金屬腐蝕與防護(hù)實(shí)驗(yàn)

金屬腐蝕與防護(hù)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?/p>

實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)1

腐蝕試樣的制備

電化學(xué)試樣的制備………2

實(shí)驗(yàn)2

恒電位法測(cè)定陽極極化曲線…………………3

實(shí)驗(yàn)3

塔菲爾直線外推法測(cè)定金屬的腐蝕速度……5

實(shí)驗(yàn)4

失重法測(cè)定金屬的腐蝕速度…………………7

實(shí)驗(yàn)5

線性極化法測(cè)定金屬的腐蝕速度……………10

實(shí)驗(yàn)6

電位-pH圖的應(yīng)用………………12

實(shí)驗(yàn)7

動(dòng)電位掃描法測(cè)定金屬的陽極極化曲線……14

實(shí)驗(yàn)8

電偶腐蝕速度的測(cè)定…………15

實(shí)驗(yàn)9

閉塞電池腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)………17演示實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)1

腐蝕原電池……………………18

實(shí)驗(yàn)2

原電池的極化…………………19

實(shí)驗(yàn)3

鋼在硝酸中的鈍化……………20

實(shí)驗(yàn)4

緩蝕劑的緩蝕效果……………21

實(shí)驗(yàn)5

陰極保護(hù)——犧牲陽極法……………………22

附錄1

CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀的使用方法……………23

附錄2

PS-1型恒電位/恒電流儀的使用方法……………26綜合實(shí)驗(yàn)部分

銹蝕碳鋼磷化及磷化膜性能檢驗(yàn)試驗(yàn)….……….30

附錄一……….………….34

附錄二…………….42

附錄三…………….45

附錄四…………….46

實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)1腐蝕試樣的制備

電化學(xué)試樣的制備一、

目的

學(xué)會(huì)一種用樹脂鑲制電化學(xué)實(shí)驗(yàn)用的金屬試樣的簡易方法和焊接金屬樣品的方法。

二、

材料和藥品

金屬試樣

具有塑料絕緣外套的銅管

塑料套圈

金屬砂紙

電烙鐵

焊油

焊錫絲

玻璃板

玻璃棒

燒杯

托盤天平

乙二胺

環(huán)氧樹脂

三、

實(shí)驗(yàn)步驟

1．

焊接金屬樣品

將金屬試樣的所有面金屬都用砂紙打磨光亮，用水沖洗干凈后待用。

2．

給電烙鐵通電加熱，待電烙鐵尖端呈紅色時(shí)，蘸少許焊油且接觸焊錫絲待焊錫絲熔化后，將帶塑料套圈的銅桿焊在金屬試樣上。

3．

將鋸好的5mm厚的塑料套圈打磨平整待用。

4．

稱取100g環(huán)氧樹脂于燒杯中，再稱取5～8g固化劑乙二胺也倒入該燒杯中，用玻璃棒攪拌10min，然后把塑料圈放在光滑的玻璃板上，將金屬試樣放在塑料圈內(nèi)中央部分。

5．

把配制好的環(huán)氧樹脂倒入擺好金屬試樣的塑料圈內(nèi)。

6．

24h固化好金屬試樣可以進(jìn)行磨制、拋光。

四、

注意事項(xiàng)

1．

焊接金屬試樣時(shí)，因電烙鐵尖端部位的溫度最高，要用尖端部位進(jìn)行焊接。焊接時(shí)，要先在金屬試樣上焊上點(diǎn)焊錫絲，再將銅桿尖端也焊上些錫絲，然后把2個(gè)錫點(diǎn)進(jìn)行焊接，這樣，即容易焊上又容易焊牢。

2．

不要觸摸電烙鐵及金屬部分，以免燙傷。

實(shí)驗(yàn)2恒電位法測(cè)定陽極極化曲線一、

目的

1．

了解金屬活化、鈍化轉(zhuǎn)變過程及金屬鈍化在研究腐蝕與防護(hù)中的作用。

2．

熟悉恒電位測(cè)定極化曲線的方法。

3．

通過陽極極化曲線的測(cè)定，學(xué)會(huì)選取陽極保護(hù)的技術(shù)參數(shù)。

二、

基本原理

測(cè)定金屬腐蝕速度、判斷添加劑的作用機(jī)理、評(píng)選緩蝕劑、研究金屬的鈍態(tài)和鈍態(tài)破壞及電化學(xué)保護(hù)，都需測(cè)量極化曲線。

測(cè)量腐蝕體系的極化曲線，實(shí)際就是測(cè)量在外加電流作用下，金屬在腐蝕介質(zhì)中的電極電位與外加電流密度（以下簡稱電密）之間的關(guān)系。

陽極電位和電流的關(guān)系曲線稱為陽極極化曲線。為了判斷金屬在電解質(zhì)溶液中采用陽極保護(hù)的可能性，選擇陽極保護(hù)的三個(gè)主要技術(shù)參數(shù)–––致鈍電密、維鈍電密和鈍化電位（鈍化區(qū)電位范圍）。必須測(cè)定陽極極化曲線。

測(cè)量極化曲線的方法可以采用恒電位和恒電流兩種不同方法。以電密為自變量測(cè)量極化曲線的方法叫恒電流法，以電位為自變量的測(cè)量方法叫恒電位法。

一般情況下，若電極電位是電密的單值函數(shù)時(shí)，恒電流法和恒電位法測(cè)得的結(jié)果是一致的。但是如果某種金屬在陽極極化過程中，電極表面壯態(tài)發(fā)生變化，具有活化/鈍化變化，那么該金屬的陽極過程只能用恒電位法才能將其歷程全部揭示出來，這時(shí)若采用恒電流法，則陽極過程某些部分將被掩蓋，而得不到完整的陽極極化曲線。

在許多情況下，一條完整的極化曲線中與一個(gè)電密相對(duì)應(yīng)可以有幾個(gè)電極電位。例如，對(duì)于具有活化/鈍化行為的金屬在腐蝕體系中的陽極極化曲線是很典型的。由陽極極化曲線可知，在一定的電位范圍內(nèi)，金屬存在活化區(qū)、鈍化過渡區(qū)、鈍化區(qū)和過鈍化區(qū)，還可知金屬的自腐蝕電位（穩(wěn)定電位）、致鈍電密、維鈍電密和維鈍電位范圍。

用恒電流法測(cè)量時(shí)，由自腐蝕電位點(diǎn)開始逐漸增加電密，當(dāng)達(dá)到致鈍電密點(diǎn)時(shí)金屬開始鈍化，由于人為控制電密恒定，故電極電位突然增加到很正的數(shù)值（到達(dá)過鈍化區(qū)），跳過鈍化區(qū)，當(dāng)再增加電密時(shí)，所測(cè)得的曲線在過鈍化區(qū)。因此，用恒電流法測(cè)不出金屬進(jìn)入鈍化區(qū)的真實(shí)情況，而是從活化區(qū)躍入過鈍化區(qū)。

碳鋼在NH4HCO3-NH4OH中就是在陽極極化過程中由活化態(tài)轉(zhuǎn)入鈍態(tài)的。用恒電位法測(cè)定其陽極極化曲線，正是基于碳鋼在NH4HCO3-NH4OH體系中有活化/鈍化轉(zhuǎn)變這一現(xiàn)象，并可對(duì)設(shè)備進(jìn)行陽極保護(hù)。

三、

儀器及用品

恒電位儀

極化池

飽和甘汞電極

鉑金電極

A3鋼電極

粗天平

量筒

1000mL；100mL

燒杯

1000mL

溫度計(jì)

電爐

NH4HCO3及NH3?H2O,無水乙醇棉，水砂紙。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1．

溶液的配制

（1）燒杯內(nèi)放入700mL去離子水，在電爐上加熱到40℃左右，放入160gNH4HCO3，攪拌均勻，然后加入65mL濃NH3?H2O。

（2）將配制好的溶液注入極化池中。

2．

操作步驟

（1）用水砂紙打磨工作電極表面，并用無水乙醇棉擦試干凈待用。

（2）將輔助電極和研究電極放入極化池中，甘汞電極浸入飽和KCl溶液中，用鹽橋連接二者，鹽橋魯金毛細(xì)管尖端距離研究電極1～2mm左右。按圖1連接好線路并進(jìn)行測(cè)量。

（3）測(cè)A3鋼在NH4HCO3-NH4OH體系中的自腐蝕電位約為-0.85V,穩(wěn)定15min，若電位偏正，可先用很小的陰極電流（50μA/cm2左右）活化1～2min再測(cè)定。

圖1

恒電位極化曲線測(cè)量裝置

1鹽橋；2輔助電極；3研究電極；4參比電極；極化池

（4）調(diào)節(jié)恒電位（從自腐蝕電位開始）進(jìn)行陽極極化，每隔2min增加50mV，并分別讀取不同電位下相應(yīng)的電流值，當(dāng)電極電位達(dá)到+1.2V左右時(shí)即可停止試驗(yàn)。

五、

結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

1．

求出各點(diǎn)的電密，添入自己設(shè)計(jì)的表格。

2．

在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上用所得數(shù)據(jù)作E—lgi曲線。

3．

指出碳鋼在NH4HCO3-NH4OH中進(jìn)行陽極保護(hù)的三個(gè)基本參數(shù)。

六、

思考題

1．

陽極極化曲線對(duì)實(shí)施陽極保護(hù)有何指導(dǎo)意義？

2．

極化曲線測(cè)量對(duì)研究電極、輔助電極、參比電極和鹽橋的要求是什么？

實(shí)驗(yàn)3塔菲爾直線外推法測(cè)定金屬的腐蝕速度一、

目的

1．

掌握塔菲爾直線外推法測(cè)定金屬腐蝕速度的原理和方法。

2．

測(cè)定低碳鋼在1MHAc+1MNaCl混合溶液中腐蝕電密ic、陽極塔菲爾斜率ba和陰極塔菲爾斜率bc。

3．

對(duì)活化極化控制的電化學(xué)腐蝕體系在強(qiáng)極化區(qū)的塔菲爾關(guān)系加深理解。

4.學(xué)習(xí)用恒電流法繪制極化曲線。

二、

實(shí)驗(yàn)原理

金屬在電解質(zhì)溶液中腐蝕時(shí)，金屬上同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)或多個(gè)電化學(xué)反應(yīng)。例如鐵在酸性介質(zhì)中腐蝕時(shí)，F(xiàn)e上同時(shí)發(fā)生反應(yīng)：

Fe→Fe2++2e

2H++2e→H2

在無外加電流通過時(shí)，電極上無凈電荷積累，即氧化反應(yīng)速度ia等于還原反應(yīng)速度ic,并且等于自腐蝕電流Icorr,與此對(duì)應(yīng)的電位是自腐蝕電位Ecorrr。

如果有外加電流通過時(shí)，例如在陽極極化時(shí)，電極電位向正向移動(dòng)，其結(jié)果加速了氧化反應(yīng)速度ia而擬制了還原反應(yīng)速度ic,此時(shí)，金屬上通過的陽極性電流應(yīng)是：

Ia=ia-|ic|=ia+ic

同理，陰極極化時(shí)，金屬上通過的陰極性電流Ic也有類似關(guān)系。

Ic=-|ic|+ia=ic+ia

從電化學(xué)反應(yīng)速度理論可知，當(dāng)局部陰、陽極反應(yīng)均受活化極化控制時(shí)，過電位（極化電位）η與電密的關(guān)系為：

ia=icorrepx(2.3η/ba)

ic=-icorrexp(-2.3η/bc)

所以

Ia=icorr[exp(2.3η/ba)-exp(-2.3η/bc)]

Ic=-icorr[exp(-2.3η/bc)-exp(2.3η/ba)

當(dāng)金屬的極化處于強(qiáng)極化區(qū)時(shí)，陽極性電流中的ic和陰極性電流中的ic都可忽略，于是得到：

Ia=icorrexp(2.3η/ba)

Ic=-icorrexp(-2.3η/bc)

或?qū)懗桑?/p>

η=-balgicoor+balgia

η=-bclgicorr+bclgic

可以看出，在強(qiáng)極化區(qū)內(nèi)若將η對(duì)lgi作圖，則可以得到直線關(guān)系[見《熱力設(shè)備腐蝕與腐蝕》p257Fig.14—12（a）]。該直線稱為塔菲爾直線。將兩條塔菲爾直線外延后相交，交點(diǎn)表明金屬陽極溶解速度ia與陰極反應(yīng)（析H2）速度ic相等，金屬腐蝕速度達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，所對(duì)應(yīng)的電密就是金屬的腐蝕電密。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)腐蝕體系進(jìn)行強(qiáng)極化（極化電位一般在100～250mV之間），則可得到E–lgi的關(guān)系曲線。把塔菲爾直線外延至腐蝕電位。lgi坐標(biāo)上與交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值為lgic,由此可算出腐蝕電密icorr。由塔菲爾直線分別求出ba和bc。

影響測(cè)量結(jié)果的因素如下：

（1）體系中由于濃差極化的干擾或其他外來干擾；

（2）體系中存在一個(gè)以上的氧化還原過程（塔菲爾直線通常會(huì)變形）。故在測(cè)量為了能獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果，塔菲爾直線段必須延伸至少一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的電流范圍。

三、

儀器和用品

恒電位儀

數(shù)字電壓表

磁力攪拌器

極化池

鉑金電極（輔助電極）

飽和甘汞電極

A3鋼電極（研究電極），工作面積1cm2

Zn電極（研究電極）

粗天平

秒表

量筒

1000mL,

50mL

燒杯

2000mL，1000mL

HAc，NaCl，無水乙醇棉，水砂紙

介質(zhì)為1MHAc+1MNaCl混合溶液

四、

實(shí)驗(yàn)步驟

1．

配制1MHAc+1MNaCl溶液

2．

將工作電極用水砂紙打磨，用無水乙醇棉擦洗表面去油待用。

3．

將研究電極、參比電極、輔助電極、鹽橋裝入盛有電解質(zhì)的極化池，鹽橋毛細(xì)管尖端距研究電極表面距離可控制為毛細(xì)管尖端直徑的兩倍。

4．

按附錄2“PS-1型恒電位/恒電流儀使用方法”連接好線路進(jìn)行測(cè)量。

5．

測(cè)量時(shí)，先測(cè)量陰極極化曲線，然后測(cè)量陽極極化曲線。

6．

開動(dòng)磁力攪拌器，旋轉(zhuǎn)速度為中速，進(jìn)行極化測(cè)量。

7．

先記下i=0時(shí)的電極電位值，這是曲線上的第一個(gè)點(diǎn)，先進(jìn)行陰極極化。分別以相隔10s的間隔調(diào)節(jié)極化電流為-0.5、-1、-2、-3、-4、-5、-10、-20、-30、-40、-50、-60mA，并記錄對(duì)應(yīng)的電極電位值，迅速將極化電流調(diào)為零，待電位穩(wěn)定后進(jìn)行陽極極化。此時(shí)應(yīng)分別調(diào)節(jié)極化電流為0.5、1、2、3、4、5、10、20、30、40mA，并記錄對(duì)應(yīng)的電極電位值。應(yīng)注意，極化電流改變時(shí)，調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)快，一般在5秒之內(nèi)完成，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將儀器復(fù)原。

五、

結(jié)果處理

1．

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上。

2．

根據(jù)陰極極化曲線的塔菲爾線性段外延求出鋅和碳鋼的腐蝕電流，并比較它們的腐蝕速度。

3．

分別求出腐蝕電密ic、陰極塔菲爾斜率bc和陽極塔菲爾斜率ba。

六．

思考題

1．

從理論上講，陰極和陽極的塔菲爾線延伸至腐蝕電位應(yīng)交于一點(diǎn)，實(shí)際測(cè)量的結(jié)果如何？為什么？

3．

如果兩條曲線的延伸線不交于一點(diǎn)，應(yīng)如何確定腐蝕電密？

實(shí)驗(yàn)4失質(zhì)法測(cè)定金屬的腐蝕速度

一、

目的

1．

掌握某些因素如介質(zhì)及其濃度、緩蝕劑等對(duì)金屬腐蝕速度的影響。

2．

掌握質(zhì)量法測(cè)定金屬腐蝕速度的方法。

二．

原理

使金屬材料在一定條件下（溫度、壓力、介質(zhì)濃度等）經(jīng)腐蝕介質(zhì)作用一定時(shí)間后，比較腐蝕前后該材料的質(zhì)量變化從而確定腐蝕速度。

對(duì)于均勻腐蝕，根據(jù)腐蝕產(chǎn)物易除去與否可分別采用失質(zhì)指標(biāo)和增質(zhì)指標(biāo)來表示腐蝕速

度。

失質(zhì)指標(biāo)V-為：

增質(zhì)指標(biāo)V+為：

式中：S

試樣面積，m2；

t

試驗(yàn)時(shí)間,h；

m0

腐蝕前試樣的質(zhì)量,g；

m?1

腐蝕后試樣的質(zhì)量（清除腐蝕產(chǎn)物后），g；

m2

腐蝕后試樣的質(zhì)量（清除腐蝕產(chǎn)物前）,g；

對(duì)于均勻腐蝕，很易將以上腐蝕速度指標(biāo)換算成以深度指標(biāo)Vt表示的腐蝕速度：

式中：ρ

金屬的密度，g/cm3

質(zhì)量法適于室內(nèi)外多種腐蝕實(shí)驗(yàn)，可用于材料的耐蝕性能評(píng)定、選擇緩蝕劑、改變工藝條件時(shí)檢查防腐效果等。本實(shí)驗(yàn)是碳鋼在敞開的酸溶液中的全浸實(shí)驗(yàn)，用質(zhì)量法測(cè)定其腐蝕速度。

金屬在酸中的腐蝕一般是電化學(xué)腐蝕。酸類對(duì)金屬的腐蝕規(guī)律主要取決于酸的氧化性。非氧化性酸，如鹽酸，其陰極過程是氫去極化過程；氧化性酸，其陰極過程則主要是氧化劑的還原過程。但我們不可能把酸類截然分成氧化性酸和非氧化性酸，例如，當(dāng)HNO3比較稀時(shí)，碳鋼的腐蝕速度隨酸濃度的增加而增加，是氫去極化腐蝕，當(dāng)HNO3濃度超過30%時(shí)，碳鋼的腐蝕速度迅速下降，HNO3濃度達(dá)到50%時(shí)，碳鋼的腐蝕速度最小，此時(shí)碳鋼在HNO3中腐蝕的陰極過程是：

NO3-+2H++2e→NO2-+H2O

酸中加入適量緩蝕劑能阻止金屬腐蝕或降低金屬腐蝕速度。

三、

儀器與藥品

鋼印、鋃頭、游標(biāo)卡尺、毛刷、干燥器、分析天平、燒杯、量筒、搪瓷盤、溫度計(jì)、電爐、玻璃棒、鑷子、濾紙、尼龍絲。

丙酮、去離子水、20%H2SO4、20%H2SO4+硫脲10g/L、20%NHO3、60%NHO3、

12%HCl+1%～2%六次甲基四胺。

四、

實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容

1．

試樣的準(zhǔn)備

（1）

A3碳鋼試樣，其尺寸為50×25×（2～3）mm。且打磨試樣。

（2）

用鋼印給試樣編號(hào)，以示區(qū)別。

（3）

用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測(cè)量試樣尺寸，計(jì)算出試樣面積，記錄數(shù)據(jù)。

（4）試樣表面除油，先用毛刷、軟布在流水中清除其表面殘屑、油污，再用丙酮清洗后用濾紙吸干。如此處理的試樣避免再用手摸，應(yīng)用干凈紙包好，于干燥器中干燥24h。

（5）將干燥后的試樣放在分析天平上稱重，精確到0.1mg，稱重結(jié)果記錄在表1內(nèi)。

2．

腐蝕實(shí)驗(yàn)

（1）分別量取800mL下列溶液；

20%H2SO4

20%H2SO4+硫脲10g/L

20%NHO3

60%NHO3

將其分別放在4個(gè)1000mL干凈燒杯中。

（2）將試樣按編號(hào)分成四組（每組2片），用尼龍絲懸掛，分別浸入以上4個(gè)燒杯中。試樣要全部浸入溶液，每個(gè)試樣浸泡深度要求一致，上端應(yīng)在液面以下20mm。

（3）自試樣進(jìn)入溶液時(shí)開始記錄腐蝕時(shí)間，半小時(shí)后，把試樣取出，用水清洗。

3．

腐蝕產(chǎn)物的去除

腐蝕產(chǎn)物的清洗原則是應(yīng)除去試樣上所有的腐蝕產(chǎn)物，而只能去掉最小量的基本金屬。去除腐蝕產(chǎn)物的方法有機(jī)械法、化學(xué)法及電化學(xué)法。該實(shí)驗(yàn)采用機(jī)械法和化學(xué)法。

（1）機(jī)械法去除腐蝕產(chǎn)物。若腐蝕產(chǎn)物較厚可先用竹簽、毛刷、橡皮擦凈表面，以加速除銹過程。

（2）化學(xué)法除銹。化學(xué)法除銹常用的試劑很多，對(duì)于鐵和鋼來說主要有以下幾種配方：

a.20%NaOH+200g/L鋅粉，沸騰5min,直至干凈。

b.HCl+50g/LSnCl2+20g/LSnCl3。

c.12%HCl+0.2%As2O3+0.5%SnCl2+0.4%甲醛，50℃，15～40min。

d.10%H2SO4+0.4%甲醛,40～50℃，10min。

e.12%HCl+1%～2%烏洛托品，50℃或常溫。

f.飽和NH4Cl+NH3H2O，常溫，直至干凈。

本實(shí)驗(yàn)采用試劑為配方e，該法空白小，除銹快，經(jīng)除銹后樣品表面稍發(fā)黑。

（3）除凈腐蝕產(chǎn)物后，用水清洗試樣（先用自來水后用去離子水），再用丙酮擦洗、濾紙吸干表面，用紙包好，于干燥器內(nèi)干燥24h。將干燥后的試樣稱重，結(jié)果記錄在表2中。

五、

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定

1．

定性評(píng)定方法

（1）觀察金屬試樣腐蝕后的外形，確定腐蝕是否均勻，觀察腐蝕產(chǎn)物的顏色、分布情況及其與金屬表面結(jié)合是否牢固。

（2）觀察溶液顏色是否變化，是否有腐蝕產(chǎn)物的沉淀。

2．

定量評(píng)定方法

若腐蝕是均勻的，可依上述公式計(jì)算V-，并可換算成腐蝕深度。根據(jù)下式計(jì)算20%H2SO4加硫脲后的緩蝕率G：

式中：V

未加緩蝕劑時(shí)的腐蝕速度；

V’’

加緩蝕劑時(shí)的腐蝕速度

六、

思考題

1．

為什么試樣浸泡前表面要經(jīng)過打磨？

2．

試樣浸泡深度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？

表1

試樣稱重結(jié)果記錄

編號(hào)

長（mm）

寬（mm）

厚（mm）

孔徑（mm）

面積（mm2）

1

2

3

4

5

6

7

8

表2

試樣測(cè)試結(jié)果記錄

組別

腐蝕介質(zhì)

編號(hào)

腐蝕時(shí)間（h）

試樣原重(g)

腐蝕后重(g)

失重(g)

腐蝕速度(g/m2h)

腐蝕深度(mm)

緩蝕率(%)

一

1

2

二

3

4

三

5

6

四

7

8

實(shí)驗(yàn)5

線性極化法測(cè)定金屬的腐蝕速度一、

目的

1．

掌握線性極化儀的使用方法。

2．

掌握幾種求塔菲爾常數(shù)的方法。

3．

了解線性極化技術(shù)測(cè)定金屬腐蝕速度的原理。

二、

實(shí)驗(yàn)原理

對(duì)于活化極化控制的腐蝕體系，當(dāng)自腐蝕電位Ecorr相距兩個(gè)局部反應(yīng)的平衡電位甚遠(yuǎn)時(shí)，極化電流ic外與電極電位E關(guān)系方程為：

對(duì)上式微分并經(jīng)數(shù)學(xué)處理，可得到：

式中：Rp

極化阻力(Ω)；

icorr

金屬的腐蝕電密（A/cm2)；

ic外

極化電密(A/cm2)；

Ecorr

金屬的腐蝕電位（V）；

dη

極化電位（V）；

ba、bc

陽、陰極塔菲爾常數(shù)（V）

則

此式為線性極化方程式。由此可知，腐蝕速度icorr與極化電阻Rp成反比，只要測(cè)得Rp和bc、ba后，就可求出金屬的腐蝕速度。

三、

儀器和藥品

線性極化儀、碳鋼電極、燒杯、電極架、砂紙等，

若丁（二鄰甲苯基硫脲）、烏洛托品、丙酮、酒精棉、硫酸

四、

實(shí)驗(yàn)步驟

1．

三電極體系準(zhǔn)備

（1）

焊接

（2）

打磨

（3）

計(jì)算面積

（4）

清洗

2．

CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀使用方法見附錄1。

3．

實(shí)驗(yàn)溶液配制

（1）0.5MH2SO4

800mL

0.5MH2SO4分別加0.2,0.5,0.6,0.8,1.0,1.2g烏洛托品溶液。

（2）0.5MH2SO4

0.5MH2SO4+1mg(NH2)2CS(硫脲)

0.5MH2SO4+若丁

0.5MH2SO4+0.5%烏洛托品溶液。

4.

分別測(cè)定各電極電位，選擇電位差小于2mV的二個(gè)電極為工作電極和參比電極，另一電極為輔助電極。

5．

加極化電位±5mV，記錄Δi5或Rp

加極化電位±10mV，記錄Δi10或Rp

五、

結(jié)果處理

1．

計(jì)算或作圖求出Rp

2．

選用以下ba、bc數(shù)據(jù)計(jì)算icorr

塔菲爾常數(shù)（20℃，mV）

ba

bc

0.5MH2SO4

54.4

112.1

0.5MH2SO4+1mg(NH2)2CS

91.1

121.2

0.5MH2SO4+若丁

76.3

157.4

0.5MH2SO4+0.5%烏洛托品溶液

96.0

132.0

3.

比較幾種緩蝕劑的緩蝕率。

六、思考題

1．

在什么條件下才能應(yīng)用線性極化方程式計(jì)算金屬腐蝕速度？

2．

確定塔菲爾常數(shù)的方法有那些？

實(shí)驗(yàn)6電位—pH圖的應(yīng)用一、

目的

1．

學(xué)會(huì)應(yīng)用電位—pH圖。

2．

了解鐵在0.1MNaHCO3溶液中的腐蝕情況，并對(duì)鐵在此條件下進(jìn)行陽極保護(hù)和陰極保護(hù)。

二、

原理

利用電位—pH圖可直接判斷在給定條件下氧化反應(yīng)進(jìn)行的可能性或進(jìn)行反應(yīng)所必須的電位—pH范圍。

鐵水體系的電位—pH圖給出了鐵及其氧化物穩(wěn)定存在的平衡區(qū)域，也可用以估計(jì)鐵在不同pH水溶液中進(jìn)行陽極保護(hù)和陰極保護(hù)的條件。

如果對(duì)鐵進(jìn)行陽極極化，使其電位提高到鈍化區(qū)，該區(qū)處在Fe2O3的穩(wěn)定區(qū)，此種條件下鐵表面生成一層Fe2O3膜，鐵由腐蝕狀態(tài)進(jìn)入鈍化態(tài)，使鐵的腐蝕速度大大減小而受到保護(hù)。如果對(duì)鐵進(jìn)行陰極極化，即將電位降到免蝕區(qū)，金屬鐵由腐蝕態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，使鐵的腐蝕停止而得到保護(hù)。

三、

儀器和試劑

直流穩(wěn)壓電源

1臺(tái)

數(shù)字穩(wěn)壓表

1臺(tái)

毫安表

1個(gè)

極化池

2個(gè)

鉑金電極

2個(gè)

飽和甘汞電極

2個(gè)

鐵絲電極（φ=1.6mm,L=300mm）

8根

N2,O2

燒杯250～300mL(細(xì)長的)

1個(gè)

NaHCO3(0.1M,pH=8.4)

2L

H2SO4(1M)

無水乙醇棉，乳膠管，彈簧夾，吹風(fēng)機(jī)

四、

實(shí)驗(yàn)步驟

1．

制作電極

將L=40cm,φ=1.6mm的鐵絲繞在φ=10mm金屬棒上，尾部留出4mm用于與外線路連接，抽出金屬棒后將鐵絲圈拉成14cm長的彈簧形狀。

2．

處理鐵絲電極

將鐵絲電極放入盛有1MH2SO4的細(xì)長燒杯中，待鐵絲表面鍍鋅層全部溶解后（氣泡析出量驟減）取出，用去離子水沖洗2次，再用酒精棉擦凈待用。

3．

陽極腐蝕與保護(hù)

（1）

在兩個(gè)極化池中分別注入500mL0.1MNaHCO3(pH=8.4),將4根處理好的鐵絲電極編號(hào)并放入兩個(gè)極化池中，按圖2連接線路。向溶液中通N215min后即可測(cè)定自腐蝕電位。

圖2

實(shí)驗(yàn)線路連接圖

（2）合上開關(guān)K、C，將電源電壓緩慢調(diào)至2.5V左右，觀察電流下降的情況和各電極的反應(yīng)現(xiàn)象（腐蝕產(chǎn)物顏色、氣體析出量等），并作記錄。待電流穩(wěn)定后（降至5mA）測(cè)定各電極的電位。

（3）用玻璃棒輕敲電極4，使其表面附著物脫落，然后斷開開關(guān)C，觀察各電極的反應(yīng)現(xiàn)象。15min后記下電流值并測(cè)定各電極的電極電位。

（4）斷開開關(guān)K,停止通N2,取出電極，觀察并記錄各電極表面狀態(tài)。

（5）將測(cè)得各電極的電位值與電位—pH圖比較，確定出各電極處于什么區(qū)域（免蝕區(qū)、腐蝕區(qū)、鈍化區(qū)）。

（6）解釋各電極的反應(yīng)現(xiàn)象，指出各電極的產(chǎn)物是什么？

4．

陰極腐蝕與保護(hù)

（1）如前述，連接好實(shí)驗(yàn)線路。向極化池1中通O2，極化池2處于自然狀態(tài)，15min后測(cè)定4個(gè)電極的自腐蝕電位。

（2）關(guān)閉開關(guān)K，開關(guān)C斷開，調(diào)節(jié)電源電壓（4.5V）,使極化池1中陰極的電極電位為-600mV(SCE),觀察并記錄電流的變化情況和反應(yīng)現(xiàn)象，測(cè)定各電極的電極電位。

（3）彈掉電極1上的反應(yīng)產(chǎn)物，觀察并記錄各電極的反應(yīng)現(xiàn)象（注意腐蝕產(chǎn)物的顏色、溶液的顏色、氣體析出情況等）。

（4）將測(cè)得各電極的電位值與電位—pH圖比較，確定各電極處于什么區(qū)域。

（5）解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，指出各電極上的產(chǎn)物是什么？

五、

思考題

1．

根據(jù)電位—pH圖，討論在實(shí)驗(yàn)電位范圍內(nèi)有哪些電化學(xué)平衡反應(yīng)。

2.

討論各電極表面腐蝕產(chǎn)物及析出氣體是什么？

3.

討論如何對(duì)NaHCO3(pH=8.4)中的鐵進(jìn)行陽極保護(hù)和陰極保護(hù)。

實(shí)驗(yàn)7動(dòng)電位掃描法測(cè)定金屬的陽極極化曲線一、

目的

了解動(dòng)電位掃描法測(cè)定陽極極化曲線的方法。

二、

原理

在測(cè)量陽極極化曲線時(shí)，動(dòng)電位掃描法是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法，利用線性掃描電壓信號(hào)控制恒電位儀的給定自變量，使其按照預(yù)定的程序以規(guī)定的速度連續(xù)線性變化，記錄相應(yīng)的信號(hào)，自動(dòng)繪制極化曲線，即電位-電流關(guān)系曲線。

三、

儀器與用品

環(huán)氧樹脂、銅絲、塑料管、砂紙、430不銹鋼、試樣、鉑電極、甘汞電極、電解池、N2、恒溫水浴鍋、恒電位儀、電位掃描儀、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換儀、x-y函數(shù)記錄儀

四、

實(shí)驗(yàn)步驟

１．

樣品制備

(1)

將10m2的試樣四周用300#～600#砂紙打磨光滑。

(2)將銅絲剪成適當(dāng)長度，一端砸平，焊在試樣上，用酒精棉、丙酮擦洗凈并套上塑料管。

(3)向環(huán)氧樹脂中加入7%乙二胺（W/W），調(diào)勻后鑲在試樣上。24h凝固后可用。

2．

作標(biāo)準(zhǔn)極化曲線

（1）將上述制備的樣品工作面用300#～600#砂紙打磨光滑。

（2）配置1000mL0.5MH2SO4溶液。

（3）將配置好的溶液倒入極化池中，通N2除氧30min，溫度為30℃左右。

（4）將工作電極、輔助電極、參比電極安裝好放入電解池，穩(wěn)定20min。

（5）按圖３連線，檢查無誤后，打開各儀器電源，將恒電位儀置“參比”測(cè)量試樣的自腐蝕電位Ecorr,由電位掃描儀將電位預(yù)置到-0.5V,以10mV/min速度進(jìn)行陽極極化，直到1.6V為止。將所測(cè)得的曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相對(duì)照。

五、

思考題

1.影響測(cè)量陽極極化曲線的因素有哪些？

圖3極化曲線自動(dòng)測(cè)量連線圖

實(shí)驗(yàn)8電偶腐蝕速度的測(cè)定一、

目的

1．

掌握電偶腐蝕測(cè)試原理，了解不同金屬或合金接觸時(shí)組成的電偶對(duì)在介質(zhì)中的電位序。

2．

了解在電偶腐蝕中陰、陽極面積比、溶液狀態(tài)、pH值對(duì)腐蝕電流的影響。

3．

學(xué)會(huì)使用零阻電流表測(cè)定電偶電流的方法。

二、

原理

電偶法是快速測(cè)定金屬腐蝕的方法。當(dāng)兩種不同金屬在電解質(zhì)中相接觸時(shí)，由于其腐蝕電位差異，形成電偶對(duì)，原腐蝕電位較負(fù)的金屬成為電偶對(duì)的陽極而腐蝕速度增大，導(dǎo)致異金屬接觸處陽極金屬側(cè)局部腐蝕。

利用零電阻電流表，可測(cè)量浸入電解質(zhì)中異金屬電極之間流過的電流，此即該電偶對(duì)的電偶電流。根據(jù)電偶電流數(shù)值，可判斷金屬耐接觸腐蝕性能。在此簡介電偶電流與電偶對(duì)中陽極金屬溶解電流及與陰/陽極面積比之間的關(guān)系。

１．

活化極化控制體系：電偶電流Ig可表示為電偶電位Eg處電偶對(duì)陽極金屬上局部陽極電流Ia與局部陰極電流Ic之差：

Ig=Ia(Eg)-Ic(Eg)

通過推導(dǎo)可寫成：

式中：Ia

電偶對(duì)中陽極金屬的真實(shí)溶解電流；

Ecorr、Icorr

分別為該金屬的自腐蝕電位和自腐蝕電流；

bc

該金屬的陰極塔菲爾常數(shù)。

對(duì)上式可考慮兩種情況：

（1）Eg>>Ecorr,即形成電偶對(duì)后陽極極化很大，Ig≈Ia,此時(shí)電偶電流等于電偶對(duì)中陽極金屬的溶解電流。

（2）Eg≈Ecorr,即形成電偶對(duì)后陽極極化很小，則Ig=Ia-Icorr,此時(shí)電偶電流等于電偶對(duì)中陽極金屬的溶解電流的增加量。

2．

擴(kuò)散控制體系：若電偶對(duì)中陽極金屬的腐蝕速度受氧化劑向金屬表面的擴(kuò)散速度所控制，且陰極金屬僅起陽電極作用，此時(shí)電偶對(duì)中陽極金屬的腐蝕電密等于陰極擴(kuò)散電密，

ia=iL

由此可得電偶對(duì)中陽極金屬的溶解電密ia相對(duì)于陽極的電偶電流密度IgA與陰/陽極面積比的關(guān)系為：式中：Sa

電偶對(duì)中陽極金屬的面積；

Sc

電偶對(duì)中陰極金屬的面積。

測(cè)量電偶電流不能用普通的安培表，要采用零電阻安培表的測(cè)試技術(shù)。目前已用晶體管運(yùn)算放大器制作零阻安培表，也可利用零阻安培表的結(jié)構(gòu)原理，將恒電位儀改接成測(cè)量電偶電流的儀器。

三、

儀器及用品

電偶腐蝕計(jì)

磁力攪拌器

鐵（A3鋼）電極

Cu電極、Zn電極、Al電極、Pt電極

燒杯

1000mL

量筒

1000mL、5mL

有機(jī)玻璃支架

NaCl,

HCl,

NaOH,

pH試紙，砂紙，無水乙醇棉，封蠟，毛筆等

四、

實(shí)驗(yàn)步驟

1．

將各電極用水砂紙打磨，無水乙醇去油，用封蠟涂封留下所需面積放入干燥器中待用。

2．

配制3%NaCl溶液，連接儀器線路。

3．

測(cè)各電極在3%NaCl溶液中自腐蝕電位，相對(duì)Pt甘汞電極，各電極面積相等。

4．

測(cè)定在3%NaCl溶液中下列電偶對(duì)的電位差及電偶電流：

Fe-Cu,Fe-Zn,Fe-Al,Al-Cu,Al-Zn,Zn-Cu

5.

待電極的自腐蝕電位趨于穩(wěn)定后測(cè)定各電偶對(duì)的電偶電流Ig隨時(shí)間的變化情況直到電流比較穩(wěn)定時(shí)為止。記錄偶合電極相對(duì)于Pt電極的電位（最初幾分鐘，Ig隨時(shí)間變化較快，每0.5min或1min記錄一次Ig值，以后可以增大時(shí)間間隔）。

6．

改變Fe-Pt電偶對(duì)的陰/陽極面積比，測(cè)電偶電流：

（1）陰、陽極面積相等

（2）陰/陽極面積比為10:1（減小陽極面積）

（3）陰/陽極面積比為1:10（減小陰極面積）

7．

測(cè)Fe-Pt電偶對(duì)不同攪拌速度的電偶電流。靜態(tài)、慢速、中速、快速。

8．

不同pH值時(shí)測(cè)電偶電流：

（1）加1mLHCl使溶液pH降至3。

（2）加0.5gNaOH使pH升至10。

五、

結(jié)果處理

1．

將所有測(cè)量數(shù)據(jù)記錄成表。

2．

在同一張直角坐標(biāo)紙上繪制出各組電偶電流Ig對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線。

3．

根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算Fe-Pt電偶對(duì)中不同面積比、不同pH值、不同攪拌速度時(shí)Fe的腐蝕速度（陰極過程為擴(kuò)散控制）。

六、

思考題

1．

在擴(kuò)散控制情況下，陰、陽極面積變化對(duì)電偶電流有何影響？

2．

在什么條件下電偶電流等于自腐蝕電流？

實(shí)驗(yàn)9閉塞電池腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)

一、

目的

加深對(duì)孔蝕、縫隙腐蝕及SCC等局部腐蝕發(fā)展過程機(jī)理的理解。

二、

原理

對(duì)于孔蝕，孔內(nèi)金屬表面處于活化態(tài)，電位較負(fù)，孔外金屬表面處于鈍化態(tài)，電位較正。于是孔內(nèi)、外構(gòu)成一個(gè)活態(tài)-鈍態(tài)的微電偶腐蝕電池。

孔內(nèi)反應(yīng)為：

M→Mn++ne

孔外反應(yīng)為：

O2+2H2O+4e→4OH-

二次腐蝕產(chǎn)物M(OH)n在孔口生成，無多大保護(hù)作用。孔內(nèi)介質(zhì)相對(duì)于孔外介質(zhì)呈滯留狀態(tài)，Mn+不易向外擴(kuò)散，O2也不易擴(kuò)散進(jìn)去。由于孔內(nèi)Mn+濃度增加，Cl-遷入以維持電中性，孔內(nèi)形成了MCln的濃溶液，又由于MCln的水解，使孔內(nèi)H+濃度增加，pH值降低，加快金屬陽極溶解速度。這就是自催化過程?；谏鲜鲈?，采用外加極化的方法，在一帶有小空的管壯玻璃筒內(nèi)插入金屬鋁片，鋁片與外電路陽極相接，小孔用瓷質(zhì)隔膜或半透膜與筒外溶液隔離，筒外插入大面積鋁片，鋁片與外電路陰極相接，通過強(qiáng)制極化來模擬閉塞腐蝕電池的腐蝕過程。

三、

實(shí)驗(yàn)步驟

1．

配制5%（W/W）的NaCl溶液，將鋁試片用金相砂紙打磨后用乙醇、丙酮擦洗干凈備用。

2．

實(shí)驗(yàn)裝置及與恒電位儀的連接見附錄２“PS—1型恒電位/恒電流儀的使用方法”。

3．

測(cè)定極化前孔內(nèi)外pH值及鋁片的自腐蝕電位（甘汞電極插入玻璃筒后應(yīng)去掉其上部的橡皮塞）。

4．

采用恒電流法以電流密度為1mA/cm2陽極電極極化2h，每隔20min記錄一次電極電位值以及測(cè)定一次孔內(nèi)外的pH值，同時(shí)觀察筒內(nèi)外溶液狀態(tài)的變化。具體步驟為：

（1）測(cè)量出研究電極面積，以此計(jì)算出極化時(shí)所需電流強(qiáng)度。

（2）檢查實(shí)驗(yàn)裝置及線路連接無誤后，將恒電位儀的“工作選擇”開關(guān)置于“恒電流”擋，“電流量程”開關(guān)置于“最小”擋，即100μA擋，將“電源開關(guān)”先置于“自然”，待測(cè)定自腐蝕電位后，再置于“極化位置”。調(diào)節(jié)恒電流粗、細(xì)旋鈕，使電流表指針指在零點(diǎn)。再根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需電流強(qiáng)度值將“電流量程”開關(guān)置于相應(yīng)數(shù)值擋。調(diào)節(jié)恒電流粗、細(xì)旋鈕，使電流表指針指在所需值位置上（電流表零點(diǎn)右邊為陽極電流，左邊為陰極電流）。

5.

停止極化，15min后測(cè)定實(shí)驗(yàn)后鋁片的自腐蝕電位，然后取出鋁片，分別觀察陰、陽極的表面狀況。

四、

結(jié)果處理

1．

將極化后孔內(nèi)、外的pH值變化及研究電極電位隨時(shí)間的變化列表。

2．

比較上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果并討論之。

五、

思考題

1．

實(shí)驗(yàn)中，研究電極電位發(fā)生變化，且極化前后自腐蝕電位不同，為什么？

2．

實(shí)驗(yàn)中，筒內(nèi)pH值開始迅速下降，一定時(shí)間后幾乎不再發(fā)生變化，為什么？

演示實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)1

腐蝕原電池

一、

目的

1．

了解腐蝕原電池的結(jié)構(gòu)和作用及原電池工作過程中的電極反應(yīng)。

2．

觀察析H2腐蝕現(xiàn)象，觀察微電池腐蝕與宏電池腐蝕的異同。

3．

不同金屬相接觸，由于構(gòu)成電偶對(duì)，使陽極金屬加速腐蝕，陰極金屬得到保護(hù)。

二、

實(shí)驗(yàn)物品

工業(yè)鋅片、銅片或鉑片，0.2MHCl,玻璃皿，丙酮棉，鑷子，砂紙等。

三、

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1．

用砂紙打磨試樣，丙酮棉擦凈去油。

2．

將鋅片和銅片或鉑片分別放入盛有HCl的玻璃皿中，互不接觸，觀察到在鋅片上有不少氣泡從表面逸出。而銅片或鉑片上無氣泡逸出。

3．

將鋅片與銅片或鉑片相接觸，觀察到有大量H2氣泡從銅片或鉑片表面逸出，而鋅片表面的氣泡相對(duì)減少，并有黑色物質(zhì)從鋅片表面析出。

四、

現(xiàn)象分析與結(jié)論

1．

鋅片在HCl中受腐蝕，構(gòu)成腐蝕電池，陽極是工業(yè)鋅片中大量的金屬鋅，在鋅上發(fā)生氧化反應(yīng)：

Zn→Zn2++2e

Zn溶于HCl中。而陰極是工業(yè)鋅片上的雜質(zhì)如Cu、Fe、Fe7Zn等，陰極反應(yīng)為：

2H++2e→H2↑

由于鋅片上的陰極性雜質(zhì)的分布是隨機(jī)的，且顆粒很小，肉眼無法辨別陰、陽極位置，它們可能瞬時(shí)發(fā)生變化，表現(xiàn)出整個(gè)鋅片上都有H2氣泡逸出。結(jié)果導(dǎo)致鋅片全面腐蝕。又稱之為微電池腐蝕。

2．

鋅片和鉑片相接觸時(shí)，由鋅片和鉑片共同組成腐蝕宏電池。整個(gè)鋅片為陽極，鉑片為陰極，鋅片上發(fā)生陽極反應(yīng)：

Zn→Zn2++2e

鉑片上發(fā)生陰極反應(yīng)：

2H++2e→H2↑

同時(shí)，鋅片上的微電池腐蝕反應(yīng)仍繼續(xù)發(fā)生。故鋅片既受自身的微電池腐蝕，又加上鋅-鉑組成的宏電池的腐蝕，所以鋅片的腐蝕加劇。

從以上現(xiàn)象看不僅在鋅片上有少量H2氣泡逸出，鉑片上也有大量H2氣泡逸出。生成H2氣泡的量增多說明鋅片腐蝕的量增加。結(jié)論是與電位較高的金屬相接觸，電位較低的金屬腐蝕加劇。

3．

組成腐蝕原電池需要以下幾個(gè)要素：

（1）陽極和陽極反應(yīng)；

（2）陰極和陰極反應(yīng)；

（3）電解質(zhì)溶液中存在能夠吸收電子的氧化劑；

（4）存在電子通道，使陽極反應(yīng)生成的電子能夠流暢流向陰極。

以上幾個(gè)要素缺一不可。某一環(huán)節(jié)受阻就會(huì)使腐蝕原電池停止工作。

4．

酸性溶液中，金屬主要遭受析氫腐蝕。

五、

思考題

1．

原電池與電解池的區(qū)別是什么？

2．

微電池與宏電池的區(qū)別是什么？

實(shí)驗(yàn)2

原電池的極化

一、

目的

了解有電流通過電池時(shí)，電極電位發(fā)生變化，陽極電位變正，陰極電位變負(fù)。結(jié)果使電池的電位差減小。在電池的電阻不變時(shí)，使通過電池的電流減小，這種現(xiàn)象叫電池的極化。腐蝕原電池發(fā)生極化時(shí)，使腐蝕電流減小。人們利用電池的極化特性，盡量加大極化，達(dá)到降低腐蝕電流的目的。

若極化前后電池的電阻不變，則有極化后腐蝕電流減小。即

二、

實(shí)驗(yàn)物品

Cu片試樣，Zn片試樣，3.5%NaCl溶液。

導(dǎo)線，開關(guān)，指針式萬用表

燒杯等

三、

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1．

用砂紙打磨好Zn電極和Cu電極。

2．

將Zn電極和Cu電極分別插入溶液中，用導(dǎo)線接通電流表。同時(shí)觀察電流表指針的變化。接通電路的瞬間，回路中電流有一最大值，很快電流變小并穩(wěn)定在一個(gè)定值。最大值與穩(wěn)定值的電流之差可以是幾倍乃至幾十倍。

四、

現(xiàn)象分析與結(jié)論

1．

剛接通回路的瞬間，即電極還未極化時(shí)，通過電池的電流為：

電流表指針偏離較大。由于電流Ii=0流過電池使陰陽極分別產(chǎn)生極化，陽極電位升高，陰極電位降低。結(jié)果使電池電動(dòng)勢(shì)減小為ΔEi=i,此時(shí)通過電池的電流降為：

小于原來的Ii=0。

2．

電池極化后電流減小到一個(gè)穩(wěn)定值。該電流就是該腐蝕電池的腐蝕速度的度量，它是以溶解金屬鋅放出電子，供給陰極進(jìn)行還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。在中性NaCl溶液中，陰極反應(yīng)為吸氧反應(yīng)：

O2+2H2O+4e→4OH-

3．

由于電池的極化可以減小腐蝕速度應(yīng)想辦法增加電池的極化，以減輕腐蝕。

五、思考題

1．

分析電池是怎樣極化的，原因何在？

2.

所有電池的極化都是有益的嗎？

實(shí)驗(yàn)3

鋼在硝酸中的鈍化

一、

目的

1．

觀察鋼在稀HNO3中的活性溶解，了解陽極和陰極反應(yīng)式。

2．

觀察鋼在濃HNO3中的鈍化，使腐蝕速度降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

3．

了解鈍化現(xiàn)象在一定程度上，一定條件下可以保持。

二、

實(shí)驗(yàn)物品

鋼鐵試樣若干片，20%、40%、60%的HNO3溶液，塑料繩，燒杯，1MHCl溶液等

三、

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1．

用塑料繩系好四片試樣。二片分別放入20%、40%的HNO3溶液中，另二片分別放入60%的HNO3溶液中，在20%、40%的HNO3溶液中試樣反應(yīng)劇烈，有黑色沉淀溶入溶液和棕黃色濃煙冒出，在60%的HNO3溶液中的二片試片無任何反應(yīng)發(fā)生。

2．

將60%HNO3溶液中的一片試片取出，再放到20%HNO3溶液中，看到該試片也不與溶液反應(yīng)，而放入另一片鈍化過的試樣在1MHCl溶液中，該試樣表面發(fā)生腐蝕反應(yīng)，有氣泡冒出。

四、現(xiàn)象分析及結(jié)論

1．

在20%的HNO3溶液中試樣發(fā)生劇烈活性溶解反應(yīng)

陽極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e

陰極反應(yīng)：2H++NO3-+e→NO2↑+H2O

此時(shí)陰極反應(yīng)不是析H2反應(yīng)，其原因是由于析H2反應(yīng)的電極電位低于N5+還原成N4+的電極電位。

2．

在60%的HNO3溶液中試樣被鈍化，生成一層表面膜（氧化膜或鈍化膜）可能是發(fā)生如下反應(yīng)的結(jié)果：

3Me+3H2O→Me2O3+6H++6e

這層氧化膜很薄且致密，有效地隔離了金屬與介質(zhì)的接觸，使陽極反應(yīng)受到阻滯。表面膜在介質(zhì)中難溶，金屬獲得很好的耐蝕性。腐蝕速度可降低105-6倍。試樣在濃HNO3中獲得鈍性的原因，是由于濃HNO3的強(qiáng)氧化性，使NO3-去極化反應(yīng)的平衡電位很高，有Ec>Epp。見圖4。由于強(qiáng)烈的陰極去極化反應(yīng)，陰極還原電流在E=Epp時(shí)大于金屬陽極的致鈍電流，即：

ic>ipp

,金屬的腐蝕電位Ecorr落在鈍化區(qū)，金屬獲得鈍性，這稱為自鈍化。

3．

經(jīng)鈍化的金屬試樣，能夠保持鈍性，再放到稀HNO3溶液中不會(huì)發(fā)生活性溶解，但如果將鈍化膜破壞，則不能保持鈍態(tài)，金屬又會(huì)遭受強(qiáng)烈的腐蝕。如放在HCl溶液中，鈍化膜受到Cl-的破壞，鈍化膜出現(xiàn)孔洞，未能自行修補(bǔ)的話，金屬就會(huì)失去鈍性。

五、

思考題

金屬自鈍化的條件是什么？

圖4陽極鈍化曲線示意圖

實(shí)驗(yàn)4

緩蝕劑的緩蝕效果

一、

目的

觀察和了解在腐蝕介質(zhì)中加入一定量緩蝕劑對(duì)抑制金屬腐蝕的效果。

二、

實(shí)驗(yàn)物品

低碳鋼試樣，燒杯，鑷子，塑料繩，玻璃棒，丙酮棉，砂紙，

2%六次甲基四胺，12%HCl溶液

三、

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1．

將試樣用砂紙打磨，用丙酮脫脂、干燥。

2．

將配好的HCl溶液倒入玻璃皿內(nèi)，用鑷子放入試樣并觀察現(xiàn)象。

3．

5min后滴入緩蝕劑，觀察現(xiàn)象。

四、

現(xiàn)象分析及結(jié)論

1．

在HCl中低碳鋼試樣發(fā)生析H2腐蝕，放出H2。

2．

在HCl中加入緩蝕劑，抑制了碳鋼的腐蝕。

3．

六次甲基四胺是一種緩蝕劑，加入腐蝕介質(zhì)中可以抑制和降低金屬的腐蝕速度。

4．

該緩蝕劑的緩蝕作用是由于在金屬表面生成一層吸附性保護(hù)膜，防止了介質(zhì)的侵蝕。

5．

在HCl溶液中，六次甲基四胺是一種陰極性緩蝕劑，抑制了陰極反應(yīng)。減輕了腐蝕，其反應(yīng)如下：

(CN2)6N4+6H2O+4HCl=6HCHO+4NH4Cl

五、

思考題

在什么條件下采用緩蝕劑比較好？使用緩蝕劑需注意什么問題？

實(shí)驗(yàn)5

陰極保護(hù)—犧牲陽極法

一、

目的

了解犧牲陽極法陰極保護(hù)的原理。

二、

實(shí)驗(yàn)物品

0.1MHCl溶液，燒杯，碳鋼片，Zn片，高阻電子mV計(jì)（或數(shù)字電壓表如PZ26）,甘汞電極，導(dǎo)線，夾子等。

三、

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1．

砂紙打磨試樣、洗凈、去脂、干燥。

2．

在盛有0.1MHCl溶液的二個(gè)燒杯中，分別放入碳鋼片和Zn與碳鋼相連的碳鋼片，可看到碳鋼片上面有氣泡逸出，與Zn相連的碳鋼片上也有氣泡逸出。

3．

分別在放入后的20min和1h后，直接測(cè)量試樣相對(duì)于甘汞電極的電極電位。

四、

現(xiàn)象分析與結(jié)論

1．

在HCl中碳鋼試樣發(fā)生析H2腐蝕，碳鋼表面逸出H2氣泡,碳鋼本身既是陽極又是陰極，發(fā)生全面腐蝕。與Zn相連的碳鋼片與Zn組成宏電池，Zn為陽極發(fā)生活性溶解，碳鋼為陰極發(fā)生析H2反應(yīng)，表面不被腐蝕。

2．

在電位測(cè)量中可知，碳鋼的電位為其腐蝕電位。Zn與碳鋼連接后，Zn電極為陽極，電位極化升高，碳鋼電極為陰極，電位極化降低，最后的腐蝕電位落在碳鋼電極與鋅電極之間的一個(gè)數(shù)值上。

該腐蝕電位低于單個(gè)碳鋼的腐蝕電位，若此腐蝕電位低于碳鋼的陽極溶解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.44V,則認(rèn)為碳鋼被完全保護(hù)。腐蝕電位稍高于-0.44V時(shí)認(rèn)為碳鋼被部分保護(hù)。起保護(hù)作用都是以鋅的腐蝕溶解為代價(jià)。

五、

思考題

金屬怎樣才能得到陰極保護(hù)？

附錄1.CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀的使用方法

CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀是一臺(tái)基于線性極化技術(shù)原理和電偶腐蝕原理的新型腐蝕測(cè)量儀，它可用于：

①腐蝕速度測(cè)量（線性極化法和弱極化法）；

②電偶電流測(cè)量；

③電偶電位測(cè)量；

④自腐蝕電位測(cè)量；

⑤各種恒電位條件下的極化測(cè)量；

⑥數(shù)字電表測(cè)量直流電流和直流電壓

該儀器可用于評(píng)定金屬耐蝕性、評(píng)價(jià)緩蝕劑、檢驗(yàn)環(huán)境腐蝕性、測(cè)定犧牲陽極輸出電流，用于工業(yè)設(shè)備腐蝕監(jiān)測(cè)和裝備陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)車，用于腐蝕研究、腐蝕失效分析及防腐設(shè)計(jì)等。

CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀可自動(dòng)跟隨自腐蝕電位。具有極化電位范圍寬和電流測(cè)量范圍大、控制精度高、工作性能穩(wěn)定、使用簡便以及體積小、重量輕等特點(diǎn)。該儀器采用三位半數(shù)字表顯示測(cè)量值，并備有模擬量和數(shù)字量輸出接口，可供連接記錄儀、打印機(jī)和計(jì)算機(jī)使用，進(jìn)行自動(dòng)記錄和數(shù)據(jù)處理，還備有直流電源插孔，可在野外或無交流電源供電的條件下使用。

1．

前面板元件功能說明

CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀的前面板元件結(jié)構(gòu)如圖5所示。

（1）

電極輸入：線性極化測(cè)量和電偶測(cè)量時(shí)分別按表３接測(cè)量電極。

表３

電極接線說明

電極輸入導(dǎo)線

線性極化測(cè)量

電偶測(cè)量

黃色

工作電極(W)

電極Ⅰ

紅色

輔助電極(A)

電極Ⅱ

蘭色

參比電極(R)

參比電極

（2）

極化值：線性極化測(cè)量時(shí)，給定極化電位ΔE選擇。

（3）

量程：用于線性極化測(cè)量和電偶測(cè)量時(shí)切換電流量程或電位量程選擇。

圖5.CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀前面板元件結(jié)構(gòu)圖

（4）

數(shù)字顯示屏：最大顯示值為1999。電流測(cè)量時(shí)，“-”為陰極化數(shù)據(jù)，無符號(hào)（即“+”）為陽極化數(shù)據(jù)；電位測(cè)量時(shí)，顯示值為參比電極相對(duì)于工作電極的電位（注意：其符號(hào)與電化學(xué)理論中習(xí)用的“研究電極相對(duì)于參比電極的電位”的符號(hào)相反）。測(cè)量值超出顯示范圍時(shí)，數(shù)字全暗，改換量程即可重新顯示。

（5）

指示燈：指示線性極化測(cè)量時(shí)儀器邏輯工作的極化時(shí)間（紅燈）和采樣時(shí)間（綠燈），電偶測(cè)量和自腐蝕電位測(cè)量時(shí)指示燈不變。

（6）

工作選擇：可供選擇線性極化測(cè)量時(shí)的陽極化(A)、陰極化(C)和陽/陰極交替極化(A/C)以及自腐蝕電位（Ek=Ecorr）測(cè)量；電偶測(cè)量時(shí)的電極Ⅰ或電極Ⅱ的自腐蝕電位(Ek)、電偶電位(Eg)和電偶電流(Ig)。

（7）

校準(zhǔn)/測(cè)量：按下此鍵為校準(zhǔn)狀態(tài)，內(nèi)部輸入端與測(cè)量電極斷開，接入一1KΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻，可進(jìn)行模擬極化狀態(tài)下的校準(zhǔn)，此鍵彈出時(shí)為測(cè)量狀態(tài)。

2．

后面板元件功能說明

CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀的后面板元件結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6.CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀后面板元件結(jié)構(gòu)圖（8）

電源插孔：交流220V輸入

（9）

電源開關(guān)

（10）調(diào)零Ⅱ：電壓調(diào)零

（11）調(diào)零Ⅰ：電流調(diào)零

（12）數(shù)據(jù)輸出：BCD代碼數(shù)字打印輸出，可接中腐防蝕科技發(fā)展公司產(chǎn)品CR-5

型數(shù)字打印機(jī)及其他型號(hào)打印機(jī)，可用于線性極化測(cè)量時(shí)極化電流和電偶腐蝕測(cè)量時(shí)電偶電流、電偶電位及自腐蝕電位測(cè)量的自動(dòng)打印記錄。本儀器數(shù)據(jù)輸出為串行輸出，接線圖如圖7所示。

圖7.打印輸出接線說明

（13）直流輸出：即模擬信號(hào)輸出，接記錄儀。E輸出為電偶電位的輸出端，I輸出為極化電流或電偶電流Ig的輸出端。

（14）6V插孔：直流6V輸入

（15）0.5A電源保險(xiǎn)絲

3．

線性極化測(cè)量

（1）

把電極插頭插入“電極輸入”插孔（1），按表3連接待測(cè)的三電極系統(tǒng)。

（2）

接通電源，數(shù)碼管亮，預(yù)熱15min。

（3）

置“量程”（3）于2V擋，按下“Ek”鍵，數(shù)字顯示值即為參比電極相對(duì)于工作電極的自腐蝕電位。負(fù)值表示工作電極電位高于參比電極電位，正值反之（注意：其符號(hào)與電化學(xué)理論中習(xí)用的“研究電極相對(duì)于參比電極的電位”的符號(hào)相反）。

（4）

根據(jù)測(cè)量所需選擇極化值和極化方向，調(diào)整“量程”（3）至合適的電流量程范圍。此時(shí)儀器內(nèi)部按設(shè)計(jì)邏輯自動(dòng)進(jìn)行，首先經(jīng)過約32s的自腐蝕電位跟隨時(shí)間，然后開始恒電位極化（紅燈亮），在極化過程結(jié)束前定時(shí)采樣（綠燈亮），數(shù)字顯示該次極化的測(cè)量電流值，并一直保持到下一個(gè)極化周期的采樣時(shí)刻。

4．

電偶腐蝕測(cè)量

（1）

把電極插頭插入“電極輸入”插孔（1），按表3連接待測(cè)的三電極系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)量所需，電極Ⅰ和電極Ⅱ可以互換。

（2）

接通電源，數(shù)碼管亮，預(yù)熱15min。

（3）

置“量程”（3）于2V擋，按下“Ek”鍵，數(shù)字顯示值即為參比電極相對(duì)于電極Ⅰ的自腐蝕電位。

（4）

按下“Eg”鍵，電偶對(duì)（電極Ⅰ和電極Ⅱ）自動(dòng)短路偶接，此時(shí)數(shù)字顯示值為參比電極相對(duì)于該電偶對(duì)的混合電位，即電偶電位。注意電位符號(hào)。

（5）

按下“Ig”鍵，調(diào)整“量程”至合適的電流量程范圍，數(shù)字顯示值為該電偶對(duì)中流過的零電阻電流，即電偶電流。

5．

直流電壓和直流電流測(cè)量

CR-3型多功能腐蝕測(cè)量儀可用作數(shù)字電表，測(cè)量直流電壓和直流電流。

（1）

直流電壓測(cè)量：將工作電極夾和參比電極夾分別接到待測(cè)直流電壓兩端，接通電源，置“量程”（3）于2V擋，按下“Ek”鍵，數(shù)字顯示值即為該電壓值。

（2）

直流電流測(cè)量：將工作電極夾和參比電極夾分別接到待測(cè)直流電流兩端，接通電源，置適當(dāng)“量程”，按下“Ig”鍵，數(shù)字顯示值即為該電流值。

附錄2.PS-1型恒電位/恒電流儀的使用方法

PS-1型恒電位/恒電流儀是一種重要的腐蝕檢測(cè)和電化學(xué)測(cè)量儀器。在電極過程動(dòng)力學(xué)分析、電解、電鍍、金屬相分析、金屬腐蝕速度測(cè)量和各種腐蝕與防腐蝕研究及電化學(xué)保護(hù)參數(shù)測(cè)試等方面具有廣泛用途?？梢元?dú)立使用，也可輔以X-Y記錄儀、直流示波器、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)發(fā)生器等進(jìn)行多種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)、暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。其電位與電流測(cè)量分別由兩組三位半數(shù)字表顯示，控制精度高，響應(yīng)速度快，技術(shù)性能穩(wěn)定可靠。

一、儀器面板元件結(jié)構(gòu)

1．前面板元件結(jié)構(gòu)功能說明

PS-1型恒電位/恒電流儀的前面板元件結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8.

PS-1型恒電位/恒電流儀前面板元件結(jié)構(gòu)圖(1)

電極輸入：恒電位或恒電流測(cè)量時(shí)均應(yīng)按表4連接測(cè)量電極。

表4

測(cè)量電極接線說明

電極輸入夾頭

恒電位/恒電流測(cè)量

綠/白雙線

研究電極

紅線

輔助電極

蘭線

參比電極注意：研究電極（又稱工作電極）為雙線輸入，一根為電流線，一根為電位線，這是為了避免導(dǎo)線上流過電流產(chǎn)生的電壓降引起測(cè)量誤差。

（2）

電流量程：用于恒電位工作時(shí)測(cè)量電流或恒電流工作時(shí)給定電流之需切換電流量程。共分四擋，即滿量程2mA,20mA,200mA,2A。

（3）

電流測(cè)量顯示：數(shù)字顯示屏，最大顯示值為1999?！?”電流值為陰極化數(shù)據(jù)，無符號(hào)（即“+”）為陽極化數(shù)據(jù)。

（4）

電位測(cè)量顯示：數(shù)字顯示屏，最大顯示值為±1.999V,顯示的電位值為參比電極相對(duì)于研究電極的電位，其符號(hào)與電化學(xué)理論中習(xí)用的研究電極的電位符號(hào)相反。注意：測(cè)量值超出顯示范圍（溢出）時(shí)，元件（3）和（4）的數(shù)字全暗，改換量程后即可重新顯示。

（5）

參比/給定：恒電位工作時(shí)，按下“參比”鍵或“給定”鍵，元件（4）顯示測(cè)量的參比電位或給定電位之用。

（6）

給定電位粗調(diào)：恒電位工作時(shí)粗調(diào)給定電位值。

（7）

給定電位細(xì)調(diào)：恒電位工作時(shí)細(xì)調(diào)給定電位值。

（8）

工作選擇：可供選擇“恒電位”工作或“恒電流”工作。

（9）

給定電流粗調(diào)：恒電流工作時(shí)粗調(diào)給定電流值。

（10）給定電流細(xì)調(diào)：恒電流工作時(shí)細(xì)調(diào)給定電流值。

（11）電流/校準(zhǔn)。

（12）調(diào)零：電流表的調(diào)零電位器。

（13）通/斷開關(guān)：“斷”為輔助電極開路，測(cè)量系統(tǒng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)，此時(shí)可測(cè)量研究電極的開路電位（自腐蝕電位）；“通”為輔助電極閉路，測(cè)量系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，此時(shí)元件（3）顯示相應(yīng)電流值。

2．后面板元件結(jié)構(gòu)功能說明

PS-1型恒電位/恒電流儀的后面板元件結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9.

PS-1型恒電位/恒電流儀后面板元件結(jié)構(gòu)圖

（14）電源插孔：交流220V輸入插孔。

（15）電源開關(guān)：“開”為儀器接通220V電源，處于工作狀態(tài)；“關(guān)”為處于準(zhǔn)備狀態(tài)。

（16）調(diào)零：儀器內(nèi)部調(diào)零鍵，供檢修用。儀器出廠時(shí)即已調(diào)定，勿隨意調(diào)動(dòng)。

（17）電流輸出：電流測(cè)量之模擬信號(hào)輸出端，供外接示波器或記錄儀。其端電壓與輸出電流成正比，各擋滿量程對(duì)應(yīng)的輸出電壓均為1.999V。陽極化輸出電流為正值，陰極化輸出電流為負(fù)值，黑色接線柱為輸出低端。

（18）電位輸出：電位測(cè)量之模擬信號(hào)輸出端，供外接示波器或記錄儀。其端電壓即為輸出電位，滿量程為1.999V。黑色接線柱為輸出低端。

（19）外接給定電位：從外部輸入給定電位信號(hào)的輸入端。當(dāng)進(jìn)行動(dòng)電位掃描測(cè)量或暫態(tài)測(cè)量時(shí)可由此處外接信號(hào)發(fā)生器。當(dāng)外接給定電位信號(hào)時(shí)，儀器內(nèi)部的給定電位系統(tǒng)自動(dòng)斷開。

（20）1A保險(xiǎn)絲

（21）1A保險(xiǎn)絲

（22）0.2A保險(xiǎn)絲

二、

使用方法

1．

預(yù)熱：接通電源，預(yù)熱15min，以使儀器工作在穩(wěn)定狀態(tài)。

2．

校準(zhǔn)：指電流表零點(diǎn)校正。儀器預(yù)熱15min后，按下“校準(zhǔn)”鍵（11），“通-斷”開關(guān)（13）置于“斷”的位置，電流量程（2）置于2mV擋，如電流表（3）顯示不為0.000，可調(diào)節(jié)前面板上的“調(diào)零”鍵（12），使電流表顯示為0.000。

3．

電極開路電位測(cè)量：即研究電極自腐蝕電位測(cè)量。將電極輸入（1）的引線連接到電解池體系，“通-斷”開關(guān)（13）置于“斷”的位置，接通電源（14），打開電源開關(guān)（15），預(yù)熱15min后，按下“恒電位”鍵（8）、“電流”鍵（11）、“參比”鍵（5），數(shù)字表（4）顯示即為參比電極相對(duì)于研究電極的開路電位，即研究電極的自腐蝕電位，但符號(hào)相反。

4．

恒電位極化測(cè)量：按照上述第3項(xiàng)完成自腐蝕電位測(cè)量后，接著按下“給定”鍵（5），此時(shí)數(shù)字表（4）顯示的是給定電位值，調(diào)節(jié)恒電位給定電位的粗調(diào)鍵（6）和細(xì)調(diào)鍵（7），使數(shù)字表（4）顯示的給定電位值與自腐蝕電位值相等。“通-斷”開關(guān)（13）置于“通”的位置，此時(shí)輔助電極的電路接通，儀器開始實(shí)施恒電位運(yùn)作，參比電位被立即恒等于給定電位。此時(shí)便可進(jìn)行以自腐蝕電位為起始點(diǎn)的恒電位極化測(cè)量。

穩(wěn)態(tài)恒電位極化測(cè)量：按下“給定”鍵（5），根據(jù)恒電位極化測(cè)量工作的實(shí)驗(yàn)規(guī)定，調(diào)節(jié)恒電位給定電位的粗調(diào)鍵（6）和細(xì)調(diào)鍵（7），使數(shù)字電位表（4）顯示為規(guī)定的電位值，此時(shí)若按下“參比”鍵（5），數(shù)字電位表（4）顯示的參比電位應(yīng)與給定電位相等。在此給定的電位值下保持實(shí)驗(yàn)規(guī)定的極化時(shí)間后，從數(shù)字電流表（3）上讀取相對(duì)應(yīng)的極化電流值?；蛘吒鶕?jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)定，在此給定的電位值下保持極化，至數(shù)字電流表（3）顯示的電流值相對(duì)穩(wěn)定后讀取相對(duì)應(yīng)的極化電流值。接著，根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)定再調(diào)節(jié)粗調(diào)鍵（6）和細(xì)調(diào)鍵（7），至一個(gè)新的給定電位值（例如，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)可改變20mV或50mV），在此電位值下再保持規(guī)定的極化時(shí)間后，讀取相對(duì)應(yīng)的極化電流值，如此臺(tái)階式步進(jìn)測(cè)量可獲得穩(wěn)態(tài)恒電位極化曲線。

注意：關(guān)于電流量程（2）的選擇，在數(shù)字電流表（3）顯示不溢出的前提下，盡可能用滿度顯示，以提高測(cè)量精度。

動(dòng)態(tài)恒電位極化測(cè)量：即動(dòng)電位掃描極化測(cè)量。電流量程（2）置于2A擋，把外部電位掃描信號(hào)連接到“外接給定電位”插孔（19），作為恒電位儀的給定電位。X-Y記錄儀或示波器的Y端子輸入可與“外接給定電位”端并聯(lián)，而X端子輸入則連接到“電流輸出”（17）。若電流記錄需使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，可在恒電位儀的“電流輸出”端與X-Y記錄儀之間串接對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換儀（參見圖10）。

恒定電位測(cè)量：按下“給定“鍵（5），根據(jù)恒定電位測(cè)量工作的實(shí)驗(yàn)規(guī)定，調(diào)節(jié)恒電位給定電位的粗調(diào)鍵（6）和細(xì)調(diào)鍵（7），使數(shù)字電位表（4）顯示為規(guī)定的電位值，此時(shí)若按

圖10.

動(dòng)電位掃描極化測(cè)量的接線示意圖下“參比”鍵（5），數(shù)字電位表（4）顯示的參比電位應(yīng)與給定電位相等。在此恒定不變的給定電位值下，在規(guī)定的各時(shí)間間隔從數(shù)字電流表（3）上讀取相應(yīng)的極化電流值?；蛘撸赬-Y記錄儀或長圖式記錄儀上記錄極化電流隨時(shí)間變化的I-t曲線，此時(shí)可將“電流輸出”端（17）與記錄儀相連。

5．

恒電流極化測(cè)量：按照第3項(xiàng)完成自腐蝕電位測(cè)量，此時(shí)鍵（5）置于“參比”，按下“恒電流”鍵（8），按下“電流”鍵（11），根據(jù)恒電流極化測(cè)量工作的實(shí)驗(yàn)規(guī)定，調(diào)節(jié)恒電流給定電流的粗調(diào)鍵（9）和細(xì)調(diào)鍵（10），使數(shù)字電流表（3）顯示為規(guī)定的電流值，在此給定的電流值下保持實(shí)驗(yàn)規(guī)定的極化時(shí)間后，從數(shù)字電位表（4）上讀取相對(duì)應(yīng)的極化電位值。或者根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)定，在此給定的電流下保持極化，至數(shù)字電位表（4）顯示的電位值相對(duì)穩(wěn)定后讀取相應(yīng)的極化電位值。接著，根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)定再調(diào)節(jié)粗調(diào)鍵（9）和細(xì)調(diào)鍵（10），至一個(gè)新的給定電流值，在此電流值下再保持規(guī)定的極化時(shí)間后，讀取相應(yīng)的極化電位值。如此臺(tái)階式步進(jìn)測(cè)量可獲得穩(wěn)態(tài)恒電流極化曲線。

恒定電流測(cè)量：按照第3項(xiàng)完成自腐蝕電位測(cè)量，此時(shí)鍵（5）置于“參比”，按下“恒電流”鍵（8），按下“電流”鍵（11），根據(jù)恒定電流測(cè)量工作的實(shí)驗(yàn)規(guī)定，調(diào)節(jié)恒電流給定電流的粗調(diào)鍵（9）和細(xì)調(diào)鍵（10），使數(shù)字電流表（3）顯示為規(guī)定的電流值，在此恒定不變的給定電流值下，在規(guī)定的各時(shí)間間隔從數(shù)字電位表（4）上讀取相對(duì)應(yīng)的極化電位值。或者，在X-Y記錄儀或長圖式記錄儀上記錄極化電位隨時(shí)間變化的E-t曲線，此時(shí)可從“電位輸出”端（18）將電位信號(hào)與記錄儀相連。

綜合實(shí)驗(yàn)

銹蝕碳鋼磷化及磷化膜性能檢驗(yàn)試驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解磷化液的優(yōu)化配制、磷化機(jī)理及其防護(hù)作用。

(2)了解評(píng)定金屬耐蝕性能的國家標(biāo)準(zhǔn)。

(3)掌握試樣制作方法。

(4)掌握金屬耐蝕性能的評(píng)定及其測(cè)試方法。

2.實(shí)驗(yàn)要求

（1）訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)技能，提高動(dòng)手能力及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。

（2）培養(yǎng)對(duì)金屬材料的腐蝕進(jìn)行定性、定量分析及解決實(shí)際問題的能力。

3.實(shí)驗(yàn)原理

以H3PO4作為磷化液的主要成分，在磷化過程中使金屬表面形成磷酸鹽保護(hù)膜以阻止腐蝕介質(zhì)的侵入，起到轉(zhuǎn)化銹層和磷化鋅層的作用，同時(shí)增強(qiáng)漆膜附著力，延長保護(hù)周期，提高涂裝質(zhì)量。其主要反應(yīng)過程大致分為兩個(gè)階段。

第一階段（鋅層和銹層的溶解）：

H3PO4?H++H2PO4-

Zn+2H+?Zn2++H2↑

FeO+2H+?Fe2++H2O

Fe2O3+6H+?2Fe3++3H2O

第二階段（磷酸鹽保護(hù)膜的形成）：

H2PO4-?2H++PO43-

3Zn2++2PO43-?Zn3(PO4)2↓

3Fe2++2PO43-?Fe3(PO4)2↓

Fe3++PO43-?FePO4↓

2Zn2++Fe2++2PO43-?Zn2Fe(PO4)2↓

Mn2++2PO43-?Mn3(PO4)2

當(dāng)除銹磷化液中含有Mn2+和Ni2+等成核離子時(shí)：

2Mn2++Zn2++2PO43-?Mn2Zn(PO4)2↓

2Ni2++Zn2++2PO43-?Ni2Zn(PO4)2↓

其中Fe3(PO4)2和FePO4為銹層轉(zhuǎn)化膜的主要成份，Zn3(PO4)2為鋅層磷化膜的主要成分。Zn3(PO4)2、Fe3(PO4)2、FePO4、Zn2Fe(PO4)2、Mn2Zn(PO4)2、Ni2Zn(PO4)2等在金屬表面形成一層灰色或黑色、細(xì)結(jié)晶和多孔性的磷化膜，然后涂上防腐蝕涂料。鋅層磷化一般在低酸度環(huán)境下進(jìn)行，而銹層溶解所需酸度較高，因此要加入促進(jìn)劑來調(diào)節(jié)兩者的矛盾，此外必須加入合適的添加劑（如氧化劑和螯合劑等）加速膜的沉積作用，才能形成致密