·396· 北京科技大学学报 2004年第4期 自腐蚀电流及电化学参数计算的问题.图1为钛 ,所以=2-。，外推阴极塔菲尔区的直线到阴 合金TC4在纯水和3%NaCl溶液中测定的动电位 极弱极化区，将得到此区域内的值，。为实测数 极化曲线. 据，于是可得到对应过电位下的.可视为阳极 在计算自腐蚀电流密度的过程中经常会由 塔菲尔区外推到阴极区的结果，可利用其对数与 于阳极极化区难以找到理想的塔菲尔区而不易 对应过电位作图得到a,b.另外根据式(3)可利用 直接求得，因此本文中的自腐蚀电流密度将主要 a,b,再次计算ioam以验证由a,b得到的im的可靠 利用阴极极化区（数据不充分时，个别体系会利 性，如两者接近说明在阴极区所取的塔菲尔区基 用阳极弱极化区数据)求解a,b,a,b,n等数据. 本合理，否则重新确定阴极塔菲尔区，重复以上 在强极化区极化电流和过电位存在塔菲尔关系： 过程，在实际的数据处理中塔菲尔区一般取阴极 ne=a.+blgie (1) 过电位100-300mV之间，弱极化区取0-50mV之 n.=a.+b,lgi, (2) 间. 其中，a.=-2.3 RnIgicmlanF,,b.=2.3RT1anF,a= 传递系数a,B有a+B=1的关系，且一般为0.5 -2.3 RTIgiam/BnF,b.=2.3 RTIB.nF,a,A2为还原反应 左右，数据处理中设传递系数为0.5，可利用公式 的阴极反应传递系数和氧化反应的阳极反应传 b.=2.3 RT/anF和b.=2.3 RT /BanF分别计算氧化还 递系数.由系数关系可得： 原反应中控制步骤的电子得失数，即O+e一R中 Igica=-a/b.--a/b, (3) 的n值， 因此原则上只要得到阴极区或阳极区塔菲 以下分别采用以上方法计算了钛合金TC4 尔直线的斜率和截距即可求得自腐蚀电流m· 在水和3%NaCl溶液中的电化学参数. 外加阴极极化电流密度为腐蚀过程中阴极 TC4合金在水中电化学参数的计算过程及 还原速度与金属阳极溶解速度之差，即=2一 结果见图2及表2和表3. (a)在水中 b)在3%NaCI水溶液中 3 01 -1 -2 -3 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -9 -7 -5 -3 g[i(A·cm] Ig [i/(A.cm)] 图1钛合金TC4的极化曲线 Fig.I Polarization curves of titaniom alloy TC4 0.06 (a)阴极塔菲尔区 b)推算的阳极塔菲尔区外延段 0.10 0.01 018 E0.03 0.26 0.05 0.34L1 1 0.07⊥ -5.6 -5.4-5.2 -5.0 -4.8 -6.2 -6.1 -6.0 -5.9 Ig [i/(A.cm] Ig [i/(A.cm] 图2水溶液中TC4合金塔菲尔区过电位与电流对数的关系图 Fig.2 Relationships between potential and current in Tafel area for titaniom alloy TC4 in water. 3 % . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 4 年 第 4 期 自腐 蚀 电流及 电化 学参 数 计算的 问题 . 图 1为 铁 合金 T C 4在 纯 水和 3 % N a C I溶 液 中测 定 的 动 电位 极化 曲线 . 在 计 算 自腐 蚀 电 流 密度 的 过 程 中 经 常 会 由 于 阳极 极 化 区 难 以找 到 理想 的塔 菲 尔 区 而 不 易 直 接 求得 , 因此 本文 中的 ` 自腐蚀 电流密 度 将主 要 利 用 阴极极 化 区 (数 据 不充 分 时 , 个 别 体 系会 利 用 阳极 弱 极 化 区数 据 ) 求 解 ac , cb , .a , 瓦 , n 等 数 据 . 在 强 极化 区 极化 电流和过 电位 存在 塔菲尔 关 系 : 爪 二 ac +b · l g ic ( 1) 叮一 -af b · l g ’l. (2 ) 其 中 , ac 二 一 .2 3 R n g蝙a/ I n F, cb = .2 3 R T/ a : ” 只 .a = 一 .2 3 RlT g蝙棍 刀只 b一 .2 3 R洲几翔只 山 , 八为 还 原反应 的 阴极 反应 传 递 系 数和氧 化 反应 的阳 极 反 应 传 递 系 数 . 由系数 关 系可 得 : lg l c闭 = 一 久乃 ` = 一口扩占 . (3 ) 因此 原则 上 只 要 得 到 阴 极 区 或 阳 极 区 塔 菲 尔 直线 的斜率 和 截距 即可 求得 自腐 蚀电流 编 . 外 加 阴极 极化 电流密 度ic 为腐蚀过程 中 阴极 还 原速 度 儿与金 属 阳极 溶解 速度 i ` 之 差 , 即 .i = 毛一 i : , 所 以 1 1 二 几一 孔 , 外 推 阴极塔 菲尔 区 的 直线 到 阴 极弱 极 化 区 , 将 得到 此 区 域 内 的应值 , ic 为实 测 数 据 , 于 是 可得 到 对应 过 电位 下 的i 二 i , 可视 为 阳 极 塔 菲 尔 区外 推到 阴 极 区的 结果 , 可 利用 其对数 与 对 应 过 电位作 图得 到a , 瓦 . 另外 根据 式 (3) 可 利 用 久 , .b 再 次 计 算标 以验 证 由ac , bc 得到 的硫 的可靠 性 . 如 两 者接 近 说 明在阴极 区所 取 的塔菲尔 区基 本 合 理 , 否 则重 新 确 定 阴极 塔菲尔 区 , 重 复 以上 过 程 . 在实际 的数据处 理 中塔菲尔 区一 般取 阴 极 过 电位 10 ~3 o m V 之 间 , 弱极 化区取 小50 m V 之 间 . 传 递 系 数 a 消 有 a 切 = l 的关 系 , 且一 般 为 .0 5 左右 , 数据 处 理 中设 传递系 数 为 .0 5 , 可利 用 公 式 b 。 = .2 3R T/ a ln F 和 b行 .2 3R T 棍nF 分 别计 算 氧化 还 原反 应 中控 制 步骤 的 电子 得 失数 , 即 0 + en 一 -双中 的 n 值 . 以 下 分别 采 用 以上 方 法 计 算 了钦 合 金 T C 4 在 水 和 3% N aC I溶液中 的 电化 学参 数 . T C 4 合 金 在 水 中 电化 学 参 数 的 计算 过程 及 结果 见 图 2 及 表 2 和 表 3 . 伪)在 n,且U ǎ国à奋自VS 一 国口(S争白) -l-2 19 【刀(人 · e m 一 2 )] 一 7 一 5 一 3 一 1 19 [i(/ A · c m 一 , 一-87 ) ] -3 一 图 1 钦合 金 T C 4 的极 化 曲线 F啥 . 1 P o la r 耽a灯心. cu vr es of ti t a n 她. a ll o y T C 4 一刁 . 0 6 刁 . 10 赶 刁 · 18 ~刁 . 26 0 刁 . 0 1 伪) 推算的阳极塔菲尔区外延段 赶 刁 · 0 3 刁 . 0 5 一 0 . 34 刁 . 0 7 一 .5 6 一 5 .4 一 .5 2 一 5.0 一 4 . 8 一 6 . 2 一 .5 9 19 【刀(A . e m 一 , )] 一 6 . 1 一 .6 0 19 【i/ (A · c m 一勺] 圈 2 水 溶液 中 T C 4 合 金塔 菲 尔 区过 电位与 电流对 数 的关 系图 F哈Z eR 肠廿皿s h勿s 加幻降. . 脚t e n 七画l a n d e u r r e . t i o aT fe l a 湘 fo r t i扭 n i u . a】l o y T C 4 加 wa 妞 r