东华分析Tafel极化法测试金属腐蚀速率介绍

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一、 实验原理
在使用金属的过程中,人们不仅关心它是否会发生腐蚀,更关心其腐蚀速度的大小(腐蚀速度表示单位时间内金属腐蚀的程度)。迄今为止,普遍应用的测试腐蚀速度的方法仍然是经典的失重法,失重法的优点是准确可靠,但由于实验周期长,需要做多组平行实验并且操作麻烦,所以满足不了快速的要求。电化学方法的优点是快速简便并有可能用于现场监控。
塔菲尔(Tafel)曲线是用来测定金属腐蚀速率的常用方法之一,塔菲尔公式是塔菲尔于1905年提出的经验公式,其数学表达式为:η=a+b*lg|i|
式中η为过电势;i为电流密度;a、b为常数。常数a为电流密度i等于1 A/cm2时的超电势值(过电位值),它的大小和电极材料的性质、电极表面状态、溶液组成及温度等因素有关,根据a值的大小,可以比较不同电极体系中进行电子转移步骤的难易程度。常数b主要与温度有关,对大多数金属而言,常温下b的数值约为0.116 V。
DH7000系列电化学工作站Tafel极化法测试是以E为纵坐标,lg|i|为横坐标作图,其中E为施加电压,i为电流。在强极化区,阳极极化曲线与阴极极化曲线的直线部分(Tafel直线)外推到交点,该点对应的电流即为金属腐蚀达到稳定状态的电流,即是该金属的腐蚀电流icorr

二、 实验进行
1.工作电极的准备
按照下图制备工作电极:

本实验采用的金属试样材料为不锈钢,在使用前需进行金属试件和铜丝(杆)端的打磨。
2.电解液的配置
配置250mL3.5%浓度的NaCl溶液。
3.电极装置的设计
铂片作为对电极(辅助电极),饱和甘汞电极作为参比电极;
4.进行实验
(1) 将仪器和软件连接;
(2) 点击【新实验】,选择技术操作(电分析技术)模块的【开路电位】实验,进入实验参数设置界面,设置个较长的持续时间,点击【开始】进行实验,待得到的开路电位趋于平稳(即测出来是平行于X轴的波动很小的线),代表体系已处于稳定状态,即可进行Tafel极化法的测试;

(3) 点击【新实验】,选择技术操作(腐蚀技术)模块的【Tafel极化法】实验,进入实验参数设置界面,设置最初电位为-0.25V,最终电位为0.25V,阶跃高度为0.1mV,阶跃时间为0.1s,点击【开始】进行实验。

(4) 实验结果

(5)数据分析
①按住ctrl键和鼠标左键,选中强极化区趋向于线性的一段,点击(Tafel拟合),出现下图:

在【实验方法】里输入工作电极即不锈钢的面积、密度及当量,软件即可自动计算出腐蚀速率。(以上实验数据仅作为演示功能用,实验数据与不锈钢表面状况有关)

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