min 开路 电位：-0.495V
0
-1
1E-4
1E-3
0.01
0.1
电位/v
一个 各一个
四.实验步骤
1.将不锈钢电极在耐水砂纸打磨，再分别用 丙酮和乙醇脱去表面油脂，吹干。 2.按图2连接好测试线路，检查各接头是否 正确。 3.测量不锈钢电极在0.05mol/LH2SO4中的 开路电位。 4.采用CP6恒ation 电源(On)
电化学实验
第一章不锈钢腐蚀行为及影响因素的综合评价实验一、不锈钢在0.25mol/ L H2SO4中钝化曲线的测量及耐腐蚀能力的评价(一）实验目的1）掌握电化学工作站原理和使用方法。
2）掌握线性扫描伏安法的应用。
3）掌握不锈钢阳极钝化曲线的测量。
（二）实验原理应用控电位线性极化扫描伏安法测定不锈钢在腐蚀介质中的阳极钝化曲线，是评价钝态金属耐腐蚀能力的常规方法。
给被测量的不锈钢施加一个阳极方向的线性变化电势，测量电流随电势变化的函数关系i=f(φ),可得如图1的曲线。
图1不锈钢的阳极钝化曲线由图1可见，整个曲线分为4个区，AB段为活性溶解区，在此区不锈钢阳极溶解电流随电势的正移增大，一般服从半对数关系。
随不锈钢的溶解，腐蚀物的生成在不锈钢表面形成保护膜。
BC段为过渡区。
电势和电流出现负斜率的关系，即随着保护膜的形成不锈钢的阳极溶解电流急速下降。
CD段为钝化区。
在此区不锈钢处于稳定的钝化状态，电流随电位的变化很小。
DE段为超钝化区。
此时不锈钢的阳极溶解重新随电势的正移而增大，不锈钢在介质中形成更高价的可溶性的氧化物或氧的析出。
钝化曲线给出几个特征的电势和电流为评价不锈钢在腐蚀介质中的耐蚀行为提供了重要的实验参数。
图1中Φp为致钝电势。
Φp越负，不锈钢越容易进入钝化区。
ΦF称为flad电势，是不锈钢由钝态转入活化态的电势。
ΦF越负表明不锈钢越不容易由钝化转入活化。
ΦD称为点蚀电势，ΦD越正表明不锈钢的钝化膜越不容易破裂。
Φp’~ΦD称为钝化范围，Φp’~ΦD电势范围越宽，表明不锈钢的钝化能力越强。
图中的两个特征的电流——致钝电流i p和维钝电流i p’也为我们评价不锈钢耐蚀行为提供了参数。
（三）实验仪器与试剂1.仪器1）电化学工作站2．试剂1）0.25mol/L H2SO4。
2）430不锈钢、304不锈钢。
（四）实验步骤1）电解槽系统的装置。
2）电极的前处理。
3）电位扫描速率、范围、灵敏度的选择。
4）430不锈钢在0.25mol/L H2SO4中阳极钝化曲线的测量。
物理化学-试验二十一：碳钢在碳酸铵溶液中的钝化行为与极化曲线的测定
实验二十一碳钢在碳酸铵溶液中的钝化行为与极化曲线的测定一、实验目的1.测定碳钢在碳酸铵溶液中的阳极极化曲线2.掌握线性电位扫描法测试阳极极化曲线的基本原理和方法。
二、实验原理线性电位扫描法是指控制电极电位在一定电位范围内、以一定的速度均匀连续变化，同时记录下各电位下反应的电流密度，从而得到电位-电流密度曲线，即稳态极化曲线。
在这种情况下，电位是自变量，电流是因变量，极化曲线表示稳态电流密度与电位之间的函数关系：i=f（Φ）。
金属作阳极的电解池中通过电流时，通常将发生阳极的电化学溶解过程。
如阳极极化不大，阳极溶解过程的速度随电势变正而逐渐增大，这是金属的正常阳极溶解。
在某些化学介质中，当电极电势正移到某一数值时，阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称做金属的钝化。
处在钝化状态的金属的溶解速度是很小的，在金属防腐及作为电镀的不溶性阳极时，这正是人们所需要的。
而在另外的情况如化学电源、电冶金和电镀中的可溶性阳极，金属的钝化就非常有害。
利用阳极钝化，使金属表面生成一层耐腐蚀的钝化膜来防止金属腐蚀的方法，叫做阳极保护。
利用线性电位扫描法的阳极极化曲线如图1所示。
图1 阳极极化曲线曲线表明，电势从a点开始上升（即电势向正方向移动），电流也随之增大，电势超过b点以后，电流迅速减至很小，这是因为在碳钢表面上生成了一层电阻高、耐腐蚀的钝化膜。
到达c点以后，电势再继续上升，电流仍保持在一个基本不变的、很小的数值上。
电势升至d点时，电流又随电势的上升而增大。
从a点到b点的范围称为活性溶解区；b点到c点称为钝化过渡区；c点到d 点称为稳定区；d点以后称为过钝化区。
对应于b点的电流密度称为致钝电流密度；对应于c-d 段的电流密度称为维钝电流密度。
如果对金属通以致钝电流（致钝电流密度与表面积的乘积）使表面生成一层钝化膜（电势进入钝化区），再用维钝电流（维钝电流密度与表面积的乘积）保持其表面的钝化膜不消失，金属的腐蚀速度将大大降低，这就是阳极保护的基本原理。
实 验 报 告Fe的钝化
湖南大学实验报告课程：材料化学综合实验；实验者：刘力梅（20091410411）；名称：铁的钝化曲线页数（3）；专业：材料化学；年级、班：材料0908；同组者姓名：郑玮、杨铁峰、徐鹏飞、纪丹、徐静级别：2009级；姓名：刘力梅；实验日期：2012年6月26；一、基本要求1. 掌握有钝化行为的金属阳极过程的极化曲线特征2. 求得Fe的自腐蚀电位，致钝电位、钝化电流密度、过钝化电位等参数。
3. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、实验原理铁的钝化曲线(图1)：图1abc段是Fe的正常溶解，生成Fe2+，称为活化区。
cd段称为活化钝化过渡区。
de段的电流称为维钝电流，此段电极处于比较稳定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成FeSO4沉淀层，阻滞了阳极反应，由于H+不易达到FeSO4层内部，使Fe表面的pH增大，Fe2O3、Fe3O4开始在Fe表面生成，形成了致密的氧化膜，极大地阻滞了Fe的溶解，因而出现钝化现象。
ef段称为过钝化区。
测得铁的钝化曲线可采用恒电位法（静态法）或动电位扫描法（动态法）。
·静态法：将电极电势较长时间地维持在某一恒定值，同时测量电流密度随时间的变化，直到电流基本上达到某一稳定值。
如此逐点地测量在各个电极电势下的稳定电流密度值，以获得完整的极化曲线的方法。
·动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地改变（扫描），并测量对应电势下的瞬时电流密度，并以瞬时电流密度值与对应的电势作图就得到整个极化曲线。
所采用的扫描速度（即电势变化的速度）需要根据研究体系的性质选定。
一般说来，电极表面建立稳态的速度越慢，则扫描也应越慢，这样才能使测得的极化曲线与采用静态法测得的结果接近。
三、实验仪器及药品仪器CHI660C电化学工作站（上海辰华公司）1台；电解池1个；硫酸亚汞电极（参比电极）、Fe电极（研究电极）、Pt片电极（辅助电极）各1支；试剂1mol/LH2SO4溶液四、实验步骤1、电极处理：用金相砂纸将铁电极表面打磨平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。
(整理)镍等金属钝化曲线的测定及腐蚀行为评价
物理化学实验报告镍等金属钝化曲线的测定及腐蚀行为评价学院：班级：学号：姓名：指导教师：一、实验目的（1）掌握用线性电位扫描法测定镍在硫酸溶液中的阳极极化曲线和钝化行为。
（2）了解金属钝化行为的原理和测量方法。
（3）测定C1-浓度对Ni钝化的影响。
二、实验原理（一）金属的钝化金属处于阳极过程时会发生电化学溶解，其反应式为：M →Mn+ + ne-在金属的阳极溶解过程中，其电极电势必须大于其热力学电势，电极过程才能发生。
这种电极电势偏离其热力学电势的行为称为极化。
当阳极极化不大时，阳极过程的速率(即溶解电流密度)随着电势变正而逐渐增大，这是金属的正常溶解。
但当电极电势正到某一数值时，其溶解速率达到最大，而后，阳极溶解速率随着电势变正，反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化。
金属钝化一般可分为：化学钝化和电化学钝化。
金属之所以由活化状态转变为钝化状态，目前对此问题有着不同看法:（1）氧化膜理论:在钝化状态下，溶解速度的剧烈下降，是由于在金属表面上形成了具有保护性的致密氧化物膜的缘故。
（2）吸附理论:这是由于表面吸附了氧，形成氧吸附层或含氧化物吸附层，因而抑制了腐蚀的进行。
（3）连续模型理论:开始是氧的吸附，随后金属从基底迁移至氧吸附膜中，然后发展为无定形的金属-氧基结构。
各种金属在不同介质或相同介质中的钝化原因不尽相同，因此很难简单地用单一理论予以概括。
（二）影响金属钝化过程的几个因素（1）溶液的组成溶液中存在的H+、卤素离子以及某些具有氧化性的阴离子对金属钝化现象起着显著的影响。
在中性溶液中，金属一般是比较容易钝化的，而在酸性或某些碱性溶液中要困难得多。
（2）金属的化学组成和结构各种纯金属的钝化能力均不相同，以Fe、Ni、Cr种金属为例，易钝化的顺序Cr>Ni>Fe。
（3）外界因素当温度升高或加剧搅拌，都可以推迟或防止钝化过程的发生。
这显然是与离子的扩散有关。
在进行测量前，对研究电极活化处理的方式及其程度也将影响金属的钝化过程。
实验二铁的极化和钝化曲线的测定
实验二铁的极化和钝化曲线的测定一、实验目的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H2SO4、HCl溶液中的阴极极化、阳极极化曲线，求算Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。
2. 了解Cl-离子，缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。
3. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、实验原理铁在H2SO4溶液中，将不断被溶解，同时产生H2，即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2(a)Fe/H2SO4体系是-个二重电极，即在Fe／H+界面上同时进行两个电极反应：Fe Fe2+ + 2e (b)2H+ + 2e H2(c)反应(b)、(c)称为共轭反应。
正是由于反应(c)存在，反应(b)才能不断进行，这就是铁在酸性介质中腐蚀的主要原因。
当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。
在稳定状态下，铁溶解的阳极电流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H)，它们在数值上相等但符号相反，即：(1)I(Fe)的大小反映Fe在H+中的溶解速率，而维持I(Fe)，I(H)相等时的电势称为Fe/H+体系的自腐蚀电势εcor。
上图是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。
当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时，反应(c)被抑制，反应(b)加快。
此时，电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。
通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe/H+体系的阳极极化曲线rba。
由于反应(c)是由迁越步骤所控制，所以符合塔菲尔(Tafel)半对数关系，即：(2)直线的斜率为b Fe。
当对电极进行阴极极化，即加更负的电势时，反应(b)被抑制，电化学过程以反应(c)为主要倾向。
同理，可获得阴极极化曲线rdc。
由于H＋在Fe电极上还原出H2的过程也是由迁越步骤所控制，故阴极极化曲线也符合塔菲尔关系，即：(3)当把阳极极化曲线abr的直线部分ab和阴极极化曲线cdr的直线部分cd外延，理论上应交于一点(z)，z点的纵坐标就是腐蚀电流Icor的对数，而z点的横坐标则表示自腐蚀电势εcor的大小。
实验一钝化金属阳极极化曲线的测定一实验目的
图2.1金属极化曲线ab 活性溶解区b 临界钝化点bc 过渡钝化区cd 稳定钝化区de 过（超）钝化区实验一钝化金属阳极极化曲线的测定一实验目的1、掌握用恒电流和恒电位法测定金属极化曲线的原理和方法。
2、通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数。
3、掌握恒电位仪的使用方法。
二实验原理阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。
为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。
阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流发测定。
图2.1是一条典型的阳极极化曲线。
曲线abcde是恒电位法测得的阳极极化曲线。
当电位从a 逐渐向正向移动到b 点时，电流也随之增加到b 点，当电位过b 点以后，电流反而急剧减小，这是因为在金属表面上生成一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。
人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到c 。
在c 点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入了钝态，电流维持在一个基本不变得很小的值——维钝电流。
当使电位增高到d 点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。
从a 点到b 点的范围叫活性溶解区，从b 点到c 点叫钝化过渡区，从c 点到d 点叫钝化稳定区，过d 点以后叫过钝化区。
对应于b 点的电流密度叫致钝电流密度，对应于cd 段的电流密度叫维钝电流密度。
若把金属作为阳极，通以致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这就是阳极保护原理。
用恒电流法测不出上述曲线的bcde 段。
在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到b 点时，电位即由b 点跃增到很正的e 点，金属进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。
由此可见只有用行电位法才能测出完整的阳极极化曲线。
本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标纸上绘成φ－lgi 曲线，即为恒电位阳极极化曲线。
不锈钢钝化曲线测定
不锈钢钝化曲线测定实验项目性质：验证性所属课程名称：化工装备腐蚀与防护计划学时：2学时一、实验目的1．了解金属耐腐蚀能力的评定方法，加深对孔蚀击穿电位，再钝化电位、环形阳极极化曲线等的理解；2．初步掌握用线性扫描仪进行动电位极化测量，熟悉恒电位仪，电化学信号发生器，X—Y函数记录仪及对数变换仪的使用方法；3．用实验的方法求出孔蚀电位、再钝化电位以及钝化区的工作电流。
二、基本理论孔蚀是破坏性和隐患性很大的腐蚀形态之一，它使设备在失重很少的情况下，穿孔破坏，导致突发性事件。
金属表面产生孔蚀的条件是其腐蚀电位达到或超过某一临界电位Ebr（孔蚀电位）此电位比过钝化电位低，位于金属的钝化区（如右图所示）。
本实验采用动电位极化曲线法测出可钝化金属（1Cr18Ni9Ti）在腐蚀介质中图1 钝化曲线的环状阳极极化曲线，以评定其耐腐蚀的能力。
利用电化学信号发生器进行动电位阳极极化时，首先按一定的扫描速度，使电位逐步增大，当达到某一临界电位时，电流密度突然剧增，此临界电位既是孔蚀电位Ebr。
当阳极电位越过Ebr继续增加到某一数值后，进行反方向电位扫描，电位降低，电流密度减小，最后与极化曲线的钝化区相交于P点，P点的电位Ep称为再钝化电位或保护电位，当电位高于Ebr时，钝化的金属表面将发生孔蚀；当电位低于Ebr时，钝化的金属表面不会产生新的孔蚀点，原有的腐蚀小孔也会停止扩展，整个金属表面重新保持钝化态；当电位处于Ebr和Ep之间时，原有的腐蚀小孔继续扩展，但不会产生新的孔蚀点。
因此Ep和Ebr是表征金属或合金耐孔蚀倾向的特征电位。
Ebr 反映了钝化膜破坏的难易，是评价钝化膜的保护性与稳定性的特征参数，Ebr越是正值，金属的耐腐蚀能力越强；Ep则反映了孔蚀重新钝化的难易，是评价钝化膜是否容易修复的特征电位，Ep越是正值（与Ebr接近），钝化膜的自修复能力越强，即再钝化能力越强。
说明：Ep和Ebr的具体数值，受实验条件的影响很大。
5铁的极化和钝化曲线的测定
5铁的极化和钝化曲线的测定实验4 铁的极化和钝化曲线的测定⼀、实验⽬的1.理解和掌握极化曲线测定的原理和实验⽅法。
2.学会⽤恒电位仪测定极化曲线的⽅法。
⼆、实验原理在研究可逆电池的电池反应和电动势的时候，电极处于平衡状态，与之相对应的电势是平衡电势φ平，随着电极上电流密度的增加，电极的不可逆程度愈来愈⼤，其电势值对平衡电势值的偏离也愈来愈⼤，在有电流通过电极时，电极电势偏离于平衡值的现象称为电极的极化。
根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电势之间的关系曲线称为极化曲线。
通过极化曲线的测绘，可使我们对电极极化过程以及⾦属的腐蚀与保护等加深认识和理解。
在⾦属做阳极的电解池中通过电流时，通常发⽣阳极的电化学溶解过程，如下式所⽰：M=M n++ne阳极极化不⼤时，阳极溶解速度随电位变正⽽逐渐增⼤，这是⾦属正常的阳极溶解。
但在某些化学介质中，当阳极电位正移到某⼀数值时，阳极溶解速度随电位变正⽽⼤幅度降低，这种现象称为阳极的钝化。
处于钝化状态的⾦属的溶解速度是很⼩的，这是因为在⾦属表⾯⽣成了⼀层电阻⾼、耐腐蚀的钝化膜，这在⾦属防护以及作为电镀的不溶性阳极时，正是⼈们所需要的。
利⽤阳极的钝化，使⾦属表⾯⽣成了⼀种耐腐蚀的钝化膜来防⽌⾦属腐蚀的⽅法，叫做阳极的保护。
⾦属的钝化现象是常见的，⼈们已对它进⾏了⼤量的研究⼯作。
影响⾦属钝化过程及钝化性质的因素，可归纳为以下⼏点：1. 溶液的组成溶液中存在的氢离⼦、卤素离⼦以及某些具有氧化性的阴离⼦，对⾦属的钝化现象起着颇为显著的影响。
在中性溶液中，⾦属⼀般⽐较容易钝化，⽽在酸性或者某些碱性的溶液中，钝化则困难的多，这与阳极反应产物的溶解度有关。
卤素离⼦，特别是氯离⼦的存在，则明显的阻⽌了⾦属的钝化过程，已经钝化了的⾦属也容易被它破坏（活化），⽽使⾦属的阳极溶解速度重新增⼤。
溶液中存在某些具有氧化性的阴离⼦（如CrO42-）则可以促进⾦属的钝化。
2. ⾦属的化学组成和结构各种纯⾦属的钝化能⼒不尽相同，以铁、镍、铬三种⾦属为例，铬最容易钝化，镍次之，铁较差。
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的瞬时电流值，并以瞬时电流与对应的电极电位作图，获得整个的极化曲线。所 采用的扫描速度( 即电位变化的速度)需要根据研究体系的性质选定。一般来说， 电极表面建立稳态的速度愈慢， 则扫描速度也应愈慢， 这样才能使所测得的极化 曲线与采用静态法的接近。 上述两种方法都巳获得了广泛的应用。从其测量结果的比较，可以看出静态 法测量结果虽较接近稳态值，但测量时间长，例如对于钢铁等金属及其合金，为 了测量钝态区的稳态电流往往需要在每一个电位下等待几个小时， 所以在实际工 作中，较常采用动态法来测量。 本实验亦采用动态法。 动态法测定极化曲线通常使用恒电位仪，它能自动地使被研究电极电位保持 在所需的电位值。 1.仪器和试剂 恒电位仪 一台
1.金属的钝化及钝化曲线 金属表面状态的变化，使阳极溶解过程的超电势升高，金属的溶解速度急剧 下降，这种现象称为金属的钝化。 可钝化金属可采用控制不同的恒电势来测量电 流密度的方法，绘制出如图的完整的阳极极化曲线 ,图中曲线分为以下四个区域： (1)从点 a 到点 b 的电势区为金属活化区， 在此区域内是金属的正常阳极溶解， a 点为金属的自然腐蚀电势。 (2)点 b 到点 c 为金属钝化过渡区，这是金属从活化态到钝化态的转变过程， b 点称为致钝电势，它所对应的电流 Ib 为致钝电流。 (3)点 c 到点 d 的电势范围叫钝化区，此时金用处于钝化阶段 .cd 段所对应的 电流 I m 称为钝化电流， 在钝化区维持在钝化电流下 ,金属的腐蚀速度将急剧下降。 (4)点 d 后的电势范围为过钝化区,阳极电流密度随电势的正移而增大，金属 的溶解速度加大。 钝化金属可以活化，凡能促使金属保护层被破坏的因素都能使钝化的金属 重新活化。例如，加热、通入还原性气体、加入某些活性离子等等。
将铁锈指示剂加热成粘稠状，放置一会。待凝固之前，涂在去锈的铁片上。 10min 后即可看到铁片上的阴阳区。在阳极区，铁成二价铁离子，进入溶液中， 由于二价铁离子和铁氰化钾反应的结果而出现蓝色斑点。 在阴极区， 由于氧的去 极化作用，指示剂变成弱碱性而呈现出粉红色斑点，这个过程为： 在阳极： 在阴极： Fe→Fe 2++2e3Fe2++2[Fe(CN)6]3-→Fe3[Fe(CN)6]2 O2+2H2O+4e-→40HOH-离子遇酚酞变成粉红色。 2．阴阳极防腐蚀镀层 取一镀锡的铁片(可用废罐头盒子) 用锉刀划破表面镀层，在划痕处滴上几滴 稀硫酸和一滴铁氰化钾， 不久可以看见在划破处发生蓝色沉淀， 证明铁层发生溶 解。 另取一镀锌铁片同样进行操作， 可以看到只有镀锌溶解而划痕处没有蓝色沉 淀。 3．阻化剂 取一铁片放入 20％的盐酸溶液中， 加热至 60~70℃， 则可以看到铁片迅速地 溶解并放出氢气。如果这时加入六次甲基四胺(CH2)6N4(乌洛托平) 则可以看到氢 气泡消失，说明铁的腐蚀已经停止。 (二 )动态法测定碳钢在碳酸铵溶液中的钝化曲线及极化曲线
水样与缓冲溶液分别由流动注射分析仪的蠕动泵引入系统， 经过组合块中的 三通管混合后由采样阀注入离子交换柱在线富集。经定时富集后，切换采样阀， 用盐酸溶液将离子交换柱上富集的金属元素（以铜、锌、镉、铅为例）反向洗脱 至原子吸收火焰中分别进行测定。 将测得水样中重金属的吸光度值与标准溶液吸 光度值进行比较，确定水样中铜、锌、镉、铅的含量。 水样中镁的浓度高于 78mg/L， 钙、 钠的浓度高于 200 mg/L 时干扰镉的测定， 钙的浓度高于 200 mg/L 时，镁的浓度高于 100 mg/L 时干扰铜、铅的测定。此种 情况下可采用样品稀释法来降低或消除干扰，也可用标准加入法测定并计算结 果。 三、实验用品 仪器： 原子吸收分光光度计； FIA-3100 流动注射分析处理仪；离子交换柱：有机 玻璃管 4mm× 30mm，中间填装 200mg401 螯合树脂(80～100 目)，两端塞入玻璃 棉；空心阴极灯及原子吸收配套设备。 药品： 401 螯合树脂；浓盐酸；浓硝酸；高氯酸；2mol/L 盐酸溶液；0.2％（ v/v） 硝酸溶液；1＋1 硝酸溶液；乙酸铵缓冲溶液（称取 19.5g 乙酸铵，溶解于 500mL 水中，并用浓氨水调 pH9～10，备用）；铜、锌、镉、铅标准贮备液（称取光谱 纯铜、锌、镉、铅各 0.1250g，分别置于 50mL 烧杯中，各加 5mL1＋1 硝酸溶液 溶解，再分别移入 500mL 容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀备用。此标准溶液 每毫升含 0.25mg 铜、锌、镉、铅。）；铜、锌、镉、铅标准使用液（各吸取一 定量的金属离子标准贮备液， 逐级稀释成含铜、 锌、 镉 2.5μg/mL 和含铅 25μg/mL 的四种标准使用液。
2
饱和甘汞电极 铂电极
一支 一支
碳钢电极(1cm ) 饱和 KCl 溶液
两片பைடு நூலகம்
电解池、烧杯、2mo1· dm-3 (NH4)2 C03 溶液;0.5mo1· dm-3H2 SO4 溶液; 2．实验步骤： (1)电解池经洗液清洗，蒸馏水冲洗干净后，烘干，倒入 2mo1.dm-3(NH4 )2C03 溶液后,插入研究电极(碳钢片)，参比电极及辅助电极( 铂电极)，在侧管小球中注
、应用分析方法 实验十四 FIA—FAAS 联用在线富集测定 环境水样中痕量金属污染物
一、实验目的 1．了解流动注射与火焰原子吸收的联用技术 2．掌握流动注射火焰原子吸收测定金属离子的工作原理 3．掌握实际样品测定时干扰的消除 二、实验原理 分离富集技术是改善和提高现代分析仪器检出限的有效方法。对痕量组分分 离富集的方法很多，比如传统的分离富集方法如沉淀，共沉淀，萃取分离等。近 年来各种吸附剂及树脂的应用有了很大发展， 吸附剂能对某些痕量成分进行选择 性吸附，其吸附机理随吸附剂的结构、性能不同而不同。上世纪 90 年代以来， 更多的传统吸附剂通过改性， 在母体上引入具有选择性吸附或螯合功能基团， 以 实现对单一成分或多种成分的选择性分离富集。 利用此类吸附剂进行分离富集具 有富集倍数大、操作简便等特点， 广泛应用于冶金、医药、环保等方面。但是 由于都是手工操作分离富集，烦琐费时， 难以满足灵敏度的要求。而流动注射 预富集可以有效地分离富集被测物，消除基体效应，且快速，试剂消耗也可以减 少到手工操作的百分之几，同时对环境要求不象手工操作那样严格， 可以使许多 金属离子的特征浓度提高数十倍，获得满意的结果。由于流动注射在线富集技术 可以灵活的结合经典的分离富集技术如：液－液分离、液－固分离、沉淀－溶解 分离、共沉淀－溶解分离、气－液分离等方法，因此近年来在微量和超微量分析 中被广泛采用。 FIA— FAAS 联用的工作流程如下图所示。
入少量水，使密封，通入氢气 20min； (2)仔细阅读恒电位仪说明书，把仪器的接线分别接在研究、参比及辅助电 极上，打开仪器开关，预热 20min； (3)把参比／极化开关置于 “参比” ，待数字电压表稳定后显示的值为参比电 极相对于研究电极(碳钢电极)的电势； (4)把恒电位／恒电流开关置于恒电位，测量选择按下 “ 扫描 ”，选择扫描电 势为每次 0.02v，从平衡电位扫到+1.20 v。整条曲线扫描控制在 1h 左右。此为阴 极极化曲线， (5)阳极极化曲线的绘制：使给定电势值与“ 参比” 电势值相同，逆时针方向 旋转进行阳极极化。选择扫描电势，每次加大 0.02v，记录相应极化电流值，一 直加大到 -1.20 v。 3．数据记录和处理 (1)记录实验时的室温和气压； (2)以电流密度(或电流密度的对数值)为纵座标， 电极电势为横座标绘制阴极 极化曲线 (3)求出在测定条件下．碳钢的钝化电势。 (三 )缓蚀剂及缓蚀效率的测定 1.原理说明 铁与空气及潮湿气体接触时能生锈，如在空气里经热处理 ( 退火 ,回火 ,淬火 ) 后的金属产品， 在表面上会盖上一层氧化物—— 渣，为了清除金属表面上的氧化 物，可使之在酸溶液中浸渍一些时候以除去之(酸洗) 。但是与氧化物在酸溶液里 溶解的同时，金属本身也要引起损耗(金属溶解于酸中) 。除金属的损耗外，受到 浓酸腐蚀时它的性能还会变坏，例如铁和酸反应放出氢气，氢气扩散入铁内后 , 则使铁变脆(此种现象称为氢脆作用)。 若在酸洗时所用的酸中加入缓蚀剂， 则可大大降低金属的溶解,同时不影响氧 化物的溶解速度 ,而且可以消除氢脆作用(不同缓蚀剂对氢脆消除的效果不同)。 缓蚀剂作用主要由于缓蚀剂吸附在金属表面上， 从而影响金属在阳极的溶解和氢 在阴极的析出，这样就阻止了金属被毁坏的过程。 缓蚀剂的缓蚀作用，除本身性质外，还与金属的性质相结构有关，而且对不 同的酸作用也不同，因此在选择缓蚀剂时应先加以试验。 缓蚀剂的效率 η 通常用下列公式表尔：
(2)金属的化学组成和结构 各种纯金属的钝化能力很不相同，以铁、镍、铬三种金属为例，铬最容易钝化， 镍次之，铁较差些，因此添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力，不锈钢是一个极 好的例子。 一般来说，在合金中添加易钝化金属时可以大大提高合金的钝化能力 及钝化态的稳定性. (3)外界因素( 如温度、搅拌等)一般来说，温度升高以及搅拌加剧是可以推迟 或防止钝化过程的发生，这显然与离子的扩散有关。 2．极化曲线的测量原理和方法 采用控制电位法测量极化曲线时，是将研究电极的电位恒定地维持在所需 值， 然后测量对应于该电位下的电流。 由于电极表面状态在末建立稳定状态之前， 电流会随时间而改变，故一般测出的曲线为“暂态”极化曲线。在实际测量中，常 采用的控制电位测量方法有下列两种。 (1)静态法 将电极电位较长时间地维持在某一恒定值， 同时测量电流随时间 „ 的变化，直到电流值基本上达到某一稳定值。如此逐点地测量各个电极电位 (例 如每隔 20，50 或 100 mv) 下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。 (2)动态法 控制电极电位以较慢的速度连续地改变( 扫描) ，测量对应电位下
金属钝化曲线测定
一、实验目的 1．了解金属腐蚀的基本原理及腐蚀速度的测定方法。 2． 学习绘制阴极极化曲线及钝化曲线， 明确各种金属在钝化电位下起保护 作用的原理， 3．了解防腐的其他方法：电镀及缓蚀剂的选择及使用方法。 二、实验内容 (一 )金属腐蚀现象 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，全世界每年由于腐蚀而报废的 金属设备和材料，约相当于金属年产量的 1/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的各 种损失， 就更无法估计了。 因此对金属腐蚀理论及其防护方法的研究有着特别重 要的意义。 l．微电池的显示法 按下列成分配成铁锈指示剂： 0.1mo1· dm-3NaCl 1％酚酞 100ml ； 0.5mL； 1％ K3[Fe(CN)6] 白明胶 3mL； 适量