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Tafel曲線外推法測試金屬腐蝕速度

發布時間:2017-07-24T17:07:11

在使用金屬的過程中,人們不僅關心它是否會發生腐蝕(熱力學可能性),更關心其腐蝕速度的大小(動力學問題)。腐蝕速度表示單位時間內金屬腐蝕的程度。迄今為止,普遍應用的測定腐蝕速度方法仍然是經典的失重法。失重法的優點是準確可靠,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。電化學方法的優點是快速簡便并有可能用于現場監控,因而得到了人們的重視。

1905年,塔菲爾(Tafel)提出了塔菲爾關系式,也即:在過電位足夠大(η >50mv)時,過電位與電流密度有如下的定量關系,稱為塔菲爾公式:

η=a+blni

式中 i 是電流密度; a,b是常數。常數a 是電流密度 等于1A·cm-2時的超電勢值,它與電極材料、電極表面狀態、溶液組成以及實驗溫度等密切相關。 b的數值對于大多數的金屬來說相差不多,在常溫下接近于0.050V。如用以10為低的對數, 約為0.116V。這意味著,電流密度增加10倍,則過電位約增加0.116V。

Tafel曲線

Tafel曲線外推法求icorr

Tafel曲線外推法求 如用η為縱坐標, lg i為橫坐標作圖,塔菲爾關系是一條直線(如上圖所示)。這個關系在電流密度很小時不能與事實相符合。因為按照該公式,當i→ 0時,η 應趨向-∞,這當然是不對的。當i→ 0時,電極上的情況接近于可逆電極, 應該是零而不應該是- ∞。實際上,在低電流密度時,過電位不遵守塔菲爾公式而出現了另外一種性質的關系,即過電位與通過電極的電流密度成正比,可表示為η=ωi。

如上圖所示,在強極化區,即過電位足夠大(η >50mv)時,過電位與電流密度成一直線。陽極極化曲線與陰極極化曲線直線區(符合塔菲爾關系)的延長線交于一點,該點對應的電流即為金屬腐蝕達到穩定狀態的電流,即是該金屬的腐蝕電流 icorr。

塔菲爾曲線外推法的主要缺點:首先,對腐蝕體系極化較強、電極電位偏離自腐蝕電位較遠,對腐蝕體系的干擾太大。其次,由于極化到塔菲爾直線段所需電流較大,易引起電極表面的狀態、真實表面積和周圍介質的顯著變化;而且大電流作用下溶液歐姆電勢降對電勢測量和控制的影響較大,可能使塔菲爾直線變短,也可能使本來彎曲的極化曲線部分變直,從而對測得的icorr 帶來誤差。第三,由于有些腐蝕體系的塔菲爾直線段不甚明顯,在用外推法作圖時容易引起一定的人為誤差。要得到滿意的結果,塔菲爾區至少要有一個數量級以上的電流范圍。但在許多體系中,由于濃差極化或陽極鈍化等因素的干擾,往往得不到這種結果。

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塔菲爾曲線塔菲爾曲線是指符合Tafel關系的曲線,一般指極化曲線中強極化區的一段。該段曲線(E-logi 曲線)在一定的區域(Tafel區)呈現線性關系。
腐蝕試驗檢測金屬或其他材料因與環境發生相互作用而引起的化學或物理(或機械)-化學損傷過程的材料試驗。 腐蝕試驗是掌握材料與環境所構成的腐蝕體系的特性,了解腐蝕機制,從而對腐蝕過程進行控制的重要手段。

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