金属腐蚀与防护实验指导书.docx

金属腐蚀与防护实验指导书

课程编号：03030101

适用专业：金属材料工程专业

课程类别：专业教育课程

郝小军徐宏妍编

实验一金属极化曲线测试

一、目的要求

1、掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。
2、绘制并比较一般金属（镁合金）和有钝化性能（铝合金、不锈钢）的金属的阳极极化曲线的异同，初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。
3、通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数，了解击穿电位和保护电位的意义。
4、掌握恒电位仪的使用方法，了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。

二、基本原理

阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。
E,mV
a
b
c
d
e
f
i,mA/cm2
图1阳极极化曲线
有钝化性能的金属：
abcdef——恒电位法测定；abef——恒电流法测定
一般金属：ax曲线
x
活化溶解区
钝化过渡区
钝化稳定区
过钝化区
阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。图1是一条较典型的阳极极化曲线。一般金属（镁合金）的阳极极化曲线为ax曲线。对有钝化性能的金属（铝合金、不锈钢），曲线abcdef是恒电位法（即维持电位恒定，测定相应的电流值）测得的阳极极化曲线。当电位从a逐渐向正移动到到b点时，电流也随之增加到b点，当电位过b点以后，电流反而急剧减小，这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到c。在c点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入了钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流。当使电位增高到d点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从a点到b点的范围叫活性溶解区，从b点到c点叫钝化过渡区，从c点到d点叫钝化稳定区，过d点以后叫过钝化区。对应于b点的电流密度叫致钝电流密度，对应于cd段的电流密度叫维钝电流密度。
若把金属作为阳极，通以致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钠化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这就是阳极保护的原理。
用恒电流法测不出上述曲线的bcde段。在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到b点时，电位即由b点跃增到很正的e点，金届进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。由此可见只有用恒电位法才能测出完整的阳极极化曲线。
本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标上绘成E-i曲线，即为恒电位阳极极化曲线。

三、仪器、药品及实验装置

ZF-3恒电位仪 1台
ZF-4电位扫描信号发生器 1台
ZF-10信号记录存储仪 1台
电脑 1台
饱和甘汞电极、铂电极 各1支
盐桥(添加饱和氯化钾溶液) 1个
电解池(400毫升) 1个
镁合金试样(φ12×20) 1个
铝合金试样(φ12×20) 1个
不锈钢试样(φ12×20) 1个
氯化钠(3％) 300毫升
丙酮 1瓶
蒸馏水 1000毫升
洗瓶 1个
电吹风 1台
脱脂棉 若干
金相砂纸（100＃、200＃、600＃） 各1张
钢尺 1个
四、操作步骤

1、把已加工到一定光洁度的试样用砂纸逐步打磨，测量尺寸，用丙酮脱脂，吹干。
2、按图2接好测试线路，检查各接头是否正确，盐桥是否导通。
ZF-4电位扫描Eout
信号发生器

ZF-3恒电位仪
EinWRA
Iout
ZF-10信号记录存储仪
CH1CH2CH3CH4

图2恒电位仪测极化曲线线路图
3、测量试样在氯化钠溶液中的腐蚀电位。
4、设定ZF-10信号记录存储仪，采样间隔为每秒1个点，即一分钟采样60个。
5、设定ZF-4电位扫描信号发生器，扫描速率1mV/s。
6、测试阳极极化曲线测试，同时观察其变化规律及电极表面的现象。

五、数据记录

试样材质尺寸暴露面积
介质成分介质温度
参比电极辅助电极
腐蚀电位
时间电流强度，I电极电位，E现象
六、结果处理

1、采用origin软件绘制试样阳极极化曲线。
2、比较一般金属（镁合金）和有钝化性能（铝合金、不锈钢）的金属的阳极极化曲线的异同。
3、初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。
4、初步确定有钝化性能（铝合金、不锈钢）的金属在氯化钠溶液中进行阳极保护的三个基本参数。

七、思考与讨论

1、分析阳极极化曲线各线段和各扔点的意义。
2、阳极极化曲线对实施阳极保护有何指导意义？
3、比较恒电位阳极极化曲线和恒电流阳极极化曲线，说明测定阳极极化曲线为什么要用恒电