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镍的阳极极化曲线的影响因素研究

研究的背景：

钢铁，尤其是特种钢及其有色金属的年产量是衡量一个国家工

业发展水平的重要标准之一。世界各国都对钢铁生产及其应用给与极

大的重视。然而，钢铁因为腐蚀造成的损失也是惊人的。据不完全统

计，全世界因为腐蚀而损耗的金属可达到当年钢铁生产总量的十分之

一以上。因此，金属腐蚀及其防护理论及其相关技术的研究尤为重要。

研究金属的方法因腐蚀机理的不同而不同。在电化学领域，阳极极化

曲线是研究金属电化学腐蚀及其防护的基本工具之一，通过对阳极极

化曲线的测量及分析，可以获得金属在所给介质中溶解腐蚀和钝化的

信息，为金属的防护提供实验及理论依据。

镍的阳极极化曲线利用了CHI电化学分析仪，通过对镍的阳极

极化曲线的测定，研究镍在不同介质中的腐蚀及钝化行为，考察添加

剂的种类及添加量，温度及搅拌速度等因素对镍腐蚀速率的影响。

实验仪器及药品

1.仪器CHI电化学分析仪，计算机，打印机，微型铂电极，饱

和甘汞电极，微型研究电极（如微型镍电极），磁力搅拌器。

2.药品电解质溶液（如硫酸水溶液），添加剂（如氯化钠，亚

硝酸钠，钼酸钠和三乙醇胺等）。

实验相关原理摘录：

（一）金属的电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生

原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化

学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例

子。

我们知道，钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中

却很快就会腐蚀。原来，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄

薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧

气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁

和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，

碳是正极。铁失去电子而被氧化.电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要

原因。

金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐

蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其

反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆

盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金

属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反

应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。

在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没

有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表

面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，

则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。

直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将

被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电

位较低的金属上。

铁金属的腐蚀化学方程式：吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱

时)负极(Fe)：Fe=Fe2+＋2e-

正极：O2＋2H2O＋4e-=4OH-

总反应：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2

由于吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。

析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2被氧所氧化，生成Fe(OH)3脱水

生成Fe2O3铁锈。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。

Fe＋2H2O=Fe(OH)2＋H2↑O2＋2H2O＋4e-→4OH-

2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)22H+＋2e-→H2

析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中

性环境中。

（二）典型的金属阳极极化曲线如图5-75-1。图中，A点电势为初始

扫描电势，它可以是电极的开路电势，也可以由实验者自己设定。图

中的阳极极化曲线可分为四个部分：

（1）AB段为阳极的活性溶解区：随着电极电势的升高，阳极电流逐

渐增大，表示金属的活性腐蚀增强，此时金属晶格上的金属原子溶解

进入溶液中形成水合离子（或络离子）B点对应的电流jB称为最大

腐蚀电流。

图5-75-1典型的阳极极化曲线

（2）BC段为过渡钝化区：随着电极电势的逐渐升高，电流逐渐减小。

这是因为此时电极表面逐渐形成某种吸附膜或氧化膜，致使电阻增大，

电极过程受阻所致。

（3）CD段为稳定钝化区：电极电势急剧升高，而电流基本保持不

变。这是因为电极表面已经形成一层致密的电阻膜。该电阻膜极大地

阻止了电极过程的