東華分析——Tafel極化法測試金屬腐蝕速率介紹

     在使用金屬的過程中，人們不僅關(guān)心它是否會發(fā)生腐蝕，更關(guān)心其腐蝕速度的大小（腐蝕速度表示單位時間內(nèi)金屬腐蝕的程度）。迄今為止，普遍應(yīng)用的測試腐蝕速度的方法仍然是經(jīng)典的失重法，失重法的優(yōu)點是準(zhǔn)確可靠，但由于實驗周期長，需要做多組平行實驗并且操作麻煩，所以滿足不了快速的要求。電化學(xué)方法的優(yōu)點是快速簡便并有可能用于現(xiàn)場監(jiān)控。

     塔菲爾(Tafel)曲線是用來測定金屬腐蝕速率的常用方法之一，塔菲爾公式是塔菲爾于1905年提出的經(jīng)驗公式，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

η=a+b*lg|i|

     式中η為過電勢；i為電流密度；a、b為常數(shù)。常數(shù)a為電流密度i等于1 A/cm²時的超電勢值(過電位值)，它的大小和電極材料的性質(zhì)、電極表面狀態(tài)、溶液組成及溫度等因素有關(guān)，根據(jù)a值的大小，可以比較不同電極體系中進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移步驟的難易程度。常數(shù)b主要與溫度有關(guān)，對大多數(shù)金屬而言，常溫下b的數(shù)值約為0.116 V。

     DH7000系列電化學(xué)工作站Tafel極化法測試是以E為縱坐標(biāo)，lg|i|為橫坐標(biāo)作圖，其中E為施加電壓，i為電流。在強極化區(qū)，陽極極化曲線與陰極極化曲線的直線部分（Tafel直線）外推到交點，該點對應(yīng)的電流即為金屬腐蝕達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的電流，即是該金屬的腐蝕電流i_corr。

二、 實驗進(jìn)行

1．工作電極的準(zhǔn)備

按照下圖制備工作電極：

本實驗采用的金屬試樣材料為不銹鋼，在使用前需進(jìn)行金屬試件和銅絲(桿)端的打磨。

2．電解液的配置

配置250mL3.5%濃度的NaCl溶液。

3．電極裝置的設(shè)計

鉑片作為對電極(輔助電極)，飽和甘汞電極作為參比電極；

4．進(jìn)行實驗

(1)   將儀器和軟件連接；

(2)   點擊【新實驗】，選擇技術(shù)操作(電分析技術(shù))模塊的【開路電位】實驗，進(jìn)入實驗參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置個較長的持續(xù)時間，點擊【開始】進(jìn)行實驗，待得到的開路電位趨于平穩(wěn)(即測出來是平行于X軸的波動很小的線)，代表體系已處于穩(wěn)定狀態(tài)，即可進(jìn)行Tafel極化法的測試；

(3)   點擊【新實驗】，選擇技術(shù)操作(腐蝕技術(shù))模塊的【Tafel極化法】實驗，進(jìn)入實驗參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置最初電位為-0.25V，最終電位為0.25V，階躍高度為0.1mV，階躍時間為0.1s，點擊【開始】進(jìn)行實驗。

(4)   實驗結(jié)果

(5）   數(shù)據(jù)分析

①按住ctrl鍵和鼠標(biāo)左鍵，選中強極化區(qū)趨向于線性的一段，點擊(Tafel擬合)，出現(xiàn)下圖：

在【實驗方法】里輸入工作電極即不銹鋼的面積、密度及當(dāng)量，軟件即可自動計算出腐蝕速率。（以上實驗數(shù)據(jù)僅作為演示功能用，實驗數(shù)據(jù)與不銹鋼表面狀況有關(guān)）