铁极化曲线
铁的极化和钝化实验详细步骤及数据处理
实验13 铁的极化和钝化曲线的测定一、极化曲线1. 详细的实验步骤(1) 将电解液倒入三电极电解池指定的刻度，将工作电极(铁电极)、辅助电极(铂电极)以及参比电极(饱和甘汞电极)置于三电极电解池相应的玻璃管中并与电化学工作站相连(三个电极一一对应)。
(2) 打开电化学工作站开关，双击电脑桌面的文件夹” set660c”，双击应用程序“chi660c”进入电化学工作站专用软件。
(3) 单击工具栏中“T”按钮，选择” Tafel Plot”，点击”ok”进入极化曲线参数设置对话框，手动输入参数如下图所示：点击“ok”，再单击工具栏中“►”按钮即开始测定极化曲线。
测试完毕后要存盘，“File”-“Save as”，选择要存盘的地址并输入文件名如“04110711-2-Na”即可，文件格式为系统定义的格式(BIN文件)，为了能用于撰写实验报告要先转化为txt格式并导入到origin7.5中作图。
在文件打开的情况下运行“File”-“Convert to text”，并使用相同的文件名存在相同的目录下即可。
(4) 先测定铁电极在中性水溶液中的极化曲线，数据存盘后用直尺测量铁电极没入电解液的高度(其宽度为1cm)，从而求得其面积(用于计算自腐蚀电流密度)。
将铁电极用金相砂纸打磨备用。
将溶液换为1mol/LH2SO4溶液，重复上述步骤得到铁电极在1mol/LH2SO4溶液中的极化曲线，文件名可命名为“04110711-2-H”。
2.数据处理及报告撰写2.1 在origin 7.5中将铁电极在两个不同电解液中的极化曲线放在同一坐标内具体操作如下：先运行origin 7.5，执行如下命令：“File”-“Import”-“Simple Single ACSII”，在弹出的对话框中定位到已经换化好的文本文件(如04110711-2-Na)，在显示器上你将看到：然后运行“File”-“Save Project as (或在汉化版中选择“保存工程为”)”，选择相应的目录，将文件名命名为“04110711-2-Na”备用，按上述方法建立另外一个文件“04110711-2-H”，备用。
铁的极化曲线物化实验报告
铁的极化曲线实验结果的记录与处理：1、Fe在0.1mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ‒4.25A , Icorr=5.58×10‒5A ；Ecorr= ‒0.56V。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10‒5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10‒2A，钝化电流密度=1.14×10‒2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318−1.602V2、Fe在1.0mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ‒4.25A , Icorr=5.58×10‒5A ；Ecorr= ‒0.56V。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10‒5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10‒2A，钝化电流密度=1.14×10‒2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318−1.602V3、Fe在1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ‒4.25A , Icorr=5.58×10‒5A ；Ecorr= ‒0.56V。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10‒5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10‒2A，钝化电流密度=1.14×10‒2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318−1.602V4、Fe在含1%的乌洛托品的1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ‒4.25A , Icorr=5.58×10‒5A ；Ecorr= ‒0.56V。
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。
《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。
铁的极化曲线的测定
实验步骤
2.测量极化曲线： （2）将三电极分别插入电极夹的三个小孔中，
使电极进入电解质溶液中。将CHI工 作站的 绿色夹头夹Fe电极，红色夹头夹Pt片电极， 白色夹头夹参比电极。
实验步骤
2.测量极化曲线： （3）测定开路电位。点击“T”（Technique） 选中对话框中“Open Circuit PotentialTime”实验技术，点击“OK”。点击“░” （parameters）选择参数，可用仪器默认 值，点击“OK”。点击“►”开始实验，测得 的开路电位即为电极的自腐蚀电势Ecorr。
仪器与药品
CHI660A电化学工作站1台；电解池1个； 硫酸亚汞电极（参比电极）、Fe电极（研究 电极）、Pt片电极（辅助电极）各1支。 0.1mol•L-1、1mol•L-1H2SO4溶液； 1mol•L-1HCl溶液； 乌洛托品（缓蚀剂）
实验步骤
1. 电极处理：用金相砂纸将铁电极表面打磨 平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。每次测 量前都需要重复此步骤，电极处理得好坏对测 量结果影响很大。
实验步骤
2.测量极化曲线： （4）开路电位稳定后，测电极极化曲线。点
击“T”选中对话框中“Linear Sweep Voltammetry”实验技术，点击“OK”为 使Fe电极的阴极极化、阳极极化、钝化、过 钝化全部表示出来。
实验步骤
初始电位（Init E）设为“-1.0V”，终态电 位（Final E）设为“2.0V”，扫描速率 （Scan Rate）设为“0.01V/s”灵敏度 （sensivitivty）设为“自动”，其它可用 仪器默认值，极化曲线自动画出。
测量方法
动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地 改变（扫描），并测量对应电势下的瞬时电 流密度，并以瞬时电流密度值与对应的电势 作图就得到整个极化曲线。所采用的扫描速 度（即电势变化的速度）需要根据研究体系 的性质选定。
铁极化曲线
铁的极化曲线1、 Fe 在0.1mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线-1.0-0.50.00.51.01.52.0-0.12-0.10-0.08-0.06-0.04-0.020.000.02BA-7-6-5-4-3-2-10CA两直线方程为：y = -5.5249x - 7.0471y = 2.5749x - 1.6552联立两直线方程得：log Icorr= ‒3.369 , Icorr=4.276x10-4A ,Ecorr= ‒0.6657V 。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=4.276×10-4 /（Π×0.0012）=136.1（A/ m 2）由图知，钝化电流Ip=3.98×10-2A ，钝化电流密度=3.98×10-2/（Π×0.0012）=1.26×104（A/ m 2） 钝化电位范围：1.318−1.602V2、Fe 在1.0mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线-1.0-0.50.00.5 1.01.52.00.020.00-0.02-0.04-0.06-0.08BA-6-5-4-3-2-1CA两直线方程为: y = 1.8789x - 1.622y = -3.3109x - 4.973联立两直线方程得：log Icorr= ‒2.835 , Icorr=1.462x10-3A,Ecorr= ‒0.6657V 。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=1.462×10-3 /（Π×0.0012）=465.3（A/ m 2） 由图知，钝化电流Ip=4.46×10-2A ，钝化电流密度=4.46×10-2/（Π×0.0012）=1.42×104（A/ m 2） 钝化电位范围：0.583−1.324V3、Fe 在1.0mol/L 的HCl 溶液中铁的极化钝化曲线-1.0-0.50.00.51.01.52.0-0.035-0.030-0.025-0.020-0.015-0.010-0.0050.0000.0050.010BA-6-5-4-3-2-1CA两直线方程为：y = -1.9267x - 4.171y = 1.9989x - 2.1957联立两直线方程得：log Icorr= ‒3.202A , Icorr=6.280×10-4A ； Ecorr= ‒0.503V 。
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，铁溶解的阳极电流在数值上相等但符号相反，即： 1 1 - 12.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。
（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（I Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（乙,）、相位移（B ）、频率（3）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。
I（Fe）的大小反映而维持I（Fe）, I（H）相等时的电势称为Fe/H+体系的自腐蚀电势& corFe在H+中的溶解速率,图丄极化曲线图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。
当对电极进行阳极极化定对应的极化电势和极化电流,当对电极进行阴极极化,图2铜合金在海水中典型极化曲线（即加更大正电势）时，反应（c）被抑制，反应（b）加快。
此时，电化学过程以就可得到Fe/ H+体系的阳极极化曲线rba。
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。
Fe的溶解为主要倾向。
通过测同理，可获得阴极极化曲线rdc。
铁的极化曲线实验数据处理详细步骤
铁的极化曲线的测定、循环伏安法数据处理详细的数据处理步骤
一、数据导出
上海晨华CHI系列软件做铁极化曲线数据处理的一般步骤：
“File”-“Convert to text”，选择文件（**.bin）
选择相应文件点击“打开”，回到数据存放目录找到，文件名.txt。
二、数据导出或直接作图
先运行origin7.0，执行如下命令：“File”-“Import”-“Simple Single ACSII”，选择上一步导出的txt文件，将数据导入origin7.0，
数据导入后如下图：
第一、二列有用，如果会用origin7.0可以进行如下操作，将第二列数据取绝对值，并取lo log g 对数，用一、四列数据作图。
将一、四列选中点击“”，作图如下图：
Excel法：
因Excel无数据导入功能（或未发现），故先将文件导入origin7.0后，将其复制到Excel中进行处理。
将第二列绝对值，放入第三列，对第三列取以10为底的对数，放于第四列，一四列作图。
如下：
以上即是铁极化曲线的数据处理过程！能力有限敬请参考！。
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铁的极化曲线
1、 Fe 在0.1mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
-0.12
-0.10-0.08-0.06-0.04
-0.020.000.02B
A
-7
-6-5-4-3
-2-10C
A
两直线方程为：y = -5.5249x - 7.0471y = 2.5749x - 1.6552
联立两直线方程得：log Icorr= ‒3.369 , Icorr=4.276x10-4
A ,Ecorr= ‒0.6657V 。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2
，
故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=4.276×10-4 /（Π×0.0012）=136.1（A/ m 2
）
由图知，钝化电流Ip=3.98×10-2
A ，
钝化电流密度=3.98×10-2/（Π×0.0012）=1.26×104（A/ m 2
） 钝化电位范围：1.318−1.602V
2、Fe 在1.0mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线
-1.0-0.50.00.5 1.0
1.5
2.0
0.02
0.00-0.02-0.04
-0.06
-0.08
B
A
-6
-5-4-3
-2
-1
C
A
两直线方程为: y = 1.8789x - 1.622y = -3.3109x - 4.973
联立两直线方程得：log Icorr= ‒2.835 , Icorr=1.462x10-3A,Ecorr= ‒0.6657V 。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2，
故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=1.462×10-3 /（Π×0.0012）=465.3（A/ m 2） 由图知，钝化电流Ip=4.46×10-2A ，
钝化电流密度=4.46×10-2/（Π×0.0012）=1.42×104（A/ m 2） 钝化电位范围：0.583−1.324V
3、Fe 在1.0mol/L 的HCl 溶液中铁的极化钝化曲线
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
-0.035
-0.030-0.025-0.020-0.015-0.010
-0.0050.0000.0050.010B
A
-6
-5
-4
-3
-2
-1
C
A
两直线方程为：y = -1.9267x - 4.171y = 1.9989x - 2.1957
联立两直线方程得：log Icorr= ‒3.202A , Icorr=6.280×10-4A ； Ecorr= ‒0.503V 。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2，
故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=6.280×10-4 /（Π×0.0012）=199.8（A/ m 2）
自腐蚀速率与自腐蚀电流密度关系为：ν=3600MI/nF (其中M=56g/mol,n=2,F=96484C/mol) 故腐蚀速率：v=208.7g/(m 2·h) Fe 在盐酸中不钝化。
4、Fe 在含1%的乌洛托品的1.0mol/L 的HCl 溶液中铁的极化钝化曲线
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
-0.16
-0.14-0.12-0.10-0.08-0.06
-0.04-0.020.000.02B
A
-7
-6-5-4-3
-2
-1
C
A
两直线方程为：y = -3.8552x - 6.0255y = 4.3464x - 1.3712
联立两直线方程得：log Icorr=-3.838 A , Icorr=1.452×10-4A ； Ecorr= ‒0.567V 。
因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2，
故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=1.452×10-4 /（Π×0.0012）=46.2（A/ m 2）
自腐蚀速率与自腐蚀电流密度关系为：ν=3600MI/nF (其中M=56g/mol,n=2,F=96484C/mol) 故腐蚀速率：v=48.2g/(m 2·h)
加入1%乌洛托品后，Fe 在盐酸中的自腐蚀电流明显下降，抑制了Fe 的腐蚀。