材料的环境作用与电化学综合实验.ppt

材料的环境作用与电化学综合实验
例如，将金属Fe 放在酸性溶液中，铁会自动溶解，同时放出氢气：
Fe + 2H+ → Fe2+ +H2
这是铁自溶解的腐蚀反应。从电化学角度来讲，Fe / 溶液界面同时发生了两个电极反主要腐蚀因素。
实验二：
材料环境失效动力学的电化学测试方法
1、实验目的
了解常用材料，常见腐蚀失效类型的动力学特征；
了解和掌握极化曲线的测量方法。
2、实验内容
%NaCl溶液中的极化曲线。
3、实验原理
电极极化曲线：通过电极的电流密度与过电位（或电极电位）的关系曲线。
按照自变量及其控制方式，可将极化曲线的测量分为控制电位法和控制电流法两类：
控制电位法：以电极电位作自变量，可将测试时逐步改变电极电位，测定相应的极化电流的大小。
控制电流法：以极化电流作自变量，测试时逐步改变外加电流，测定相应的极化电位数值，绘制出极化曲线。
对于形状简单的极化曲线，采用控制电位法和控制电流法得到的结果是相同的。对于形状复杂的极化曲线（如图2-1的钝化曲线），此时同一电流可能对应多个电位值，则只能用控制电位法测定。而采用控制电流法则得不到完整的极化曲线。
其中：
pp—临界钝化电位；
ipp—临界钝化电流密度；
p—初始稳态钝化电位；
ip—维钝电流密度
tp—过钝化电位。
图2-1形状复杂的极化曲线
铝合金属于易钝金属，在潮湿大气或含有***离子的溶液中易产生点蚀。
如图2-2所示。破裂电位br和保护电位pr把具有活化—钝化转变行为的阳极极化曲线划分为三个电位区（图中i1为回扫电流密度），即：
⑴ ＞br，形成新的点蚀（点蚀形核），已有的点蚀孔继续长大；
⑵ br＞＞pr，不会形成新的点蚀孔，但原有的点蚀孔将继续扩展长大；
⑶  ≤pr，原有点蚀孔全部钝化而不再发展，也不会形成新的点蚀孔。
图2-2 具有活化—钝化转变行为的阳极极化曲线
4、实验条件及实验线路
控制电位法极化曲线测量线路图（图2-3）
实验需要恒电位仪一台，电解池一个，金属电极(铝，钢等)每种2～3个，辅助电极(铂)一个，参比电极（饱和甘***电极）一个，溶液适量，金属导线若干条；
图2-3 控制电位法测极化曲线线路图
4、实验条件及实验线路
动电位法测量极化曲线的测量线路（图2-4）
实验需要恒电位仪一台，扫描信号发生器一台，X-Y记录仪一台，电解池一个，金属电极（铝，钢等）2～3个，辅助电极（铂）一个，参比电极（饱和甘***电极）一个，溶液适量，金属导线若干条，坐标纸若干张 。
图2-4 动电位扫描法测极化曲线线路图
5、实验步骤
按图2-4接好线路；
按照仪器使用说明,将恒电位仪各旋钮放到适当位置,打开电源开关,预热10~15分钟；
洗净电解池，移入适量被测溶液；
准备电极；
测量（使用ZF-3恒电位仪）。
6、实验结果的处理和讨论
动电位法：将记录仪所绘极化曲线的纵坐标和横坐标分别标出电极电位和电流密度数值，并标明电位扫描速度；
：根据实验结果绘制极化曲线。原始数据记录表格形式如下:
试验材料
试验溶液
试验面积
cm2
试验温度
参比电极
开路电位
（mV,SCE）
根据实验结果，分析所测材料的腐蚀失效的动力学特点或对比不同材料腐蚀失效的难易程度，并分析原因。
电位（mV）
电流密度 （mA/cm2）
1
2
平均
实验三：
电化学阻抗谱法研究
不同材料的环境失效行为综合实验
1、实验目的
掌握频域法测量电极体系电化学阻抗谱（EIS）的方法；
了解所选材料的电化学阻抗谱图的特点及其解析方法；
了解电化学阻抗谱技术在材料环境失效中的应用。
2、可供选择的实验内容
测量金属电极(碳钢、不锈钢、镍、铝合金、铜等)在溶液（％NaCl，弱酸性溶液或弱碱性溶液）中的电极电化学阻抗。
测量两种以上材料在同一种介质中的电化学阻抗，对比材料的耐蚀性；
测量一种材料在两种以上介质中的电化学阻抗，对比介质的腐蚀性。
3、实验原理
电化学阻抗方法 ：用小幅度正弦波交流信号扰动电极，并观察体系在稳态时对扰动的跟随情况，同时测量电极的交流阻抗 。