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1、会计学1碳钢在碳酸铵溶液碳钢在碳酸铵溶液实验基本原理实验基本原理当某种金属浸入电解质溶液时，金属表面与溶液之间就会建立起一个电位，腐蚀电化学中把这个电位称为自然腐蚀电位。向浸在电解质溶液中的金属施加直流电，金属的自然腐蚀电位会发生变化，这个现象称为极化极化极化极化。把电位与电流密度之间对应的关系画成曲线叫做极化曲线极化曲线极化曲线极化曲线。1，极化，极化第1页/共15页实验基本原理实验基本原理 金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：示：MMMMn+n+ne-ne-当具有钝化金属在进行阳极极化时，在金属表面上能够生
2、成一层具当具有钝化金属在进行阳极极化时，在金属表面上能够生成一层具有很高耐腐蚀的钝化膜而使电流减少，金属表面呈钝态，这就叫有很高耐腐蚀的钝化膜而使电流减少，金属表面呈钝态，这就叫做做金属钝化金属钝化。继续施较小的电流就可以维持这种钝化状态，。继续施较小的电流就可以维持这种钝化状态，钝态金属表面溶解量很小从而防止了金属的腐蚀，这就是阳极保钝态金属表面溶解量很小从而防止了金属的腐蚀，这就是阳极保护的基本原理。护的基本原理。2，金属钝化，金属钝化 第2页/共15页实验基本原理实验基本原理1.AB1.AB段活化区，此时金属进行正常的段活化区，此时金属进行正常的段活化区，此时金属进行正常的段活化区，此时
3、金属进行正常的阳极溶解。阳极溶解。阳极溶解。阳极溶解。2.BC2.BC段为钝化过渡区，电势达到段为钝化过渡区，电势达到段为钝化过渡区，电势达到段为钝化过渡区，电势达到B B点点点点时，电流为最大值，此时的电流时，电流为最大值，此时的电流时，电流为最大值，此时的电流时，电流为最大值，此时的电流称为钝化电流，所对应的电势称称为钝化电流，所对应的电势称称为钝化电流，所对应的电势称称为钝化电流，所对应的电势称为临界电势或钝化电势。电势过为临界电势或钝化电势。电势过为临界电势或钝化电势。电势过为临界电势或钝化电势。电势过B B电后，金属开始钝化，溶解速电后，金属开始钝化，溶解速电后，金属开始钝化，溶解速
4、电后，金属开始钝化，溶解速率不断降低并过渡到钝化状态。率不断降低并过渡到钝化状态。率不断降低并过渡到钝化状态。率不断降低并过渡到钝化状态。3.CD3.CD段为钝化区，在该区域中金属的段为钝化区，在该区域中金属的段为钝化区，在该区域中金属的段为钝化区，在该区域中金属的溶解速率基本上不随电势而改变。溶解速率基本上不随电势而改变。溶解速率基本上不随电势而改变。溶解速率基本上不随电势而改变。此时的电流称为钝化金属的稳定此时的电流称为钝化金属的稳定此时的电流称为钝化金属的稳定此时的电流称为钝化金属的稳定溶解电流。溶解电流。溶解电流。溶解电流。4.DE4.DE段为过钝化区，段为过钝化区，段为过钝化区，段为
5、过钝化区，DD点之后阳极电点之后阳极电点之后阳极电点之后阳极电流又重新随电势的正移而增大，流又重新随电势的正移而增大，流又重新随电势的正移而增大，流又重新随电势的正移而增大，此时可能是高价金属离子的产生；此时可能是高价金属离子的产生；此时可能是高价金属离子的产生；此时可能是高价金属离子的产生；也可能是水的电解而析出也可能是水的电解而析出也可能是水的电解而析出也可能是水的电解而析出O2O2；还；还；还；还可能是两者同时出现。可能是两者同时出现。可能是两者同时出现。可能是两者同时出现。3，阳极极化曲线，阳极极化曲线第3页/共15页实验基本原理实验基本原理 恒电位法恒电位法恒电位法恒电位法就是将研究
6、电极的电势恒定维持在所需要的数值上，然后测量对应于各电位下的电流密度。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电极表面状态等基本上不随时间而改变。4，极化曲线的测定，极化曲线的测定第4页/共15页实验基本原理实验基本原理 在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种：在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种：在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种：在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种：静态法静态法静态法静态法：将电极电势恒定在某一数值，测定电流密度随时间的变化，直到电：将电极电势恒定在某一数值，测定电流密度随时间的变化，直到电：将
7、电极电势恒定在某一数值，测定电流密度随时间的变化，直到电：将电极电势恒定在某一数值，测定电流密度随时间的变化，直到电流基本达到某一稳定值，如此逐点地测量在各个电极下的稳定电流密度值，流基本达到某一稳定值，如此逐点地测量在各个电极下的稳定电流密度值，流基本达到某一稳定值，如此逐点地测量在各个电极下的稳定电流密度值，流基本达到某一稳定值，如此逐点地测量在各个电极下的稳定电流密度值，以获得完整的极化曲线。以获得完整的极化曲线。以获得完整的极化曲线。以获得完整的极化曲线。动态法动态法动态法动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地改变：控制电极电势以较慢的速度连续地改变：控制电极电势以较慢的速度连续地改变
8、：控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描扫描扫描扫描)，并测量对应电位下，并测量对应电位下，并测量对应电位下，并测量对应电位下的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。这样一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。这样一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。这样一般来说，
9、电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。这样才能使测得的极化曲线与采用静态法测得的结果相同。静态法测量结果虽然才能使测得的极化曲线与采用静态法测得的结果相同。静态法测量结果虽然才能使测得的极化曲线与采用静态法测得的结果相同。静态法测量结果虽然才能使测得的极化曲线与采用静态法测得的结果相同。静态法测量结果虽然接近稳定值，但测量时间长，本实验采用动态法。接近稳定值，但测量时间长，本实验采用动态法。接近稳定值，但测量时间长，本实验采用动态法。接近稳定值，但测量时间长，本实验采用动态法。第5页/共15页实验操作步骤实验操作步骤1.电动势法除去碳钢表面的氧化膜.2.测定碳钢的极化曲线，每测定
10、完成碳钢的极化曲线，都需重复进行步骤1，除去碳钢表面的氧化膜，然后依次改变各种参数，扫描速率，步长，等待时间，并且改变这些变量45次。3.将同一参变量的碳钢极化曲线制作在同一个图上，以利于进行分析比较。第6页/共15页仪器装置图仪器装置图第7页/共15页碳钢在碳钢在碳钢在碳钢在2MOL/L2MOL/L碳酸铵溶液中的钝化曲线碳酸铵溶液中的钝化曲线碳酸铵溶液中的钝化曲线碳酸铵溶液中的钝化曲线第8页/共15页碳钢在不同扫描速率下的钝化曲线碳钢在不同扫描速率下的钝化曲线 有图表观察可知：扫描速率越快，临界钝化电流密度，维钝电流密度越大，稳定钝化化越小。第9页/共15页碳钢在不同步长下的钝化曲线碳钢在不
11、同步长下的钝化曲线 有图表观察有图表观察可知：可知：在步长改变在步长改变时，临时，临 界钝化电流界钝化电流密度密度,维钝维钝电流密度电流密度基本不变，基本不变，说明步长说明步长对钝化曲对钝化曲线影响线影响 小。小。第10页/共15页碳钢在不同等待时间下的钝化曲线碳钢在不同等待时间下的钝化曲线 有图表观有图表观察可知：察可知：在等待时在等待时间改变间改变 时，临界时，临界钝化电流钝化电流密度，维密度，维钝电流密钝电流密度基本不度基本不变，说明变，说明等待时间等待时间对钝化曲对钝化曲线影响小。线影响小。第11页/共15页碳钢在不同碳钢在不同C（cl-）下的钝化曲线）下的钝化曲线 有图表观察可知：有
12、图表观察可知：有图表观察可知：有图表观察可知：氯离子浓度越大，氯离子浓度越大，氯离子浓度越大，氯离子浓度越大，临界钝化电流密临界钝化电流密临界钝化电流密临界钝化电流密度，维钝电流密度，维钝电流密度，维钝电流密度，维钝电流密度越大，稳定钝度越大，稳定钝度越大，稳定钝度越大，稳定钝化化越小。因为化化越小。因为化化越小。因为化化越小。因为氯离子是电负性氯离子是电负性氯离子是电负性氯离子是电负性很强的离子，容很强的离子，容很强的离子，容很强的离子，容易吸附到金属表易吸附到金属表易吸附到金属表易吸附到金属表面，促进反应，面，促进反应，面，促进反应，面，促进反应，生成金属阳离子，生成金属阳离子，生成金属阳离子，生成金属阳离子，使维钝电流密度使维钝电流密度使维钝电流密度使维钝电流密度增大增大增大增大第12页/共15页实验注意事项实验注意事项1.在除去碳钢氧化膜时，需在硫酸中通电适当时间，使碳钢表面的氧化膜完全被除去，使得极化曲线的钝化区更加平直。2.在改变参比条件时，应当改变45次，使得作图时有45个点，更容易观察。第13页/共15页谢谢大家！谢谢大家！第14页/共15页