腐蚀电化学实验报告

材料基礎實驗（二） 腐蝕電化學實驗

阳极和阴极存在于同一金属上，在巨观上必然会有同一电位。因此最近对腐蚀现象多以混合电位的观念来解释，但两者并不冲突。混合电位的观念是建立在金属虽有无数的局部小电池，两极之间虽有电位差，但因电化学反应的极化现象，造成过电压的效应而处在同一电位，亦即混合电位(mixed potential)。实际上金属是优良导体，对外只能存在一共同的电位。混合电位的原理是根据下列两个电化学反应的假设而成立：

1.任何电化学反应均可细分为两个或两个以上的部份氧化和还原反应。 2.在一个电化学反应中，电荷不曾累积在极板上。

第一条表示一个电极可以有多种氧化或还原反应同时进行。第二条则是因为电化学反应的电极不是用来当电容充电，虽然电极表面有双层电容(double layer capacitance)，但这不属于电化学反应的法拉第程序，此处不予讨论。既然电荷不曾在电极上累积，则阳极上全部的氧化反应必等于阴极上全部的还原反应，亦即阳极电流等于阴极电流。很多腐蚀现象均可借由混合电位原理解释。 腐蚀进行中的金属，其腐蚀电位(Ecorr)和腐蚀电流(Icorr)可以借由混合电位原理求得。以锌在盐酸中的腐蚀现象为例说明，锌的氧化和氢离子的还原(氢气冒泡)均发生在金属锌表面。金属锌为一良好导电体，故两极必有同一电位，即混合电位(mixed potential)或腐蚀电位(corrosion potential)。根据混合电位原理，阳极电流必和阴极电流相等，而阳极电流就是腐蚀电流，假设锌的腐蚀反应不是很快，则氧化电流或还原电流均不大，此时两极的反应均可由活性极化支配，电位与电流呈线性关系，适用塔弗公式。阳极和阴极极化曲线的交点电位相等，两者电流亦相等，因此金属的腐蚀电位和腐蚀电流(corrosion current)可以很容易的借由图解获得。图五说明锌在盐酸中腐蚀的电极动力(电位)曲线，氧化和还原反应曲线均为直线，因为假设只有活性极化发生。由混合电位原理得知阳极电流等于阴极电流，故两线的交点即为腐蚀电位和腐蚀电流的坐标。腐蚀电位(Ecorr)即阴极和阳极的共同电位，亦即混合电位。锌和氢的平衡电位及其交换电流密度均可由已知的表列查得，如果能求得塔弗斜率(可由氧化还原曲线实验测知) ，则腐蚀电位和腐蚀电流即可以由绘图求知 。可见平衡电位 、交换电流和塔弗斜率乃为决定腐蚀电位和腐蚀电流的重要因素 。

圖五 9