金属腐蚀与防护实验指导书
材料腐蚀与防护实训指导书

ic > ipp ,金属的腐蚀电位 Ecorr 落在钝化区,金属获得钝性,这称为自钝化。
(3)经钝化的金属试样,能够保持钝性,再放到稀 HNO3 溶液中不会发生活性溶 解,但如果将钝化膜破坏,则不能保持钝态,金属又会遭受强烈的腐蚀。如放在 HCl 溶液中,钝化膜受到 Cl 的破坏,钝化膜出现孔洞,未能自行修补的话,金属 就会失去钝性。
4. 现象分析与结论 (1)锌片在 HCl 中受腐蚀,构成腐蚀电池,阳极是工业锌片中大量的金属锌, 在锌上发生氧化反应: Zn → Zn + 2e Zn 溶于 HCl 中。而阴极是工业锌片上的杂质如 Cu、Fe、Fe7Zn 等,阴极反应 为: 2H + 2e → H2↑
3
+ 2+
由于锌片上的阴极性杂质的分布是随机的,且颗粒很小,肉眼无法辨别阴、 阳极位置,它们可能瞬时发生变化,表现出整个锌片上都有 H2 气泡逸出。结果导 致锌片全面腐蚀。又称之为微电池腐蚀。 (2)锌片和铜片相接触时,由锌片和铜片共同组成腐蚀宏电池。整个锌片为阳 极,铜片为阴极,锌片上发生阳极反应: Zn → Zn + 2e 铜片上发生阴极反应: 2H + 2e → H2↑ 同时,锌片上的微电池腐蚀反应仍继续发生。故锌片既受自身的微电池腐蚀,又 加上锌-铜组成的宏电池的腐蚀,所以锌片的腐蚀加剧。 从以上现象看不仅在锌片上有少量 H2 气泡逸出,铜片上也有大量 H2 气泡逸 出。生成 H2 气泡的量增多说明锌片腐蚀的量增加。结论是与电位较高的金属相接 触,电位较低的金属腐蚀加剧。 组成腐蚀原电池需要以下几个要素: 1)阳极和阳极反应; 2)阴极和阴极反应; 3)电解质溶液中存在能够吸收电子的氧化剂; 4)存在电子通道,使阳极反应生成的电子能够流畅流向阴极。 5)以上几个要素缺一不可。某一环节受阻就会使腐蚀原电池停止工作。 酸性溶液中,金录与结果处理 表 2-1 试件材质 试 件 尺 寸 / 厚度 δ cm 小孔径¢ 总面积 介质成分 质量/g 腐蚀前 m0 腐蚀后 m1 质量损失 m0- m1 量气管读数 氢气体积/cm 腐蚀速度
金属腐蚀与防护的实验报告中南大学粉冶院

实验一恒电位法测定阳极极化曲线一、目的1.了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。
2.熟悉恒电位测定极化曲线的方法。
3.通过阳极极化曲线的测定,学会选取阳极保护的技术参数。
二、实验基本原理测量腐蚀体系的极化曲线,实际就是测量在外加电流作用下,金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度(以下简称电密)之间的关系。
测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。
以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法,以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。
一般情况下,若电极电位是电密的单值函数时,恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。
但是如果某种金属在阳极极化过程中,电极表面壮态发生变化,具有活化/钝化变化,那么该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来,这时若采用恒电流法,则阳极过程某些部分将被掩盖,而得不到完整的阳极极化曲线。
在许多情况下,一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。
例如,对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。
由阳极极化曲线可知,在一定的电位范围内,金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区,还可知金属的自腐蚀电位(稳定电位)、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。
用恒电流法测量时,由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密,当达到致钝电密点时金属开始钝化,由于人为控制电密恒定,故电极电位突然增加到很正的数值(到达过钝化区),跳过钝化区,当再增加电密时,所测得的曲线在过钝化区。
因此,用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况,而是从活化区跃入过钝化区。
图1 恒电位极化曲线测量装置三、实验仪器及药品电化学工作站CHI660D、铂电极、饱和甘汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、电炉、水砂纸、U型管蒸馏水、碳酸氢铵、浓氨水、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、无水乙醇、棉花四、实验步骤1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备烧杯中加入3g琼脂和97ml蒸馏水,使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解。
金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告一、引言金属腐蚀是指金属在特定环境下发生的化学反应,导致其性质和外观的不可逆变化。
这种现象是工业生产、建筑、交通等领域中常见的问题,造成了巨大的经济损失和安全隐患。
因此,研究金属腐蚀及其防护技术具有重要意义。
二、实验目的本实验旨在通过模拟真实环境中金属腐蚀情况,探究不同材料在不同条件下的耐腐蚀性能,并比较不同防护方法对金属腐蚀的影响。
三、实验方法1. 实验材料:铁片、铜片、锌片等不同材质金属样品。
2. 实验装置:盛放试液的玻璃容器、电源线、电极等。
3. 实验步骤:(1)制备试液:分别制备NaCl溶液和HCl溶液。
(2)将铁片、铜片和锌片分别清洗干净,并用油纸擦干表面水分。
(3)将样品放入试液中,接上电源线和电极。
(4)观察不同金属样品在不同试液中的腐蚀情况,并记录数据。
(5)根据实验结果,比较不同材质金属的耐腐蚀性能。
四、实验结果1. 铁片在NaCl溶液中发生了明显的腐蚀作用,表面出现了锈迹,并且颜色逐渐变暗。
2. 铜片在HCl溶液中发生了化学反应,表面出现了黑色氧化物,并且颜色逐渐变深。
3. 锌片在NaCl溶液中发生了轻微的氧化反应,但并未出现明显的锈迹或氧化物。
五、实验分析1. 不同金属材质对于不同环境的耐腐蚀性能存在差异。
铁片易于被NaCl溶液中的氯离子侵蚀而发生锈迹;铜片容易与HCl溶液中的酸性离子产生化学反应而形成黑色氧化物;而锌则相对稳定,在NaCl溶液中只有轻微的氧化反应。
2. 对于金属材料来说,防护措施是减缓或防止腐蚀的有效方法之一。
例如,对于铁片,可以采用电镀、喷涂等方式进行表面处理;对于铜片,则可以使用保护漆或涂层等方式进行防护。
3. 除了表面处理和涂层外,还可以采用阳极保护、阴极保护等方法进行金属防护。
阳极保护是通过将一个更易腐蚀的金属连接到需要保护的金属上,使其成为电化学反应中的阳极而实现防护;而阴极保护则是通过在金属表面施加外部电流,使其成为电化学反应中的阴极而实现防护。
《化学实验教案:金属的腐蚀和防护》

《化学实验教案:金属的腐蚀和防护》一、引言金属的腐蚀和防护是化学实验中的一个重要课题。
金属的腐蚀现象普遍存在于日常生活中,对金属制品的使用寿命和功能造成了一定的影响。
因此,研究金属的腐蚀机理以及防腐措施,具有重要的实际意义。
本文将介绍一个针对金属腐蚀与防护的化学实验教案,该实验旨在帮助学生了解金属腐蚀的原理和影响因素,并通过实际操作掌握金属的防护方法。
二、实验目的通过本次实验,使学生了解金属腐蚀的原因和防护措施,掌握了解金属腐蚀原理的实验方法和技巧。
三、实验器材1. 镀锡铁片2. 镀锌钢片3. 镀铝铁片4. 镀铝钢片5. 镀铜铁片6. 镀铜钢片7. 纯水8. 盐水溶液9. 砂纸10. 长颈瓶11. 实验台12. 实验器皿13. 实验手套14. 安全护目镜15. 实验报告表格四、实验步骤1. 实验准备:a. 将实验器材清洁干净,并准备所需的试剂。
b. 将不同金属材料的铁片进行编号,标注材料名称。
2. 实验操作:a. 将各种金属材料的铁片分别放入不同的实验器皿中。
b. 在每个实验器皿中加入等量的盐水溶液,并确保铁片完全被浸泡。
c. 记录下每个实验器皿的编号和所放置的金属材料。
d. 将实验器皿放置在实验台上,密封并设置好观察时间和检测周期。
3. 实验观察:a. 按照设定的观察时间和检测周期,取出各个实验器皿中的金属铁片,观察其表面的变化。
b. 使用放大镜或显微镜进行观察,记录下每个金属铁片腐蚀程度的变化,如是否出现锈斑、颜色变化等。
4. 数据处理与分析:a. 将实验观察到的数据整理并绘制成实验报告表格,比较不同金属材料的腐蚀程度。
b. 分析不同金属材料的腐蚀程度差异,探讨可能的原因,如金属特性、环境参数等。
五、实验结果与讨论经过观察和数据处理,我们可以得到以下结论:1. 不同金属材料的腐蚀程度不尽相同,某些金属可能更容易被腐蚀,而某些金属则相对较为耐蚀。
2. 盐水溶液中的离子和氧气是引起金属腐蚀的主要因素之一。
金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告引言金属腐蚀是指金属与周围环境中的化学物质发生反应而导致金属表面发生损坏的现象。
腐蚀不仅直接影响金属的外观和性能,还可能引发设备的故障,给工业生产和日常生活带来不便。
为了延长金属材料的使用寿命,我们需要研究金属腐蚀的机理,并探索有效的防护措施。
实验目的本实验旨在研究金属的腐蚀机理,同时测试几种常用的金属防护方式的效果,为金属腐蚀与防护领域的研究提供参考。
实验方法1.准备实验所需的金属样品,包括铁、铝、铜等常见金属材料。
2.使用砂纸将金属样品的表面进行打磨,以确保表面光洁。
3.将金属样品分别放置于含有不同浓度盐酸的试剂中,观察金属的腐蚀现象。
4.每隔一段时间,取出金属样品,用显微镜观察其表面变化,记录下时间和观察结果。
5.使用涂层、电化学保护和合金化三种方法进行金属防护,记录每种方法的实施步骤并观察其效果。
实验结果与分析第一部分:金属腐蚀观察经过观察和记录,我们得到了以下结果:铁•1小时后,铁表面出现了明显的氧化现象,呈现红锈的颜色。
•2小时后,铁表面的腐蚀速度加快,红锈扩散范围明显增大。
•4小时后,铁表面的腐蚀更加严重,红锈覆盖了大部分金属表面。
铝•在盐酸溶液中,铝表面发生了化学反应,产生了大量气泡。
•经过1小时的观察,铝表面的气泡逐渐减少,但仍有气泡产生。
•经过2小时的观察,铝表面的气泡完全消失,金属表面变得光滑。
铜•铜在盐酸中的腐蚀速度较慢,经过4小时的观察,铜表面仅有少量的氧化现象。
•铜的腐蚀速度与盐酸浓度相关,浓度越高,腐蚀速度越快。
第二部分:金属防护方案测试涂层1.清洁金属表面,确保无杂质。
2.使用喷涂或刷涂等方式将防腐涂层均匀地涂抹在金属表面。
3.经过一段时间的观察,发现涂层能够有效阻隔外界环境对金属的腐蚀作用。
电化学保护1.在金属样品上加入电解质溶液,并连接一个外部电源。
2.电流经过金属样品时,形成一个保护性的氧化物膜,防止氧气和水分进一步腐蚀金属。
3.经过实验证明,电化学保护能够显著减缓金属的腐蚀速度。
腐蚀与防护实验指导书

金属腐蚀与防护的实验一、重量法测定金属腐蚀速度一、目的要求1.掌握重量法测定金属腐蚀速度的原理和方法。
2.用重量法测定碳钢在稀硫酸中的腐蚀速度。
二、基本原理重量法是根据腐蚀前后金属试件的重量的变化来测定金属腐蚀速度的。
把待测的金属做成一定形状和大小的试件,放在测试环境中,经过一定时间后,取出并测量其重量和尺寸变化,计算其腐蚀速度。
对于失重法,可由下面公式计算腐蚀速度。
V-=(w0-w1)/(st)式中:V—金属的腐蚀速度,g/m2·h;w0—试件腐蚀前的重量,g;w1—试件腐蚀后并经过除去腐蚀产物后的重量,g;s—试件暴露在腐蚀环境中的面积,m2;t—试件腐蚀的时间,h。
腐蚀深度指标表示公式如下:V l=8.76×V-/ρ—用腐蚀深度表示的金属腐蚀速度,mm/a式中: Vlρ—金属的密度,g/cm3。
三、仪器与药品碳钢试件、稀硫酸8%、金相砂纸、细尼龙丝、电子天平等四、操作步骤1.试样用金相砂纸打磨,以除去表面氧化膜。
2.在电子天平上称重,精确到0.1mg。
用游标卡尺测量暴露的全部表面积,精确到0.02mm。
在烧杯中注入8%硫酸水溶液,将试件系于尼龙丝的一端,另一端系在玻璃棒上。
然后用无水酒精和丙酮棉球清洗试件的表面以除污垢。
把玻璃棒横担于烧杯上,使试件处于溶液的中部。
观察并记录现象。
3.记录时间,从试件进入溶液时起,到试件取出时止,实验时间为1小时。
4.试验结束后取出试件,用自来水冲洗。
5.试样干燥后(可用冷风吹),称重,除去腐蚀产物,再清洗干燥并称重,如此反复几次,直至前后相邻两次去膜后的重量差不大于0.5mg,即视为腐蚀产物完全清除,记录之。
五、数据记录室温介质试样浸入时间试样取出时间列出一组数据的计算过程。
七、思考与讨论1.重量法测定金属腐蚀速度的优点、缺点及适用范围?2.分析实验数据的误差来源。
3.写出有关电极反应式。
实验二恒电位法测定阴极极化曲线一、目的要求1.掌握恒电流法测定阴极极化曲线的基本原理和方法。
金属腐蚀与防护实验指导书

共享知识分享快乐金属腐蚀与防护实验指导书课程编号:03030101适用专业:金属材料工程专业课程类别:专业教育课程郝小军徐宏妍编共享知识 分享快乐实验一金属极化曲线测试、目的要求1、 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。
2、 绘制并比较一般金属(镁合金)和有钝化性能(铝合金、不锈钢)的金属的阳极极 化曲线的异同,初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。
3、 通过阳极极化曲线的测定,判定实施阳极保护的可能性,初步选取阳极保护的技术 参数,了解击穿电位和保护电位的意义。
4、 掌握恒电位仪的使用方法,了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。
二、基本原理阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。
保护的可能性,选择阳极保护的三个主要技术参数 区的电位范围,需要测定阳极极化曲线。
阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。
般金属(镁合金)的阳极极化曲线为 ax 曲线。
对有钝化性能的金属(铝合金、不锈钢),曲线abcdef 是恒电位法(即维持电位恒定, 测定 相应的电流值)测得的阳极极化曲线。
当电位 从a 逐渐向正移动到到 b 点时,电流也随之增 加到b 点,当电位过b 点以后,电流反而急剧 减小,这是因为在金属表面上生成了一层高电 阻耐腐蚀的钝化膜,钝化开始发生。
人为控制 电位的增高,电流逐渐衰减到c 。
在c 点之后, 电位若继续增高,由于金属完全进入了钝态, 电流维持在一个基本不变的很小的值 ——维钝电流。
当使电位增高到 d 点以后,金属进入 了过钝化状态,电流又重新增大。
从a 点到b点的范围叫活性溶解区,从 b 点到c 点叫钝化 过渡区,从c 点到d 点叫钝化稳定区,过 d 点 以后叫过钝化区。
对应于b 点的电流密度叫致 钝电流密度,对应于 cd 段的电流密度叫维钝 电流密度。
使金属的腐蚀速度大大降低,这就是阳极保护的原理。
用恒电流法测不出上述曲线的 bcde 段。
在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变 化,电极电位成为电流密度的多值函数, 因此当电流增加到 b 点时,电位即由b 点跃增到很正的e 点,金届进入了过钝化状态,反映不出金属进入钝化区的情况。
腐蚀与防护实验指导书

金属腐蚀与防护的实验实验一电阻法测定金属腐蚀速度一、目的要求1.了解电阻法测定金属腐蚀速度的原理。
2.掌握电桥法测定金属腐蚀速度的方法,并测定碳钢在8%硫酸溶液中的腐蚀速度。
二、基本原理电阻法测定金属的腐蚀速度,是利用金属试样在腐蚀过程中截面积减小而电阻增加的原理,通过测量金属腐蚀过程中电阻的变化从而求出金属的腐蚀量。
金属(如铜、铁或铝)是电导体,导体电阻的大小,主要决定于两个因素:一是导体材料的导电性能的好坏,二是导体的尺寸大小。
同一材料的导体,其电阻与导体的长度成正比,与导体截面积成反比,即:R=ρL/S (1)式中R―――电阻,Ω,ρ―――电阻率,Ω·mm2/m ;L―――导体的长度,m;S―――导体的横截面积,mm2把待测金属材料做成细丝状或小扁带状试样,取一定长度L,腐蚀前的电阻为:R0=ρL/S0(2)在腐蚀到t时间时,其电阻为:Rt=ρL/St (3)由(3)式除以(2)式则得:R0/Rt=St/S0(4)将(4)式进一步简化为:(Rt-R0)/Rt=(S0-St)/S0即:ΔR/Rt=ΔS/S0(5)根据(5)式对不同形状的试样,可以推导出在均匀腐蚀情况下的腐蚀速度公式。
对丝状试祥横截面积的形状如图5,r0为试样的原始半径,x为腐蚀深度,阴影部分为腐蚀后减少的横截面积。
用r0和x计算出ΔS和S0,代入式(5),求出方程的解为:x=r0[1-(1-ΔR/Rt)1/2] (6)把腐蚀深度除以时间t(小时),求得腐蚀速度为:V L=r0[1-(1-ΔR/Rt)l/2] ×8760/t mm/a (7)V-=r0[1-(1-ΔR/Rt) l/2] ×ρM×1000 g/m2·h (8)三、仪器与药品惠斯登电桥1台恒温装置1套玻璃槽子1个丝状的碳钢试样1根硫酸溶液(8%) 500ml本试验在恒温条件下进行测定,故不必考虑测定过程中温度变化的补偿问题,因此,可直接使用惠斯登电桥。
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金属腐蚀与防护实验指导书课程编号:03030101适用专业:金属材料工程专业课程类别:专业教育课程郝小军徐宏妍编实验一 金属极化曲线测试一、目的要求1、掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。
2、绘制并比较一般金属(镁合金)和有钝化性能(铝合金、不锈钢)的金属的阳极极化曲线的异同,初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。
3、通过阳极极化曲线的测定,判定实施阳极保护的可能性,初步选取阳极保护的技术参数,了解击穿电位和保护电位的意义。
4、掌握恒电位仪的使用方法,了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。
二、基本原理阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。
为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性,选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围,需要测定阳极极化曲线。
阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。
图1是一条较典型的阳极极化曲线。
一般金属(镁合金)的阳极极化曲线为ax 曲线。
对有钝化性能的金属(铝合金、不锈钢),曲线abcdef 是恒电位法(即维持电位恒定,测定相应的电流值)测得的阳极极化曲线。
当电位从a 逐渐向正移动到到b 点时,电流也随之增加到b 点,当电位过b 点以后,电流反而急剧减小,这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜,钝化开始发生。
人为控制电位的增高,电流逐渐衰减到c 。
在c 点之后,电位若继续增高,由于金属完全进入了钝态,电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流。
当使电位增高到d 点以后,金属进入了过钝化状态,电流又重新增大。
从a 点到b 点的范围叫活性溶解区,从b 点到c点叫钝化过渡区,从c 点到d 点叫钝化稳定区,过d 点以后叫过钝化区。
对应于b 点的电流密度叫致钝电流密度,对应于cd 段的电流密度叫维钝电流密度。
若把金属作为阳极,通以致钝电流使之钝化,再用维钝电流去保护其表面的钠化膜,可使金属的腐蚀速度大大降低,这就是阳极保护的原理。
用恒电流法测不出上述曲线的bcde 段。
在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变化,电极电位成为电流密度的多值函数,因此当电流增加到b 点时,电位即由b 点跃增到很正的e 点,金届进入了过钝化状态,反映不出金属进入钝化区的情况。
由此可见只有用恒电位法才能测出完整的阳极极化曲线。
本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位,同时测定对应的电流值,并在半对数坐标上绘成E-i 曲线,即为恒电位阳极极化曲线。
E ,m Vi ,mA/cm 2图1 阳极极化曲线 有钝化性能的金属: abcdef ——恒电位法测定;abef ——恒电流法测定 一般金属:ax 曲线三、仪器、药品及实验装置ZF-3恒电位仪1台ZF-4电位扫描信号发生器1台ZF-10信号记录存储仪1台电脑1台饱和甘汞电极、铂电极各1支盐桥(添加饱和氯化钾溶液) 1个电解池(400毫升) 1个镁合金试样(φ12×20)1个铝合金试样(φ12×20)1个不锈钢试样(φ12×20)1个氯化钠(3%) 300毫升丙酮1瓶蒸馏水1000毫升洗瓶1个电吹风1台脱脂棉若干金相砂纸(100#、200#、600#)各1张钢尺1个四、操作步骤1、把已加工到一定光洁度的试样用砂纸逐步打磨,测量尺寸,用丙酮脱脂,吹干。
2、按图2接好测试线路,检查各接头是否正确,盐桥是否导通。
3、测量试样在氯化钠溶液4、设定ZF-10信号记录存储仪,采样间隔为每秒1个点,即一分钟采样60个。
5、设定ZF-4电位扫描信号发生器,扫描速率1mV/s。
6、测试阳极极化曲线测试,同时观察其变化规律及电极表面的现象。
图2 恒电位仪测极化曲线线路图五、数据记录试样材质尺寸暴露面积介质成分介质温度参比电极辅助电极六、结果处理1、采用origin软件绘制试样阳极极化曲线。
2、比较一般金属(镁合金)和有钝化性能(铝合金、不锈钢)的金属的阳极极化曲线的异同。
3、初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。
4、初步确定有钝化性能(铝合金、不锈钢)的金属在氯化钠溶液中进行阳极保护的三个基本参数。
七、思考与讨论1、分析阳极极化曲线各线段和各扔点的意义。
2、阳极极化曲线对实施阳极保护有何指导意义?3、比较恒电位阳极极化曲线和恒电流阳极极化曲线,说明测定阳极极化曲线为什么要用恒电位仪?4、腐蚀电位有什么意义?5、为了安全使用恒电位仪应注意些什么?实验二金属材料腐蚀与防护综合实验钢铁表面电镀铜试验一、目的要求1、了解钢铁试样表面电镀铜的防护原理、电镀机理。
2、掌握电镀铜工艺及耐腐蚀性能的检验方法。
二、基本原理利用直流电从电解液中析出金属,并在试样、工件表面沉积而获得金属覆盖层的方法叫电镀。
铜镀层呈美丽的玫瑰色,性质柔软.富有延展性,易于抛光,它还具有良好的导热性及导电性。
但是它在空气中易于氧化,从而迅速失去光泽。
铜的表面受潮湿空气中的二氧化碳或氯化物作用后,将生成一层碱式碳酸铜或氯化铜膜,当受到硫化物作用时,将生成棕色或黑色硫化物薄膜。
铜的标准电极电位为-0.34V,比金属铁的电位正,可以在铁零件表面镀铜,镀层对铁来说是阴极镀层。
只有当镀层完整无孔时,铜镀层才能使铁零件受到机械保护作用。
当铜镀层有孔或损伤时,裸露出来的基体金属将比未镀铜时腐蚀得还要迅速。
铜镀层常用于钢铁件多层镀覆时的底层,也常作为镀锡、镀金、镀银对的底层,其目的是为了提高基体金属和表面(或中间)镀层的结合力,同时也往往有利于表面镀层的顺利沉积。
当铜镀层无孔时,对提高表面镀层的耐蚀性是有利的,在防护——装饰性多层电镀中采用厚铜薄镍的工艺,其优点就在于此,同时还节省了贵重的金属镍。
铜镀层是防止渗碳、渗氮的优良镀层,因为碳和氮在其中的扩骸渗透很因难。
铜镀层也常用于增加表面导电性,防止橡胶的枯结,拉拔模具的减磨以及印刷电路及塑料电镀作为防磁镀层也常使用铜镀层。
为了便于铝及其合金制品的焊接和螺纹件的联接,也均需铜镀层。
进行电镀铜时,将待镀试样、工件作为阴极与直流电源的负极相连,纯铜板作为阳极与直流电源的正极相连。
电镀槽中放入含Cu2+的盐溶液。
接通电源时,阳极上发生铜溶解的氧化反应Cu→ Cu2+ +2e-阴极上发生铜析出的还原反应Cu2++2e-→ Cu也就是铜板不断溶解而减少,阴极上铜不断析出而形成镀层,此时盐溶液的浓度在电镀过程中不变。
当镀层达到要求的厚度时,电镀完成。
镀层的耐腐蚀性能的检验采用极化曲线法,极化曲线的测试参照实验一,铁为一般金属,极化曲线为ax曲线,铜镀层为有钝化性能的金属,极化曲线为abcdef曲线。
三、仪器、药品及实验装置(一)电镀实验仪器、药品及实验装置直流电源1台电镀槽(400毫升) 1个烧杯(400毫升) 2个碳钢试样(50×25×5)1个铜阳极(50×25×5)2个电镀液300毫升丙酮1瓶10%盐酸100毫升pH试纸1包除油液100毫升蒸馏水1000毫升洗瓶1个电吹风1台脱脂棉若干金相砂纸(100#、200#、600#)各1张电炉1台石棉网1个铁架台、铁夹若干游标卡尺1支(二)极化曲线测试实验仪器、药品及实验装置ZF-3恒电位仪1台ZF-4电位扫描信号发生器1台ZF-10信号记录存储仪 1台 电脑1台 饱和甘汞电极、铂电极 各1支 盐桥(添加饱和氯化钾溶液) 1个 电解池(400毫升) 1个 氯化钠(3%) 300毫升松香、石蜡 若干 吸管 1支 钢尺 1个四、操作步骤1、把已加工到一定光洁度的试样用砂纸逐步打磨,测量尺寸,用丙酮脱脂,吹干,除油,蒸馏水冲洗,活化(10%盐酸5~10s )。
2、按图3接好测试线路,检查各接头是否正确,盐桥是否导通。
3、调节好电镀电流,开始电镀。
4、取出镀好的试样,蒸馏水冲洗,冷风吹干,测量尺寸。
5、用松香、石蜡封好有镀层的试样,留出10×10的表面,按实验一进行极化曲线测试,同时观察其变化规律及电极表面的现象,并与未镀试样比较。
五、数据记录(一)电镀实验记录试样材质 尺寸 电镀面积 镀层材质 试样(镀后)尺寸镀层厚度 电镀电压 电镀电流 电镀时间电镀槽图3 电镀线路图未镀试样外观 镀层外观(二)极化曲线测试实验记录试样材质 尺寸 暴露面积 介质成分 介质温度 参比电极 辅助电极六、结果处理1、采用origin 软件绘制试样阳极极化曲线。
2、比较试样镀前和镀后的阳极极化曲线的异同。
七、思考与讨论1、说明钢铁试样表面电镀铜的防护原理、电镀机理、电镀工艺。
2、比较试样镀前和镀后的阳极极化曲线的异同,说明镀层对提高试样耐腐蚀性能的作用。
电偶腐蚀速度的测定一、目的要求1、掌握电偶腐蚀测试的原理,初步掌握电偶腐蚀测试方法,了解不同金属相互接触时组成的电偶对(Mg-Zn, Mg-Al, Mg-Fe 电偶对)在腐蚀介质中的电偶序。
2、掌握用零电阻电流表测电偶电流的方法。
二、基本原理当两种不问的金属在腐蚀介质中相互接触时,出于腐蚀电位不相i iE couple E E等,原腐蚀电位较负的金属(电偶对阳极)溶解速度增加,造成接触处的局部腐蚀,这就是电偶腐蚀(也称为接触腐蚀。
应用极化图有助于更清楚地看到电极的电化学参数在偶合前后的变化,如图4所示。
假设有两个表面积相等的金属A 和B ,金属A 的电位比金属B 的电位正,当它们各自放入同一介质(如酸溶液)中,未偶合时,金属A 的腐蚀速度i corr, A ,金属B 的腐蚀速度为i corr, B 。
然后,用导线联接金属A 和金属B 使之形成电偶对,此时腐蚀体系的混合电位为E couple 。
金属A 的腐蚀速度减少到i /corr, A ,金属B 的腐蚀速度增加i /corr, B 。
根据混合电位理论测定电偶腐蚀的电化学技术,包括电位测定,电流测定和极化测定。
通过测定短路条件下偶合电极两端的腐蚀电流即电偶电流的数值,根据电路电流的数值,就可以判断金属的耐接触腐蚀的性能。
电偶电流与电偶对中阳极金属的真实溶解速度之间的定量关系较复杂(它与不同金属间的电位差、未偶合时的腐蚀速度、塔菲尔常数和阴阳极面积比等因素有关),但可以有如下的基本关系。
在活化极化控制的条件下,金属腐蚀速度的一般方程式为:()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=c corr a corr corr b E E b E E I I 303.2exp 303.2exp(1)如果某金属与另一个电位较正的金属形成电偶,则这个电位较负的金属将被阳极极化,电位E 将正向移到电偶电位E couple ,它的溶解电流将I corr 增加到I /corr()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=a corr couple corr corr b E E I I 303.2exp /(2)电偶电流I couple 实际上是电偶电位E couple 处局部阳极电流和局部阴极电流之差:()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=c corr couple a corr couple corr couple b E E b E E I I 303.2exp 303.2exp(3)由式(3)可以获得两种极限情况,1.形成偶合电极后,若极化很大(即E couple >>E corr ),则 I couple = I /corr在这种情况下,电偶电流数值等于偶合电极阳极的溶解电流。