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東華分析——Tafel極化法測試金屬腐蝕速率介紹
在使用金屬的過程中,,人們不僅關(guān)心它是否會發(fā)生腐蝕,,更關(guān)心其腐蝕速度的大小(腐蝕速度表示單位時(shí)間內(nèi)金屬腐蝕的程度),。迄今為止,,普遍應(yīng)用的測試腐蝕速度的方法仍然是經(jīng)典的失重法,失重法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確可靠,,但由于實(shí)驗(yàn)周期長,,需要做多組平行實(shí)驗(yàn)并且操作麻煩,所以滿足不了快速的要求,。電化學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是快速簡便并有可能用于現(xiàn)場監(jiān)控,。
塔菲爾(Tafel)曲線是用來測定金屬腐蝕速率的常用方法之一,塔菲爾公式是塔菲爾于1905年提出的經(jīng)驗(yàn)公式,,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
η=a+b*lg|i|
式中η為過電勢,;i為電流密度;a,、b為常數(shù),。常數(shù)a為電流密度i等于1 A/cm2時(shí)的超電勢值(過電位值),它的大小和電極材料的性質(zhì),、電極表面狀態(tài),、溶液組成及溫度等因素有關(guān),根據(jù)a值的大小,,可以比較不同電極體系中進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移步驟的難易程度,。常數(shù)b主要與溫度有關(guān),,對大多數(shù)金屬而言,常溫下b的數(shù)值約為0.116 V,。
DH7000系列電化學(xué)工作站Tafel極化法測試是以E為縱坐標(biāo),,lg|i|為橫坐標(biāo)作圖,其中E為施加電壓,,i為電流,。在強(qiáng)極化區(qū),陽極極化曲線與陰極極化曲線的直線部分(Tafel直線)外推到交點(diǎn),,該點(diǎn)對應(yīng)的電流即為金屬腐蝕達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的電流,,即是該金屬的腐蝕電流icorr。
二,、 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行
1.工作電極的準(zhǔn)備
按照下圖制備工作電極:
本實(shí)驗(yàn)采用的金屬試樣材料為不銹鋼,,在使用前需進(jìn)行金屬試件和銅絲(桿)端的打磨。
2.電解液的配置
配置250mL3.5%濃度的NaCl溶液,。
3.電極裝置的設(shè)計(jì)
鉑片作為對電極(輔助電極),,飽和甘汞電極作為參比電極;
4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
(1) 將儀器和軟件連接,;
(2) 點(diǎn)擊【新實(shí)驗(yàn)】,,選擇技術(shù)操作(電分析技術(shù))模塊的【開路電位】實(shí)驗(yàn),進(jìn)入實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置界面,,設(shè)置個較長的持續(xù)時(shí)間,,點(diǎn)擊【開始】進(jìn)行實(shí)驗(yàn),待得到的開路電位趨于平穩(wěn)(即測出來是平行于X軸的波動很小的線),,代表體系已處于穩(wěn)定狀態(tài),,即可進(jìn)行Tafel極化法的測試;
(3) 點(diǎn)擊【新實(shí)驗(yàn)】,,選擇技術(shù)操作(腐蝕技術(shù))模塊的【Tafel極化法】實(shí)驗(yàn),,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置界面,設(shè)置最初電位為-0.25V,,最終電位為0.25V,,階躍高度為0.1mV,階躍時(shí)間為0.1s,,點(diǎn)擊【開始】進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。
(4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
(5) 數(shù)據(jù)分析
①按住ctrl鍵和鼠標(biāo)左鍵,選中強(qiáng)極化區(qū)趨向于線性的一段,,點(diǎn)擊(Tafel擬合),,出現(xiàn)下圖:
在【實(shí)驗(yàn)方法】里輸入工作電極即不銹鋼的面積、密度及當(dāng)量,,軟件即可自動計(jì)算出腐蝕速率,。(以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅作為演示功能用,,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與不銹鋼表面狀況有關(guān))