80鎳在硫酸溶液中的陽極鈍化行為
發(fā)布時間：2012.06.13 新聞來源：不銹鋼酸冼鈍化液|不銹鋼酸洗鈍化膏|不銹鋼酸洗劑|不銹鋼表面處理-天長市俊武不銹鋼表面處理材料廠 瀏覽次數(shù)：
鎳在硫酸溶液中的陽極鈍化行為
研究金屬的陽極溶解及鈍化過程通常采用控制電位法。對于大多數(shù)金屬來說，其陽極極化曲線大都具有圖1所示的形式。從恒電位法測定的極化曲線可以看出，它有一個“負(fù)坡度”區(qū)域的特點。具有這種特點的極化曲線是無法用控制電流的方法測定的。因為同一個電流I可能相應(yīng)于幾個不同的電極電勢，因而在控制電流極化時，體系的電極電勢可能發(fā)生振蕩現(xiàn)象，即電極電勢將處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)?？刂齐娢患夹g(shù)測得的陽極極化曲線（圖1 ）通常分為四個區(qū)域：
1目的要求
（1）掌握金屬鈍化行為的基本特征和測量方法。
（2）測量鎳在硫酸溶液中的鈍化行為。
（3）了解氯離子對鎳鈍化行為的影響。
2 基本原理
（1）金屬的溶解和鈍化過程
當(dāng)電極電勢高于熱力學(xué)平衡電勢時，金屬作為陽極將發(fā)生下面電化學(xué)溶解過程：
（1）
電化學(xué)反應(yīng)過程，這種電極電勢偏離其熱力學(xué)電勢的現(xiàn)象稱為極化。當(dāng)金屬上超電勢不大時，陽極過程的速率隨電極電勢而逐漸增大，這是金屬的正常溶解。但當(dāng)電極電勢正到某一數(shù)值時，其溶解速度達(dá)到***大，而后隨著電極電勢的變正，陽極溶解速度反而大幅度降低，這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。
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圖1 陽極鈍化曲線示意圖
Ip－致鈍電流 Ep－致鈍電位
AB段－活性溶解區(qū)
BC段－活化鈍化過渡區(qū)
CD段－鈍化區(qū) DE段－過鈍化區(qū)
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①活性溶解區(qū)（AB段） 電極電位從初值開始逐漸往正變化，相應(yīng)極化電流逐漸增加，此時金屬進(jìn)行正常的陽極溶解。
②過渡鈍化區(qū)（BC段） 隨著電極電勢增加到B點，極化電流達(dá)到***大值ip。若電極電位繼續(xù)增加，金屬開始發(fā)生鈍化現(xiàn)象，即隨著電勢的變正，極化電流急劇下降到***小值。通常B點的電流Ip稱為致鈍電流，相應(yīng)的電極電位Ep稱為致鈍電位。在極化電流急劇下降到***小值的轉(zhuǎn)折點（C點）電位稱為Flade電位。
③穩(wěn)定鈍化區(qū)（CD段） 在此區(qū)域內(nèi)金屬的溶解速度維持***小值，且隨著電位的改變極化電流基本不變。此時的電流密度稱為鈍態(tài)金屬的穩(wěn)定溶解電流密度, 這段電位區(qū)稱鈍化電位區(qū)。
④過鈍化區(qū)（DE段） 此區(qū)域陽極極化電流隨著電極電勢的正移又急劇上升。
（2）金屬陽極溶解和鈍化機(jī)理
金屬的陽極極化過程是一復(fù)雜過程，包括活化溶解過程、鈍化過程和過鈍化過程等。它的機(jī)理還不是很清楚，以下描述可能對分析結(jié)果有所幫助。金屬Me活化溶解是
(2)
(3)
它的電流決定于中間物 形成速度。 將快速轉(zhuǎn)變?yōu)?。同時， 陽極溶解可能同時發(fā)生
(4)
產(chǎn)物 按以下反應(yīng)發(fā)生鈍化過程。
(5)
(6)
鈍化過程與反應(yīng)（2）和（3）的活化溶解過程不同。它的雙單電子串聯(lián)過程，反應(yīng)速度決定于表面 的形成速度。隨后快速轉(zhuǎn)變?yōu)镸eO, 形成鈍化層，阻滯 繼續(xù)溶解。溶液中H+離子會與鈍化層物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生過鈍化過程，即
(7)
溶液中陰離子 （如 離子）也能與鈍層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
(8)
產(chǎn)生可溶性 , 破壞鈍化層，促使 的活化溶解。
（3）控制電位陽極極化曲線的測量方法
控制電位方法測量陽極極化曲線，一般采用三電極體系－研究電極、輔助電極和參比電極。該方法是將研究電極的電勢恒定地維持在所需值，然后測量對應(yīng)電勢下的電流。由于電極表面狀態(tài)在未建立穩(wěn)定狀態(tài)之前，電流會隨時間而變化，因此實際測量時又有穩(wěn)態(tài)技術(shù)和動態(tài)技術(shù)的區(qū)別。
①穩(wěn)態(tài)技術(shù)：將電極電勢較長時間地維持在某一定恒定值，測量該電勢下電流的穩(wěn)定值。如此逐個測量各個電極電勢的穩(wěn)定電流值，即可得到完整的極化曲線。
②動態(tài)技術(shù)：控制電極電勢以一定的速度連續(xù)地掃描，記錄相應(yīng)電極電勢下瞬時電流值，以瞬時電流值與相應(yīng)的電極電勢作圖，得到陽極極化曲線。所采用的電極電勢掃描速度需要根據(jù)體系的性質(zhì)選定。一般來說，電極表面建立穩(wěn)態(tài)的速度逾慢，這樣才能是測定的動態(tài)極化曲線與使用穩(wěn)態(tài)技術(shù)接近。
陽極鈍化曲線的主要試驗數(shù)據(jù)是致鈍電流 , 電位或致鈍電位 , 鈍化電位等。一般來說，致鈍電流 與硫酸濃度和溫度有關(guān)，而且動態(tài)測量時， 還與電極電位掃描速度有關(guān)。
2 儀器與試劑
恒電位儀 電解池 X－Y函數(shù)記錄儀
氫氣 丙酮 硫酸 氯化鉀
參比電極（飽和甘***電極） 輔助電極（ 電極）
研究電極（鎳電極） 金相砂紙 石蠟
3 試驗步鄹
（1）測量鎳在 硫酸溶液中的陽極極化曲線
① 將研究電極（ 電極）用金相砂紙磨至鏡面光亮，然后在丙酮中清洗除油，電極面積為 (用石蠟封多余面積)，再用被測硫酸浸泡幾分鐘，除去氧化膜。
②洗凈電極池，注入待測硫酸溶液，然后將研究電極、輔助電極、參比電極、鹽橋和裝入電極池內(nèi)，通氫氣15分鐘，除氧氣。
③調(diào)整恒電位儀，使初始電位位于 (相對于飽和甘***電極)，終止電位位于 (相對于飽和甘***電極)，控制電極電位掃描速度為 、 、 、 ，分別測量單程陽極極化曲線。
（2）量氯離子對陽極鈍化的影響
更換新研究電極，重復(fù)上述步鄹?？刂茠呙杵?、始電位范圍與上述步鄹一樣，電位掃描速度控制為 ，分別測定下面溶液的陽極極化曲線，以考察氯離子對鎳鈍化的影響：
①
②
③
4 結(jié)果討論
（1）求出各極化曲線(即I-j曲線)上致鈍電流 , 電位，致鈍電位 , 鈍化電位(區(qū))。
（2）離子濃度的極化曲線，討論所得實驗結(jié)果及曲線的意義。
5 思考題
通過陽極極化曲線的測定, 對極化過程和極化曲線的應(yīng)用有何進(jìn)一步理解? 若要對某種進(jìn)行陽極保護(hù), 應(yīng)首先測定哪些參數(shù)?
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳體銜編著，實驗電化學(xué)，廈門大學(xué)出版社（1993）.
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[3] H H Uhlig, R W Revie, Corrosion and Corrosion Cotrol, 3th edn, P.60, (1985)
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