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東華分析——Tafel極化法測試金屬腐蝕速率介紹

時間:2022-7-5 閱讀:14281
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一、 實驗原理

     在使用金屬的過程中,人們不僅關(guān)心它是否會發(fā)生腐蝕,更關(guān)心其腐蝕速度的大?。?span style="line-height: 21px; font-family: 微軟雅黑, sans-serif; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; letter-spacing: 0.544px; visibility: visible;">腐蝕速度表示單位時間內(nèi)金屬腐蝕的程度)。迄今為止,普遍應(yīng)用的測試腐蝕速度的方法仍然是經(jīng)典的失重法,失重法的優(yōu)點是準確可靠,但由于實驗周期長,需要做多組平行實驗并且操作麻煩,所以滿足不了快速的要求。電化學(xué)方法的優(yōu)點是快速簡便并有可能用于現(xiàn)場監(jiān)控。

     塔菲爾(Tafel)曲線是用來測定金屬腐蝕速率的常用方法之一,塔菲爾公式是塔菲爾于1905年提出的經(jīng)驗公式,其數(shù)學(xué)表達式為:

η=a+b*lg|i|

     式中η為過電勢;i為電流密度;a、b為常數(shù)。常數(shù)a為電流密度i等于1 A/cm2時的超電勢值(過電位值),它的大小和電極材料的性質(zhì)、電極表面狀態(tài)、溶液組成及溫度等因素有關(guān),根據(jù)a值的大小,可以比較不同電極體系中進行電子轉(zhuǎn)移步驟的難易程度。常數(shù)b主要與溫度有關(guān),對大多數(shù)金屬而言,常溫下b的數(shù)值約為0.116 V。

     DH7000系列電化學(xué)工作站Tafel極化法測試是以E為縱坐標(biāo),lg|i|為橫坐標(biāo)作圖,其中E為施加電壓,i為電流。在強極化區(qū),陽極極化曲線與陰極極化曲線的直線部分(Tafel直線)外推到交點,該點對應(yīng)的電流即為金屬腐蝕達到穩(wěn)定狀態(tài)的電流,即是該金屬的腐蝕電流icorr。

二、 實驗進行

1.工作電極的準備

按照下圖制備工作電極:

本實驗采用的金屬試樣材料為不銹鋼,在使用前需進行金屬試件和銅絲(桿)端的打磨。

2.電解液的配置

配置250mL3.5%濃度的NaCl溶液。

3.電極裝置的設(shè)計

鉑片作為對電極(輔助電極),飽和甘汞電極作為參比電極;

4.進行實驗

(1)   將儀器和軟件連接;

(2)   點擊【新實驗】,選擇技術(shù)操作(電分析技術(shù))模塊的【開路電位】實驗,進入實驗參數(shù)設(shè)置界面,設(shè)置個較長的持續(xù)時間,點擊【開始】進行實驗,待得到的開路電位趨于平穩(wěn)(即測出來是平行于X軸的波動很小的線),代表體系已處于穩(wěn)定狀態(tài),即可進行Tafel極化法的測試;

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(3)   點擊【新實驗】,選擇技術(shù)操作(腐蝕技術(shù))模塊的【Tafel極化法】實驗,進入實驗參數(shù)設(shè)置界面,設(shè)置最初電位為-0.25V,最終電位為0.25V,階躍高度為0.1mV,階躍時間為0.1s,點擊【開始】進行實驗。

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(4)   實驗結(jié)果

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(5)   數(shù)據(jù)分析

①按住ctrl鍵和鼠標(biāo)左鍵,選中強極化區(qū)趨向于線性的一段,點擊(Tafel擬合),出現(xiàn)下圖:

在【實驗方法】里輸入工作電極即不銹鋼的面積、密度及當(dāng)量,軟件即可自動計算出腐蝕速率。(以上實驗數(shù)據(jù)僅作為演示功能用,實驗數(shù)據(jù)與不銹鋼表面狀況有關(guān))


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