腐蚀电化学实验报告
电化学腐蚀实验探索金属的腐蚀现象
电化学腐蚀实验探索金属的腐蚀现象金属腐蚀一直是制约金属材料使用寿命和性能的主要问题。
为了深入理解金属腐蚀现象，电化学腐蚀实验成为一种重要的研究手段。
本文将探讨电化学腐蚀实验在揭示金属腐蚀本质方面的作用。
首先，我们需要了解电化学腐蚀的基本原理。
金属在电解质溶液中存在两种反应，即氧化反应和还原反应。
当金属表面存在缺陷引发了阳极反应时，金属就会发生腐蚀。
而电化学腐蚀实验通过模拟实际工况中的环境，制造特定的电化学条件，从而深入研究金属腐蚀机理。
在电化学腐蚀实验中，最常用的方法是极化曲线测量。
通过施加恒定电流或电压，观察电流或电压随时间的变化，可以获得极化曲线。
极化曲线是描述金属腐蚀行为的重要指标，包括阳极极化曲线和阴极极化曲线。
阳极极化曲线反映了金属的功率损失，而阴极极化曲线则反映了金属的保护性能。
除了极化曲线测量，电化学腐蚀实验还可以通过测量腐蚀电流密度、腐蚀速率和阻抗等参数来了解金属腐蚀的特征。
腐蚀电流密度是描述金属腐蚀速率的指标，一般通过电化学极化法测量得到。
腐蚀速率可以直接通过重量损失或体积损失来计算。
而阻抗则是评估金属膜层保护性能的重要参数，可通过交流阻抗谱法测量得到。
电化学腐蚀实验常常结合其他表征手段，如扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS），来观察和分析金属腐蚀表面的微观结构和组成。
这些分析手段能够提供更详细的信息，揭示腐蚀过程中的细节变化。
通过电化学腐蚀实验，我们可以深入了解金属腐蚀的机制。
首先，我们可以研究金属腐蚀速率与环境条件的关系。
实验结果表明，环境中的温度、溶液酸碱度和氧浓度等都会对金属腐蚀速率产生影响。
此外，电化学实验还可以研究金属在不同金属耦合条件下的腐蚀行为。
例如，金属在不同电位下的腐蚀行为可以通过测量其极化曲线来研究。
这些实验结果为我们预测和控制金属腐蚀提供了重要的依据。
除了了解腐蚀机制，电化学腐蚀实验还可以通过设计和优化防腐蚀措施，从而减缓金属腐蚀过程。
例如，在电化学腐蚀实验中，我们可以通过添加抑制剂或电化学方法来提高金属的耐腐蚀性能。
腐蚀极化实验报告
一、实验目的1. 了解腐蚀极化的基本原理。
2. 掌握腐蚀极化实验的方法和步骤。
3. 分析腐蚀极化曲线，研究腐蚀速率与极化参数的关系。
二、实验原理腐蚀极化实验是研究金属腐蚀过程的一种重要方法。
在腐蚀过程中，金属表面会发生电化学反应，导致金属溶解。
腐蚀极化实验通过测量金属在不同电极电势下的腐蚀电流，绘制腐蚀极化曲线，分析腐蚀速率与极化参数的关系，从而了解金属的腐蚀行为。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：纯铁片、饱和食盐水、pH=7的蒸馏水、饱和硫酸铜溶液、饱和氯化钠溶液、饱和硫酸锌溶液、pH=1的盐酸溶液、pH=14的氢氧化钠溶液、玻璃电极、甘汞电极、腐蚀池、腐蚀电流测量仪、恒电位仪、数字万用表、电极线、砂纸等。
2. 实验仪器：腐蚀池、恒电位仪、数字万用表、腐蚀电流测量仪、玻璃电极、甘汞电极、电极线、电极夹具、磁力搅拌器、电子天平、秒表等。
四、实验步骤1. 准备工作：将纯铁片用砂纸打磨至表面光滑，清洗并晾干。
准备不同pH值的溶液，将电极分别浸泡在相应溶液中。
2. 测量腐蚀电流：将铁片作为工作电极，玻璃电极作为参比电极，甘汞电极作为辅助电极，将电极连接到腐蚀电流测量仪上。
调节腐蚀电流测量仪，使腐蚀电流为1mA。
记录此时腐蚀电流值。
3. 测量极化参数：逐渐改变腐蚀电流，每次改变0.1mA，记录相应的腐蚀电流值。
重复步骤2，共测量10次。
4. 绘制腐蚀极化曲线：以腐蚀电流为横坐标，电极电势为纵坐标，绘制腐蚀极化曲线。
五、实验结果与分析1. 实验结果：通过腐蚀极化实验，得到了纯铁在不同pH值溶液中的腐蚀极化曲线。
2. 结果分析：（1）腐蚀速率与电极电势的关系：在腐蚀极化曲线上，腐蚀电流随电极电势的增大而减小，说明腐蚀速率与电极电势呈负相关。
（2）腐蚀速率与pH值的关系：在pH=7的溶液中，腐蚀速率最小；在pH=1和pH=14的溶液中，腐蚀速率较大。
这表明金属在弱酸性或弱碱性溶液中腐蚀速率较小，而在强酸性或强碱性溶液中腐蚀速率较大。
腐蚀参数测量实验报告
腐蚀参数测量实验报告一、目的和要求1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。
通过测定 Fe在NaCl溶液中的极化曲线，求算Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流2、论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用二、基本原理当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂(如H或氧分子)的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。
此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。
在本实验中，镁合金和钢分别与 0.5mol/L 的NaCl溶液构成腐蚀体系。
镁合金与NaCl溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为:阳极:Mg=Mg+2e阴极:2H2O+2e=H2+2OH钢与NaCl溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为:阳极:Fe=Fe+2e阴极:2H2O+2e=H2+2OH腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以表示，阴极反应的速度以ik表示，当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，ia=ik=icor(ico为腐蚀电流)，体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位。
根据法拉第定律，即在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，故可阴阳极反应的电流密度代表阳阳极反应的腐蚀速度。
金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。
因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。
金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。
极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。
测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。
在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。
在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为:_O1=ia-ik=icr[exp(-')-exp(一)]文库VIP甘山为外测电法为属奶解的适府为土极化刘还百的适府。
铁生锈实验报告范文
一、实验目的本次实验旨在探究铁生锈的条件及其影响因素，通过对比不同环境下铁钉的生锈速度，了解铁与氧气、水分以及电解质等因素之间的关系，进一步认识铁生锈的化学原理。
二、实验原理铁生锈是一种电化学腐蚀过程，其基本原理是铁在氧气和水分的作用下，发生氧化还原反应，生成氧化铁（铁锈）。
具体反应如下：\[ 4Fe + 3O_2 + 6H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \]在电解质溶液（如食盐水）的存在下，铁与电解质中的离子发生反应，形成原电池，加速铁的腐蚀过程。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：铁钉、食盐水、蒸馏水、植物油、干燥剂、玻璃管、铁架台、橡皮塞、导管、乳胶管、止水夹、烧杯、红墨水。
2. 实验仪器：铁架台、铁夹、单孔橡皮塞、导管、乳胶管、止水夹、烧杯。
四、实验步骤1. 组装实验装置：将硬质玻璃管固定在铁架台上，将事先除锈并漂洗干净的铁丝网放入玻璃管中。
用带导管的橡皮塞塞紧下端，并用止水夹夹住下端乳胶管。
从上端向玻璃管中注满食盐水，再用带导管的橡皮塞塞紧上端，并用止水夹夹住上端乳胶管。
2. 排空食盐水：打开两端止水夹，排净玻璃管中的食盐水后，夹住上端止水夹，将玻璃管下端导管插入烧杯中红墨水液面以下。
3. 观察实验现象：大约5分钟后，红墨水开始缓慢上升；40分钟左右，明显观察到铁丝网表面有铁锈生成，烧杯中的红墨水进入玻璃管大约1/5处。
五、实验现象与结果分析1. 在食盐水环境中，铁丝网表面出现明显的铁锈，红墨水上升速度较快，说明铁在食盐水中生锈速度较快。
2. 在蒸馏水中，铁丝网表面也出现铁锈，但速度较慢，红墨水上升速度较慢。
3. 在植物油中，铁丝网表面没有出现铁锈，红墨水未上升。
六、实验结论1. 铁生锈的条件是铁与氧气、水分以及电解质同时存在。
2. 食盐水中含有电解质，加速了铁的腐蚀过程，使铁生锈速度加快。
3. 植物油能够隔绝氧气和水分，使铁不易生锈。
七、实验讨论1. 本实验通过对比不同环境下铁钉的生锈速度，揭示了铁生锈的化学原理。
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。
电化学再活化法(EPR)测量晶间腐蚀敏感性实验报告晶间腐蚀原理
电化学再活化法(EPR)测量晶间腐蚀敏感性电化学再活化法 (EPR) 测量晶间腐蚀敏感性( 一 ) 实验目的1. 用 EPR 法评价 308L 不锈钢的晶间腐蚀敏感性；2. 建立 EPR 法和草酸浸蚀法 (ASTM A 2622A) 评价 308L 不锈钢晶间腐蚀敏感性之间的关系；3. 了解不锈钢焊接接头产生晶间腐蚀的机理及晶间腐蚀区显微组织特征。
( 二 ) 晶间腐蚀原理绝大多数金属和合金是多晶体，在它们的表面上也显露出许多晶界。
晶界是原子排列较为疏松、紊乱的区域，容易产生杂质原子富集、晶界吸附、第二相的沉淀析出等现象，因此存在着显著的化学、物理不均匀性。
在腐蚀介质中，金属和合金的晶界的溶解速度和晶粒本身的溶解速度是不同的。
在某些环境中，晶界的溶解速度远大于晶粒本身的溶解速度时，会产生沿晶界进行的选择性局部腐蚀，称为晶间腐蚀 ( 图 1) 。
受热 ( 如敏化处理 ) 、受力 ( 冷加工形变 ) 而引起晶界组织结构的不均匀变化，对晶间腐蚀也有很大影响。
图 1. 晶间腐蚀的形貌特征晶间腐蚀发生后，金属和合金虽然表面仍保持一定的金属光泽，也看不出被破坏的迹象，但晶粒间的结合力已显著减弱，强度下降，因此设备和构件容易遭到破坏。
晶间腐蚀隐蔽性强，突发性破坏几率大，因此有严重的危害性。
不锈耐酸钢、镍基耐蚀合金、铝合金等金属材料都有可能产生晶间腐蚀；尤其在焊接时，焊缝附近的热影响区更容易发生晶间腐蚀。
( 三 ) 电化学再活化法 (EPR)EPR 方法最早由Cihal 等人提出，称为单环实验，现已列入美国标准ASTM G108292 ，但是这种单环实验方法对于现场检测晶间腐蚀敏感性有其不足之处：需要严格的表面处理和金相评定晶粒度。
后来，Akaski 等人提出了双环电化学动电位再活化实验方法，列入标准 J ISG 058021986 ，克服了单环实验法的缺点。
EPR 法提供了一种鉴别材料完全无敏化的判别标准，所以对于设备部件的质量控制是很有意义的，但是，无论是单环还是双环EPR 法对于有一定敏化程度的材料，都不能提供一个作为可接受的敏化程度的标准，所以必须建立起EPR 法和其它ASTM 标准实验方法之间的联系。
金属元素的电化学腐蚀与防腐实验研究方法与结果分析
金属元素的电化学腐蚀与防腐实验研究方法与结果分析1. 引言金属材料在实际应用中常常遭受电化学腐蚀的威胁，这不仅会导致材料的性能下降，还可能引发安全事故。
因此，研究金属元素的电化学腐蚀行为以及防腐方法具有重要的理论和应用价值。
2. 实验方法2.1. 实验材料选择一种金属样品，例如铁、铝或镀锌钢板，作为实验的对象。
准备一定浓度的腐蚀介质（酸、盐的溶液等）。
准备电化学测量设备，包括电化学细胞、工作电极、参比电极和计时器。
2.2. 实验步骤2.2.1. 清洗样品将金属样品用酸或溶液浸泡一段时间，去除表面的污垢和氧化物。
用去离子水彻底冲洗样品，并用乙醇擦干。
2.2.2. 构建电化学细胞将清洗好的金属样品作为工作电极，将参比电极放入腐蚀介质中。
连接电化学测量设备，确保电路连接正常。
2.2.3. 进行电化学实验用计时器控制实验时间，在一定时间内记录电流和电压的变化。
根据测量数据计算得到腐蚀速率等相关参数。
3. 实验结果分析3.1. 腐蚀速率根据实验数据，可以计算出金属样品的腐蚀速率，即单位时间内金属的损失量。
通过对不同条件下的腐蚀速率进行比较，可以评估不同环境对金属腐蚀的影响。
3.2. 析出产物分析腐蚀过程中，金属会与溶液中的物质发生反应，生成各种化学物质。
可以通过质量分析仪器（如质谱仪、能谱仪等）对析出产物进行分析，以了解腐蚀机理和化学反应过程。
3.3. 表面形貌观察通过扫描电子显微镜等高分辨率显微观察仪器，观察金属在腐蚀前后的表面形貌差异。
这有助于进一步了解腐蚀过程中金属表面的微观结构变化。
4. 防腐方法研究4.1. 表面处理通过涂覆保护层、表面镀层、阳极保护等方法，改变金属表面的性质，提高其抗腐蚀性能。
4.2. 添加抑制剂在腐蚀介质中添加一定浓度的抑制剂，可以阻止金属与介质发生反应，从而有效减缓金属腐蚀速率。
4.3. 电化学防腐利用电化学方法，在金属表面形成保护膜或阻挡层，阻止腐蚀介质进一步侵蚀金属。
5. 结论通过电化学腐蚀与防腐的实验研究，我们可以深入了解金属元素的腐蚀行为，并根据实验结果分析腐蚀机理。
铁生锈的实验报告
一、实验目的通过本实验，探究铁生锈的条件及其影响因素，分析铁生锈的化学反应原理，为实际生活中的铁制品防锈提供理论依据。
二、实验原理铁生锈是一种电化学腐蚀过程，主要在氧气和水的共同作用下发生。
当铁与氧气和水接触时，铁表面会发生氧化反应，生成氧化铁（铁锈）。
反应方程式如下：4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3Fe(OH)3在空气中进一步氧化，生成Fe2O3·nH2O，即铁锈。
三、实验器材1. 铁钉若干2. 试管若干3. 水和蒸馏水4. 盐酸、硫酸、氢氧化钠等试剂5. 氧气瓶、氧气发生器6. 滤纸、镊子、滴管等7. 计时器四、实验步骤1. 准备实验装置，将铁钉分别放入不同试管中。
2. 在一个试管中加入蒸馏水，观察铁钉是否生锈。
3. 在另一个试管中加入饱和食盐水，观察铁钉是否生锈。
4. 在第三个试管中加入稀盐酸，观察铁钉是否生锈。
5. 在第四个试管中加入稀硫酸，观察铁钉是否生锈。
6. 在第五个试管中加入氢氧化钠溶液，观察铁钉是否生锈。
7. 在第六个试管中加入氧气，观察铁钉是否生锈。
8. 在第七个试管中加入植物油，观察铁钉是否生锈。
9. 在第八个试管中加入干燥剂，观察铁钉是否生锈。
10. 在每个试管中放入相同数量的铁钉，观察生锈情况，并记录实验结果。
五、实验现象及分析1. 在蒸馏水中，铁钉未生锈。
2. 在饱和食盐水中，铁钉生锈速度明显加快。
3. 在稀盐酸中，铁钉未生锈。
4. 在稀硫酸中，铁钉未生锈。
5. 在氢氧化钠溶液中，铁钉未生锈。
6. 在氧气中，铁钉生锈速度明显加快。
7. 在植物油中，铁钉未生锈。
8. 在干燥剂中，铁钉未生锈。
通过实验现象，我们可以得出以下结论：1. 铁生锈需要氧气和水的共同作用。
2. 饱和食盐水、氧气等可以加快铁钉生锈的速度。
3. 稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钠等可以抑制铁钉生锈。
4. 植物油、干燥剂等可以防止铁钉生锈。
六、实验结论铁生锈是一种电化学腐蚀过程，主要在氧气和水的共同作用下发生。
探究铁生锈实验报告
一、实验目的通过本实验，探究铁生锈的条件，分析铁生锈的化学原理，并尝试寻找有效的防锈方法。
二、实验原理铁生锈是一种电化学腐蚀过程，其主要原因是铁与氧气和水蒸气发生反应，生成氧化铁。
在潮湿环境中，铁表面形成的水膜为电化学反应提供了电解质，加速了铁的腐蚀。
三、实验材料1. 铁钉2. 烧杯3. 蒸馏水4. 植物油5. 盐水6. 纯净水7. 干燥剂8. 玻璃片9. 铁丝网10. 铅笔四、实验步骤1. 将铁钉分为三组，分别编号为A、B、C。
2. 组A：将铁钉放入烧杯中，加入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中。
3. 组B：将铁钉放入烧杯中，加入蒸馏水，然后在水面滴入几滴植物油，使铁钉与水隔绝。
4. 组C：将铁钉放入烧杯中，加入蒸馏水，然后在水中加入适量盐，使铁钉部分浸入盐水中。
5. 将三组铁钉分别放置在通风良好的环境中，观察并记录铁钉生锈情况。
6. 使用铁丝网包裹铁钉，观察并记录铁钉生锈情况。
7. 使用干燥剂吸收铁钉表面的水分，观察并记录铁钉生锈情况。
五、实验现象1. 组A：铁钉部分浸入水中，生锈速度较快。
2. 组B：铁钉与水隔绝，基本不生锈。
3. 组C：铁钉部分浸入盐水中，生锈速度较快。
4. 使用铁丝网包裹铁钉，铁钉生锈速度减慢。
5. 使用干燥剂吸收铁钉表面的水分，铁钉生锈速度减慢。
六、实验分析1. 铁生锈的条件是铁与氧气和水蒸气接触。
在潮湿环境中，铁钉表面形成的水膜为电化学反应提供了电解质，加速了铁的腐蚀。
2. 植物油和干燥剂可以隔绝铁钉与水蒸气的接触，从而减缓铁钉的生锈速度。
3. 盐水中的氯离子可以加速铁的腐蚀，使铁钉生锈速度加快。
4. 铁丝网可以减缓铁钉的生锈速度，但效果不如植物油和干燥剂。
七、结论1. 铁生锈的条件是铁与氧气和水蒸气接触，潮湿环境会加速铁的腐蚀。
2. 植物油、干燥剂和铁丝网可以减缓铁钉的生锈速度，但效果不同。
3. 盐水中的氯离子会加速铁的腐蚀。
八、防锈措施1. 避免铁制品暴露在潮湿环境中。
腐蚀材料的实验报告
一、实验目的1. 了解腐蚀材料的腐蚀机理和影响因素；2. 掌握腐蚀材料的检测方法；3. 分析腐蚀材料的腐蚀速度和耐腐蚀性能。
二、实验原理腐蚀是指金属或合金在环境介质中因化学反应而发生的破坏现象。
腐蚀材料的腐蚀速度和耐腐蚀性能是衡量材料性能的重要指标。
本实验采用线性极化法测定金属Fe在稀H2SO4中的腐蚀速度，并通过塔菲尔斜率计算腐蚀机理。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：金属Fe、稀H2SO4溶液；2. 实验仪器：电化学工作站、极化池、工作电极、参比电极、辅助电极、移液器、秒表等。
四、实验步骤1. 准备实验溶液：将稀H2SO4溶液配制成0.1M浓度；2. 组装实验装置：将工作电极、参比电极和辅助电极分别插入极化池中，确保电极与溶液充分接触；3. 稳定电极：在电化学工作站上设置扫描范围和扫描速率，待电极稳定后进行实验；4. 测定极化曲线：通过电化学工作站扫描金属Fe电极，记录极化曲线；5. 计算腐蚀速度：根据极化曲线，求出金属Fe的自腐蚀电位和自腐蚀电流，计算腐蚀速度；6. 计算塔菲尔斜率：以十为底的对数，计算塔菲尔斜率，分析腐蚀机理；7. 分析腐蚀材料的耐腐蚀性能：通过对比不同腐蚀材料的腐蚀速度和耐腐蚀性能，得出结论。
五、实验结果与分析1. 腐蚀速度：金属Fe在0.1M稀H2SO4溶液中的腐蚀速度为0.5mm/a；2. 塔菲尔斜率：金属Fe的塔菲尔斜率为0.022V；3. 腐蚀机理：根据塔菲尔斜率，金属Fe在稀H2SO4溶液中的腐蚀机理为阳极溶解和阴极还原反应；4. 耐腐蚀性能：通过对比不同腐蚀材料的腐蚀速度和耐腐蚀性能，得出以下结论：（1）金属Fe的耐腐蚀性能较差；（2）不锈钢的耐腐蚀性能较好；（3）镀锌层的耐腐蚀性能较好。
六、实验结论1. 金属Fe在稀H2SO4溶液中的腐蚀速度为0.5mm/a；2. 金属Fe在稀H2SO4溶液中的腐蚀机理为阳极溶解和阴极还原反应；3. 金属Fe的耐腐蚀性能较差，不锈钢和镀锌层的耐腐蚀性能较好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
腐蚀电化学分析杨聪仁教授编撰一、实验目的以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。
二、实验原理2-1 腐蚀形态腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。
大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。
我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。
有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。
这些类型包括：均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀孔蚀腐蚀涡穴损伤间隙腐蚀移擦腐蚀粒间腐蚀选择性腐蚀均匀或一般侵蚀腐蚀均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。
就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。
然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。
化学或两金属腐蚀由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。
两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。
阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。
所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。
此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。
但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。
孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。
另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。
也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。
蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。
金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。
当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。
间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。
若要产生间隙腐蚀，必须有一个间隙其宽度足够让液体进入，但却也可使液体停滞不流出。
因此，间隙腐蚀通常发生于开口处有百万分之几公尺或更小宽度的间隙。
粒间腐蚀是发生在合金晶界及晶界附近的局部腐蚀现象。
在正常情况下，若金属均匀腐蚀时，晶界的反应只会稍快于基地的反应。
但在某些情况下，晶界区域会变得很容易起反应而导致粒间腐蚀，如此会使合金的强度下，甚至导致晶界分裂。
应力腐蚀金属的应力腐蚀破裂(SCC)是指由拉伸应力及腐蚀环境结合效应所导致的破裂。
在SCC 期间，金属表面通常只受到很轻微的侵蚀，但局部裂缝却很快沿着金属横断面传播。
产生SCC所需的应力可以是残留应力或施加应力。
裂缝会开始于金属表面上的蚀孔或其他不连续处。
在裂缝开始成长时，其尖端会开始向前，此时作用在金属上的拉伸应力会在裂缝尖端处形成高应力，当裂缝尖端向前传播时，在裂缝尖端处也会产生电化学腐蚀而使阳极金属溶解。
裂缝会沿着垂直于拉伸应力的方向成长，直到金属破坏为止。
若应力或腐蚀其中任一停止，则裂缝将停止成长。
冲蚀腐蚀冲蚀腐蚀可被定义为由于腐蚀性流体与金属表面相对运动而导致金属腐蚀速率加速的现象。
当腐蚀性流体的相对运动速率相当快时，机械磨擦效应将会相当严重。
冲蚀腐蚀的特征为金属表面具有与腐蚀性流体流动方向相同的凹槽、蚀孔与圆孔等。
涡穴损伤此类型的冲蚀腐蚀是由接近金属表面之液体中的气泡及充气孔穴破灭所造成的。
涡穴损伤通常发生在具有高速液体流动及压力改变的金属表面。
移擦腐蚀发生在材料承受振动及滑动负荷的界面处，它会形成具有腐蚀生成物的凹槽或蚀孔。
当金属发生移擦腐蚀时，磨擦表面间的金属碎片会被氧化且某些氧化膜会因磨擦动作而剥落，因此摩擦表面间会累积可当研磨剂用的氧化物颗粒。
选择性腐蚀选择性腐蚀是指固体合金内某一特定金属被优先去除的腐蚀过程。
此类型腐蚀最常见的例子是黄铜内之脱锌作用。
2-2 腐蚀速率之测试在实验室中一般用来评估材料的耐蚀性及腐蚀行为有下列几种方式：(1)计划性间歇测试法(Planned-interval tests)腐蚀反应是涵括环境反应与金属反应两者。
计划性间歇测试法(ASTM G31)可显示两件事：环境之侵蚀性(corrosivity,reactivity)是如何随时间在改变，以及金属腐蚀度(corrodibility)是如何随时间在改变，溶液侵蚀性是由于腐蚀生成物浓度增高，溶液中所含原侵蚀性物种逐渐消耗短缺，或因微生物在溶液中生长或死亡等原因而随时间在改变。
金属腐蚀度通常会因腐蚀生成物有趋势在金属表面上形成保护层而随时间在减缓。
但若腐蚀过程会大幅增高表面粗糙度，或保护层被破坏时，则腐蚀会随时间增长而增高。
测试之结果以腐蚀速度表示时，有两种方法可实行。
其一为以单位时间、单位表面积因腐蚀而减少之重量来表示腐蚀度，其最常用之单位为每天每平方公寸金属损耗之毫克数(mdd)，另一方式是以单位时间的侵蚀深度来表示侵蚀度，而其最常用之单位为每年所侵蚀之mils(mpy)。
当然此二种方式可因选择单位的不同而有不同的表示方法。
腐蚀度(mdd)表示的是一定时间内重量的变化量而已，计算可说是甚简单，只是所得数值即使是相同，侵蚀深度却会因材料密度之差异而有所不同。
另一方面：侵蚀度(mpy)是一定期间中之侵蚀深度，不管材料之种类如何，可于同一基准下做比较，所以在同一环境中，对各种材料之腐蚀速度做相对评价时会方便许多。
以侵蚀度或腐蚀度表示腐蚀速度在腐蚀形态为全面腐蚀时是很合适，然而对孔蚀、延晶腐蚀、应力腐蚀破裂等呈现局部腐蚀形态者而言，并非有效之表示法。
此类腐蚀之程度或状态不能用同样之表示方式决定之，有些场合可能需要以语言或照片来表现它。
例如孔蚀可用(A)单位面积之平均孔数(个/cm2)(B)平均孔面积(mm2)(C)最大或平均深度(mm)等表示。
(2)电化学测试法(electrochemical tests)恒电位法(potentiostatic)或动电位(potentiodyhamic)极化法是目前最常被使用的电化学分析技术。
图二为它的工作原理示意图，其中包括恒电位仪(potentiostat)、工作电极(working electrode，WE)、参考电极(reference electrode，REF)、辅助电极(counter electrode，AUX)。
图二工作电极为欲测量的试片，参考电极的功用是量测试片在目前环境下的电位，种类有饱和甘汞电极(calomel electrode)、银/氯化银电极(Silver-Silver Chloride)、铜/硫酸铜(Copper-Copper Sulfate)、标准氢电极(Standard hydrogen electrode)等，而辅助电极功用为与试片形成回路供电流导通，通常是钝态的材料，如白金或石墨。
整个实验的过程中，输出的电流、电压大小，由恒电位仪(potentiostat)来控制，整个实验装置如图三。
图三由恒电位法或动电位极化法纪录实验过程中，电位值或电流值之变化情形，可得一典型的极化曲线，如图四，图中曲线可分为阴极极化曲线(cathodic polorization)与阳极极化曲线(Anodic polorization)，阴极极化曲线代表整个实验过程中，氢气的还原：2H ++2e －→H 2，而阳极极化曲线为金属的氧化(试片)M →M n+ +ne －【参考附录Ⅰ】。
阴极极化曲线与阳极极化曲线的交点为金属的腐蚀电位(Ecorr)，即为金属开始发生腐蚀的电位；腐蚀电流的求得有两种方法：塔弗外插法(Tafel extrapolation)和线性极化法(Linear polarization) 又称为极化电阻法(polarization resistance)，塔弗外插法在腐蚀电位±50mv 区域附近，可得一线性区域，称为塔弗直线区(Tafel region)，阴极与阳极极化曲线的塔弗直线区切线(βa、βc)外插交于横轴，即为腐蚀电流(Icorr)，可代表腐蚀速率。
然而，大部分的情况并不是如此单纯，在腐蚀电位±50mv 的极化曲线区域，可能不是线性关系，所以可以使用第二种方法－线性极化法，在低电流时，电压与电流的对数有塔弗公式的线性关系，而在电流更低时，大约在腐蚀电位±10mv 的范围内，外加电压与电流密度也会呈线性关系，如图五，可由下列公式来表示，由此可求得腐蚀电流(Icorr)。
Rp ＝I E ∆∆＝)(3.2c a Icorr c a ββββ+⋅ Rp ：极化电阻 βa：阳极曲线塔弗斜率βc：阴极曲线塔弗斜率图四三、实验设备及材料恒电位仪、五口瓶、参考电极、碳棒、单蕊铜导线、氮气、AB型混合胶、三用电表、OH)、碳钢片、不锈钢片、铜片化学药品(NaCl、NH4四、实验方法1.研磨：将试片研磨至砂纸＃1200以上。
2.工作电极的制备：在试片正面刻划上1㎝x 1㎝的区域，试片背面与单蕊铜导线接合，然后在整个试片及铜线表面涂上AB胶，只裸露出1㎝x 1㎝刻划的区域，接着使用三用电表测试铜导线与试片之间是否导电。
3.将参考电极、碳棒、工作电极依序放入五口瓶中，并调整其相对位置，装入腐蚀液，通氮气除氧30分钟。
4.在开始动电位极化测试法之前，先测量试片的开路电位(ocp)，并纪录之，然后设定扫描范围，扫描速率为1 mv/s。
5.将实验数据绘制成电压与电流的对数关系图，求出腐蚀电位(Ecorr)、腐蚀电流(Icorr)。
五、实验结果1纪录实验操作程序与相关技巧。
2准确纪录实验数据。
3观察并探讨实验过程中所发生的现象。
六、问题与讨论1.何谓腐蚀腐蚀的型态大致上有哪些2.下列为碳钢在 H2SO4中的阴极极化数据，请画出极化曲线图并决定其极化电阻(Rp)。
3.比较塔弗外插法与线性极化法的优缺点。
4.在腐蚀工程上，用来测量腐蚀速率的方法有哪些七、参考文献1.“电化学”，熊楚强、王月着，文京图书有限公司2. “腐蚀控制”，鲜祺振着，徐氏基金会3. “腐蚀及其防制”，柯贤文，全华科技图书有限公司4. “防蚀技术”，刘富雄，全华科技图书有限公司5. Denny , “Principles And Prevention of Corrosion” 2nd ed. (Prentice-Hall,附录Ⅰ早期对腐蚀现象的解释均是依据局部电池的观念，假设金属表面有无数的阳极和阴极，以腐蚀环境为电解液，金属本身为电子的通路，完成电流的流动，极化现象则为其阻抗。
由于这些阳极和阴极存在于同一金属上，在巨观上必然会有同一电位。
因此最近对腐蚀现象多以混合电位的观念来解释，但两者并不冲突。
混合电位的观念是建立在金属虽有无数的局部小电池，两极之间虽有电位差，但因电化学反应的极化现象，造成过电压的效应而处在同一电位，亦即混合电位(mixed potential)。