1)極化曲線外延法測(cè)定金屬腐蝕速度 實(shí)驗(yàn)測(cè)定的極化曲線(實(shí)驗(yàn)極化曲線,也稱表觀極化曲線)是在對(duì)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(yàn)極化曲線上,陰極和陽(yáng)極的極化曲線起點(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(yīng)與陰極氫離子還原反應(yīng)均由活化極化控制。對(duì)于活化極化控制的腐蝕體系,在極化曲線上的強(qiáng)極化區(qū)(例如,當(dāng)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(duì)數(shù)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(duì)lgi作圖,可得兩條直線。此直線稱為塔菲爾直線。ba與bc為塔菲爾直線的斜率,又稱塔菲爾常數(shù)?;罨瘶O化控制的極化曲線上這一區(qū)段稱為塔菲爾區(qū)。這兩條塔菲爾直線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處ia=ic,即金屬的(自)腐蝕電流密度icorr,與此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位即是金屬的腐蝕電位ecorr,如圖6.1-16所示。
2)陽(yáng)極極化曲線評(píng)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(hù)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(hù)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)極極化曲線上會(huì)出現(xiàn)一穩(wěn)定的鈍化區(qū),在鈍化電位下,金屬腐蝕速度要下降幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這類陽(yáng)極極化曲線稱為鈍化極化控制的的極化曲線,如圖6.1-17(astnm g3-89)所示。
圖6.1-17鈍化金屬典型的陽(yáng)極和陰極極化曲線示意圖
鈍化金屬的陽(yáng)極極化曲線上有幾個(gè)特征參數(shù):
epp一致鈍電位;
icc一臨界電流密度(與致鈍電位對(duì)應(yīng)的大電流密度,也稱為致鈍電流密度);
ip一鈍化電流密度(也稱為維鈍電流密度)。
通常,致鈍電位愈負(fù),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(tái)金在同一介質(zhì)或同一合金在不同介質(zhì)中的陽(yáng)極極化曲線及以上特征參數(shù)來(lái)評(píng)定耐蝕性能的優(yōu)劣。
asitm g5-94給出了測(cè)定430不銹鋼在0.5mol/lh2s04溶液中的恒電位和動(dòng)電位陽(yáng)極極化曲線的標(biāo)準(zhǔn)參考試驗(yàn)方法,可用來(lái)檢查測(cè)試者的試驗(yàn)技術(shù)和測(cè)試儀器是否符合要求;其附錄中還討論了與標(biāo)準(zhǔn)極化曲線產(chǎn)生偏差的可能原因,可供參考。
1)極化曲線外延法測(cè)定金屬腐蝕速度 實(shí)驗(yàn)測(cè)定的極化曲線(實(shí)驗(yàn)極化曲線,也稱表觀極化曲線)是在對(duì)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(yàn)極化曲線上,陰極和陽(yáng)極的極化曲線起點(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(yīng)與陰極氫離子還原反應(yīng)均由活化極化控制。對(duì)于活化極化控制的腐蝕體系,在極化曲線上的強(qiáng)極化區(qū)(例如,當(dāng)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(duì)數(shù)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(duì)lgi作圖,可得兩條直線。此直線稱為塔菲爾直線。ba與bc為塔菲爾直線的斜率,又稱塔菲爾常數(shù)。活化極化控制的極化曲線上這一區(qū)段稱為塔菲爾區(qū)。這兩條塔菲爾直線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處ia=ic,即金屬的(自)腐蝕電流密度icorr,與此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位即是金屬的腐蝕電位ecorr,如圖6.1-16所示。
2)陽(yáng)極極化曲線評(píng)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(hù)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(hù)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)極極化曲線上會(huì)出現(xiàn)一穩(wěn)定的鈍化區(qū),在鈍化電位下,金屬腐蝕速度要下降幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這類陽(yáng)極極化曲線稱為鈍化極化控制的的極化曲線,如圖6.1-17(astnm g3-89)所示。
圖6.1-17鈍化金屬典型的陽(yáng)極和陰極極化曲線示意圖
鈍化金屬的陽(yáng)極極化曲線上有幾個(gè)特征參數(shù):
epp一致鈍電位;
icc一臨界電流密度(與致鈍電位對(duì)應(yīng)的大電流密度,也稱為致鈍電流密度);
ip一鈍化電流密度(也稱為維鈍電流密度)。
通常,致鈍電位愈負(fù),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(tái)金在同一介質(zhì)或同一合金在不同介質(zhì)中的陽(yáng)極極化曲線及以上特征參數(shù)來(lái)評(píng)定耐蝕性能的優(yōu)劣。
asitm g5-94給出了測(cè)定430不銹鋼在0.5mol/lh2s04溶液中的恒電位和動(dòng)電位陽(yáng)極極化曲線的標(biāo)準(zhǔn)參考試驗(yàn)方法,可用來(lái)檢查測(cè)試者的試驗(yàn)技術(shù)和測(cè)試儀器是否符合要求;其附錄中還討論了與標(biāo)準(zhǔn)極化曲線產(chǎn)生偏差的可能原因,可供參考。