极化曲线分析

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，不锈钢与NaC1溶液构成腐蚀体系。钢与NaCI溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为:阳极:Fe=𝐹𝑒2++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𝑖𝑎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=𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟(𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟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φ𝑐。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阴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:I=𝑖𝑎−𝑖𝑘=𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟[expφ−φ𝑐𝛽𝑎−expφ𝑐−φ𝛽𝑘]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:I=𝑖𝑎−𝑖𝑘=𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟[expφ−φ𝑐𝛽𝑎−expφ𝑐−φ𝛽𝑘]其中I为外测电流密度，𝑖𝑎为金属阳极溶解的速度，𝑖𝑘为去极化剂还原的速度，𝛽𝑎𝛽𝑘分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。这就是腐蚀金属电极的极化曲线方程式，令ΔE=φ−φ𝑐。令ΔE称为腐蚀金属电极的极化值，ΔE=0时，I=0;ΔE0时，是阳极极化，I0,体系通过阳极电流。ΔE0时，I0体系通过的是阴极电流，此时是对腐蚀金属电极进行阴极极化。因此外测电流密度也称为极化电流密度I=𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟[expΔE𝛽𝑎−exp−ΔE𝛽𝑘]测定腐蚀速度的塔菲尔直线外推法:当对电极进行阳极极化，在强极化区，阴极分支电流i=0,I=𝑖𝑎=𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟expΔE𝛽𝑎改写为对数形式:ΔE=𝛽𝑎𝑙𝑛𝐼𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟=𝑏𝑎lgI𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟当对电极进行阴极极化，AE0,在强极化区，阳极分支电流i=0I=−𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟exp−ΔE𝛽𝑎改写成对数形式:−ΔE=𝛽𝑘𝑙𝑛𝐼𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟=𝑏𝑘lg𝐼𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟强极化区，极化值与外测电流满足塔菲尔关系式，如果将极化曲线上的塔菲尔区外推到腐蚀电位处，得到的交点坐标就是腐蚀电流。如图为361L不锈钢和2205(850℃热处理)不锈钢极化曲线对比图，从图中可以看出两种不锈钢的自腐蚀电位分别为-198.6mV和-268.8mV,明显看出316L不锈钢的自腐蚀电位大于2205(850℃)不锈钢，说明在相同腐蚀环境下，316L不锈钢的腐蚀倾向比2205(850℃)不锈钢小，耐腐蚀性能较好，原因分析:(1)由于两种不锈钢材料合金元素成分不同，从而导致耐腐蚀性能的差异;(2)热处理工艺导致2205(850℃)）锈钢组织结构与316L不锈钢的的差异，从而造成耐腐蚀性能的差异性