用图解分析法求实际腐蚀速度

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸工业计算手册下册》第19页（1709字）

［说明］在电化学腐蚀组成的微电池中，阳极电位的升高称为阳极极化作用；阴极电位的降低叫阴极极化作用。由于阳极及阴极化作用的发生，即使阳极(被腐蚀的金属)上的电流密度比理论计算值要小得多，因而，若要计算实际的腐蚀速度，实际上是求实际腐蚀电流的问题。

［原理］当腐蚀电池作用后，由于极化作用，阳极电位将由E°_阳E°_阳，阴极电位由E°_阳E°_阴。假设电阻不变的情况下，其腐蚀电流可根据欧姆定律求出：

金属由于阳极而转移入溶液中的金属腐蚀速度，可用法拉第定律直接计算(式2－1－36)，该式中除了实际腐蚀电流未知外，其他的常数在给定的情况下是已知的。为了准确和迅速测定腐蚀系统的实际腐蚀电流值(I)，目前多采用图解的分析方法，从直接测出腐蚀过程中的极化曲线来找出实际的腐蚀电流值。

［步骤和方法］

①作腐蚀极化图

图2－1－5为一腐蚀电池系统，由两个电极浸入电解质溶液中组成，外串联着电阻箱和电流表，并用标准电极通过电位差计，经常测量两个电位的变化情况。当腐蚀电流未开始工作时，即开关未接通，腐蚀电流为零，阳极和阴极的电位分别为E°_阳和E°_阴；当腐蚀电池工作后，因串联着一个非常大的电阻，故腐蚀系统仍相当于电路未接通的情况，此时，阳极和阴极的电位仍分别为E°_阳和E°_阴，也就是起始的电位。当减少电阻时，电流由零逐渐增大，如果不发生极化，当R=0时，则Ix。但实际上由于电池极化的结果，在R0时，I趋向于一个一定的最大值(I_最大)。如果在实验时，使电阻逐渐减小，同时测量所通过的电流强度和两极的电流，并将结果绘制成图，即可得腐蚀极化图(见图2－1－6)。

图2－1－5 腐蚀电池测量装置

图2－1－6 腐蚀电池电流、电阻和阴、阳极电位的关系

2求腐蚀电流I_最大

当电阻(包括外阻与内阻)进一步减少趋近于零时，电流达到最大。此时由于进一步极化，阳极极化曲线与阴极极化曲线将相交于S点。在S点上，E_阳=E_阴，即E_阴－E_阳=0，故IR=0，而I是不会为零的，所以只能是R为零。即只有当R=0时，才能出现S的交点，但总电阻不可能为零，S点就不可能得到，电流只能达到和I_最大相接近的数值I^′，而在两极曲线之间还存在着一定的电位差△E，此时，△E=I′Re。

在理论上，可以将阳极极化和阴极极化两条曲线延长，直至相交于S点，与这点相对应的横座标，就是腐蚀电池可能出现的电流最大值，其纵座标即表示这一腐蚀系统的总电位(Ex)。由于极化作用，阳极与阴极的电位已趋于同一数值。

如果只考虑腐蚀电池中阳、阴极极化性能的相对大小，而不管电极电位随电流变化的详细情况，就可以把极化曲线表示为直线示意图，如图2－1－7，这种简化的图解，称为伊文思曲线图。在大多数情况下，由于电极之间都是短路，如果电解质溶液的电阻不大，电阻就不会对腐蚀电流发生很大影响，因此，腐蚀实际电流主要就由电极的极化性能决定，即I_最大即可作为实际腐蚀电流。

图2－1－7 伊文思极化图解

③求腐蚀速度

根据以上方法求出的I_最大，根据式2－1－36，即可求出实际腐蚀速度。即

式中符号含义及单位同式2－1－36