鎳的陽極極化曲線的影響因素研究研究的背景：鋼鐵，尤其是特種鋼及其有色金屬的年產量是衡量一個國家工業發展水平的重要標準之一。世界各國都對鋼鐵生產及其應用給與極大的重視。然而，鋼鐵因為腐蝕造成的損失也是驚人的。據不完全統計，全世界因為腐蝕而損耗的金屬可達到當年鋼鐵生產總量的十分之一以上。因此，金屬腐蝕及其防護理論及其相關技術的研究尤為重要。研究金屬的方法因腐蝕機理的不同而不同。在電化學領域，陽極極化曲線是研究金屬電化學腐蝕及其防護的基本工具之一，通過對陽極極化曲線的測量及分析，可以獲得金屬在所給介質中溶解腐蝕和鈍化的信息，為金屬的防護提供實驗及理論依據。鎳的陽極極化曲線利用了CHI電化學分析儀，通過對鎳的陽極極化曲線的測定，研究鎳在不同介質中的腐蝕及鈍化行為，考察添加劑的種類及添加量，溫度及攪拌速度等因素對鎳腐蝕速率的影響。實驗儀器及藥品儀器CHI電化學分析儀，計算機，打印機，微型鉑電極，飽和甘汞電極，微型研究電極（如微型鎳電極），磁力攪拌器。藥品電解質溶液（如硫酸水溶液），添加劑（如氯化鈉，亞硝酸鈉，鉬酸鈉和三乙醇胺等）。實驗相關原理摘錄：（一）金屬的電化學腐蝕：不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中所發生的腐蝕是電化學腐蝕最突出的例子。

我們知道，鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易腐蝕，但潮濕的空氣中卻很快就會腐蝕。原來，在潮濕的空氣里，鋼鐵的表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量的氫離子與氫氧根離子，還溶解了氧氣等氣體，結果在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負極，碳是正極。鐵失去電子而被氧化.電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。

金屬材料與電解質溶液接觸

，

通過電極反應產生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中，金屬失去電子而被氧化，其反應過程稱為陽極反應過程，反應產物是進入介質中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原，其反應過程稱為陰極反應過程。在陰極反應過程中，獲得電子而被還原的物質習慣上稱為去極化劑。

在均勻腐蝕時，金屬表面上各處進行陽極反應和陰極反應的概率沒有顯著差別，進行兩種反應的表面位置不斷地隨機變動。如果金屬表面有某些區域主要進行陽極反應，其余表面區域主要進行陰極反應，則稱前者為陽極區，后者為陰極區，陽極區和陰極區組成了腐蝕電池。直接造成金屬材料破壞的是陽極反應，故常采用外接電源或用導線將被保護金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯接，以使腐蝕發生在電位較低的金屬上。鐵金屬的腐蝕化學方程式：吸氧腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時)

負極(Fe)：Fe=Fe2+＋2e-

正極：O2＋2H2O＋4e-=4OH-

總反應：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2

由于吸收氧氣，所以也叫吸氧腐蝕。

析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2被氧所氧化，生成Fe(OH)3脫水生成Fe2O3

鐵銹。

4Fe(OH)2

+

O2

+

2H2O

=

4Fe(OH)3

鋼鐵制品在大氣中的腐蝕主要是吸氧腐蝕。

Fe＋2H2O=Fe(OH)2＋H2↑

O2＋2H2O＋4e-→4OH-

2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2

2H+＋2e-→H2

析氫腐蝕主要發生在強酸性環境中，而吸氧腐蝕發生在弱酸性或中性環境中。（二）

典型的金屬陽極極化曲線如圖5-75-1。圖中，A點電勢為初始掃描電勢，它可以是電極的開路電勢，也可以由實驗者自己設定。圖中的陽極極化曲線可分為四個部分：

（1）AB段為陽極的活性溶解區：隨著電極電勢的升高，陽極電流逐漸增大，表示金屬的活性腐蝕增強，此時金屬晶格上的金屬原子溶解進入溶液中形成水合離子（或絡離子）

B點對應的電流jB稱為最大腐蝕電流。

圖5-75-1

典型的陽極極化曲線（2）BC段為過渡鈍化區：隨著電極電勢的逐漸升高，電流逐漸減小。這是因為此時電極表面逐漸形成某種吸附膜或氧化膜，致使電阻增大，電極過程受阻所致。

（3）CD段為穩定鈍化區：電極電勢急劇升高，而電流基本保持不變。這是因為電極表面已經形成一層致密的電阻膜。該電阻膜極大地阻止了電極過程的進一步進行，因而電流基本保持不變。C點對應的電流jC稱為穩定鈍化電流或維鈍電流，亦即最小腐蝕電流。如果要對金屬進行陽極保護，則必須把金屬構件的電勢控制在CD段。（4）DE段為過鈍化區：隨著電極電勢的進一步升高，電流復又增加。這是由于電極表面發生了其他陽極過程，例如氧氣的析出和/或由于電阻膜破裂而造成金屬的二次腐蝕。（三）測量方法:陽極極化曲線的測量是采用恒電勢儀控制電勢法完成的。控制電勢法又可以分為

靜態法和動態法兩種。靜態法是由低

到高每隔一定值施加一個電勢使陽極發生極化，然后測量電極在該電勢下的穩定電流值。該方法比較費時。但所需儀器設備較簡單，比較容易實現。動態法是利用自動掃描儀以適當的設定速度連續改變陽極的電極電勢，并同步測量各相應電勢下的瞬態電流，再由X—Y記錄儀或計算機自動記錄并繪制E—j曲線，即陽極極化曲線。自動掃描儀的掃描速率取決于所研究的電極系統。一般而言，電極表面建立穩態的速率愈慢，相應的掃描速率也應較慢。動態法所需儀器設備較復雜，但較省時間而且可以將測量資料存儲并隨時按需要進行加工處理，故在條件允許時大多采用動態法尤其是采用計算機自動控制線行掃描伏安法。實驗結果與分析：（見附表）由圖像比較四條曲線所得的實驗結果和路線的意義：隨著【Cl】濃度增大，臨界鈍化電流變大，說明金屬鈍化質量受【Cl】影響，鈍化電流隨電流密度的增大略有見效的趨勢。臨界鈍化電流隨硫酸濃度的增大而逐漸增大，隨【Cl】的增大，臨界鈍化電位變大，說明氯離子的存在使金屬更難鈍化。有以上分析可以得出如下的結論：硫酸濃度對極化曲線的影響：硫酸濃度太低，Ni不易極化，濃度太高，極化曲線太明顯以至于不易分析極化過程，故應取適中，一般取0.5mol/L硫酸濃度較為合適。KCl濃度:隨著氯離子濃度的從無到有，由低到高，極化曲線逐漸左移，CD區域逐漸變窄，鈍化電流越來越高，表示鎳越來越不易鈍化，鈍化不穩定，質量不好。掃描速度：掃描速度越慢，極化曲線越趨于靜態，圖線越趨于完整清晰，但速度若太慢，一次實驗的時間太長，所以速度不能太慢。等待時間:等待時間若太短或太長得到的曲線的峰值都沒有達到動態時的峰高，時間太短為達到峰值就進入下一個外加電壓階段，太長峰值就已越過了，故應選擇一個合適的等待時間。從極化開始到達到穩態需要一個較長的時間，一般五分鐘較為合適。