铁极化曲线物化实验报告
阳极极化曲线的测定实验报告
阳极极化曲线的测定实验报告
实验名称：阳极极化曲线的测定实验报告
实验目的：
1. 了解阳极极化现象的基本概念和原理；
2. 掌握测量阳极极化曲线的方法；
3. 分析影响阳极极化的因素及其机理。
实验仪器：
1. 电化学工作站
2. 参比电极：银/氯化银电极
3. 氧化铁电极
4. 稳定电源
实验原理：
阳极极化是指阳极在电解液中发生氧化反应，并在阳极表面生成一层氧化物（如铁在铁离子存在下变成铁离子）后，加速极化的现象。
阳极极化曲线是通过测定阳极的Tafel曲线得出的，Tafel曲线的斜率与阳极极化速率成比例。
实验步骤：
1. 将氧化铁电极固定在电化学工作站的阳极位，并连接稳定电源；
2. 将银/氯化银电极作为参比电极固定在电化学工作站的参比电极位，并用KCl溶液饱和；
3. 连接液路，使氧化铁电极与电化学工作站连接；
4. 对氧化铁电极进行阳极极化，启动电化学工作站，并在一定电位上
进行一段时间的绝化等待稳定；
5. 循环扫描电位，记录电位与电流的变化，得到Tafel曲线；
6. 对Tafel曲线进行分析，得出阳极极化的速率及其机理。
实验结果：
从实验数据中得出，阳极极化速率与阳极表面氧化物的生成速率成正比，同时还受到电流密度、溶液浓度、温度等因素的影响。
实验结论：
通过实验结果得出，阳极极化是一种加速极化现象，其速率受到多种
因素的影响。
在化学反应工业生产中，应该重视阳极极化现象的影响。
碳钢极化曲线测定
碳钢极化曲线测定实验项目性质：设计性所属课程名称：化工装备腐蚀与防护计划学时：4学时一、实验目的及任务通过本实验的学习，使学生能从金属腐蚀的基本理论出发，学生亲自进行常见的金属腐蚀实验的操作，进一步理解金属腐蚀的基本理论，掌握金属腐蚀的研究方法和手段。
本实验是以测定碳钢腐蚀极化曲线来研究和分析金属电化学腐蚀的腐蚀机理、腐蚀速度。
通过本实验的学习，应达到以下目的：1. 使学生掌握电化学腐蚀测试方法的基本操作技术，使学生了解电化学腐蚀的成因和机理；2. 培养学生具有科学的思维方法、科学的工作态度和协作精神；3. 对于设计性实验，初步学会设计电化学腐蚀实验方案；通过学生的独立设计，使学生对实验的研究方法和设计方案有较深入的理解；从而培养综合设计能力和大胆创新的思想。
二、实验内容及要求本实验项目为设计性实验，由学生自行设计或选择恰当的电化学腐蚀实验方法和装置，自己确定实验步骤，拟定实验方案，通过对碳钢极化曲线进行电化学解析，最后得出实验的结论。
具体要求如下：1. 掌握腐蚀实验室研究的基本实验技能；2. 对于设计性实验，初步学会设计电化学腐蚀实验方案；3. 熟悉常用电化学腐蚀实验设备的使用方法；4. 掌握实验数据的处理及实验报告撰写；5. 实验中存在的问题及解决方法，实验收获体会。
三、实验条件1. 仪器设备条件PAR2273腐蚀电化学测试系统，corrTest电化学系统，电解池为三电极电化学测试体系，辅助电极为25mm×25mm的铂片，参比电极为饱和甘汞电极（SCE）。
2. 物质条件实验中所用铁电极为碳钢。
（处理方法：加工为直径6mm，高为5mm的小圆柱体，真空炉中900℃退火8小时，随炉降至室温，消除铁电极的晶体缺陷。
）电极用环氧＋固化剂（顺丁烯二酸酐，比例为100:25～30，温度为130～140℃，恒温8小时）或用松香＋石蜡（比例1:1）。
电极表面依次用400＃，800＃水砂纸在预磨机上打磨。
实验一极化曲线的测定
实验一极化曲线的测定一、实验目的1.掌握用“三电极”法测定不同金属的极化曲线。
2.了解极化曲线的意义和应用。
3.讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、实验概述为了探索电极过程的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，而在该研究过程中极化曲线的测定乂是重要的方法之一。
在研究可逆电池的电动势和电池反应时电极上儿乎没有电流通过，每个电极或电池反应都是在无限接近平衡下进行的，因此每个电极反应是可逆的。
当有电流通过电池时，则电极的平衡状态被破坏，此时电极反应处于不可逆状态，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。
在有电流通过电极时，III于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称作电极的极化。
根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称作极化曲线，如图1所示。
A E F图一金属的极化曲线金属的阳极过程是指金属作为阳极，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+ne此过程只有电极电位大于其热力学电位时才能发生。
阳极的溶解速度随着电极电位变正而逐渐增大。
这是正常的阳极溶解，但当阳极电位正到某一数值时，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。
从A点到B点的电位范围称为金属活性溶解区。
此区域内的AB线段是金属的正常溶解。
A点称为金属的自然腐蚀电位。
从B点到E点称为钝化过渡区。
BE线是山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I称为致钝电流密度。
从E点到F点的电位范围称为钝化区。
在此区域内由于金属表面状态发生了变化，使金属的溶解速度降低到最小值，与之对应的电流密度很小，基本上不随电位的变化而变化。
此时的电流密度称为维持钝化的电流密度，其数值儿乎与电位变化无关。
FC段的电位范围称为过钝化区，在此区域，阳极电流密度乂重新随电位增大而增大，金属的溶解速度乂开始增大。
《铁极化曲线测定》课件
Part
05
铁极化曲线测定的实际应用案 例
在材料科学中的应用
金属材料
铁极化曲线测定被广泛应用于金属材料的电化学性能研究，如不锈钢、铝合金等。通过 测量极化曲线，可以了解金属在腐蚀介质中的腐蚀行为和耐蚀性能，为材料的防腐和防
护提供依据。
涂层材料
铁极化曲线测定也可用于涂层材料的电化学性能研究。通过测量涂层材料与基体材料之 间的极化曲线，可以评估涂层的保护性能和耐蚀性，为涂层材料的选择和应用提供依据
详细描述
通过铁极化曲线测定结果，可以评估金属材料的耐腐蚀性能和电化学保护效果，为金属材料的研发、生产和应用 提供科学依据。同时，测定结果还可以指导金属材料的表面处理、涂层保护等措施，提高金属材料的耐腐蚀性能 和使用寿命。
结果误差分析
总结词
对铁极化曲线测定结果进行误差分析是确保结果准确性和可靠性的必要步骤。
环境监测
铁极化曲线测定还可应用于环境监测 领域，如土壤、水体等自然环境的电 化学性质测定，评估环境的腐蚀风险 和污染程度。
生物医学
在生物医学领域，铁极化曲线测定可 用于研究生物材料的电化学性能和生 物相容性，如人工关节、心脏起搏器 等医疗设备的电化学
总结词
正确解读铁极化曲线测定结果对于评估金属的电化学性能至 关重要。
详细描述
铁极化曲线测定结果可以反映金属在电解液中的电化学行为 ，包括金属的阳极和阴极反应、反应速率常数、腐蚀电位和 腐蚀电流等参数。这些参数对于评估金属的耐腐蚀性能和电 化学保护措施具有重要意义。
结果应用
总结词
铁极化曲线测定结果可以为金属材料的研发、生产和应用提供指导。
设置参数
设置恒流电源的电流值，以控制电场 强度的变化，同时设置电压表的量程 和采样频率等参数。
表面工程实验
4. 学会测定结果的表示方法。
二、涂膜性能检查实验特点
以物理、化学、三防性能检测为主 1、物理性能：附着力、柔韧性、硬度、冲击性、
光泽度、耐磨性、回粘性、耐热性等。
2、化学性能：耐水性、耐酸.碱.盐、耐汽油等。 3、三防性能：防湿热、防盐雾、防霉菌 4、特定性能；耐湿变、耐黄变、耐候性、电绝 缘性等。
三、实验内容
1. 涂膜的制备 按GB/T 进行涂膜制备的 2. 涂膜厚度的测定 按GB/T 1761-89进行涂膜厚度的测定 3. 涂膜物理性能检测 附着力（画圈法和划格法）、硬度（摆杆硬度和铅笔硬 度）、冲击性、光泽度等。 4. 涂膜化学性能检测
盐雾试验、湿热试验等
四、实验要求
1. 查资料（GB/T），完成实验报告（实验条件、实
的测定方法。
二、涂料检测的意义
1.涂料产品质量检查内容和方法
• 涂料产品性能检查 • 涂料施工性能检查 • 涂料特定性能
2. 涂料产品性能检查
1）、外观和透明度 GB/T 1721-79
主要检查是否含有机械杂质和呈现的混浊程度。 2)、颜色的测定 GB/T 1722-92
检查其原色的深浅程度，即将试样与铁钴比色 计进行比较。 3)、细度、黏度、比燥时间 遮盖力 使用量 涂刷性 流平性 打磨性 GB/T 1728-89
三、实验内容
1. 涂料细度的测定
2. 涂料粘度的测定
3. 涂料固体份含量的测定
实验五
一、实验目的
涂膜性能检测
1. 学会涂膜的制备方法；
2. 掌握常见涂膜检测的项目；
3. 掌握涂膜测定的实验方法和条件；
表面工程实验
16学时
实验一 铁的极化曲线测定
一、实验目的
实验四 金属电化学腐蚀极化曲线
实验装置示意图
五、 数据处理
作阳极极化曲线和阴极极化曲线，由二条切
线的交点z求Ecor、Icor，求出本实验中的腐蚀 速率。
六、 思考讨论
三个电极各有何作用？
Байду номын сангаас
以下是腐蚀电池形成的缺一不可的条件： 1.必须有阴极和阳极。 2.阴极和阳极之间必须有电位差（这种电位差 因金属内晶间、应力、疲劳程度、电偶等的差 异的存在以及金属表面缝隙、氧浓差等现象的 存在，极容易在同一金属结构体内形成）；亦 可在两个不同电位金属间形成。 3.阴极和阳极之间必须有金属的电流通道。 4.阴极和阳极必须浸在同一电解质中，该电解 质中有流动的自由离子。
极化曲线法又称塔菲尔（Tafel）线外推法，
一般以纵坐标表示电极电位，横坐标表示电 流密度。它是一种测定腐蚀速率的方法。做 法是将金属样品制成电极浸入腐蚀介质中， 测得电压ε和电流I的关系，作log|I|-ε图，将阴、 阳极极化曲线的直线部分延长，所得交点对 应的即为logIcor,由腐蚀电流Icor除以事先精确 测量的样品面积S0，即得腐蚀速率。本实验 测铁在硫酸中的极化曲线。
实验四、金属电化学腐蚀及腐 蚀极化曲线测定
一、实验目的
1、了解金属腐蚀原理，及腐蚀电池的形成。 2、绘制腐蚀极化曲线（电动势—电流曲
线），学会分析极化曲线。
二、实验原理
腐蚀电池可在两种不同金属元素间形成，由于不同金 属本身的电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属 处于同一电解质中，并由导体连接这两种金属时，腐 蚀电池就形成了。电流通过导体和电解质形成电流回 路，此时两种金属之间的电位差越大，则电路产生的 电压越大。腐蚀电池一旦形成，阳极金属表面因不断 地失去电子，使金属原子转化为正离子，形成以氢氧 化物为主的化合物，也就是说，阳极遭到了腐蚀；而 阴极金属则相反，它不断地从阳极处得到电子，其表 面因富集了电子，在电解质中几乎没有离子产生，金 属表面始终原子状态，即没有腐蚀现象发生。
极化曲线-实验报告
四、实验结果及数据分析
图12205双相不锈钢在0.4mol/L HCl溶液中极化曲线
图22205双相不锈钢在3.5%NaCl溶液中极化曲线
经过拟合可以得出2205双相不锈钢在3.5%NaCl中自腐蚀电位为-0.397V、自腐蚀电流为1.3517E-06A/cm2；在0.4mol/L盐酸中自腐蚀电位为-0.38836V
、自腐蚀电流为1.0524E-05A/cm2
上述两种方法都已经获得了广泛应用，尤其是动态法，由于可以自动测绘，扫描速度可控制一定，因而测量结果重现性好，特别适用于对比实验。
(2)恒电流法
恒电流法就是控制研究电极上的电流密度依次恒定在不同的数值下，同时测定相应的稳定电极电势值。采用恒电流法测定极化曲线时，由于种种原因，给定电流后，电极电势往往不能立即达到稳态，不同的体系，电势趋于稳态所需要的时间也不相同，因此在实际测量时一般电势接近稳定(如1min～3min内无大的变化)即可读值，或人为自行规定每次电流恒定的时间。
2怛电流法恒电流法就是控制研究电极上的电流密度依次恒定在不同的数值下同时测定相应的稳定电极电势采用恒电流法测定极化曲线时由于种种原因给定电流后电极电势往往不能立即达到稳态不同的体系电势趋于稳态所需要的时间也不相同因此在实际测量时一般电势接近稳定如lmin?3min内无大的变化即可读值或人为自行规定每次电流恒定的时间
动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描)，并测量对应电位下的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。因此对不同的电极体系，扫描速度也不相同。为测得稳态极化曲线，人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线，当测至极化曲线不再明显变化时，可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线。同样，为节省时间，对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线，则选取适当的扫描速度绘制准稳态极化曲线就可以了。
实验十三 阳极极化曲线的测定
实验十三阳极极化曲线的测定一、实验目的1．掌握用恒电位法测定金属极化曲线的原理和方法。
2．了解极化曲线的意义和应用。
二、实验原理1．阳极极化曲线为了探索电极过程的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，在该研究过程中极化曲线的测定是重要的方法之一。
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，每个电极或电池反应都是在无限接近于平衡条件下进行的，因此电极反应是可逆的。
当有电流通过电池时，则电极的平衡状态被破坏，此时电极反应处于不可逆状态，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。
在有电流通过电极时，由于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称为电极的极化。
根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称为极化曲线，如图13-1所示。
图13-1 金属极化曲线ab.活性溶解区；b.临界钝化点；bc.钝化过渡区; cd.钝化稳定区; de.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+ + ne-此过程只有在电极电位大于其热力学电位时才能发生。
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，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。
图13-1曲线表明，电位从a点开始上升（即电位向正方向移动），电流密度也随之增加；电位超过b点以后，电流密度迅速减至很小，这是因为在金属表面上生成了一层电阻高、耐腐蚀的钝化膜；到达c点以后，电位再继续上升，电流仍保持在一个基本不变的很小的数值上；电位升到d点后，电流又随电位的上升而增大。
从a点到b点的范围称为活性溶解区；b点到c点称为钝化过渡区；c点到d点称为钝化稳定区；d点以后称为过钝化区。
对应于c～d段的电流密度称为维钝电流密度。
如果对金属通入维钝电流，再用维钝电流保持其表面的钝化膜不消失，则金属的腐蚀速度将大大降低，这就是阳极保护的基本原理。