实验注意事项
如果是线性扫描极化的话,起始电位,低电位,终止电位都设置成开路电位
循环伏安法
电化学工作站中有专项极化测试菜单,包括的参数:起始电位,电位扫描速度,电位扫描方向。一般,选择从阴极开始(低于开路电位0.3-0.5V 就可以了),扫描速度:10mV/min,高电位设置在高于开路电位0.5V 左右,如果这种设置产生的电流很小,可以适当提高电位。
极化曲线测试法是一种破坏性测试,考察材料在比较极端条件下的抗腐蚀特性,你的Cu ,Zn 都很溶液溶解。用极化法,也只需要选择很小的电位范围,否则,就是你已经看到那样,全部溶解了。
阻抗法比较温柔,它考察材料在平衡(自然)状态下的腐蚀行为,是一种很常规的阻抗表征手段。
你给出的极化图的做法:
开路电位大致:-0.22V
电位扫描:起始电位设置为-0.35V ,终点电位为0.15V ,
循环次数:1周。(从-0.35向正方向扫描到0.15V ,然后,方向扫描回答-0.15V )
还有一个办法:采用恒电流模式测量。
理论上开路电位,是不是应该等于腐蚀电位,请帮忙分析一下下面的测试结果,开路电位测得-0.65V 左右,
而极化曲线测得腐蚀电位为-0.946v ,是因为当时做的时候极化范围取大了?
开路电位.jpg
极化曲线.jpg
仅就你的问题结合极化曲线分析一下(不涉及你做极化曲线的目的),供参考。
1.“理论上开路电位,是不是应该等于腐蚀电位”。个人认为,在腐蚀电化学上,在某种电解液中发生腐蚀的金属,其开路电位就是腐蚀电位。比如,海水中的钢。但是,电解液中会发生钝化的金属,其开路电位未必就是腐蚀电位。比如,Ca(OH)2溶液中的钢,它的开路电位可能在钝化区间,因此谈不上腐蚀电位。
2. 为什么测的开路电位与极化曲线的腐蚀电位不同,是不是范围取大了。 先说是不是范围取大了。不知道你测试的目的是什么,从曲线上看,确实范围取大了。测得开路电位-0.656V , 阴极极化到-1.2V(极化了约540mV) ,阳极极化到-0.2V (极化了约350mV) 。从测试动力学参数的角度看,一般没有必要测这么大的范围,极化最大200mV 足够了;从测试不同电化学反应的角度看,在你的测试范围内,极化曲线很简单,没有很多的电化学反应。简单说,极化范围取大了。 为什么测的开路电位与极化曲线显示的腐蚀电位相差很大?可能存在以下原因:首先,测试开路电位时,工作电极表面应该是经过打磨的(去除了表面氧化膜)。如果电极没有打磨,表面仍有氧化膜,在阴极极化很强(540mV )的情况下,氧化膜被还原,测到的腐蚀电位与测到的开路电位必然相差较大。还有一个原因(这个原因最可能),就是你的扫描速度太快(5mV/s),在电极反应还没有达到平衡的时候,某个电位就已经扫过去了。(详细解释我放在最后,如果你电化学基础比较好,可以不用看)
建议:1. 缩小扫描范围,降低扫描速度,看看结果怎么样。2. 从测得的开路电位开始扫描(-0.656V ),先扫阴极极化曲线;结束后,等开路电位稳定(稳定后的电位很可能不是-0.656V ),再扫阳极极化曲线。扫描速度要低,我一般最大1mV/s,你可以根据自己的情况调整。速度太低了也没必要,曲线相差不大。其实,早期的文献,极化曲线都是这样做的。这样做也符合极化的规律。后来,发现从阴极扫到阳极,对某些体系来说相差不大,而且省事,现在看到的文献,基本都是从阴极扫到阳极了。
极化曲线的测量,是准稳态测量,要得到准备的结果,必须符合“准稳态”的条件。比如,从开路电位0V 开始,做阴极极化。先极化到-5mV , 监测电流,电流基本稳定了,说明达到了“准稳态”,此时才能进行下一个电位的极化。如果很长时间不稳定,说明极化的太大了,要缩小极化范围。(如果你用恒电位仪做过极化曲线,对这个应该很熟悉了)你测量的极化曲线,相当于:测到-5mV ,电流还没有稳定呢(电流是由大变小,至稳定,和开路电位的图很像),就去测-10mV 了(因为你的扫描速度快),这时记录的电流是一个偏大的电流。
参考宋诗哲老师的《腐蚀电化学研究方法》
如何选取扫描范围?. 查阅文献,找出你的材料的自腐蚀电位,选择此电位正向、负向各加0.5V ,测试后如果两端还有横线(钝化区),可适当延长次处电位值
你的测试过程中参数设置不对,电流溢出了,所以是个平台,选择更大的电流量程或者选择自动量程即可
这样测量准确来说是不对的,不管从正电位扫到负电位,或者放过来扫都不能表示电极表面的真正变化过程,因为电位跨度太大,中间有很多不同的极化过程,使得某一电位下表面的状态受到前一电位区的极化过程影响,因此这样测得的极化曲线并不可信。
正确测量极化曲线的方法是先确定电极(不锈钢)的腐蚀电位,一般是在测量体系中开路下静置5-10分钟,测试测得的电位为不锈钢在该体系下的稳定电位(通常和腐蚀电位大小差不多),然后以这个电位为起点,有时也可以比这个电位偏小(测阳极极化曲线)或偏大(测阴极极化曲线)开始,偏离值约50mV 左右,然后开始往电位偏正方向扫描(阳极极化曲线),往偏负方向扫描(阴极极化曲线),最后将两条极化曲线整合。
扫描速率有快扫和慢扫两种方法,看你需要研究什么来定,比如要研究钝化膜的形成过程,那么就必须用慢扫,我们一般设为20mV/min=0.0003V/s;曾看过研究应力腐蚀裂纹尖端的腐蚀情况,那么采用快扫,具体方法记不清了。
希望有所帮助,供大家互相交流学习