一、实验目的

（1）了解金属钝化行为的原理和测量方法；

（2）掌握用线性电位扫描法测定镍在硫酸溶液中的阳极极化曲线和钝化行为；

（3）测定C1-浓度对Ni钝化的影响。

二、实验原理：

1、金属的钝化

金属处于阳极过程时会发生电化学溶解，其反应式为：M → Mn+ + ne在金属的阳极溶解过程中，其电极电势必须大于其热力学电势，电极过程才能发生。这种电极电势偏离其热力学电势的行为称为极化。当阳极极化不大时，阳极过程的速率(即溶解电流密度)随着电势变正而逐渐增大，这是金属的正常溶解。但当电极电势正到某一数值时，其溶解速率达到最大，而后，阳极溶解速率随着电势变正，反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化。

金属之所以由活化状态转变为钝化状态，目前对此问题有着不同看法:

（1）氧化膜理论:在钝化状态下，溶解速度的剧烈下降，是由于在金属表面上形成了具有保护性的致密氧化物膜的缘故。

（2）吸附理论:这是由于表面吸附了氧，形成氧吸附层或含氧化物吸附层，因而抑制了腐蚀的进行。

（3）连续模型理论:开始是氧的吸附，随后金属从基底迁移至氧吸附膜中，然后发展为无定形的金属-氧基结构。

各种金属在不同介质或相同介质中的钝化原因不尽相同，因此很难简单地用单一理论予以概括。

2、影响金属钝化过程的几个因素

（1）溶液的组成

溶液中存在的H+、卤素离子以及某些具有氧化性的阴离子对金属钝化现象起着显著的影响。在中性溶液中，金属一般是比较容易钝化的；而在酸性或某些碱性溶液中要困难得多。

（2）金属的化学组成和结构

各种纯金属的钝化能力均不相同，以Fe、Ni、Cr种金属为例，易钝化的顺序Cr＞Ni＞Fe。

（3）外界因素

当温度升高或加剧搅拌，都可以推迟或防止钝化过程的发生。这显然是与离子的扩散有关。在进行测量前，对研究电极活化处理的方式及其程度也将影响金属的钝化过程。

3、研究金属钝化的方法

电化学研究金属钝化通常有两种方法：恒电流法和恒电势法。由于恒电势法能测得完整的阳极极化曲线，因此，在金属钝化研究中比恒电流法更能反映电极的实际过程。用恒电势法测量金属钝化可有下列两种方法。

（1）静态法

将研究电极的电势恒定在某一数值，同时测量相应极化状况下达到稳定后的电流。

（2）动态法

将研究电极的电势随时间线性连续地变化，同时记录随电势改变而变化的瞬时电流，就可得完整的极化曲线图。

虽然静态法的测量结果较接近静态值，但测量时间太长，所以，在实际工作中常采用动态法来测量。本实验亦采用动态法。

4、金属的钝化曲线

ic 一临界钝化电流Ec 一临界钝化电位ip 一稳定钝化电流AB一活性溶解区BC一过渡钝化区CD一稳定钝化区DE一过钝化区

三．实验仪器和药品

PS-168B型电化学测量系统，电脑

电解池（三颈瓶）

研究电极：镍电极

参比电极：双液接饱和甘汞电极（SCE）

辅助电极：铂电极

0.5 moldm-3 H2SO4溶液

饱和氯化钾溶液

四．实验步骤

1、开启电脑电源。开启PS-168B型电化学测量系统的电源（开关在仪器背面），按下“恒电位”，预热待用。

2、洗净电解池，注入约0.5 moldm-3 H2SO4溶液，检查饱和甘汞电极中KCl溶液的液面高度。在甘汞电极在外套管中滴入约0.5MH2SO4溶液并套在甘汞电极上，安装于电解池上。用蒸馏水洗净铂电极，安装于电解池上。用细砂纸将镍片电极的一面打磨至光亮，再将镍片电极置于H2SO4溶液中浸泡2分钟，安装于电解池上。电化学系统与3个电极连接。

3-1 双击电脑桌面上的“PS-168B型电化学测量系统软件”。

3-2 点击“1 自定义系统”。

输入文件名，文件名为实验者的姓名。其余位置无需输入内容。

点击“1 控电位”。

点击“确认”。进入下一层界面。

3-3 点击“参数设置”。

A/D采样周期“10000”毫秒。

图形输出方式“E-I”。

点击“确认”。进入下一层界面。

3-4 点击“波形选择”。

点击“1 E vs Eref”。

点击“锯齿波”。幅值u1 mV “-250”。 幅值u2 mV “1500”。周期T（s）“1750”。周期个数“1”。

点击“确认”。进入下一层界面。

3-5 点击“开始运行。

点击“进入下一步”。实验开始。

4、电压上升至1500mV后，阳极极化完毕。数据存盘。把3个电极从电解池中取出，洗净。

5、数据存入U盘。关闭电源。

五、实验数据处理

1、 新建一个Excel文件，选择工具栏上“数据”→“导入外部数据”→“导入数据”→选择相关实验数据文件（“文件类型”选择“所有文件”）

2、 点击“导入起始行”→输入“10”，文件原始格式选择“Windows（ANSI）”→点击“下一步”→“逗号”前打“√”，“Tab键（T）”前的“√“去掉，→点击“下一步”，完成，确定。

3、 选择相关实验数据作极化曲线。确定峰值电流和钝化电位区间。

4、 保存文件名为实验小组成员中的一个学号、姓名。

七．实验结论

八：问答题

指导教师批阅意见：

成绩评定：

注： 1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。