1)極化曲線(xiàn)外延法測定金屬腐蝕速度 實(shí)驗測定的極化曲線(xiàn)(實(shí)驗極化曲線(xiàn),也稱(chēng)表觀(guān)極化曲線(xiàn))是在對金屬試樣通以外加電流(或外加電位)進(jìn)行極化的條件下得到的。
在實(shí)驗極化曲線(xiàn)上,陰極和陽(yáng)極的極化曲線(xiàn)起點(diǎn)都是腐蝕電位Ecorr,如圖6.1-16所示。
圖6.1-16腐蝕金屬陽(yáng)極和陰極極化曲線(xiàn)示意圖
金屬腐蝕速度由電化學(xué)極化控制的腐蝕過(guò)程稱(chēng)為活化極化控制的腐蝕過(guò)程。例如,金屬在不含氧及其它去極化劑的非氧化性酸溶液中腐蝕時(shí),如果金屬表面上不生成鈍化膜,則陽(yáng)極溶解反應與陰極氫離子還原反應均由活化極化控制。對于活化極化控制的腐蝕體系,在極化曲線(xiàn)上的強極化區(例如,當極化電位偏離腐蝕電位約50mV以后),極化電位與外加的電流密度服從簡(jiǎn)單的對數關(guān)系,可用下式表示:
ηa =-balgicorr + balgia
ηc= -bclgicorr + bclgic
ηa 為陽(yáng)極極化過(guò)電位,ηa = E - Ecorr
ηc 為陰極極化過(guò)電位,ηc = Ecorr - E
用η對lgi作圖,可得兩條直線(xiàn)。此直線(xiàn)稱(chēng)為塔菲爾直線(xiàn)。ba與bc為塔菲爾直線(xiàn)的斜率,又稱(chēng)塔菲爾常數?;罨瘶O化控制的極化曲線(xiàn)上這一區段稱(chēng)為塔菲爾區。這兩條塔菲爾直線(xiàn)延長(cháng)線(xiàn)的交點(diǎn)處ia=ic,即金屬的(自)腐蝕電流密度icorr,與此點(diǎn)對應的電位即是金屬的腐蝕電位Ecorr,如圖6.1-16所示。
2)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)評定耐蝕合金 許多耐蝕合金都是通過(guò)其在使用介質(zhì)中表面上能形成致密的保護膜來(lái)提高其耐蝕性。一旦腐蝕過(guò)程中金屬表面形成了難溶性的保護膜(大都是氧化膜),從而抑制了金屬的陽(yáng)極溶解,這些合金鈍化的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)上會(huì )出現一穩定的鈍化區,在鈍化電位下,金屬腐蝕速度要下降幾個(gè)數量級。這類(lèi)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)稱(chēng)為鈍化極化控制的的極化曲線(xiàn),如圖6.1-17(ASTNM G3-89)所示。
圖6.1-17鈍化金屬典型的陽(yáng)極和陰極極化曲線(xiàn)示意圖
鈍化金屬的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)上有幾個(gè)特征參數:
Epp一致鈍電位;
icc一臨界電流密度(與致鈍電位對應的大電流密度,也稱(chēng)為致鈍電流密度);
ip一鈍化電流密度(也稱(chēng)為維鈍電流密度)。
通常,致鈍電位愈負,致鈍電流密度及維鈍電流密愈小,則該合金的耐蝕性愈好。因此,可通過(guò)比較不同臺金在同一介質(zhì)或同一合金在不同介質(zhì)中的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)及以上特征參數來(lái)評定耐蝕的優(yōu)劣。
ASITM G5-94給出了測定430不銹鋼在0.5mol/LH2S04溶液中的恒電位和動(dòng)電位陽(yáng)極極化曲線(xiàn)的標準參考試驗方法,可用來(lái)檢查測試者的試驗技術(shù)和測試儀器是否符合要求;其附錄中還討論了與標準極化曲線(xiàn)產(chǎn)生偏差的可能原因,可供參考。
1)極化曲線(xiàn)外延法測定金屬腐蝕速度 實(shí)驗測定的極化曲線(xiàn)(實(shí)驗極化曲線(xiàn),也稱(chēng)表觀(guān)極化曲線(xiàn))是在對金屬試樣通以外加電流(或外加電位)進(jìn)行極化的條件下得到的。
在實(shí)驗極化曲線(xiàn)上,陰極和陽(yáng)極的極化曲線(xiàn)起點(diǎn)都是腐蝕電位Ecorr,如圖6.1-16所示。
圖6.1-16腐蝕金屬陽(yáng)極和陰極極化曲線(xiàn)示意圖
金屬腐蝕速度由電化學(xué)極化控制的腐蝕過(guò)程稱(chēng)為活化極化控制的腐蝕過(guò)程。例如,金屬在不含氧及其它去極化劑的非氧化性酸溶液中腐蝕時(shí),如果金屬表面上不生成鈍化膜,則陽(yáng)極溶解反應與陰極氫離子還原反應均由活化極化控制。對于活化極化控制的腐蝕體系,在極化曲線(xiàn)上的強極化區(例如,當極化電位偏離腐蝕電位約50mV以后),極化電位與外加的電流密度服從簡(jiǎn)單的對數關(guān)系,可用下式表示:
ηa =-balgicorr + balgia
ηc= -bclgicorr + bclgic
ηa 為陽(yáng)極極化過(guò)電位,ηa = E - Ecorr
ηc 為陰極極化過(guò)電位,ηc = Ecorr - E
用η對lgi作圖,可得兩條直線(xiàn)。此直線(xiàn)稱(chēng)為塔菲爾直線(xiàn)。ba與bc為塔菲爾直線(xiàn)的斜率,又稱(chēng)塔菲爾常數?;罨瘶O化控制的極化曲線(xiàn)上這一區段稱(chēng)為塔菲爾區。這兩條塔菲爾直線(xiàn)延長(cháng)線(xiàn)的交點(diǎn)處ia=ic,即金屬的(自)腐蝕電流密度icorr,與此點(diǎn)對應的電位即是金屬的腐蝕電位Ecorr,如圖6.1-16所示。
2)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)評定耐蝕合金 許多耐蝕合金都是通過(guò)其在使用介質(zhì)中表面上能形成致密的保護膜來(lái)提高其耐蝕性。一旦腐蝕過(guò)程中金屬表面形成了難溶性的保護膜(大都是氧化膜),從而抑制了金屬的陽(yáng)極溶解,這些合金鈍化的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)上會(huì )出現一穩定的鈍化區,在鈍化電位下,金屬腐蝕速度要下降幾個(gè)數量級。這類(lèi)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)稱(chēng)為鈍化極化控制的的極化曲線(xiàn),如圖6.1-17(ASTNM G3-89)所示。
圖6.1-17鈍化金屬典型的陽(yáng)極和陰極極化曲線(xiàn)示意圖
鈍化金屬的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)上有幾個(gè)特征參數:
Epp一致鈍電位;
icc一臨界電流密度(與致鈍電位對應的大電流密度,也稱(chēng)為致鈍電流密度);
ip一鈍化電流密度(也稱(chēng)為維鈍電流密度)。
通常,致鈍電位愈負,致鈍電流密度及維鈍電流密愈小,則該合金的耐蝕性愈好。因此,可通過(guò)比較不同臺金在同一介質(zhì)或同一合金在不同介質(zhì)中的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)及以上特征參數來(lái)評定耐蝕的優(yōu)劣。
ASITM G5-94給出了測定430不銹鋼在0.5mol/LH2S04溶液中的恒電位和動(dòng)電位陽(yáng)極極化曲線(xiàn)的標準參考試驗方法,可用來(lái)檢查測試者的試驗技術(shù)和測試儀器是否符合要求;其附錄中還討論了與標準極化曲線(xiàn)產(chǎn)生偏差的可能原因,可供參考。
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