极化区概念探讨

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极化区概念探讨

极化区概念探讨

摘要:城市密集化地区中具有国家战略和拥有重要国际竞争力功能的区域被称之为极化区,它往往具有一个或多个中心城市与其发挥战略功能紧密相关的周边城市组成,是城市群中要素聚集最强、功能突出、外部边界清楚、内部结构有序的一种。在经济全球化背景下,极化区以其规模经济和设施完善的优势,已经成为一种具有全球意义的区域发展模式和空间组合形式。

关键词:极化区增长极功能

一、引言

20 世纪 50 年代,法国经济学家弗朗索瓦·佩鲁 (Francois Perroux) 提出增长极理论,该理论把经济要素集聚的区域称为增长极,认为经济增长首先在区位较好、资源独特的增长极发展,然后各种生产要素从增长极向周围不发达地区扩散。后来,纲纳·缪尔达尔 (Myrdal) 在地区经济意义上发展了增长极理论,1957 年在其代表作《经济理论与不发达地区》中提出“极化效应”一词。缪尔达尔认为极化效应是指一个地区只要它的经济发展达到一定水平,超过了起飞阶段,就会具有一种自我发展的能力,可以不断地积累有利因素,为自己进一步发展创造有利条件。在市场机制的自发作用下,发达地区越富,则落后地区越穷,造成了两极分化,迅速增长的推动性产业吸引和拉动其他经济活动,不断趋向增长极的过程。在这一过程中,首先出现经济活动的极化,然后形成地理上的极化,从而获得各种集聚经济,即规模经济。规模经济反过来又进一步增强增长极的极化效应,从而加速其增长速度和扩大其吸引范围。

60 年代,法国经济学家布代维尔 (Boundville) 在《区域经济规划问题》提出了 "区域发展极"的概念,系统地从空间角度分析了增长极的概念,首次从理论上将增长极概念的经济空间推广到地理空间,把增长极从城市扩展到区域,并具有一定的内在地域结构,组合成为极化区。他认为增长极的空间不仅包括经济变量之间的结构关系,也涵盖经济现象的地域结构或区域关系。极化区是增长极理论的发展。20世纪70至80年代初,增长极理论曾主要应用于发展中国家以及发达国家中欠发达地区的社会经济发展,成为指导国家或地区经济发展的重要理论,并收到良好效果。20世纪末,随着经济全球化的加速发展,全球经济发展格局发生了深刻的变化,各国都把加强极化区建设作为提高本国国际竞争力的重要途径。

二、极化区基本理论

(一)极化区形成原因:

①经济发达的地区在经济发展中积累了巨大优势,如强大的科技力量、便捷的交通和通讯系统、完备的基础设施、优越的生产协作条件、雄厚的资本和集中的消费市场,再加上技术进步、工业布局指向性的变化(如由原材料指向转变为市场指向或技术指向),更进一步突出了发达地区的优势;

②极化区在其发展过程中也往往得到地方政府政策的倾斜与支持;

③由于产业集聚,促进了服务业在该地区相应发展,这就引起了该地区人口的增长,而人口的增长又推动了服务行业的加速发展,促进了两极分化;

④一个地区的经济发展水平越高,就越有可能从规模经济和集聚经济中获得利益,从而提高了自己在市场上的竞争能力,进一步推动了两极分化。

(二)极化区的概念:

极化区可以界定为以地缘关系为基础,超越行政区划,产业集聚能力强、整体经济水平高,在国家层面占有重要战略地位,规划中具有优先发展功能和发展目标的地区。该区的形成具有法律基础,并且可以实施有效管理。极化区以一体化的区域经济形式出现,具有增长极的功能,辐射和带动周边地区发展,是国家经济发展战略的重心区。极化区人口、产业和居住地比较集中分布或连续分布,与城市群、城市密集区等概念不同,在空间上,极化区的概念更强调区域的整体功能,极化区内部虽然也有许多城市,但其强调的是城市和区域结合在

一起的整体,而非若干城市形成的集合体。极化区关注的是区域性基础设施和通信建设,并通过门户城市或地区,与全球经济网连接在一起。同时,极化区随着经济重心的转移,其范围也会相应变动。

从实际作用来看,极化区以其经济规模和完善的设施等优势,已经成为一种具有全球意义的区域发展模式和空间组合形式,日益成为集聚经济要素和支配国家乃至全球经济命脉的巨大载体,在欧美等发达国家,极化区已经成为本国社会经济发展以及参与国际竞争的主体,显示出跨行政区发展的超强生命力。

(三)极化区的特征:

(1) 极化区是高度全球化的区域。极化区通过核心城市与全球经济网络取得联系,并根据全球经济发展趋势与要求促进区内各地区在职能和空间上扩展与联合。

(2) 极化区在空间上具有跨行政区的特征。极化区发展的一个重要方面就是对区域内各子区域或地区功能的整合与协调,目的是为了避免区域内子区域或地区之间功能雷同、恶性竞争和浪费资源,同时也为了发挥区域整体优势和竞争力。

(3) 极化区具有多中心、网络化的特征。极化区一般会有若干个规模不等的城市中心,并通过快速的交通网络、便捷的物流网络和各种现代通讯网络,紧密联系在一起,形成发达的、网络化的城市体系。

(四)极化区的功能

极化区既是一种区域类型,同时,高级的极化区也是有强大功能的地域空间,它应具有如下功能 :

(1) 高级的极化区应能在国家或国际经济、文化中发挥领导职能和竞争功能。高级极化区的经济或科教、文化职能是超越国家的,具有强大的国际竞争能力。

(2)高级的极化区具有强有力的和稳定的凝聚力,能团结和领导区域、国家甚至洲级社会经济的一体化进程,能提出超越区域和国家发展的社会经济发展政策。

(3)高级的极化区是国家经济的支撑区域,能促进国家经济的发展,经济总量在全国经济中占有较大比重,也是国家财政税收的主要来源。

(4)高级的极化区肩负着带动周围地区和落后地区发展的使命。不但要在产业发展方面向落后地区延伸,而且,也要为落后地区提供科技教育文化的支撑。

(五)极化区的基本要求

一般来说,极化区在资源禀赋、产业结构、文化背景等方面都具有一定相似性并围绕一个核心形成区域经济联系和区域发展的内聚力。极化区的发展更加侧重于区域一体化的需求,从区域协调发展的角度关注和解决跨区域基础设施建设、环境保护等问题。从这一层面来说,极化区更加类似一种经济合作组织。

极化区一般由一个核心城市和若干个大城市(群)及其郊区组成,其中,关键要素是:

(1)个核心大城市;

(2)有地理上接近的大城市群及其相邻区

(3)有紧密联系的交通、通信等网络体系;

(4)区内经济发展水平与质量相似;

(5)区域有相当规模的人口、经济和地域范围。

这是从地理学的角度来确定的极化区范围,但从政治角度来看,目前的极化区有滥用、扩大化的倾向。因为在极化地区周围有愈来愈多的地区希望扩大进来,"太想参与到所希望的发展和成长的行动中来",这是成问题的发展,例如,当Luchow-Dannenberg 划入汉堡时,人们就问这还是汉堡极化区吗?极化区"兑水了"、"软化了",汉诺威与哥廷根的联合也不成为真正意义上的极化区,而只是由网络联系的相关地区。

因此,要成为高级极化区,还应增加如下必备条件:

(1)应该有一个第三产业的决策与控制中心(财政、金融、贸易中心 ),该中心具有较高的对方开放能力;

(2)应该具有一个大的港口或航空港,拥有众多航线和技术水平先进、具有国家级的对外门户和枢纽地位;

(3)是国家经济发动机,是研发中心、科技与文化中心;

(4)区域内应该具备多样化的现代交通方式,区内形成交通通道的网络化,不同层次城市都能够与交通网络连接,城市之间应该有着较为密切的社会经济联系;

(5)具有突出的城市和区域文化风格、个性、特色,建筑形态、城市形象具有鲜明特色。(六)极化区的管制:

极化区的显著特点是跨越行政区,其发展涉及不同地区政府之间权利的互动关系,因此,必须加强区域发展全局调控及地区政府间的横向协调。如:德国在极化区管理上成立了跨行政区的区域协调机构,并且成立由公民直选的"议会",区域协调机构拥有 "事权"和"规划权",其中,"事权" 一般包括上下班交通的延伸、"三废"的共同处理、核心城市与郊区经济发展差异的控制、公共事务的统一管理。而美国则针对极化区管理,专门成立了区域开发委员会及区域规划协会,并赋予相应的立法权、行政权和财政权等。其主要职能是:组织协调实施跨行政区的重大基础设施建设、重大战略资源开发、生态环境保护与建设以及跨区生产要素的流动等问题;统一确定符合本区域长远发展的经济发展规划和产业结构;制定统一的市场竞争规则和政策措施,负责监督执行情况;协助各市县制定地方性经济发展战略和规划,使局部性规划与整体性规划有机衔接。当前,为提高我国城市化水平、区域协调发展能力与国际争力,国务院批准了多个具有国家战略意义的区域规划,是从我国东中西和各省之间经济协调发展或作为新经济增长点。通过比照极化区的功能含义,认为其中有的战略区功能定位与极化区的功能相一致,有的可作为新极化区培育,有可能发展为具有较强国际竞争力的极化区。

三、极化区的认定

(一)对其他国家(以德国为例)极化区认定的分析

对于极化区,尤其是具有国家战略甚至世界意义极化区的认定,不仅仅表现在对当地居民服务功能种类与等级,更要分析它们在国家与世界层面的战略地位与发挥的功能,对极化区功能识别的内容和标准,主要包括该区域政治、经济、科技、文化等方面的综合实力与在国际上的竞争能力。如德国2005 年"区域发展报告"提出核心城市化地区(即极化区)功能和竞争力的指标体系,包括了三部分内容、24 项指标。

(1)三部分内容是;决策和控制功能、创新和竞争力以及门户功能(通道功能)。其中,决策与控制功能又包括了10 项指标:世界1000 最强企业在该地的职工人数;世界1000 最强企业在该地的营业额;有较高价值企业的服务分支机构数;德国最大的 20 家银行落在该地的总行数;在该地的联邦政府机构数;联邦德国政府在该地人员数;联合国主要机构在该地的机构数;欧盟机构在该地的机构数;联合国在该地的工作人数,欧盟在该地的工作人数。(2)创新与竞争力包括了 7 项指标:在校学习的大学生数;在校学习的留学生数;大学中拥有国家级研究领域(重点学科)的专业数;拥有大型研究设施、方向的研究机构数;拥有承办夏季奥运会的场所;到公共或私人剧院的观众数;明星来访人数。

(3)门户功能包括7项指标:国际机场货运量;国际机场航线数;海港货运量;内河港货运量;该市铁路站国际特别快车、国际快车、欧洲快车发车数;大型博览会举办场次(国际的、至少是超地区的、室内展览面积在10万 m2 以上)。

从上述德国评价极化区功能的指标可见,极化区功能反映了该区域的综合实力,即现实能力和竞争力,它们是评价与识别极化区功能的重要要素。同时,我们也要看到德国的评价指标中:

(1)城市的经济功能不够突出,反映经济功能的指标也太少,应补充:除了要注意世界五百强、一千强企业在该地的营业额外,国内五百强及反映中、小企业实力和地区总量的指标、如 GDP是综合性指标,是反映区域总体经济实力和产品市场占有率的重要标志,还反映出地区社会经济发展水平,显然不应缺少,而且还应该把经济实力与决策控制功能并列,单独作

为一项评价内容;

(2)德国反映创新功能和竞争力的指标也很不全面,不可能真实反映出区域的创新能力,应该补充科技人才和资金投入的力度、科研成果产出的数量与质量,如科研成果得奖与专利申请、技术发明等级与数量、高级科技人才培养等情况;

(3)文化、体育、旅游、会展等设施、使用效率等人文功能是城市的灵魂,也是城市重要的产业和竞争力,德国将它们分别置于创新功能和门户功能中,不很合适,应该将它们归入人文或精神功能一类;

(4) 德国的评价体系主要反映现实功能,对于极化区的可持续发展能力与资源环境支撑能力基本没有考虑,

(二)对德国极化区认定指标的补充

很明显,评价极化区所具有的功能与指标,与"中心地"理论主要按照为当地居民服务的功能种类与大小、作为划分城市等级体系的标准有很大区别,作为极化区至少要体现出在国家层面甚至世界层面、在国际政治、经济、科技、文化等领域所起的作用和具有的地位。极化区功能还有以下特征:极化区内既有主导功能又可以有多样辅助功能;这些功能可以用多个指标予以量化,彼此之间可以比较,进行排序,具有相对性,不可替代,但是它们相互间又有紧密联系,并且相互带动。为了加快城市发展和地区利益,城市主管当局极易诱导城市将功能多样化和扩大化,功能过度扩大后,容易引发大城市病。同时,极化区的功能在一定条件下是可以改变的,人们也是可以控制的。这些特征,对于正确引导、规划和建设极化区具有重要意义,综上,极化区应具备:

(1)决策和控制功能:城市及区域行政管理机构等级,即中央、省、市行政和管理部门的决策机构,包括干部的任免、体制、政策、法律、规划的制定与决策权等级;金融和投资企业的决策权力,包括世界大银行、国家与省、市级银行及其分支机构、带有政府职能的管理性事业单位在该地区的机构;

(2)经济发展功能:区域 GDP 总量、人均GDP、外贸总量占 GDP 比重等;国内外1000 强和省内 500 强企业在该地的生产、发展和经营额,主要工农业产品的产量与市场占有率等,它们主要反映区域现实的经济功能;

(3)创新与竞争功能:指标应该能够反映区域现实科技实力与创新能力,包括国家重点大学、大学生,国家级研究院所与实验室、国家重点学科、科研经费数及占GDP 比例、科技人员及占从业人员的比例,获得专利和国家级科技奖励数等是反映创新功能成果;

(4)文化、体育等人文功能:反映了该地区文明和文化水平、文化产业、社会进步的状况及其地位和软实力;

(5) 交通与门户功能:门户功能主要由水、陆、空交通网络,国内外主要运营线路,客、货运量等级等;

(6) 可持续发展能力:主要反映当地的投资环境与发展潜力,包括区位条件、基础设施、优惠政策、GDP 的增长率等;

(7)资源与生态环境的支撑能力:区域内可利用的资源数量与质量,反映该地区生活和生产发展空间的潜力;生态环境的质量及宜居的程度,是吸引人才和产业的重要因素;环境受污染的程度以及发生重大环境生态灾害等危险,是区域发展的限制性因素,这些因素对于评价和判断一个地区能否作为极化区发展是十分重要的。

四、总结

极化区作为一种具有全球意义的区域发展模式和空间组合形式,日益成为集聚经济要素和支配地区和国家经济命脉的巨大载体,承担着引领地区经济发展、参与世界竞争的功能。在经济全球化、国家之间经济合作与竞争越来越加剧的背景下,各国都把加强极化区建设作为提高本国国际竞争力的重要途径。掌握和利用用极化区这些特征和功能,对于推动地区经济实力快速提升、带动落后地区经济快速发展、提高地区国际竞争力具有重要意义。

参考文献:[1]姚士谋,陈振光.中国城市群[M].第二版.合肥;中国科学技术大学出版社,

2001.

[2]周一星.城市地理学[M].北京:商务印书馆,1995.

[3]段学军,虞孝感,JOSEF N.从极化区的功能探讨长江三角洲的扩展范围[J].地理学报,2009,64(2);211-220.

循环动电位极化ASTM G61(中文翻译版)

铁、镍或钴基合金局部腐蚀敏感性的循环动电位极化测量的标准试验方法 (等同采用ASTM G61-86(R2014))(中文翻译版) 编制: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 修订历史 修订序号对应的条号修订内容修改人批准人日期

1. 目的Purpose 本规范规定了利用循环动电位极化测量来表征铁、镍或钴基合金在氯化物环境中对局部腐蚀相对敏感性的测量方法。 2. 范围Scope 适用于利用循环动电位极化测量来表征铁、镍或钴基合金在氯化物环境中对局部腐蚀(点蚀和缝隙腐蚀)的相对敏感性。 3. 职责Responsibility 程序执行:实验室授权制样人员 程序监督:实验室技术负责人及相关责任人 4. 原理Principle 4.1在本试验方法中,通过阳极电流迅速增加的电位,给出了局部腐蚀发生的敏感性的指示。在本试验中,在固定扫描速率下获得的这种电位越高,合金对局部腐蚀的发生就越不敏感。本试验的结果不能与局部腐蚀发生时在使用中可能观察到的传播速度进行定量的关联。 4.2一般来说,一旦发生,局部腐蚀会在比磁滞回线完成的电位更为正电的电位下扩散。在本试验方法中,在固定的扫描速率下确定完成磁滞回线的电势。在这些情况下,电正电位越高,磁滞回线完成时,发生局部腐蚀的可能性就越小。 4.3如果遵循该试验方法,则该试验方法将提供循环动电位阳极极化测量,该测量将再现在其他实验室使用该试验方法对3.4中讨论的两种指定合金在其他时间开发的数据。该程序用于氯化物环境中的铁、镍或钴基合金。

5. 术语及定义Terms and Definition 无 6. 装置 6.1极化池容量应为1L左右,并应具有适当的颈口或密封,以允许引入电极、气体进出口管和温度计。鲁金毛细管作为盐桥将溶液从饱和甘汞参比电极中分离出来。毛细管尖端应该是可调节的,以便它可以靠近工作电极。 6.2试样夹持器: 6.2.1试样应安装在设计用于扁平条的合适固定器中,使1cm2暴露在试验溶液中(图1)。为了尽量减少裂缝,对圆形TFE氟碳垫圈进行钻孔和机加工较为重要。 6.3恒电位仪——恒电位仪可在大范围的外加电流中将电极电位保持在预设值的1mV范围内。对于提供的标准样品的类型和尺寸,恒电位仪的电位范围应为-1.0至+1.6V,阳极电流输出范围应为1.0至105μA。大多数商用恒电位仪可以满足这些类型测量的具体要求。 图1 试样夹持器示意图

(完整版)电化学曲线极化曲线阻抗谱分析

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中,将不断被溶解,同时产生H2,即:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 当电极不与外电路接通时,其净电流I总为零。在稳定状态下,铁溶解的阳极电流I(Fe)和H+还原出H2的阴极电流I(H),它们在数值上相等但符号相反,即:(1) I(Fe)的大小反映Fe在H+中的溶解速率,而维持I(Fe),I(H)相等时的电势称为Fe/H+体系的自腐蚀电势εcor。 图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。图2 铜合金在海水中典型极化曲线 当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时,反应(c)被抑制,反应(b)加快。此时,电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流,就可得到Fe/H+体系的阳极极化曲线rba。 当对电极进行阴极极化,即加更负的电势时,反应(b)被抑制,电化学过程以反应(c)为主要倾向。同理,可获得阴极极化曲线rdc。 2.图形分析 (1)斜率 斜率越小,反应阻力越小,腐蚀速率越大,越易腐蚀。斜率越大,反应阻力越大,腐蚀速率越小,越耐腐蚀。 (2)同一曲线上各各段形状变化 如图2,在section2中,电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象,产生了致密的氧化膜,阻碍了离子的扩散,导致腐蚀电流下降。 (3)曲线随时间的变动 以7天和0天两曲线为例,对于Y轴,七天后曲线下移(负移),自腐蚀电位降低,说明更容易腐蚀。对于X轴,七天后曲线正移,腐蚀电流增大,亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应,在每个测量的频率点的原始数据中,都包含了施加信号电压(或电流)对测得的信号电流(或电压)的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗幅模(| Z |)、阻抗实部(Z,)、阻抗虚部(Z,,)、相位移(θ)、频率(ω)等变量,同时还可以计算出导纳(Y)和电容(C)的实部和虚部,因而阻抗谱可以通过多种方式表示。

极化曲线的测定

实验九极化曲线的测定 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示。 图2-19-1 极化曲线 A-B:活性溶解区;B:临界钝化点B-C:过渡钝化区;C-D:稳定钝化区D-E: 超(过)钝化区 金属的阳极过程是指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: M→M n++n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明,从A点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝化膜。B点对应的电势称为临界钝化电势,对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后,

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极化曲线的测定 物理化学实验教案 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因 素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测 定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电 动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每 个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此 电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,图2-19-1 极化曲线电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密A-B:活性溶解区;B:临界钝化点B-C:度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大。由过渡钝化区;C-D:稳定钝化区D-E:于电流通过电极

而导致电极电势偏离平衡值的现超(过)钝化区象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间 关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示。 金属的阳极过程是指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: M?M n++ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐 渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此 后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明,从A点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝化 膜。B点对应的电势称为临界钝化电势,对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后, 1 物理化学实验教案随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流, 直到电势升到D点,电流才有随着电势的上升而增大,表示阳极又发生了氧化过程,可能 是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气,DE段称为过钝化区。

实验2金属Zn阳极极化曲线的测量

实验2:金属Zn阳极极化曲线的测量 一、实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法; 2.测定Zn电极在1M KOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线; 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程。 二、实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内,以一定的速度均匀连续的变化,同时记录下各电位下反应的电流密度,从而得到电位-电流密度曲线,即稳态电流密度与电位之间的函数关系:i= f(ψ)。 特别适用于测量电极表面状态有特殊变化的极化曲线。如下:如阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化:金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化,金属 的钝化现象:阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时,其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正,反而大幅度的降低,这种现象称为金属的钝化现象。线性电位扫描法不但可以测定阴极极化曲线,也可以测定阳极极化曲线,特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线,如测定具有阳极钝 化行为的阳极极化曲线,用线性电位扫描法测得的阳极极化曲线,如下图所示

?AB段-----称为活性溶解区;此时金属进行正常的阳极溶解,阳极电流随电位改变服Tafel 公式的半对数关系。 ?BC段-----称为钝化过渡区;此时是由于金属开始发生钝化,随着电极电位的正移,金属的溶解速度反而减小了。 ?CD段-----称为钝化稳定区;在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位二改变; ?DE段-----称为过度钝化区;此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大,为氧的析出或者高价金属离子的生成。 从阳极极化曲线上可以得到下列参数:c点对应的电位---临界钝化电位;c点对应的电流—临界钝化电流密度;而这些参数恒电流法是测不出来的。 影响金属钝化的因素很多,包括溶液的组成、金属的组成和结构以及外界条件。 三、仪器与试剂 CHI电化学工作站、锌电极、Hg/HgO电极、甘汞电极、铂电极、三口电解槽、 1M KOH溶液250ml、1M ZnCl2溶液250ml 金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料,其电化学行为受到广泛的研究。本实验应用线性电位扫描法测量金属Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2 中阳极极化曲线。

极化曲线的测定

实验八 极化曲线的测定 一、实验目的 1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2、了解极化曲线的意义和应用。 3、掌握恒电势仪的使用方法。 二、实验原理 1、极化现象与极化曲线 当电极处于平衡状态,电极上无电流通过时,这时的电极电势称为平衡电势。当有电流明显地通过电极时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大,电极电势将越来越偏离平衡电势。这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。 在某一电流密度下,实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。阳极上由于超电势使电极电势变大,阴极上由于超电势使电极电势变小。超电势的大小与流经电极的电流密度有关,电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线,极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。除电流密度外,影响超电势的因素还有很多,如电极材料,电极的表面状态,温度,电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。 金属的阳极过程是指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: M →M n++n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度(用电流密度表示)随电势变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变 正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现 象。 图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲 线。图中曲线表明,从A 点开始,随着电势向 正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B 点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是 因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝 化膜。B 点对应的电势称为临界钝化电势,对应 的电流称为临界钝化电流。电势到达C 点以后,随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流,直到 电势升到D 点,电流才有随着电势的上升而增 大,表示阳极又发生了氧化过程,可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气,DE 段称为过钝化区。 2、极化曲线的测定 (1) 恒电势法 恒电势法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上,然后测量对应于各电势下的电流。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 图3-8-1 极化曲线 A -B :活性溶解区;B :临界钝化点B -C :过渡钝化区;C -D :稳定钝化区;D -E :超(过)钝化区

极化曲线的测定

极化曲线的测定 一、实验目的 掌握恒电位测定极化曲线的方法,测定碳钢(圆型钢筋)在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。 二、实验原理 实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时,电极电位会偏离其平衡值,这种现象称为极化。在外电流的作用下,阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动,称为阴极极化;而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动,称为阳极极化。在电化学研究中,常常测定极化曲线,即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示,该曲线分为四个区域: 电 流 密 度 i 阳极电位φ + 图23.1 阳极极化曲线 1.从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解,以铁电极为例,此时铁以二价形式进入溶液,即Fe → Fe 2+ + 2e-。a 点即为金属的自然腐蚀电位。 2.从b 点到c 点称为钝化过渡区。bc 线是由活化态到钝化态的转变过程,b 点所对应的电位称为致钝电位,其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度,此时Fe 2+离子与溶液中的-24 SO 离子形成4FeSO 沉淀层, 阻碍了阳极反应进行,导致电流密度开始下降。由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部,因此铁表面的pH 逐步增大。 3.从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化,阳极溶解过程的过

电位升高,金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小,基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。对铁电极而言,此时32O Fe 在铁表面生成,形成致密的氧化膜,极大地阻碍了铁的溶解,出现钝化现象。 4.de 段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大,金属的溶解速度又开始增大,这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子(如,铁以高价转入溶液),或者达到了氧的析出电位,析出氧气。 测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系,极化曲线的测定可以用恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流(或电流密度),测定各电流密度时的电极电位,从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所需的数值,然后测定相应的电流密度,从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位,因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。 本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用作建筑钢筋,是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质,并在钢筋表面形成保护膜,阻止钢筋的腐蚀。同时,渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入2CO 、 Cl 等,改变钢筋表面的pH 值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境,通过恒电位法测定其极化曲线,了解影响钢筋腐蚀的各种因素。 三、仪器与试剂 HDY-I 型恒电位仪(南京桑力电子设备厂),三电极池及支架,碳钢电极,铂电极,饱和甘汞电极,34HCO NH 饱和溶液,浓3NH 水,1%(体积比)硫酸溶液,丙酮,金相砂纸。烧杯(100ml )2只,量筒(50或100ml )1只。 恒电位仪前面板如图23.2所示,以功能作用划分为14个区: 图23.2 前面板示意图

实验2-Zn电极极化曲线测定

实验2-Zn电极极化曲线测定

华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业新能源材料与器件年级、班级2014 课程名称电化学基础实验实验项目Zn电极阳极极实验类型验证实验时间2016年4月11日 实验指导老师吕老师实验评分 、

一.实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法 2.测定Zn电极在1M NaOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程 二.实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内,以一定的速度均匀连续变化,同时记录下各电位下反应的电流密度,从而得到电位电流密度曲线,即稳态极化曲线,在这种情况下,电位是自变量,电流密度是因变量,极化曲线表示稳态电流密度与电位之间的函数关系:i=f(ψ) 线性电位扫描发可测定阳极极化曲线,特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线,如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化:金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化:M=Mn++ne- 金属的钝化现象:阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时,其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正,反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象。 三.仪器与试剂 1.实验仪器:CHI电化学工作站一台Zn电极Hg/HgO电极甘汞电极铂电极三口电解槽 2.实验试剂:1M KOH溶液250ml 1M ZnCl2溶液250ml 四.实验步骤 1.电极预处理:将锌电极沾一点去离子水后用砂纸轻轻打磨,除去氧化膜,将电极表面磨平,用去离子水冲洗干净用滤纸吸干之后轻放进电解池中。电解池中的辅助电极为铂电极,参比电极为甘汞电极(酸性或中性电解液),Hg/HgO电极(碱性电解液),往电解池中加入KOH(ZnCl2)溶液。 2.极化曲线的测定: 1)启动电化学工作站,运行软件,首先测试开路电压。再选择Setup菜单中电极“Technique”选项,在弹出菜单中选择“Linear Sweep Voltammentry”技术,分别根据电解液的不同输入测试条件。测量Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2溶液中常温和45度的阳极极化曲线(扫描速率为5mv/s,从开路到截止电压分别为-1.2V到-0.5V和-1.6V到-1V,勾选“A uto Scan if Scan rate <=0.01V/s”) 2)将电解池放入45度水浴锅中,重复(1) 3.在ZnCl2溶液中选择甘汞电极作为参比电极,在KOH溶液中选择 Hg/HgO电极作为参比电极。 4.实验完毕,关闭仪器,将实验电极清洗干净后放回原处待用。

金属极化曲线测定及机理分析

金属极化曲线测定及机理分析 一、实验目的 1. 了解测定金属极化曲线的意义和方法。 2. 了解自腐蚀电势、自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等概念以及它们的测定 方法。 3. 了解电化学保护的概念、种类及其意义。 4. 了解CHI电化学工作站基本工作原理,掌握其使用方法。 二、基本原理 将一种金属(电极)浸在电解液中,在金属与溶液之间就会形成电位,这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。当有外加电流通过此电极(电解)时,其电极电位会发生变化,这种现象称为电极的极化。如果电极为阳极,则电极电位将向正方向偏移,称为阳极极化;对于阴极,电极电位将向负方向偏移,称为阴极极化。令: (16.1) 图16.1 典型的阴、阳极极化曲线 对于可逆电极,即为平衡电极电位; 对于不可逆电极,为系统达到稳态时的电极电位,即稳态电极电位,或称自腐蚀电位。习惯上将电极电流密度为i 时对应的电极电位与平衡电极电位之差定义为在该电流密度时的过电位,

用符号表示。并规定阴、阳极的过电位均为正。根据上述定义,可以分别写出阴、阳极的过电位计算公式为: 过电位是一个很重要的电化学参量。例如在金属电沉积中,析出金属的过电位越小,消耗的电能也就越少。在电解提纯工艺中,往往借助改变析出金属的过电位,来改变金属的析出顺序,从而获得所需的金属,达到提纯的目的。 如前所述,过电位的大小与流经电极的电流密度有关,电极电位(或过电位)与电流密度的关系曲线称为极化曲线。图16.1是一种典型的极化曲线。 随着电流密度的增加,电极电位将越来越偏离平衡电位,亦即过电位将越来越大。极化曲线还常用半对数座标表示,如图16.2 所示。考察图16.2 可知,当电流密度较大时,过电位与电流密度的对数成线性关系,即: 式(16.4),式(16.5) 均称为塔菲尔(Tafel)公式。 图16.2 半对数极化曲线示意图 事实上,对于任一电极总是同时存在着两个共轭反应(也可存在两对或两对以上的反应),一是还原反应: (16.6) 与之相对应的共轭反应是氧化反应: (16.7) 式中o为氧化态;R 为还氧态。由反应(16.6) 产生的电流密度称为阴极电流密度,用符号表示;而因反应(16.7) 产生的电流密度称为阳极电流密度,用符

电化学工作站测极化曲线

应用电化学实验 本课程安排4个综合实验,每个实验4个学时,共16个学时,按照10人一组分别进行。自编实验讲义。实验仪器有:分析天平;直流稳压稳流电源;电化学工作站;恒温水浴;饱和甘汞电极;鲁金毛细管;H 型电解槽;Pt 电极;电解槽;赫尔槽;电力搅拌器、磁力搅拌器;pH 计。 实验1:极化曲线的测定 实验内容:测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。 一、 实验目的 1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。 2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法,学会从极化曲线上分析电极过程特征。 2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。 3.学会数据的分析和处理。 二、 实验原理 研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系,从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势(超电势),看出不同电流密度时电势变化的趋势,直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。在某一电流密度下极化曲线的斜率i ???称为极化度(极化率),极化度的大小可以衡量极化的程度,判断电极过程的难易。极化度小,电极过程容易进行;极化度大,电极过程受到较大阻碍而难以进行。从极化曲线还可求电极过程动力学参数,如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数;还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。 被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示: Vt i +=??; 其中:?——扫描电位,t ——扫描时间,V ——扫描速度,i ?——扫描起点电位。

电位变化曲线分析.

1、09年上海28.神经电位的测量装置如右上图所示,其中箭头表示施加适宜刺激,阴影表示兴奋区域。用记录仪记录A、B两电极之间的电位差,结果如右侧曲线图。若将记录仪的A、B两电极均置于膜外,其它实验条件不变,则测量结果是学科网 答案是C,曲线一开始是向下变化,中间显示两侧电位差为0的时期较长。 先需所给的条件“用记录仪记录A、B两电极之间的电位差,结果如右侧曲线图”得出记录仪记录A、B两电极之间的电位差是A点的膜内电位和B点的膜外电位的差值(A点的膜内电位减去B点的膜外电位),可知若将记录仪的A、B两电极均置于膜外,一开始A、B两处都是静息电位,膜外都是正电位,所以A、B两处的电位差为0,知道答案在C和D中选。又因为若将记录仪的A、B两电极均置于膜外,记录仪记录的就是A、B 两处的膜外电位的差值,动物电位先传到A点,所以当A点的膜外先变成负电位,A、B两处的膜外电位的差值为负值,可知只有C符合。

做过这个上海题后,可做如下总结:当记录仪记录两处的膜外电位的差时,所得出的曲线除了开始和结束是0电位外,中间也要经历0电位。 2、2010年海南9.将记录仪(R)的两个电极置于某一条结构和功能完好的神经表面,如右图,给该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋,可在R 上记录到电位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋完成这段过程中电位变化的曲线是 答案是D,曲线一开始是向上变化,中间显示两侧电位差为0的时期很短。 若细心观察这两年高考题的答案就会发现,同样是刺激左侧,然后记录右侧两处的膜外电位变化, 和上海题相似之处是都是刺激两处的左侧,再记录两处的膜外电位,但不同的是,做上海题时能从已给的曲线图推测所测的值是左侧电位和右侧电位的差值,解题时可据曲线是应先向下还是应先向上,初定是哪几个选项正确。海南题没有给出两侧电位的变化曲线,推测不出所测的值是左侧电位和右侧电位的差值还是右侧电位和左侧电位的差值,所以不能从应先向下还是应先向上,但可以根据所得出的曲线除了开始和结束是0电位

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析

一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中,将不断被溶解,同时产生H2,即:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 当电极不与外电路接通时,其净电流I总为零。在稳定状态下,铁溶解的阳极电流I(Fe)和H+还原出H2的阴极电流I(H),它们在数值上相等但符号相反,即: (1) I(Fe)的大小反映Fe在H+中的溶解速率,而维持I(Fe),I(H)相等时的电势称为Fe/H+体系的自腐蚀电势εcor。 图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。图2 铜合金在海水中典型极化曲线 当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时,反应(c)被抑制,反应(b)加快。此时,电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流,就可得到Fe/H+体系的阳极极化曲线rba。 当对电极进行阴极极化,即加更负的电势时,反应(b)被抑制,电化学过程以反应(c)为主要倾向。同理,可获得阴极极化曲线rdc。 2.图形分析 (1)斜率 斜率越小,反应阻力越小,腐蚀速率越大,越易腐蚀。斜率越大,反应阻力越大,腐蚀速率越小,越耐腐蚀。 (2)同一曲线上各各段形状变化 如图2,在section2中,电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象,产生了致密的氧化膜,阻碍了离子的扩散,导致腐蚀电流下降。 (3)曲线随时间的变动 以 7天和0天两曲线为例,对于Y轴,七天后曲线下移(负移),自腐蚀电位降低,说明更容易腐蚀。对于X轴,七天后曲线正移,腐蚀电流增大,亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应,在每个测量的频率点的原始数据中,都包含了施加信号电压(或电流)对测得的信号电流(或电压)的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗幅模(| Z |)、阻抗实部(Z,)、阻抗虚部(Z,,)、相位移(θ)、频率(ω)等变量,同时还可以计算出导纳(Y)和电容(C)的实部和虚部,因而阻抗谱可以通过多种方式表示。 2. Bode图 Bode图是阻抗幅模的对数log| Z |和相角θ对相同时间的横坐标频率的对数logf的图。图4 Bode图 阻抗:如果X是角频率为ω的正弦波电流信号,则Y即为角频率也是ω的正弦电势信号。此时Y/X既称为系统的阻抗,用Z表示。1.溶液电阻(Rs) 2.双电层电容(Cdl)3.极化阻抗(Rp)4.电荷转移电阻(Rct)5.扩散电阻(Zw)6.界面电容(C)7.电感(L) 图6 两个时间常数 3. Nyquist图 电极的交流阻抗由实部z’和虚部z”组成,z=z’+j z”.Nyquist图是以阻抗虚部(-z”)对阻抗实部(z’)作的图。 对纯电阻,在Nyquist图上表现为z’轴上的一点,该点到原点的距离为电阻值的大小;对纯电容体系,表现为与z”轴重合的一条直线。图中的半圆弧就是容抗弧;后面的斜线是W扩散;感抗是低频的时候一个向下的收缩环。 圆弧半径越大,也就是极化电阻越大,耐腐蚀越好。 圆弧半径越小,也就是极化电阻越小,耐腐蚀越差。 通过控制电极电位或者电流密度的值,测定相应的电流密度或者电位的变化而得到的电极电位与电流密度的关系曲线,被称为极化曲线。 1.典型的、用来测试电极腐蚀速度的动电位极化曲线包括线性极化区、弱极化区和强极化区。在强极化区,极化曲线(e-logi 图)基本是条直线,这

极化曲线分析

Cview 2 软件操作步骤 1.打开软件 2 打开数据 点击这个按钮后,会弹出这个对话框。按步骤1,2,3,4做好.

做好第4步后,要得到这个结果. 模板文件要在“files to plot”框中显示;然后再点击OK. 3 数据处理(选取数据点操作)

这个是根据实验数据画的图。但是没有被激活。需要按下面步骤: 1 要选到你要处理的数据名称;然后数据就被激活,你可以看到各个数据点,注意你和不同的实验数据,一点要把这个选项选在相对应的数据文件.其中2和

3处是两个可以动的小方框,非常重要,它是用来选取数据点的,对数据分析有用。你只要双击这两个点中的一个,就可以激活相应的点,然后滚动鼠标中键,就可以选取任何一个实验数据点了。 4 数据处理(阳极拟合,阴极拟合) 点击Tools按钮,选择 Data Fitting 选项 得到这个界面

1处表示做Tafel拟合,2,3分别表示阳极拟合和阴极拟合,你可以先做阳极拟合,再做阴极拟合。下面是做阳极拟合:应该选择这一点 2 回到数据图片界面上,这个时候可以双击绿色小方块,滚动中键进行数据选择。不同的人选择的数据不一样,拟合结果不同,你选择你认为对的就可以了。

下面这个是我选择的阳极端的数据点,选好了之后点击Fit按钮,进行拟合。 3 阳极端拟合结果:可得到一条你拟合的曲线,以及在results里面会显示相关的电化学拟合数据。这和结果还不是最后结果,因为还没有做阴极端拟合。 4 阴极端拟合: 在上一个图片上双击小绿方块,可以生成新的小方块,然后把方块滚动到阴极端去,如下图所示。

极化曲线-电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线叫作极化曲线

极化曲线-电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线叫作极化曲线 极化曲线-电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线叫作极化曲线,极化曲线是以电极电位为纵坐标,以电极上通过的电流为横坐标获得的曲线,它表征腐蚀原电池反应的推动力电位与反应速度电流之间的函数关系。极化曲线分为4个区,活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。 学术术语来源—— 钛种植体基台与种植体上部结构合金的耐腐蚀性能 文章亮点: 1 金属种植体的腐蚀非常重要,因为它对种植体的生物相容性和机械整合产生不利影响。随着基底材料的腐蚀,其表面钝化膜溶解,就会有离子释放到周围环境中。过多金属离子的释放会产生不利的生物反应,甚至导致种植失败。大量资料评价了钛种植体的耐腐蚀性,然而种植体上部结构合金的选择仍然存在着问题,合金本身的腐蚀及多种合金同时应用引起的电偶腐蚀已受到广泛关注。 2 实验利用动电位极化技术研究并探讨钛种植体基台、金合金、镍铬合金、钴铬合金及钛合金在人工唾液中的电化学腐蚀行为,并进行相互比较,发现金合金、纯钛是耐腐蚀性较好的材料,镍铬合金的腐蚀速度最大,应尽量避免用镍铬合金作为种植体上部结构。 关键词: 生物材料;口腔生物材料;稳态电位;电偶序;电偶腐蚀;纯钛;金合金;钴铬合金;钛合金;镍铬合金 主题词: 钛;金合金;铬合金 摘要 背景:国内有学者运用动电位极化技术测定常用牙科金属自腐蚀电位值来评价低贵金属的腐蚀性能,发现合金的贵金属含量是影响其耐腐蚀性能的主要原因。

目的:评价TA2型商业纯钛、金合金、钴铬合金、钛合金及镍铬合金的体外耐腐蚀性能。 方法:将TA2型商业纯钛、金合金、钴铬合金、钛合金及镍铬合金分别浸入人工唾液中,运用动电位极化技术测量5种材料在人工唾液中的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度。 结果与结论:5种合金的自腐蚀电位值由大到小排列顺序为金合金、商业纯钛、钛合金、钴铬合金、镍铬合金;金合金与纯钛电位较正,不易发生腐蚀;钛合金和钴铬合金居中,由于可以形成稳定氧化膜,具有较强的抗孔蚀和缝隙腐蚀能力;镍铬合金电位较负,则较容易发生溶解。5种合金的自腐蚀电流密度值排列顺序为金合金<商业纯钛<钛合金<钴铬合金<镍铬合金;金合金与纯钛电流密度值较小,达10-8,这表明金合金和纯钛的腐蚀速度较小,镍铬合金的腐蚀速度最大。结果说明金合金、纯钛是耐腐蚀性较好的材料,镍铬合金的腐蚀速度最大,应尽量避免用镍铬合金作为种植体上部结构。 中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程

实验 碳钢极化曲线的测定

实验 碳钢极化曲线的测定 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池 时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示。 图2-19-1 极化曲线 A -B :活性溶解区;B :临界钝化点B -C : 过渡钝化区;C -D :稳定钝化区D -E :超(过)钝化区 金属的阳极过程是指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: M →M n+ +n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明,从A 点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B 点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀

电化学原理知识点

电化学原理第一章绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。 三个电化学体系: 原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极:发生氧化反应的电极原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极原电池(+)电解池(-) 电解质分类: 定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。 分类: 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。 水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。

活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。 活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想 溶液的偏差。 规定:活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。 电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。 符号为G ,单位为 S ( 1S =1/Ω)。 影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。 当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系: 与 的关系: 当λ趋于一个极限值时,称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律:当溶液无限稀释时,可以完全忽略离子间的相互作用,此时 离子的运动是独立的,这时电解质溶液的当量电导等于电解质全部电离后所产生的离子当量电导之和: 同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值不变! 离子淌度:单位场强(V/cm )下的离子迁移速度,又称离子绝对运动速度。 i i i x αγ=∑= 22 1 i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000 =λ-++=000λλλ

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析

电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 1 / 4 电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中,将不断被溶解,同时产生H2,即:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 当电极不与外电路接通时,其净电流I 总为零。在稳定状态下,铁溶解的阳极电流I(Fe)和H +还原出H2的阴极电流I(H),它们在数值上相等但符号相反,即: (1) I(Fe)的大小反映Fe 在H+中的溶解速率,而维持I(Fe),I(H)相等时的电势称为Fe /H+体系的自腐蚀电势εcor 。 图1是Fe 在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。 图2 铜合金在海水中典型极化曲线 当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时,反应(c)被抑制,反应(b)加快。此时,电化学过程以Fe 的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流,就可得到Fe /H+体系的阳极极化曲线rba 。 当对电极进行阴极极化,即加更负的电势时,反应(b)被抑制,电化学过程以反应(c)为主要倾向。同理,可获得阴极极化曲线rdc 。 2.图形分析 (1)斜率 斜率越小,反应阻力越小,腐蚀速率越大,越易腐蚀。 斜率越大,反应阻力越大,腐蚀速率越小,越耐腐蚀。 (2)同一曲线上各各段形状变化 如图2,在section2中,电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象,产生了致密的氧化膜,阻碍了离子的扩散,导致腐蚀电流下降。 (3)曲线随时间的变动 以 7天和0天两曲线为例,对于Y 轴,七天后曲线下移(负移),自腐蚀电位降低,说明更容易腐蚀。对于X 轴,七天后曲线正移,腐蚀电流增大,亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应,在每个测量的频率点的原始数据中,都包含了施加信号电压(或电流)对测得的信号电流(或电压)的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗

极化曲线的测定

实验九 极化曲线的测定 目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因 素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测 定是重要方法之一。 我们知道在研究可逆电池的电 动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每 电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池 时,电极的平衡 状态被破坏, 电极电势偏离平衡值, 电极反应处于不可逆状态, 而且随着电极上电流密 度的增加,电极反应的不可逆程度也随之 增大。由 于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现 象称为 电极的极化, 描述电流密度与电极电势之间 关系的曲线称作极化 曲线,如图 2-19-1 所示。 金属的阳极过程是指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: n+ M →M n++ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。 阳极的溶解速度随电位变正而逐 渐增大,这是正常的阳极溶出, 但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此 后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象。图 2-19-1 中 曲线表明,从 A 点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过 B 点后, 电流密度随电势增加迅速减至最小, 这是因为在金属表面生产了一层电阻高, 耐腐蚀的钝化 膜。B 点对应的电势称为临界钝化电势, 对应的电流称为临界钝化电流。 电势到达 C 点以后, 随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流, 直到电势升到 D 点,电流才有随着电势的上升而增大,表示阳极又发生了氧化过程,可能 是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气, DE 段称为过钝化区。 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法 恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上,然后测量对应于各电位下的电流。 极化曲线的 个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的, 因此 图 2-19-1 极化曲线 A-B :活性溶解区; B :临界钝化点 B-C : 过渡钝化区; C-D :稳定钝化区 D-E : 超(过)钝化区

铝合金的丝状腐蚀及其动电位极化研究

万方数据

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金属腐蚀 刊名: 材料保护 英文刊名:MATERIALS PROTECTION 年,卷(期):2001,34(1) 本文读者也读过(10条) 1.刘晓方.江良洲.陈桂明.王汉功.LIU Xiao-fang.JIANG Liang-zhou.CHEN Gui-ming.WANG Han-gong铝合金AA6061-T4的丝状腐蚀图像分析[期刊论文]-腐蚀科学与防护技术2007,19(1) 2.舒德学.皮玉龙.罗勇涂膜下铝合金的丝状腐蚀[期刊论文]-装备环境工程2004,1(6) 3.金属腐蚀[期刊论文]-材料保护2002,35(11) 4.金属腐蚀[期刊论文]-材料保护2002,35(4) 5.金属腐蚀[期刊论文]-材料保护2002,35(2) 6.仲伟纲.张东升.聂斌.郑浩.张芹英磁场抑制金属腐蚀的实验观察及其分析[期刊论文]-泰山医学院学报2004,25(4) 7.金属腐蚀[期刊论文]-材料保护2002,35(1) 8.祁庆琚金属腐蚀数据库的研究进展与展望[期刊论文]-四川化工2006,9(1) 9.彭明霞.李荻.李国强.郭宝兰稀土铈在铝合金阳极氧化膜中电化学沉积的研究[会议论文]-1999 10.张学颖.薛丽华.吕坤.王永光.张建旗.ZHANG Xue-ying.XUE Li-hua.LV Kun.WANG Yong-guang.ZHANG Jian-qi 铝合金2024上钒酸盐转化膜的研究[期刊论文]-内蒙古科技大学学报2010,29(4) 本文链接:https://www.360docs.net/doc/cd8991486.html,/Periodical_clbh200101031.aspx

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