极化曲线
跨越障碍物-肖特基缺陷
2023年2月19日发(作者：语丝派)腐蚀金属电极稳态极化曲线测量和数据处理
一、实验目的：
1、掌握恒电位测定极化曲线的原理和方法
2、巩固金属极化理论，确定金属实施阳极保护的可能性。初步了解阳极保护参数及其确
定方法。
3、了解恒电位仪器及相关电化学仪器的使用。
4、测定铁在酸性介质中的极化曲线，求算自腐蚀电位、自腐蚀电流、掌握线性扫描伏安法
和TAFEL方法测定极化曲线。
实验原理
铁在酸溶液中，将不断被溶解，同时产生H2，即：
Fe+2H+=Fe2++H2(a)
Fe／HCl体系是-个二重电极，即在Fe／H+界面上同时进行两个电极反应：
FeFe2++2e(b)
2H++2eH2(c)
反应(b)、(c)称为共轭反应。正是由于反应(c)存在，反应(b)才能不断进行，
这就是铁在酸性介质中腐蚀的主要原因。
当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。在稳定状态下，铁溶解的阳极电
流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H)，它们在数值上相等但符号相反，即：
(1)
IFe的大小反映Fe在H+中的溶解速率，而维持I(Fe)，I(H)相等时的电势
称为Fe／H+体系的自腐蚀电势εcor。
图12－1Fe的极化曲线
图12－1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。当对电极进行阳极极
化(即加更大正电势)时，反应(c)被抑制，反应(b)加快。此时，电化学过程以
Fe的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe／H+
体系的阳极极化曲线rba。。由于反应(c)是由迁越步骤所控制，所以符合塔菲
尔(Tafel)半对数关系，即：
(2)
直线的斜率为bFe。
当对电极进行阴极极化，即加更负的电势时，反应(b)被抑制，电化学过程以反
应(c)为主要倾向。同理，可获得阴极极化曲线rdc。由于H＋在Fe电极上还原
出H2的过程也是由迁越步骤所控制，故阴极极化曲线也符合塔菲尔关系，即：
(3)
当把阳极极化曲线abr的直线部分ab和阴极极化曲线cdr的直线部分cd
外延，理论上应交于一点(z)，z点的纵坐标就是，腐蚀电流Icor的对数，而z
点的横坐标则表示自腐蚀电势εcor的大小。
恒电势方法和恒电流方法的简单线路如图12-3所示：
(a)恒电势法(b)恒电流法
图12－3恒电势和恒电流测量原理
Ba--低压稳压电源；Bb--稳压电源;Ra--低电阻;Rb--高电阻A--精密电流表
V--高阻抗毫伏计；L--鲁金毛细管；W--工作电极；C--辅助电极；r--参考电
极；
三、仪器药品
仪器:电化学分析仪，电解池、辅助电极．铂电极、带盐桥的饱和甘汞电极、工
作电极碳钢
药品：粒度为400、600号砂纸。
实验溶液：（1）1mol/L的HCl溶液，中性水溶液；蒸馏水;
四、实验步骤
1．仪器装置及电极处理
采用三室电解池。辅助电极室和工作电极室之间采用玻璃砂隔板。工作电极为铁
电极，与铂电极相对，工作电极的结构见5所示。
工作电极先后用400/600粒度的砂纸抛光，水冲洗干净，将电极固定在电极杆上，
擦拭干净后待用。
图12－4恒电势法测定极化曲线装置图图12－5工作电极
1.饱和甘汞电极；工作电极3.铂片辅助电极；4&5.玻璃沙隔板
2.线性扫描伏安法测量铁的极化曲线
在工作站中选择线性扫描伏安法(LinearSweepVoltammetry)，设置电位范
围为－0.5V～＋0.8V，扫描速率为3mV/s，，可由仪器自动获得整个的极化
曲线。所采用的扫描速率（即电势变化的速率）需要根据研究体系的性质选定。
一般来讲，电极表面建立稳态的速率越慢，扫描速率就应越慢。
按顺序依次测定第（1）、（2）组溶液体系下的极化曲线。
测完之后，应使仪器复原，清洗电极，记录室温。
五、数据处理
1.由ORIGIN画图，由二条切线的交点z求εco、Icor、jcor(mA／cm2)。并分
别求出斜率bH和bFe。
注：自腐蚀电流密度jcor与自腐蚀速率的换算关系如下
，
式中u为腐蚀速率（g/m2·h），jcor为自腐蚀电流密度，M为金属的摩尔质量
（g/mol），n为金属的原子价
2.由极化曲线求钝化电势εp、钝化电流Ip和钝化电流密度ip。
-0.8-0.6-0.4-0.20.0
-5
-4
-3
-2
-1
0
C-D
A-B
l
o
gi
Potential/V
A-B
LinearRegressionforData1_B:
Y=A+B*X
ParameterValueError
--------------------------------------------------------
----
A-4.72304--
B-4.01949--
--------------------------------------------------------
----
RSDNP
--------------------------------------------------------
----
-102<0.0001
--------------------------------------------------------
----
交点（-0.476708464，-2.80900673）
[C-D
LinearRegressionforData1_B:
Y=A+B*X
ParameterValueError
--------------------------------------------------------
----
A0.21759--
B6.30474--
--------------------------------------------------------
----
RSDNP
--------------------------------------------------------
----
102<0.0001
--------------------------------------------------------
----
缓蚀剂浓度(mg/L)
1mol/L
缓蚀
率
腐蚀电流icorr(A/cm2)
0.001552362
塔菲尔斜率ba(V)
6.30474
塔菲尔斜率bc(V)
-4.01949
自然电位Eocp(V)
-0.508