塔菲尔曲线金属腐蚀速率的测定方法
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。
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 ＝Fe 2＋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：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∆=)(303.2i k a k a b b b b i φ腐 式中：i/Δφ的倒数称为极化电阻Rr ＝Δφ/i 。
b a 和b k 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b a 和b k ，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。
附录六 确定塔菲尔定常数(b值)的几种方法
附录六确定塔菲尔定常数（b 值）的几种方法根据线性极化方程式kk c a c a P i B i b b b b i E R =×+=∆∆=1)(3.2来求取金属的速度，必须确定腐蚀体系阴极和阳极极化曲线的塔菲尔常数b c 和b a ，或确定其比例常数B 。
对于一定的腐蚀体系，可以认为b c 和b a 在腐蚀过程中不变，通常可由下列方法获得其值：1.由文献中查取有关电极反应的b 值。
2.由活化极化动力学研究结果的数据表明，b 的实验值通常在0.33伏至0.18伏之间，而大多数又在0.06伏至0.12伏之间。
对于扩散控制的局部反应，b c 为无穷大；对于处于钝态的腐蚀体系b a 值为无穷大。
如果缺乏某一体系的b 值的数据，也可以近似地假定其为此范围内的某一数值，推算出自然腐蚀电流，其误差不超过200%。
3.用失重法校正利用线性极化技术在不同时间内测定其极化电阻率，即瞬时极化电阻率；将瞬时极化电阻率对时间作图，利用图解积分法求得P b t 值，将其除以时间，则可以得到在该实验时间内的极化电阻率的平均值R p 。
同时进行腐蚀失重测定，根据法拉第定律，把腐蚀的失重指标换算成平均的自腐蚀电流指标i k 。
不管腐蚀体系是活化控制，还是浓差极化控制，均可将上述求得的R p 和i k 代入B ＝R p ×i k求得包含b 值的比例常数B 。
用B 值进行此腐蚀体系的有关计算。
4.由极化曲线求b 值施加电流于试件，将其极化到塔菲尔区，然后用极化电位对电流密度的对数值作图。
根据塔菲尔公式ib a lg +=ϕ则图上的塔菲尔区直线段的斜率为：b id d =lg ϕ当dlgi=1时，则b=d φ。
b c 在大多数情况下都可由测得的阴极极化曲线确定，而b a 只有在腐蚀速度很小的情况下，又是活化极化控制，才能从测得的阳极极化曲线上求取，因为只有在此情况下，阳极极化时金属的腐蚀电位将落在金属强烈溶解或因强烈氧化而呈现钝态的电位区。
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。
电化学腐蚀
2）电化学腐蚀速率的测定金属的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。
在电化学腐蚀过程中，一般以自腐蚀电流密度i corr的大小来衡量金属的腐蚀速度。
测定腐蚀电流密度的方法很多，本实验用塔费尔直线外推法来测定金属电化学腐蚀过程中的腐蚀电流密度，来衡量金属的腐蚀速度。
如图2-1为塔费尔直线。
图2-1极化曲线外延法测得金属腐蚀速度极化曲线的这一区段称为塔费尔区，也叫强极化区。
在极化曲线中，塔费尔直线延长线的交点处，金属阳极溶解的速度和阴极的去极化反应的速度相等。
金属的腐蚀达到相对稳定，这时的电位即是自腐蚀电位，自腐蚀电位的高低反应了材料发生腐蚀的难易程度，自腐蚀电位越高，材料越不容易发生腐蚀，自腐蚀电位越低，材料就越容易发生腐蚀；所对应的电流就是金属腐蚀电流，腐蚀电流反应了金属发生腐蚀的快慢程度，腐蚀电流越大，金属发生腐蚀的速度就越大，腐蚀电流越小，金属发生腐蚀的速度就越小。
根据这一原理，测定金属的极化曲线。
将阳极或者阴极的塔费尔直线外推到与过电位为零的直线相交，交点对应的电流为腐蚀速度。
3）实验设备及条件①实验设备实验采用电化学测量系统对各试样进行电化学腐蚀性能测试实验。
其装置如图2-2所示：图2-2 电化学极化曲线测量装置示意图实验装置中三电极体系中以饱和甘汞（SCE）电极作为参比电极（reference electrode）；Pt 电极作为辅助电极（auxiliary electrode）；代测试样为研究电极（research electrode）。
参比电极和研究电极间用盐桥连接，鲁金毛细管（capiliary）距研究电极1～2毫米。
电化学工作站部分参数如下：初始电位(V)：-2；终止电位(V)：2.2；扫描段数：1；终止电位处保持时间：0；静置时间：2s；电流灵敏度(A/V)：1.e-0.04。
②实验条件a．腐蚀试样：对1#到12#试样进行蜡封，即：在试样上用油性笔取1cm×1cm 的面积，并在其上放置橡皮，而后将烧化的蜡汁快速滴于试样表面，即蜡封处理。
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=。
金属氧化速率的测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除金属氧化速率的测定实验报告篇一：金属线胀系数的测定实验报告实验5金属线胀系数的测定测量固体的线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体的相对伸长量。
此相对伸长量的测量与杨氏弹性模量的测定一样，有光杠杆、测微螺旋和千分表等方法。
而加热固体办法，也有通入蒸气法和电热法。
一般认为，用电热丝同电加热，用千分表测量相对伸长量，是比较经济又准确可靠的方法。
一、实验目的1.学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。
2.测量金属杆的线膨胀系数。
二、实验原理一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。
设物体的温度改变?t时，其长度改变量为?L,如果?t足够小，则?t与?L成正比，并且也与物体原长L成正比，因此有?L??L?t（1）式（1）中比例系数?称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高1℃时物体的伸长量与它在0℃时长度之比。
设在温度为0℃时，固体的长度为L0,当温度升高为t℃时，其长度为Lt，则有(Lt?L0)/L0??t即Lt?L0(1??t)（2）如果金属杆在温度为t1，t2时，其长度分别为L1，L2，则可写出L1?L0(1??t1)（3）L2?L0(1??t2)(4)将式（3）代入式（4），又因L1与L2非常接近，所以，L2/L1?1,于是可得到如下结果：??L2?L1（5）L1(t2?t1)由式（5），测得L1，L2，t1和t2，就可求得?值。
三、仪器介绍（一）加热箱的结构和使用要求1.结构如图5-1。
2.使用要求（1）被测物体控制于?8?400mm尺寸；（2）整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；（3）千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好的接触（读数在0.2~0.3mm处较为适宜，(:金属氧化速率的测定实验报告)然后再转动表壳校零）；（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线。
（二）恒温控制仪使用说明面板操作简图，如图5-2所示。
用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度
用T a f e l曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度(总3页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除用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（ >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-∞。
tafel曲线测试方法
tafel曲线测试方法
Tafel曲线测试方法是一种常用的研究电化学反应动力学的方法。
以下是一般的Tafel曲线测试方法：
1. 准备工作：首先，准备好所需的实验设备，包括电化学工作站、电化学池、参比电极和工作电极等。
确保所有设备都干净、无杂质。
2. 设定实验条件：根据具体实验需求，设定实验条件，包括电流范围、扫描速率、温度等。
3. 浸泡样品：将待测样品浸泡到电解质溶液中，并等待一定时间使其达到稳定状态。
4. 扫描电流：在设定的电流范围内，以一定的扫描速率改变电流，同时记录与之对应的电位值。
5. 绘制Tafel曲线：根据记录的电位-电流数据，绘制Tafel曲线。
Tafel曲线一般是以电位为横坐标，对数电流为纵坐标。
6. 解析Tafel曲线：根据Tafel曲线的斜率，可以得到电极表
面的反应速率常数、电极反应的交换电流密度等信息。
7. 数据分析：对得到的数据进行统计分析，包括计算平均值、标准差等，以评估实验结果的可靠性。
需要注意的是，具体的实验步骤可能会因不同的实验要求而有
所变化，上述步骤只是一般的Tafel曲线测试方法的大致流程。
实施Tafel曲线测试时，还应根据具体实验需求制定相应的操
作流程，并确保实验安全。
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。
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）]。
实验报告-极化曲线测量金属的腐蚀速度
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 ϕ。
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。
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
塔菲尔外推法测定镁合金的腐蚀速率.
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。
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塔菲尔曲线金属腐蚀速率的测定方法
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。