镍在硫酸溶液中的钝化行为

镍在硫酸溶液中的钝化行为

Ⅰ目的要求

一、测定镍在硫酸溶液中的恒电势阳极极化曲线及其钝化电势。

二、了解金属钝化行为的原理各测量方法。

Ⅱ基本原理

一、金属的阳极过程：

金属的阳极过程是指金属作为阳极发生电化学溶解的过程。

M → M n+ + n e-

在金属的阳极溶解过程中，其电极电势必须高于其热力学电势，电极过程才能发生。这种电极电势偏离其热力学的现象称为极化。

当阳极极化不大时，极化的速率随着电势变正而逐渐增大，这就是金属的正常溶解。当电极电势正到某一数值时，其溶解速率随着电势变正，反而大幅度地降低，这种现象称为：金属钝化。

研究金属的阳极溶解及钝化通常采用两种方法：控制电势法和控制电流法。

控制电流法：

恒电流法极化电极所得到的极化曲线。当电流密度不大时，金属的阳极极化溶解过程是“正常的”，即阳极溶解速度随着电极电势变正而增大（AB段）。但当阳极电流密度超过某一临界值时，就会出现电极电势突然变正（BC段），金属的正常溶解速率则大幅度减慢了。

控制电势法

控制电势法可以测得完整的阳极极化曲线，它有一个“负坡度”区域的特点，具有这种特点的极化曲线是无法用控制电流的方法来测定的。因为同一个电流I 可能相应于几个不同的电极电势，因此对于大多数金属来说，用控制电势法比较好。

用控制电势法测到的阳极极化曲线可分为四个区域：

①、AB段为活性溶解区；②、BC段为过渡钝化区；③、CD段为稳定钝化区；④、

DE为超钝化区。

影响金属钝化过程的因素

影响金属钝化过程的因素有以下几个因素：溶液的组成、金属的化学组成和结构、外界因素（如温度、搅拌等）

恒电势阳极极化曲线的测量原理和方法

控制电势法测量极化曲线时，一般采用恒电位仪，它能将研究电极的电势恒定地维持在所需值，然后测量对应于该电势下的电流。由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随时间而改变，故一般测出的曲线为“暂态”极化曲线。实际测量中方法有：①、静态法；②、动态法。

Ⅲ实验步骤

1、洗净电解池，注入约0.5mol·dm-3H

2SO

4

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0.5MH

2SO

4

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。再将镍片电极置于丙酮浸泡2分钟，再置于H

2SO

4

溶液中浸泡

2分钟，安装于电解池上。

2、通电前，各开关、旋钮的位置：“溶液电阻补偿”部分，开关位于“断”(非圆点位置）；“电流选择”位于“100mA”档；“量程扩展”位于“×1”；“电位/电流”位于“电压”；“工作方式”位于“参比测量”；“负载选择”位于“电解池”；“内给定”位于“通”；“外给定”位于“断”；“极性”位于“＋”；“内给定电压”旋至“0”；“微调”旋钮逆时针旋到底；电流表置于“D cA20m”档。

3、开启恒电位仪电源，旁边指示灯亮，此时DPM显示镍电极的稳定电势?稳，待其稳定后记录此数据。

4、将“工作方式”置于“平衡调节”，将微调调至使“内给定电压”等于稳定电势?稳。

5、将“工作方式”置于“恒电位”，开始计时，2分钟后，记录电位和电流。依次按电位每减少0.05 V，每2分钟记录一次电位和电流。

6、一直测到，氧在研究电极表面上大量析出为止（即有大量气泡析出）。

7、实验完毕，关闭电源，把镍片从溶液中取出。

注意：当“微调”旋钮逆时针旋到底时，将“极性”开关向下拨到“－”，再向顺时针方向调节。当“微调”旋钮顺时针旋到底，将“极性”开关拨至“0”，再将“微调”旋钮逆时针旋到底，将“内给定电压”旋至“1”，将“极性”开关拨回“－”，再将“微调”旋钮顺时针旋转调节电势。如果当“微调”旋钮顺时针再一次旋到底，又将“极性”开关拨至“0”，再将“微调”旋钮逆时针旋到底，将“内给定电压”旋至“2”，将“极性”开关拨回“－”，再将“微调”旋钮顺时针旋转调节电势。

Ⅳ实验数据记录