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2023-06-19
伊文思极化图：理论分析腐蚀现象的利器
【摘要】：从理论上讨论腐蚀问题和现象时常用到伊文思极化图，简介如下。图5-3 伊文思极化图图5-3中的纵坐标代表电极电位E，上端电位为负，下端电位为正，故上端用-E标出；横坐标表示电流I。现以碳钢的腐蚀为例，讨论伊文思极化过程。在对腐蚀过程的机理及控制因素进行理论分析时，常用理想极化曲线，例如，伊文思极化图就是一种简化的理想极化曲线组成的图，用它来分析、解释腐蚀问题极为方便。
从理论上讨论腐蚀问题和现象时常用到伊文思（Evans）极化图，简介如下。
1.极化曲线
表示电极电位与极化电流密度或极化电流强度之间关系的曲线称为极化曲线。当电极进行阳极极化时的极化曲线称为阳极极化曲线；当电极进行阴极极化时的极化曲线称为阴极极化曲线。
2.伊文思（Evans）极化图
如果只考虑腐蚀过程中阴极极化和阳极极化性能的相对大小，不考虑电位随电流变化的细节，可简单将极化曲线表示为直线的形式，并用电流强度代替电流密度作横坐标，这样简化得到的腐蚀极化曲线就称为伊文思极化图，利用伊文思极化曲线可判断电极的极化程度及特征，如图5-3所示。
图5-3 伊文思极化图
图5-3中的纵坐标代表电极电位E，上端电位为负，下端电位为正，故上端用-E标出；横坐标表示电流I。现以碳钢的腐蚀为例，讨论伊文思极化过程。
图中的Ee，a-S线是Fe的阳极极化曲线，代表Fe在阳极溶解Fe—→Fe2++2e时碳钢的电极电位随其电流强度变化的情况。当电流强度趋于零时，它处于Fe的平衡电位Ee，a。随着Fe的阳极溶解的电流强度的增加，电极电位逐渐向正的方向移动。
图5-3中的Ee，k-S线是水中溶解氧的阴极极化曲线，代表O2在碳钢电极表面进行阴极还原反应1/2O2+H2O+2e—→2OH-时O2的阴极还原电位随电流强度变化的情况。当电流强度趋于零时，它处于O2的平衡电位Ee，k。随着电流强度的增加，氧的阴极还原电位逐渐向负的方向移动。
由于孤立金属的腐蚀过程中发生的阳极反应和阴极反应是一对共轭反应，其阳极反应的速度应等于其阴极反应的速度，即阳极区的极化电流强度Ia等于阴极区的极化电流强度Ik，故此时钢的阳极极化曲线与氧的阴极极化曲线两者相交于S点。S点的电位即为该金属的腐蚀电位Ec，S点的电流强度即为该金属的腐蚀电流强度Ic。在腐蚀电位Ec时，有：
用阳极区的面积A去除Ic，即可得到表征腐蚀速度的腐蚀电流密度ic。
在理想电极上得到的极化曲线不能直接测量出来，而是在测得实测极化曲线的基础上或根据实验数据的计算或用实测极化曲线外推而绘制出来。在对腐蚀过程的机理及控制因素进行理论分析时，常用理想极化曲线，例如，伊文思极化图就是一种简化的理想极化曲线组成的图，用它来分析、解释腐蚀问题极为方便。
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