80鎳在硫酸溶液中的陽(yáng)極鈍化行為
發(fā)布時(shí)間：2012.06.13 新聞來(lái)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(zhǎng)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(yáng)極鈍化行為
研究金屬的陽(yáng)極溶解及鈍化過(guò)程通常采用控制電位法。對(duì)于大多數(shù)金屬來(lái)說(shuō)，其陽(yáng)極極化曲線大都具有圖1所示的形式。從恒電位法測(cè)定的極化曲線可以看出，它有一個(gè)“負(fù)坡度”區(qū)域的特點(diǎn)。具有這種特點(diǎn)的極化曲線是無(wú)法用控制電流的方法測(cè)定的。因?yàn)橥粋€(gè)電流I可能相應(yīng)于幾個(gè)不同的電極電勢(shì)，因而在控制電流極化時(shí)，體系的電極電勢(shì)可能發(fā)生振蕩現(xiàn)象，即電極電勢(shì)將處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)?？刂齐娢患夹g(shù)測(cè)得的陽(yáng)極極化曲線（圖1 ）通常分為四個(gè)區(qū)域：
1目的要求
（1）掌握金屬鈍化行為的基本特征和測(cè)量方法。
（2）測(cè)量鎳在硫酸溶液中的鈍化行為。
（3）了解氯離子對(duì)鎳鈍化行為的影響。
2 基本原理
（1）金屬的溶解和鈍化過(guò)程
當(dāng)電極電勢(shì)高于熱力學(xué)平衡電勢(shì)時(shí)，金屬作為陽(yáng)極將發(fā)生下面電化學(xué)溶解過(guò)程：
（1）
電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，這種電極電勢(shì)偏離其熱力學(xué)電勢(shì)的現(xiàn)象稱為極化。當(dāng)金屬上超電勢(shì)不大時(shí)，陽(yáng)極過(guò)程的速率隨電極電勢(shì)而逐漸增大，這是金屬的正常溶解。但當(dāng)電極電勢(shì)正到某一數(shù)值時(shí)，其溶解速度達(dá)到***大，而后隨著電極電勢(shì)的變正，陽(yáng)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(yáng)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(guò)渡區(qū)
CD段－鈍化區(qū) DE段－過(guò)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(kāi)始逐漸往正變化，相應(yīng)極化電流逐漸增加，此時(shí)金屬進(jìn)行正常的陽(yáng)極溶解。
②過(guò)渡鈍化區(qū)（BC段） 隨著電極電勢(shì)增加到B點(diǎn)，極化電流達(dá)到***大值ip。若電極電位繼續(xù)增加，金屬開(kāi)始發(fā)生鈍化現(xiàn)象，即隨著電勢(shì)的變正，極化電流急劇下降到***小值。通常B點(diǎn)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(diǎn)（C點(diǎn)）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(shí)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(guò)鈍化區(qū)（DE段） 此區(qū)域陽(yáng)極極化電流隨著電極電勢(shì)的正移又急劇上升。
（2）金屬陽(yáng)極溶解和鈍化機(jī)理
金屬的陽(yáng)極極化過(guò)程是一復(fù)雜過(guò)程，包括活化溶解過(guò)程、鈍化過(guò)程和過(guò)鈍化過(guò)程等。它的機(jī)理還不是很清楚，以下描述可能對(duì)分析結(jié)果有所幫助。金屬M(fèi)e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(shí)， 陽(yáng)極溶解可能同時(shí)發(fā)生
(4)
產(chǎn)物 按以下反應(yīng)發(fā)生鈍化過(guò)程。
(5)
(6)
鈍化過(guò)程與反應(yīng)（2）和（3）的活化溶解過(guò)程不同。它的雙單電子串聯(lián)過(guò)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(huì)與鈍化層物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生過(guò)鈍化過(guò)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(yáng)極極化曲線的測(cè)量方法
控制電位方法測(cè)量陽(yáng)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(shì)恒定地維持在所需值，然后測(cè)量對(duì)應(yīng)電勢(shì)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(huì)隨時(shí)間而變化，因此實(shí)際測(cè)量時(shí)又有穩(wěn)態(tài)技術(shù)和動(dòng)態(tài)技術(shù)的區(qū)別。
①穩(wěn)態(tài)技術(shù)：將電極電勢(shì)較長(zhǎng)時(shí)間地維持在某一定恒定值，測(cè)量該電勢(shì)下電流的穩(wěn)定值。如此逐個(gè)測(cè)量各個(gè)電極電勢(shì)的穩(wěn)定電流值，即可得到完整的極化曲線。
②動(dòng)態(tài)技術(shù)：控制電極電勢(shì)以一定的速度連續(xù)地掃描，記錄相應(yīng)電極電勢(shì)下瞬時(shí)電流值，以瞬時(shí)電流值與相應(yīng)的電極電勢(shì)作圖，得到陽(yáng)極極化曲線。所采用的電極電勢(shì)掃描速度需要根據(jù)體系的性質(zhì)選定。一般來(lái)說(shuō)，電極表面建立穩(wěn)態(tài)的速度逾慢，這樣才能是測(cè)定的動(dòng)態(tài)極化曲線與使用穩(wěn)態(tài)技術(shù)接近。
陽(yáng)極鈍化曲線的主要試驗(yàn)數(shù)據(jù)是致鈍電流 , 電位或致鈍電位 , 鈍化電位等。一般來(lái)說(shuō)，致鈍電流 與硫酸濃度和溫度有關(guān)，而且動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)， 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(yàn)步鄹
（1）測(cè)量鎳在 硫酸溶液中的陽(yáng)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(cè)硫酸浸泡幾分鐘，除去氧化膜。
②洗凈電極池，注入待測(cè)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(duì)于飽和甘***電極)，終止電位位于 (相對(duì)于飽和甘***電極)，控制電極電位掃描速度為 、 、 、 ，分別測(cè)量單程陽(yáng)極極化曲線。
（2）量氯離子對(duì)陽(yáng)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(cè)定下面溶液的陽(yáng)極極化曲線，以考察氯離子對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果及曲線的意義。
5 思考題
通過(guò)陽(yáng)極極化曲線的測(cè)定, 對(duì)極化過(guò)程和極化曲線的應(yīng)用有何進(jìn)一步理解? 若要對(duì)某種進(jìn)行陽(yáng)極保護(hù), 應(yīng)首先測(cè)定哪些參數(shù)?
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳體銜編著，實(shí)驗(yàn)電化學(xué)，廈門大學(xué)出版社（1993）.
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