線性極化技術測量金屬腐蝕速度實驗報告.docx
《線性極化技術測量金屬腐蝕速度實驗報告.docx》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《線性極化技術測量金屬腐蝕速度實驗報告.docx(10頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
北 京 理 工 大 學 電 極 過 程 動 力 學 實 驗 報 告姓名 班級 學號 實驗日期 年 月 日 指導教師 同組姓名 成績 實驗名稱 線性極化技術測量金屬腐蝕速度 一、 實驗目的1了解線性極化法測定金屬腐蝕速度的原理和方法;2 掌握電位掃描法測定塔菲爾曲線;3 應用塔菲爾曲線計算極化電阻、斜率和腐蝕電流;4應用stern公式計算腐蝕速度。二、 實驗原理以測量鐵在硫酸溶液中的腐蝕為例。 從電化學的基礎理論可知,當鐵在硫酸溶液中時,一定發(fā)生兩個反應過程: 陽極過程:Fe2e-Fe2 陰極過程:2H 2e-H2 如果外電路無電流流過時,鐵的陽極溶解速度與表面氫的逸出速度相等,該速度就是鐵的腐蝕速度,用電流密度i腐表示,此時鐵的電位即是腐蝕電位腐。 i腐和腐可以通過測定鐵在硫酸中的陰極和陽極的Tafel曲線,并將兩條曲線的直線段外延相交求得,交點所對應的電流是i腐,電位是腐。圖1是鐵在硫酸中的陰極和陽極的Tafel曲線示意圖。圖1 鐵在硫酸中的陰極和陽極的Tafel曲線示意圖上述方法在實際應用時,有時兩條曲線的外延線交點不準確,給精確測量帶來很大的誤差。所以本實驗采用線性極化法測定腐蝕速度。 線性極化的含意就是指在腐蝕電位附近,當 10mV時,極化電流i與極化電位之間存在著線性規(guī)律。對于由電化學步驟控制的腐蝕體系,存在下列關系式: 該公式即是線性極化法的Stern公式:式中:i/的倒數(shù)稱為極化電阻Rr/i ba和bk分別為陽極和陰極的Tafel常數(shù),即是兩條外延直線的斜率。 根據(jù)上述的基本原理,測量腐蝕體系的極化電阻Rr和Tafel曲線的ba和bk,用Stern公式,即可求出腐蝕速度i腐。三、實驗裝置 1. 計算機一臺 2電化學分析儀(CHI604e)一臺 3電解池1個 4輔助電極(鉑片電極)1片5參比電極(氧化汞電極、甘汞電極)2個 6研究電極(1cm2低碳鋼片一面用環(huán)氧樹脂封固絕緣)1片 四、實驗內容及步驟1.溶液: (1)1mol/L NaOH (2)10% HCl(3)3.5% KCl 2. 測量內容: (1)測量三種不同體系的Tafel曲線 (2)應用Tafel曲線計算腐蝕電流和斜率 (3)應用Tafel曲線求出極化電阻 3.實驗步驟 (1)清洗電解池,裝入3.5% KCl溶液。放入?yún)⒈入姌O、輔助電極、研究電極。研究電極放入電解池前,要用細砂紙打磨至光亮,水洗后用丙酮除油再放入電解池。 (2)接好線路,打開計算機和電化學分析儀開關。在計算機桌面上用鼠標點擊CHI604A圖標,進入分析測試系統(tǒng)。 (3) 選擇菜單中的“T”(Technique)實驗技術進入,選擇菜單中的Tafel Plot,點擊“OK”退出。(4)選擇菜單中的“Control”(控制)進入,選擇菜單中的Open Circuit Potential(開路電壓)得出給定的開路電壓退出。 (5)選擇菜單中的Parameters(實驗參數(shù))進入實驗參數(shù)設置。Init E(V)(初始電位)和Final E(V)終止電位,應根據(jù)給定的開路電壓(0.250.5)V來確定。Scan Rate(V/s)掃描速度為0.0005-0.001。其余的參數(shù)可選擇自動設置。 (6)選擇菜單中的“ ”Run開始掃描。(7) 掃描結束,選擇菜單中的Graphics(圖形)進入,選擇GraphOption(圖形選擇)進入,在Data(數(shù)據(jù))選擇Current(電流)進入圖形,取和對應的I,/I=Rr,計算出極化電阻。(8) 進入Analysis(分析),選擇菜單中Special Analysis(特殊分析)進入,點擊Calculate(計算)得出陰極Tafel斜率、陽極Tafel斜率和腐蝕電流。 (9) 換溶液,重復以上步驟,分別做1mol/L NaOH(參比電極換成氧化汞電極)、10% HCl兩種不同體系的實驗。 (10) 將所做出的曲線存盤、打印。 (11) 關閉電源,取出研究電極,清洗干凈,結束實驗。五、實驗結果分析第一組實驗:3.5% KCl 體系(共測了兩次)用matlab處理后作出的圖為:(1)計算:斜率分別為:ba= 7.5251,bk=6.7087切線交點:v=-0.199,logi= -6.356即:i腐=4.4027e-007在開路電壓附近擬合直線:斜率為:k=0.2195e-4所以Rr/i=1/k=4.5556e+4 =kba.bk2.303(ba+bk) =3.3806e-005(2)計算:斜率分別為:ba= 8.4232,bk= 4.6954切線交點:v=-0.1850,logi= -6.4970即:i腐= 3.1840e-007在開路電壓附近擬合直線:斜率為:k=0.1035e-4所以Rr/i=1/k=9.6575e+4 =kba.bk2.303(ba+bk) = 1.3555e-0052、第二組:1mol/L NaOH(兩組數(shù)據(jù))(1)計算:斜率分別為:ba= 4.6833,bk= 9.7172切線交點:v= -0.2730,logi=-6.0089即:i腐= 9.7979e-007在開路電壓附近擬合直線:斜率為:k=0.7185e-4所以Rr/i=1/k= 1.3918e+4 =kba.bk2.303(ba+bk) = 9.8588e-005(2)斜率分別為:ba= 6.8884 ,bk= 10.6167切線交點:v= -0.2820,logi= -6.1596即:i腐= 6.9249e-007在開路電壓附近擬合直線:斜率為:k=0.4837e-4所以Rr/i=1/k= 2.0674e+4 =kba.bk2.303(ba+bk) = 8.7749e-0053、第三組實驗:10% HCl(兩組數(shù)據(jù))(1)斜率分別為:ba= 12.2697 ,bk= 23.4083 切線交點:v= -0.3910,logi= -4.4908即:i腐=2.4696e-005在開路電壓附近擬合直線:斜率為:k=2.8e-3所以Rr/i=1/k= 357.1429 =kba.bk2.303(ba+bk) = 9.8e-003(2)斜率分別為:ba= 8.4160 ,bk= 23.4758切線交點:v= -0.3900,logi= -4.4908即:i腐= 3.2300e-005在開路電壓附近擬合直線:斜率為:k=2.6e-3所以Rr/i=1/k= 384.6154 =kba.bk2.303(ba+bk) = 6.9e-003通過計算把相應實驗組的極化電阻、陰極塔菲爾曲線斜率、陽極塔菲爾曲線斜率和腐蝕電流計算出,結果附于相應圖旁。2、試分析比較三種不同體系的Tafel曲線的差異。答:三種體系的Tafel曲線形狀走勢差不多,但是HcL的陰陽極塔菲爾曲線斜率相差很大,其余兩種體系相差不大。4如果兩條切線能相交,交點對應的電流即是腐蝕電流密度i腐,比較與用Stern公式計算出的腐蝕電流密度i腐的差異。答:有以上計算結果可知,由交點求出的腐蝕電流密度與用Stern公式計算出的腐蝕電流密度相差比較大,但所有數(shù)據(jù)都相差兩個數(shù)量級,可能的原因有兩個,一是測量時出現(xiàn)錯誤(儀器出錯或是操作出錯);二是用Stern公式計算的腐蝕電流密度有條件,可能條件不太適合(例如濃度或是問題)。- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權。
- 關 鍵 詞:
- 線性 極化 技術 測量 金屬腐蝕 速度 實驗 報告
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
鏈接地址:http://www.szxfmmzy.com/p-8570096.html