金屬表面的極化現象

2020-12-01 慧聰網

    慧聰表面處理網:如果採用陰極和陽極的初始電位計算腐蝕速度,所得到的結果要比實際體系的腐蝕速度大幾十倍甚至幾百倍。這一明顯差別使人們發現,腐蝕電池工作時,陰、陽極之間有電流通過,使得其電極電位值與初始電位值(沒有電流通過時的平衡電位值或穩定電位值)有一定的偏離,使陰、陽極之間的電位差比初始電位差要小得多,這種現象就稱為極化現象或極化作用。所以,在計算腐蝕速度時,應該採用通電以後陰、陽極之間的實際電位差。研究結果還發現,電極的極化與電流密度(單位電極面積上所通過的電流強度〕的大小有關,電流密度越大,極化也越大。而且陰極極化與陽極極化的規律也不同:陰極極化時,隨著電流密度的增大,電極電位向負的方向變化;而陽極極化時,電極電位隨電流密度增大而向正的方向變化。將電極上的電極電位中與電流密度〗之間的變化規律繪成曲線,即為極化曲線。為陰極極化曲線示意圖,圖2.37為陽極極化曲線示意圖,它是通過一定的電化學方法測繪出來的。

    對於可逆電極,某一電流密度下的電極電位值與平衡電位值之差,稱為該電極在給定電流密度下的過電位。這一概念在電鍍原理的介紹中將要用到。

    產生極化的機理總共有3種,即電化學極化、濃差極化和電阻極化。

    電化學極化就是由於電極上的電化學反應速度小於電子運動速度而造成的極化。以陽極為例,如果金屬失去電子變為金屬離子而進人溶液的速度小於電子從陽極流出的速度,則在陽極上就會有過多的正電荷積累起來,導致電極表面金屬一側負電荷減少,即陽極電位向正方向變化,發生了陽極極化。電流密度越大,則在相同時間內陽極上積累的正電荷就越多,電位越正,電極極化越大。

    濃差極化是由於溶液中的物質擴散速度小於電化學反應速度而造成的極化。仍以陽極為例,金屬溶解變為離子後,首先進人陽極表面附近的液體中,然後通過擴散作用進人溶液本體。如果離子向溶液本體中的擴散速度小於電化學反應生成離子的速度,那麼在電極表面附近的液層中金屬離子濃度就會變大,由能斯特方程可知,金屬的電極電位必然會變正,即發生陽極極化。電流密度越大,電極反應速度越快,則電極表面附近的離子濃度越高,陽極極化程度越大。

    電阻極化是由於在電極表面生成了具有保護作用的氧化膜、鈍化膜或不溶性的腐蝕產物等,它們的存在相當於增大了體系的電阻,使電極反應的進行受到阻礙,因而使電極電位發生變化,即產生極化作用。電阻極化主要發生在陽極上,由於氧化膜或鈍化膜等的存在,使得在金屬表面積累了過多的正電荷,從而使電極電位向正方向變化,即發生陽極極化。

    減少或消除電極極化的作用,稱為去極化作用。能減少或消除極化作用的物質,稱為去極化劑。例如,在陽極如果對電解液加強攪拌作用,使電極表面附近液層中的金屬離子儘快擴散到電解液本體中去,或者加人沉澱劑或結合劑(去極化劑;!,使陽極反應產物生成沉澱,可減少極化。

責任編輯:葉麗

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