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B. 可鈍化金屬的陽極極化曲線
圖為金屬鈍化過程的陽極極化曲線(採用控制電極電勢方法測定)。整個曲線分四個區:
活性溶解區見曲線AB部分,金屬按正常的規律發生陽極溶解。
鈍化過渡區見曲線BC部分,當電極電勢到達某一臨界值E1時,金屬的表面狀態發生突變,開始生成一層保護膜,隨著電極電勢正移,電流卻急劇下降,金屬的陽極過程按另一種規律進行,金屬開始鈍化。相應於B點的電勢E1和電流密度I1分別稱為致鈍電勢和致鈍電流密度。C點相應於已能覆蓋金屬表面的保護膜的生長基本結束點,C點電勢E2稱為穩定鈍化電勢或完全鈍化電勢。金屬鈍化研究中流行的弗萊德電勢(通過陽極極化使金屬鈍化後,中斷極化電流,在電勢-時間衰退曲線上所出現的平階電勢),有人提出它是E1,多數人認為是E2。
穩定鈍化區見曲線的CD部分,金屬以I3(即維持鈍態的電流密度)的速率溶解。I3基本上與電極電勢無關。這時金屬表面可能生成一層耐蝕性好的氧化物。
過鈍化區見曲線的DE部分,電流再次隨電極電勢的正移而增加。這可能由於氧化膜被進一步氧化生成更高價的可溶性氧化物,或某種新的陽極反應開始發生(例如氫氧離子在陽極放電,並放出氧氣)。相應於D點的電勢E4稱為過鈍化(或超鈍化)電勢。
C. 陽極保護的極化曲線
把電位與電流密度之間對應的關系畫成曲線叫做極化曲線。具有鈍性傾向的金屬在進行陽極極化時,如果電流達到足夠的數值,在金屬表面上能夠生成一層具有很高耐蝕性能的鈍化膜而使電流減少,金屬表面呈鈍態。繼續施較小的電流就可以維持這種鈍化狀態,鈍態金屬表面溶解量很小從而防止了金屬的腐蝕,這就是陽極保護的基本原理。
圖為典型的鈍性金屬陽極保護曲線,曲線中表現出四個特性:a. 活化區(曲線中AB段)施加陽極電流時,金屬表面發生如下反應:Fe-->Fe2++2e此區處於活性溶解狀態,且電位越正,電流密度越大,電流密度的大小反映出腐蝕的快慢。當電流密度超過峰值點後,電流急劇下降,這個峰值點對應稱為致鈍電流密度,對應的電位稱為致鈍電位。
b. 活化—鈍化區(BC段)
金屬處於由活化狀態向鈍化狀態的突變過程中,金屬開始發、鈍化,電流急劇下降,在金屬表面可能生成二價到三價的不穩定氧化物。
c. 穩定鈍化區(CD段)
不銹鋼中金屬元素發生氧化反應,生成高價氧化物(膜),這種氧化物溶解量很小,即腐蝕速率很低,這正是陽極保護所需要的電位控制區,對應的電流密度稱為維鈍電流密度,可由控制儀的
d. 過鈍化區(DF段)
當電位高於穩定鈍化區,電流又出現增大現象,鈍化膜轉化成可溶性的氧化物而遭受破壞,金屬腐蝕重新加劇,這區域稱為過鈍化保護區。陽極保護酸冷器的工作原理是把與硫酸接觸的全部表面作為陽極,另外設置一根或幾根陰極,形成電流迴路。向冷卻器施加一定的電流,使其產生陽極極化,通過致鈍電位,然後進入穩定鈍化區並維持其電位在這個區域,依靠在鈍化區新形成的鈍化膜降低冷卻器在硫酸中的腐蝕。