金属腐蚀学说义(试验2011)

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐金属腐蚀学说义(试验2011)金属腐蚀学试验说义

实验一分量法测定金属腐蚀速度

一、目的要求

1、经过实验进一步了解金属腐蚀的基本原理及各种因素（如温度、介质及其浓度、缓蚀剂）对它的妨碍；加强对金属腐蚀与环境条件紧密相关的认识。

2、经过实验掌握分量法测定金属腐蚀速度的办法。

3、初步了解缓蚀剂对金属腐蚀的抑制作用。

二、实验原理

测定金属腐蚀速度的办法非常多，如分量法、电阻法、极化曲线法等等。分量法是一种古典办法，但是分量法得到的数据比较真实可靠。因此使用快速测定法如电阻法、线性极化法等得到的数据普通都要与分量法得到的加以对比，并以分量法为依据。然而，这种办法要紧只能用于全面腐蚀，别宜用于晶间腐蚀、孔蚀等局部腐蚀。

分量法分为增重法和失重法。前者只限于腐蚀产物别脱降而且附着坚固的事情，如高温氧化及耐蚀金属的大气腐蚀等。失重法应用范围较广，但测定精度因试片大小、实验时刻、腐蚀程度而异。分量法普通采纳分析天平，精确到0.1mg。

酸在工业上广泛使用，金属在酸中的腐蚀属于电化学腐蚀，其腐蚀严峻，规律复杂。酸对金属的腐蚀规律在非常大程度上取决于酸的氧化性质。非氧化性酸如盐酸，其阴极过程纯粹是氢去极化过程，而氧化性酸如浓硝酸，其阴极过程要紧是氧化剂的还原过程，在金属表面生成一层耐蚀的氧化膜。

然而我们不会把酸类截然分为氧化酸与非氧化酸，如硝酸的浓度较稀时，腐蚀随浓度增加而增加，属氢去极化腐蚀，当浓度超过30%，则腐蚀速度迅速下落，浓度达到50%时，腐蚀速度落到最小，此刻硝酸成为氧化性的酸，如碳钢在浓硝酸中腐蚀的阴极过程。

NO3-+2H++e→NO2+H2O或NO3-+4H++3e→NO+2H2O缓蚀剂是添加到腐蚀介质中能阻挠金属腐蚀或落低腐蚀速度的物质，在用化学法除锈时，酸中加入少量的硫脲或乌洛托品算是起该种作用，它们能抑制金属的腐蚀，但却并别影响氧化皮层及锈层的溶解和脱降。有的缓蚀剂还能减小氢脆。

三、实验内容及步骤

（一）试片的预备

1、准确测量碳钢试片的尺寸（每组十二片）

2、试片的除锈、脱脂

a、脱脂配方：洗衣粉60g/L

操作步骤：将配好的脱脂溶液倒入1000mL的烧杯中，放在电炉上加热到65±5℃。将试片挂在钩上再放入溶液中，用夹子翻动试片，观看脱脂事情，待油除去后，取出用大量自来水冲洗，之后放入除锈剂溶液中（脱脂彻底标准为自来水冲洗后，试片表面的水膜没有破碎事情）。

b、除锈配方：浓硫酸20mL/L

硫脲5~10g/L

操作步骤：将配好的除锈溶液倒入1000mL的烧杯中，放在电炉上加热到60±5℃。将试片挂在钩上再放入溶液中，用夹子翻动试片，观看除锈事情，待锈、氧化皮除净后，取出放入0.1mol/LNaCO3溶液中中和，然后用大量自来水冲洗，用滤纸吸干，再用电吹风吹干，放入干燥器中待用。

试片假如锈蚀严峻，在化学法除油除锈之前应用砂纸打磨。

3、将除油除锈的试片称重

（二）腐蚀试验

1、配制腐蚀液

a、将98%的硫酸（C、P）配制成

20%硫酸

20%硫酸＋10g/L硫脲

b、将浓硝酸（C、P）配制成

浓硝酸

3%稀硝酸

2、将配好的溶液分不置于四个编好号的聚丙烯槽内，每个槽内挂三片。

3、记录腐蚀时刻和室温，1小时后取出。

（三）腐蚀产物的去除

采纳化学法除锈

除锈配方：12%HCL＋1~2%乌洛托品

操作温度：室温

操作步骤：将腐蚀完成的试片用自来水冲洗至中性，挂在钩上放入除锈溶液中，观看除锈事情，待腐蚀产物除净后，用大量自来水冲洗，然后放入0.1mol/LNaCO3溶液中中和，

用滤纸吸干，再用电吹风吹干，放入干燥器中恒重，称重。四、实验结果处理（一）定性评定办法

1、观看试片腐蚀后的处形，确定是均匀腐蚀依然局部腐蚀，观看腐蚀产物的颜群、分布事情及与金属表面的结合坚固与否。

2、观看腐蚀液的变化，有否腐蚀产物的沉淀。（二）定量评定办法

假如是均匀腐蚀，而腐蚀产物能够彻底除去，可按下式计算腐蚀速度：

t

smmK?-=

10（g/m2

·h）d

K

K76.8=深度（g/a）

其中：m0——试片原重（g）

m1——腐蚀后试片重（g）s——试片表面积（m2

）t——腐蚀时刻（h）

K——试片腐蚀速度（g/m2

·h）K深度——试片腐蚀速度（g/a）

d——试片比重（碳钢比重为7.85g/cm3

）

求缓蚀率采纳如下公式计算：

%K

KK'

-=

η其中：K——未加缓蚀剂的腐蚀速度

Kˊ——加了缓蚀剂的腐蚀速度

（三）实验记录表一

表二

五、讨论考虑题

1、分析失重法测量腐蚀速度的优缺点。

2、硫脲和浓硝酸均能阻滞腐蚀速度，分析各自缓蚀的缘故。

3、为使实验结果平行，实验过程中应该注意啥？

实验二电位——时刻曲线的测量

一、目的要求

经过本实验加深对自然腐蚀电位概念的明白二、实验原理

假如把金属浸入某种溶液中，这么就会在金属相与溶液相之中发生离子的转移，因而在两相界面上建立起电位差，并使两相间的离子转移达到某些平衡。当电极与界面上既别经过外电流，也别发生净反应的事情下，此刻在两相界面上建立起的电位差便为电极的平衡电位。平衡电位与溶液中这种金属离子浓度的关系符合能斯特关系式：

LnCnF

RT

+

=平平??但假如在金属与溶液的界面上，除了发生这种金属离子的转移之外，还发生某种杂质离子的转移，电极上失去电子要紧依赖某一过程，而得到电子却依赖另一过程，当无外电流经过体系时，关于反应

O+ne===R(1)O﹡

+ne===R﹡

(2)

应满脚关系式：

*

*+=+a

acciiii(3)

式中ia、ic、ia﹡

、ic﹡

分不表示金属和杂质组分的氧化电流和还原电流。即：反应体系中，参与反应各组分的还原电流之和氧化电流之和应相等。

这种事情在现实中非常普遍，例如铁浸在酸溶液中，至少发生两个反应过程：

Fe→Fe2++2e；H2→2H++2e

电极上失电子过程要紧是铁的溶解，而H+则借助那个过程在阴极上还原。

由（3）式知，电极失去电子和得到电子的速度相等，因而电极上的电子数不可能随时刻的变化而变化，这时电极电位将建立起一具稳定值，但应注意，此刻的电极与溶液界面未达到物质的平衡仍有净化学反应产生，宏观上表现为金属的腐蚀，腐蚀学上把该稳定电位叫自然腐蚀电位。

综上所述，平衡电位和稳定电位（或自腐蚀电位）是两个截然别同的概念，前者是一具热力学平衡值，只与温度、浓度等因素有关，后者则是一具与动力学因素有关的值，它别但与温度、浓度等因素有关，而且凡能妨碍电极过程的因素都会对其产生妨碍。例如电极的表

面状况、真实表面积、溶液的传质过程等。三、实验内容及步骤（一）实验内容

本实验分不测定碳钢、黄铜、别锈钢电极在5%NaCl溶液中的电位——时刻曲线以及碳钢在5%NaCl+5%NaNO2溶液中的电位——时刻曲线。（二）实验步骤

1、配制5%NaCl溶液和5%NaCl+5%NaNO2溶液若干

2、预备碳钢、黄铜、别锈钢电极各一支，用金相砂纸打磨至镜面，用乙醇（或丙酮）洗净、吹干后放入干燥器中备用。

3、按图2-1接好线路，装好待测溶液，研究电极别要插入溶液。（注意：数字电压表通电，预热15分钟后再使用，其两极的夹子在未测量时一定保持短路。）

4、分不将数字电压表的夹子夹住参比电极及研究电极，在电压表上挑选好测量档位，研究电极插入溶液后马上记录电位值并记下时刻而后每

隔1分钟记录一具电位值至10分钟后，每5分钟记录一次电位值至半小时。然后搅动溶液，记录搅动后的电极电位值，停止实验，取出电极。

同上重复实验一次，然后改换体系重复之。四、实验结果处理

1、将所测电位换算成氢标电位值，并做出各自相应的电位——时刻曲线图。

2、对实验结果和现象举行解释和讨论。五、讨论与考虑题

1、试用EVANA极化图讨论引起各体系自腐蚀电位随时刻变化的缘故。

2、比较碳钢在5%NaCl溶液及5%NaCl+5%NaNO2溶液中的自腐蚀电位值及变化趋势，讲明NaNO2的作用，并能否由此推断NaNO2属于哪类缓蚀剂？为啥？

研究电极

）电解池

图2-1时刻电位曲线测量的实验装置

溶液

实验三局部腐蚀原理演示

一、实验目的

经过实验了解充气别均及杂散电流引起的局部腐蚀的原理。

二、原理

大气与中性水介质中金属（尤其是钢铁）的腐蚀，要紧是吸氧腐蚀，即氧去极化腐蚀，假如讲在金属表面氧的供应是别均匀的，则在氧供应充脚的地点易形成阴极，而缺氧处形成阳极，于是造成了局部腐蚀现象，如缝隙腐蚀、孔蚀等。

而杂散电流是由直流电源（如电气火车，电焊机等）设备漏失出来的电流，它常进入其它金属设备。然后再从该设备的不处流出。直流电流流出的地点成为腐蚀电池的阳极区，腐蚀就发生在这些地点，而电流流入的地点则为腐蚀电池的阴极区。其接线图如3-1所示：

图3-1杂散电流腐蚀原理演示接线图

E为直流电源，R1为可变电阻，R2为电阻丝，培养皿中盛有琼脂胶体，胶体中还加入了指示剂。

当直流电流流过电阻丝时，由于琼脂导电，会有一部分电流漏出，进入铁丝的一端，再从铁丝的另一端流回电阻丝。经过指示剂的显XXX反应，就可直观显示出腐蚀电池的阳极区与阴极区。

本实验算是用简单直观的办法演示那个原理。

三、实验内容与步骤

1、盐水滴实验

A、用180#砂纸将一方形碳钢片的一面打磨至光亮，然后用丙酮擦洗洁净，晾干待用。

B、用一具50mL烧杯取约15mL5%NaCl溶液，加入2滴1%酚酞溶液和2滴1N铁XXX溶液搅拌均匀制成“试液A”待用。

C、用滴管将试液A滴一滴于打磨洁净的碳钢试片上，认真观看并记录液滴的变化，在

钢片的别同部位可并且滴3~5滴作平行试验。举行观看记录，大约15~20分钟后，可将钢片清洗，停止实验。

2、盐水压片试验

A、将方形碳钢片按盐水滴实验A步处理。

B、将试液A用滴管并排滴两滴于碳钢片上，然后用一洁净玻璃棒（其上绕有细铜丝以造成一定的缝隙）压在液滴上，认真观看并记录注滴的变化，在一具方形钢片上能够做两个上述压片实验，平行观看记录。15~20分钟后，停止实验，将钢片清洗。

3、杂散电流腐蚀

A、在200ml的烧杯中，加入100ml5%NaCl溶液，再加入2克琼脂。煮沸后加入2ml1N铁XXX和10滴1%酚酞，搅拌均匀保温待用。

B、取一根60cm镍铬电阻丝，绕成直径约为1cm线圈，用丙酮擦洁净待用，取一根20cm铁丝用砂纸打磨后，再用丙酮擦干待用。

C、将铁丝与电阻丝线圈平行放于培养皿中，两者相距约1cm，然后将煮好的琼脂液倒入培养皿中，待其凝固后，按图3-1接好线路。

D、打开直流电源使输出电压为6~12V，接通开关，调节滑线电阻使电流约为0.5A。观看并记录电阻丝和铁丝身边颜群的变化，约10分钟切断电路，关闭电源。清洗电阻丝和铁丝，记录它们和实验前有何变化。

四、实验结果处理

1、详细列出盐水滴实验中盐水滴各部分的颜XXX变化，并解释其缘故。

2、详细列出盐水压片实验中盐水滴各部分的颜群变化，并解释其缘故。

3、详细列出杂散电流腐蚀实验中琼脂中电阻丝各部分的颜XXX变化，并解释其缘故。

实验四金属阳极钝化曲线的测量（实验办法参照721型电化学工作站使用办法）

一、目的要求

1、了解钝化体系阳极极化曲线的基本特征和几个电位区间的意义。

2、掌握阳极爱护的原理、应用条件和爱护参数测量办法。

二、基本原理

1、金属的溶解和钝化过程

当电极电势高于热力学平衡电势时，金属作为阳极将发生下面电化学溶解过程：

++

-

Mn（1）

M

→ne

这种电极电势偏离其热力学电势的现象称为极化。当金属上超电势别大时，阳极过程的速率随电极电势而逐渐增大，这是金属的正常溶解。但当电极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大，而后随着电极电势的变正，阳极溶解速度反而大幅度落低，这种现象称为金属的钝化现象。

研究金属的阳极溶解及钝化过程通常采纳操纵电位法。关于大多数金属来讲，其阳极极化曲线大都具有图4-1所示的形式。从恒电位法测定的极化曲线能够看出，它有一具“负坡

度”区域的特点。具有这种特点的极Array化曲线是无法用操纵电流的办法测

定的。因为同一具电流I也许相应于

几个别同的电极电势，因而在操纵电

流极化时，体系的电极电势也许发生

振荡现象，即电极电势将处于一种别

稳定状态。操纵电位技术测得的阳极

极化曲线（图4-1）通常分为四个区

域：

①活性溶解区（AB段）电极

电位从初值开始逐渐往正变化，相应

极化电流逐渐增加，此刻金属举行正

常的阳极溶解。

②过渡钝化区（BC段）随着电极电势增加到B点，极化电流达到最大值ip。若电极

电位接着增加，金属开始发生钝化现象，即随着电势的变正，极化电流急剧下落到最小值。

通常B点的电流Ip称为致钝电流，相应的电极电位Ep称为致钝电位。在极化电流急剧下落到最小值的转折点（C点）电位称为Flade电位。

③稳定钝化区（CD段）在此区域内金属的溶解速度维持最小值，且随着电位的改变极化电流基本别变。此刻的电流密度称为钝态金属的稳定溶解电流密度,这段电位区称钝化电位区。

④过钝化区（DE段）此区域阳极极化电流随着电极电势的正移又急剧上升。2、金属阳极溶解和钝化机理

金属的阳极极化过程是一复杂过程，包括活化溶解过程、钝化过程和过钝化过程等。它的机理还别是非常清晰，以下描述也许对分析结果有所帮助。金属Me活化溶解是

eHMeOHOHMe22++→+++(2)OHMeHMeOH2+=+++++(3)

它的电流决定于中间物+

MeOH形成速度。+

MeOH将快速转变为+

+Me。并且，Me阳极溶解也许并且发生

eHMeOHOHMe++→++2(4)

产物MeOH按以下反应发生钝化过程。

eHOHMeOHMeOH++→++22)((5)OHHMeOHMe222)(++=(6)

钝化过程与反应（2）和（3）的活化溶解过程别同。它的双单电子串联过程，反应速度决定于表面2)(OHMe的形成速度。随后快速转变为MeO,形成钝化层，阻滞Me接着溶解。溶液中H+离子会与钝化层物质产生化学反应，发生过钝化过程，即

OHMeHMeO22+=++++(7)

溶液中阴离子-

A（如-

Cl离子）也能与钝层发生化学反应

OHMeAAMeO222+=+-(8)

产生可溶性2MeA,破坏钝化层，促使Me的活化溶解。3、操纵电位阳极极化曲线的测量办法

操纵电位办法测量阳极极化曲线，普通采纳三电极体系－研究电极、辅助电极和参比电

极。该办法是将研究电极的电势恒定地维持在所需值，然后测量对应电势下的电流。由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随时刻而变化，所以实际测量时又有稳态技术和动态技术的区不。

①稳态技术：将电极电势较长时刻地维持在某一定恒定值，测量该电势下电流的稳定值。这样逐个测量各个电极电势的稳定电流值，即可得到完整的极化曲线。

②动态技术：操纵电极电势以一定的速度延续地扫描，记录相应电极电势下瞬时电