极化电阻与腐蚀速率

华南师范大学实验报告

学生姓名 专业

新能源材料与器件

学号

课程名称 电化学实验

√验证□设计□综合 实验类型 □

年级、班级 2014

实验项目 线性极化法测量金属Zn腐蚀的极化电阻 实验时间 实验评分

2016／5/ 4

实验指导老师 吕东生

一． 实验目的

1. 了解极化电阻Rp的含义

2. 掌握线性极化法测量金属腐蚀的极化电阻 二． 实验原理

金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，由于金属Zn具有较负的电极电位，当它与电解质溶液接触时，将会发生电化学腐蚀。在酸性或中性溶液中，金属Zn的电化学腐蚀反应为：

Zn?2e?Zn2?2H??2e?H2

而在碱性溶液中，金属Zn的电化学腐蚀反应为：

Zn?2OH??2e?Zn(OH)2

在金属Zn上进行电化学腐蚀的过程中，如果外电路无电流流过时，金属Zn的阳极溶解速率与其表面析氢速率相等，该速率就是Zn的腐蚀速率，用电流密度i腐，此时金属Zn的电位即是腐蚀电位φ腐。在实际应用中，不容易测得比较准确的i腐值，通常根据极化电阻Rp的测量值来判断腐蚀体系的腐蚀速率的大小。腐蚀金属电极的极化曲线在腐蚀电位φ腐处切线的斜率称为该腐蚀金属电极的“极化电阻”。本实验采用线性

电解与极化作用

1．电流密度j=0.01A·cm-2时，H2在Zn电极上的超电势η(H2)=0.76 V，若电解液中Zn2+的活

度为0.01，要使Zn2+在阴极上析出，而不使氢析出，求溶液的pH值应控制在什么范围(298K时?(Zn2+ | Zn) = -0.763V)。

2．实验测得酸性溶液（pH=1.0）中氢在铁上析出的极化曲线符合Tafel公式，得到a=0.7V, b=128mV，(电流密度的单位是A·cm-2)。试求外电流为1.0×10-4mA·m-2时氢在铁上析出的阴极超电势(?阴)，实际析出电势(?阴)，及交换电流密度(j0)。 3．298.2K、p时，用铂做两电极电解浓度为1mol·dm-3的NaOH溶液： （1）两极产物是什么？写出电极反应方程式。 （2）电解时理论分解电压是多少? 已知?O2|H+,H2O=0.401V，?Na+|Na= -2.714V

4．298.2K，以铜为电极电解0.05 mol·dm-3CuSO4和0.001mol·dm-3H2SO4的混合溶液，H2

在铜上的超电势为-0.23V，若H2气体压力为100kPa，求H2在铜上的析出电势。 5．溶液中Ni2+，Cu2+的活度均为1.00mol kg -1

1．指出高温氧化理论(Wagner)要点， 结合金属氧化的等效电池模型推导出高温氧化速度常数的表达式，并说明式中各参数的意义。

答： wagner理论假定：

(1)氧化物是单相，且密实、完整，与基体间有良好的吸附性；

(2)氧化膜内离子、电子、离子空位、电子空位的迁移都是由浓度梯度和电位梯度提供驱动力，而且晶格扩散是整个氧化反应的速度控制因素； (3)氧化膜内保持电中性；

(4)电子、离子穿透氧化膜运动彼此独立迁移； (5)氧化反应机制遵循抛物线规律； (6)K值与氧压无关。

该理论对了解高温下密实的氧化膜生长的基本特点具有重要意义，为改进金属或合金的抗氧化性提供了理论基础。

wagner理论推导K常数过程：阳极反应：

1??O2，电Me???Me2??2e，阴极反应：O2?2e?21??MeO2 池总反应：Me?O2?2总电阻=离子电阻+电子电阻

R?Rc?Ri?yyy??(na?ne?nc?1) AnekA(na?nc)kAkne(na?nc)假设在t秒内形成氧化膜的克当量数为J，膜长大速度以通过膜的电流I表示，则有

dyJI? dtFAD I?EAkne(na?nc)E ?Ry2(na?nc)nekEJ2JEkn(n?n)ea

航空材料的腐蚀与防护

姓 名：王 俊 专 业：材料物理 学号：1320122111

航空材料的腐蚀与防护

摘要：材料腐蚀的概念和研究材料腐蚀的重要性，航空材料的分类

和演变，航空材料腐蚀防护技术的历史和现状特点，航空材料腐蚀现象及其机理，腐蚀对航空材料的影响，解决航空材料腐蚀问题及其防护与治理。

关键词：航空材，腐蚀，防护。 前言

金属和它所在的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏，称为金属腐蚀。随着非金属材料的发展，其失效现象也越来越引起人们的重视。因此腐蚀科学家们主张把腐蚀的定义扩展到所有材料，定义为：腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。

腐蚀现象在人们在社会生产及使用到的各种材料中都普遍存在，由于服役环境复杂多变, 不同构成材料相互配合影响, 导致航空材料在飞行器的留空阶段、停放阶段遭受多种不同种类的腐蚀，增加了飞 行器的运营成本，对飞行器的功能完整性和使用安全性造成严重的危害。因此开展航空产品的腐蚀与防护的研究具有明显的经济和社会效益。

1.航空材料的历史与发展

1.1航空材料的概论

航空材料是航空工业主要基础，航空材料与航空技术的关系极为密切，航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要

材料腐蚀与防护

一、名词解释：

1. 腐蚀：腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。

2. 高温腐蚀：在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生反应而遭受破坏的过程称为高温氧化，亦称高温腐蚀。

3. 极化：由于电极上有净电流通过，电极电位（ΔEt）显著地偏离了未通净电流时的起始电位（ΔE0）的变化现象。

4. 去极化：能消除或抑制原电池阳极或阴极极化过程的叫作去极化。

5. 非理想配比：是指金属与非金属原子数之比不是准确的符合按化学分子式的比例，但仍保持电中性。 6. 全面腐蚀: 全面腐蚀：指暴露于腐蚀环境中，在整个金属表面上进行的腐蚀。

7. 点腐蚀：（孔蚀）是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀。

8. 应力腐蚀（SCC）：是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。 9. 腐蚀疲劳：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。 10. 干大气腐蚀：干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层时的腐蚀。

11. 潮大气腐蚀：指金属在相对湿度小于100%的大气中，表面存在看不见的薄的液膜层发生的腐蚀。 12. 湿大气腐蚀：是指金属在相对湿度大于100%的大气中

篇一：金属的电化学腐蚀与防护知识点

【知识梳理归纳】

一、金属的电化学腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)概念

金属或合金与周围的物质发生反应而引起损耗的现象． (2)实质

金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应． (3)类型

根据与金属不同，可分为腐蚀和腐蚀．

2．化学腐蚀

金属跟接触到的干燥气体如(O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生而引起的腐蚀．

3．电化学腐蚀 (1)概念

不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化． （2）分类

以钢铁的腐蚀为例

【问题探究】将纯铁放入稀H2SO4中，发生的是析氢腐蚀吗？

提示：不是．析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀H2SO4发生的是化学腐蚀．

二、金属的防护

1．改变金属内部组织结构如制成等．

2．金属表面加保护层

如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法． 3．电化学保护

(1)牺牲阳极的阴极保护法——原理

被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的极． (2)外加电流的阴极保护法——原理

被保护的金属与电源的极相连，作电解池的极．

【自我诊断训练】

1．(2012·福建高三质检)打开右图所示装置中的止

纯电阻电路与非纯电阻电路

纯电阻电路就是在通电的状态下，只发热的电路，即通电状态下电能全部转化为电路电阻的内能，不对外做功。纯电阻电路中只有电阻、电源、导线，电能不能转化为热能以外的能量形式。例如：电灯，电烙铁，熨斗，等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。

非纯电阻电路像发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。非纯电阻电路中电能一部分转化为电阻的内能，一部分转化为其他形式的能，如发动机，电扇等，一部分电能就要转化为机械能。

①在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机等电路)中，电功等于电热，即W＝Q＝Pt＝UIt＝I2Rt＝U2 t /R

②在非纯电阻电路(含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光 灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解 槽)，即：

电动机：W＝E机械＋Q (UIt＝E机械＋I2Rt) 电解槽：W＝E化学＋Q (UIt＝E化学＋I2Rt) 此时：W>Q (UIt>I2Rt)

在非纯电阻电路中，U2t/R既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立． （2）电功

纯电阻电路与非纯电阻电路

纯电阻电路就是在通电的状态下，只发热的电路，即通电状态下电能全部转化为电路电阻的内能，不对外做功。纯电阻电路中只有电阻、电源、导线，电能不能转化为热能以外的能量形式。例如：电灯，电烙铁，熨斗，等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。

非纯电阻电路像发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。非纯电阻电路中电能一部分转化为电阻的内能，一部分转化为其他形式的能，如发动机，电扇等，一部分电能就要转化为机械能。

①在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机等电路)中，电功等于电热，即W＝Q＝Pt＝UIt＝I2Rt＝U2 t /R

②在非纯电阻电路(含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光 灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解 槽)，即：

电动机：W＝E机械＋Q (UIt＝E机械＋I2Rt) 电解槽：W＝E化学＋Q (UIt＝E化学＋I2Rt) 此时：W>Q (UIt>I2Rt)

在非纯电阻电路中，U2t/R既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立． （2）电功

第十章 电解与极化作用

1. 在298 K时,用Pb(s)电极来电解H2SO4溶液(0.1 mol/kg,γ±=0.265),若在电解过程中,把Pb阴极与另一摩尔甘汞电极相连组成原电池,测得其电动势

E=1.0685 V.试求H2(g)在Pb电极上的超电势(只考虑H2SO4的一级电离). 已知 (甘汞)=0.2802 V.

2. 在锌电极上析出氢气的塔菲尔公式为 η=0.72+0.116lgj 在298K时,用Zn(s)作阴极,惰性物质作阳极,电解浓度为0.1 mol/kg的ZnSO4溶液,设溶液pH为7.0,若要使H2(g)不和锌同时析出应控制在什么条件?

3. 在298 K时,当电流密度为0.1 A·cm-2时, H2(g)和O2(g)在Ag(s)电极上的超电势分别为0.87和0.98 V.今用Ag(s)电极插入0.01 mol/kg的NaOH溶液中进行电解,问在该条件下在两个银电极上首先发生什么反应?此时外加电压为多少?(设活度系数为1)

4. 在298K,标准压力101.325 kPa 时,某混合溶液中,CuSO4浓度为0.50 mol/kg, H2SO4浓度为0.01 mol/kg,

电极的极化现象

一、定义

在可逆电池的情况下，整个电池处于电化学平衡状态，两个电极也分别处于平衡状态，电极电位是由能斯特方程决定的，是平衡的电极电位。此时，通过电极的电流为零，即电极反应的速率为零。若要使一个不为零的电流通过电极，电极电位必须偏离平衡电极电位的值，这个现象就称为电极的极化。

电极极化（ electrode polarization） 电子导体与围岩中溶液接触时，会形成电偶层，产生电位跳跃，这个电位跳跃便称为电子导体与溶液接触时的电极电位。当有外电场作用时，相对平衡的电极电位数值将发生变化。通常把在—定电流密度作用下的电极电位与相对平衡的电极电位的差值，称为电极极化。常见的有电化学极化、浓差极化等。由电极极化作用引起的电动势叫做超电压。 二、 特征：

1.阴极电位比平衡电位更负（阴极极化） 2.阳极电位比平衡电位更正（阳极极化） 三、极化产生的原因：

内在原因：电子运动速度与电极表面反应速度不平衡。一般情况下为电子运动速度>电极反应速度。

分 析：当有电流通过时，阴极上，刚开始由于电极反应速度迟缓，使得电子流入速度>电极反应速度，造成负电荷的积累，电极电位偏离

，

负移；偏离

，

而阳极上，使得电子流出速度>电极反应速度，造