【资料】金属钝化曲线的测量汇编
材料腐蚀理论第四章金属的钝化
3）活性离子对钝化膜的破坏作用
• 介质中的活性离子，如Cl-、 Br-、I-等，尤其以Cl-最容易
使不锈钢的钝化膜发生破坏。 一般在远未达到过钝化电位 前，已出现显著阳极溶解电
无ClE Ept Eb！
Eb2
Eb3
Cl-含量增加
流。
• Cl-对钝化膜的破坏作用不是
发生在整个金属表面，而是 带有局部点状腐蚀的特点
化学作用而产生的钝化现象，称为化学钝化，或自钝 化。 • 金属变为钝态时，有一个普遍现象：金属的电极电位 朝正的方向移动
• 阳极钝化
• 在不含活性Cl-的电解质溶液中，由阳极极化也可引 起金属的钝化
• 阳极钝化：采用外加阳极电流的方法，使金属由活 性状态变为钝态的现象，称为阳极钝化或电化学钝 化。
对钝化膜的成分、结构、厚度进行了广泛研究 • 膜的厚度一般为1—10nm，与金属材料有关。
• 应注意的是：金属处于钝态时，并不等于它已经完全停止溶 解，只是溶解速度大大降低。因为钝化膜具有微孔，钝化后 金属的溶解速度由微孔内金属的溶解速度决定。
• 钝态金属的溶解速度和电极电位无关（膜的溶解纯粹是化学 过程）。
（2）致钝化电位，Epp
阳极极化时，必须使极化电位超过Epp才能使金属钝化， Epp愈负，表明体系愈容易钝化 （3）维钝电流密度，ip ip对应于金属钝化后的腐蚀速度。所以ip愈小，钝化 膜的保护性能愈好 （4）钝化区电位范围
钝化区电位范围愈宽，表明金属钝态愈稳定
3）阳极钝化特征曲线的特点
阳极钝化曲线存在着
(e) 同组成的多孔膜覆盖的成相膜：如铝在阳极氧化后在其表面形成多孔氧化物膜
钝化膜具有电子传导性质，介于半导体和绝缘体之间的弱电子导体
• 影响金属钝化的因素
第四章钝化
氧化能力，一致吗？ 钝化剂的钝化能力 vs. 氧化能力，一致吗？ No！ 与阴离子对钝化过程的影响有关 ！ 氧化能力（氧化还原电位） 氧化能力（氧化还原电位）: H2O2 (or KMnO4) > K2Cr2O7 Na2S2O8 > K2Cr2O7
• 对铁的钝化作用 对铁的钝化作用:
H2O2 (or KMnO4) < K2Cr2O7 Na2S2O8 不能使铁钝化
C～D区：稳定钝态区(steady passive)。 稳定钝态区(steady passive)。 此时金属以i 即维持钝态电流密度) 此时金属以ip (即维持钝态电流密度)的 速度溶解着。 速度溶解着。而ip基本与电极电位的变 化无关(即不再服从塔菲尔规律) 化无关(即不再服从塔菲尔规律)。这时 金属表面上可能生成一层耐蚀性好的 高价氧化物膜。 高价氧化物膜。 2M+3H20→M203+6H++6e 对于铁为: 对于铁为: 2Fe+3H20→Fe203+6H++6e 金属氧化物的化学溶解速度决定了金 属的溶解速度( ip)， 属的溶解速度(即ip)，金属按上式反应 修补膜以补充膜的溶解。 ip是维持 修补膜以补充膜的溶解。故ip是维持 稳定钝态所必需的电流密度。 稳定钝态所必需的电流密度。
注： “阳极钝化”和“化学钝化”本质上是一样 阳极钝化” 化学钝化” 的 。 因为这些现象的发生都是由于原先活化溶解 表面发生了某种突变。 着的金属表面发生了某种突变 着的金属 表面发生了某种突变 。 这种突变使得金 属的阳极溶解过程不再服从塔菲尔规律， 属的阳极溶解过程不再服从塔菲尔规律 ， 其溶解 速度也随之急剧下降。 速度也随之急剧下降。 ③ 机械钝化 ——指在一定环境中， 于金属表面上 机械钝化—— 指在一定环境中 指在一定环境中， 沉淀出一层较厚的，但又或多或少疏松的盐层。 沉淀出一层较厚的 ， 但又或多或少疏松的盐层 。 这种通常是非导体的盐层实际上起了机械隔离反 这种通常是 非导体的盐层实际上起了机械隔离反 应物的作用，从而降低了金属的腐蚀速度。 应物的作用 ， 从而降低了金属的腐蚀速度 。 这类 钝化现象显然不需要使金属的电极电位朝正值的 方向移动。甚至在盐的溶度积很低时， 方向移动 。 甚至在盐的溶度积很低时 ， 金属的电 极电位还能朝负值方向移动。如铅在硫酸中， 极电位还能朝负值方向移动 。 如铅在硫酸中 ， 镁 在水溶液里和银在氯化物溶液中等的情况就是如 此。
镍在硫酸介质中的阳极钝化行为——极化曲线法
镍在硫酸介质中的阳极钝化行为——极化曲线法一、实验目的1.了解金属钝化的原因和钝化行为的测定方法；2.掌握运用静态和动态极化曲线法测定极化曲线的方法。
3. 技能要求:掌握DJS-292恒电位的使用方法。
二．实验原理金属的阳极过程是指金属作为阳极发生电化学溶解的过程。
在金属的阳极过程中存在着电极的极化。
当阳极极化不大时，阳极过程的速率随着电位的变正而逐渐增大，这是金属的正常溶解。
当电极电位正到某一数值时，阳极溶解速率达到最大，随后阳极溶解速率随着电极电位变正反而大幅度地降低，这种现象称为金属的钝化行为。
阳极极化曲线如图所示：图中： AB区，金属正常溶解，称为活性溶解区。
BC区，称为过渡钝化区，B点电位称为临时钝化电位，B点电流称为临时钝化电流.CD区，电流为钝化金属的稳定溶解电流，数值较小且基本不变，称为稳定钝化区。
D点以后：为超钝化区电位超过，由于高价金属离子的形成或氧的析出，电流又急剧增加。
金属钝化的影响因素有：溶液组成、温度和搅拌等。
在中性溶液中，金属易钝化;而在酸性或碱性溶液中，金属钝化比较困难。
卤素离子可活化阳极，而氧化性阴离子则促使金属钝化。
升温、加快搅拌有利阳离子扩散，能推迟和防止钝化过程发生。
恒电位极化曲线的测定有静态法和动态法。
静态法是在一个恒定电位下，观察电流随时间的变化，直至电流基本达到某种稳定值，此值为该电位下的稳定电流。
本实验利用恒电位仪按照一定的规律改变阳极的电位，同时测定相应的电流的值。
从而通过作图得到镍在硫酸介质中的极化曲线图以及氯离子对镍在硫酸介质中阳极敦化曲线行为的影响。
实验线路图：三、实验试剂与仪器镍电极；甘汞电极；硫酸溶液（0.5mol•L-1）；H2SO4+KCl 溶液（H2SO40.5mol•L-1 + KCl 0.5mol•L-1）。
DJS-292恒电位仪；四、实验步骤（1）.准备工作：1．用金相砂纸蘸水打磨镍电极，尽量打磨发亮，将较亮的一极作为工作极，插入左孔中。
第4章金属腐蚀极化曲线与测试方法课件
问题：腐蚀极化图（伊文思（Evans）图）原理与用途？
• 将腐蚀状态金属进行极化，电位从腐蚀电位偏离 • 阴极极化时极化电流
阴 极 极 化
lgiK
注意：均匀腐蚀用电流密度，局部腐蚀用电流强度
• 如果阴极极化使两极均远离平衡，则阴极极化电流ik：
•1
即表观总电流：
是相对于平衡电极的过电位么？
每个反应均有其真实极化曲线Ii=fi(E)
• 总的I-E曲线称为实验或表观极化曲线 特点：
（主要参考书：曹楚南，《腐蚀电化学》）
2、实测（表观）极化曲线（I-E曲线）与真实极化曲线的关系
• 腐蚀体系表观极化曲线（I-E曲线）的合成、分解
表观极化曲线
阳极电流
平衡电位
真实极化曲线
阴极电流
腐蚀电位
平衡电位
问题：已知真实阴极极化曲线，如何获得真实阳极极化曲线？
作业（WORD或PPT文件皆可）
1、简要回答： 实测与真实哪种极化曲线体现了阳、阴极反应的真实性？如何获得 真实极化曲线？
2、简要比较： 电位-pH图、波尔贝图、腐蚀极化图、Evans图、极化曲线的区别？ 写出从腐蚀极化图推导的腐蚀电流计算公式，表明其与极化率、电 阻有何关系？
表观腐蚀电流腐蚀电位阳极平衡电位阴极平衡电位相似此后两线接近相似即可获得ei真实极化曲线3阳极钝化金属腐蚀的极化曲线?金属阳极钝化曲线平衡电位钝化电位过钝化电位钝化电流维钝电流活化电位flade电位活化溶解区钝化区过钝化区活化钝化过渡区钝化膜局部破坏的阳极曲线小孔腐蚀电位击穿电位临界孔蚀电位不到过钝化电位即发生破坏阳极钝化金属的腐蚀极化曲线具有完整阳极钝化曲线金属的腐蚀极化曲线可分多种情况
问题：
金属钝化实验报告
金属钝化实验报告金属钝化是一种金属表面化学处理技术，可以改善金属表面的耐腐蚀性和抗磨损性，是金属外观的重要改进手段。
随着科技的发展，金属钝化技术可以改变金属材料的表面形貌、改善金属表面性能，用于增强金属的耐腐蚀、绝缘、耐磨、抗静电性能，是节能、环保和久远的金属表面改性技术。
二、实验目的本实验旨在研究钝化工艺对金属表面粗糙度以及腐蚀性能的影响，具体要达到如下目的：1.了解金属钝化工艺及其对表面粗糙度的影响；2.了解金属表面钝化对其腐蚀性能的影响。
三、实验方法1.金属钝化：将一块钢材表面处理成钝质状态，采用不同处理方法，将金属表面经处理后形成氧化膜，达到钝化的目的，如电镀、抛光等。
2.表面粗糙度测量：利用表面粗糙度仪，对实验样品进行测量，测量结果以质量指标表示，测量结果可以用来表征表面粗糙度等特性。
3.腐蚀性能测试：对样品进行溶液腐蚀试验，测定金属在不同环境下的腐蚀损失。
四、实验结果1.表面粗糙度测量结果：可以看出，金属钝化后，样品的表面粗糙度比未处理时有了明显的改善。
2.溶液腐蚀试验结果：从腐蚀盐酸试验结果可以看出，金属钝化后，样品的耐腐蚀性能比未处理时有了明显提高。
五、实验结论1.金属钝化可以改善金属表面粗糙度，从而改善表面光洁度；2.金属钝化可以提高金属表面的耐腐蚀性能。
六、建议1.尽量采用高效的钝化方法，以满足用户对表面粗糙度和表面洁净度的要求；2.优化钝化工艺，以确保金属表面具有良好的耐腐蚀性能和抗磨损性；3.根据实际的使用要求，选择合适的钝化处理方法，以提高表面耐腐蚀性和抗磨损性能。
总而言之，金属钝化技术是改善金属性能的重要手段，有助于改善金属表面的光洁度、抗腐蚀性、抗磨损性等。
工艺优化尤为重要，本实验结果可以为金属钝化提供参考和借鉴。
6金属的钝化
电流密度i(mA/cm2) 800
600
B
400
钝化体系的阳极极化曲线
（Fe在10% H2SO4中）
A~D,电位增加 腐蚀速度减小
E
200
A
-250
0 +250
| １｜
+500 ２
C
+750 ｜３｜
D
+1000 +1250 +1500 +1750 +2000 电位(mv)
４
｜
５
｜
钝化体系的极化曲线
（4）交点在过钝化区
当去极化剂是特别强的氧化剂时，在自然腐
蚀状态金属发生过钝化。
返回
6.2实现自钝化的途径
自钝化条件：
E+＞Ep;
≥ (ic)Ep ip
影响阳极极化曲线
E
ia
●
Ep
|ic|
lgi
ip (ic)Ep
使真实阳极极化曲线向左、向下移动。
(1)提高金属材料的钝化性能。
(2)加入阳极性缓蚀剂，抑制阳极反应，使ip降低。
B
i致 i
阳极保护
用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这
种防护技术叫做阳极保护。 阳极保护的适用条件是:
（1）具有活态—钝态转变。 （2）阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定
钝化区内。
★阳极保护是危险性保护
钝化体系的类型
腐蚀体系的稳定状态取决于真实阴极 极化曲线和真实阳极极化曲线的交点。根 据交点位置不同，体系可有四种类型。
第六章 金属的钝化
钝化现象
• 研究钝化现象的意义 • 钝化现象的实验规律 • 金属钝化的定义
钝化体系的极化曲线
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。
第4章金属的钝化1共31页文档
钝化过程十分复杂： 电极表面变化 表面液层中的扩散和电迁移 新相的析出 旧相的破坏.......
工业纯铁在1mol/L的硝酸溶液中的阳极 极化曲线
能使金属钝化的物质－钝化剂 强氧化剂（硝酸、高锰酸钾、铬酸盐、氯酸盐等） 非氧化介质（如Mg在HF中，Mo在HCl中） 溶液和大气中的氧
钝化剂的钝化能力PK氧化能力，一致吗？ No！ 与阴离子对钝化过程的影响有关
影响阳极过程的速度
钝化的实际意义 • 钝化的实际应用情况
不锈钢＋强腐蚀氧化性介质：易钝化 －制造与强腐蚀氧化性介质接触的化工设备
铁、镍＋碱性介质：易钝化 －铁镍用于碱性溶液中的不溶性阳极
• 钝化一定是好事？ 电池、电镀中可溶性阳极的钝化会导致工作电
流降低
2.金属钝化的特性曲线
-φ
φc A
C
致钝电流 致钝电位
4.影响金属钝化的因素
本章作业
1.什么是钝化作用？什么是化学钝化、电化学钝化？ 2.结合金属的钝化曲线分析钝化过程中的电化学参数，
并说明阳极保护的基本原理是什么？ 3.阳极钝化曲线的测定和塔菲尔法测定金属腐蚀速度
时的极化曲线各自采用什么方法测定？ 4.目前钝化理论主要包括哪几种？每种钝化理论所能
•氧化能力（氧化还原电位）：H2O2>K2Cr2O7 Na2S2O8>K2Cr2O7
•对铁的钝化作用： H2O2>K2Cr2O7 Na2S2O8不能使铁钝化
钝化的定义
• 阳极钝化和化学钝化本质上是一样的 • 在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流
或局部阳极电流而移向正方时，使原先活泼溶解 着的金属表面状态会发生某种突变，由于这种突 变，而使金属溶解速度急剧下降，金属表面状态 的这种突变过程称为金属的钝化。
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0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
logi(A)
Cu 在0.07 mol/L Na2CO3
E/V SCE
-0.2
Al + 3.5% NaCl
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
-1.2
-1.4
-1.6
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
logi / A/cm2
Al 在3.5 % NaCl
• Potential E1(终止电位）：+1.6 V
• Scan rate: 0.33 mv/s • 下一步→finish. • 启动电源，开始测试。
• 7 实验结束，将仪器恢复原位，将实验台桌 面擦拭干净。
• 8 拷贝数据，汇出钝化曲线
六、思考题
1、金属钝化的基本原理是什么？ 2、试说明实验所得金属钝化曲线各转折点的
金属钝化曲线的测量
• 研究金属的钝化过程，需要测定钝化曲线，通常
用恒定电位法。将被研究金属如铁、镍、铬等或
其合金置于硫酸盐溶液中即为研究电极，它与辅
助电极（铂电极）组成一个电解池，同时它又与
参比电极（硫酸亚汞电极）与被研究电极组成原
电池，以镍做阳极为例，通过恒电位仪对研究电
极给定电极给定一个恒定电位后，测量与之对应
• 2 安装工作电极 将工作电极、参比电极和辅助电极安装好，并
放入到已经配置好的稀硫酸溶液中。 • 3 连接导线
将电化学工作站的各个导线与上述三个电极分 别相连，其顺序为：白色导线接参比电极，红色 导线接辅助电极，绿色和灰色导线接工作电极。
• 4 接通电化学工作站电源：
• 6 设置实验参数
• 第一步：选择Powercorr菜单中的“linear Sweep” →Potentiodynamic→写上实验名称→下一步→进入Cell Definition， 选择Type中的SCE(saturated calomel electrode)→进入Scan Definition。其中，Potential E0(起始电位): -0.25V vs Open Circuit Potential
的准稳态电流值I。以超电势η对通过被研究电极
的电流密度j的对数lg｛j｝作图，得如图5-23所示
金属钝化曲线。超电势η即电流密度为j时的阳极
电极电势E 之差：
Ni(j)=
0与
j
=
0时的阳极电极电势E
Ni(0)
• η= ENi(j) - ENi(0) 因为
• E(j)=E Hg2SO4-E Ni(j) • E(0)= E Hg2SO4-E Ni(0) 所以
η= E(0)- E (j)
3 实验仪器和测试方法
2273电化学工作站 1台； 数字电压表 1 只； 饱和甘汞电极(参比电极) 5只； 碳钢、Cu电极、不锈钢电极各 5只； 铂电极 1只； 饱和氯化钾溶液 0.5 mol/L H3BO3 0.1 mol/L Na2CO3
4 实验步骤
• 1 制备工作电极，并用金相砂纸打磨到1000#，丙 酮擦洗，吹干，带用。
作业要求
1、写出实验报告—报告时间 5-28 2 、分别求出各电化学体系的自腐蚀电流
密度、自腐蚀电位、致钝电流密度及钝 化电位范围，以及维钝电流密度。
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
意义。
实验报告=1班
E/V SCE
1.50
1.25
Cu + 0.1 mol/L Na CO
2
3
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
-0.25
-0.50
-0.75
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
logi / A/cm2
Cu 在0.1 mol/L Na2CO3
实验报告=2班
potential(V)
1.2 1.0 Cu-0.07Na2CO3 0.8