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東華分析——Tafel極化法測試金屬腐蝕速率介紹

更新時間:2022-07-25    瀏覽量:14535
一、 實驗原理

     在使用金屬的過程中,人們不僅關心它是否會發生腐蝕,更關心其腐蝕速度的大小(腐蝕速度表示單位時間內金屬腐蝕的程度)。迄今為止,普遍應用的測試腐蝕速度的方法仍然是經典的失重法,失重法的優點是準確可靠,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。電化學方法的優點是快速簡便并有可能用于現場監控。

     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年提出的經驗公式,其數學表達式為:

η=a+b*lg|i|

     式中η為過電勢;i為電流密度;a、b為常數。常數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、電極表面狀態、溶液組成及溫度等因素有關,根據a值的大小,可以比較不同電極體系中進行電子轉移步驟的難易程度。常數b主要與溫度有關,對大多數金屬而言,常溫下b的數值約為0.116 V。

     DH7000系列電化學工作站Tafel極化法測試是以E為縱坐標,lg|i|為橫坐標作圖,其中E為施加電壓,i為電流。在強極化區,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,該點對應的電流即為金屬腐蝕達到穩定狀態的電流,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】,選擇技術操作(電分析技術)模塊的【開路電位】實驗,進入實驗參數設置界面,設置個較長的持續時間,點擊【開始】進行實驗,待得到的開路電位趨于平穩(即測出來是平行于X軸的波動很小的線),代表體系已處于穩定狀態,即可進行Tafel極化法的測試;

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(3)   點擊【新實驗】,選擇技術操作(腐蝕技術)模塊的【Tafel極化法】實驗,進入實驗參數設置界面,設置最初電位為-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)   實驗結果

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(5)   數據分析

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

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


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