獨(dú)立的聚苯胺（PANI）粉末壓片電極，并通過其與1Ci.13不銹鋼的耦合作用研究了PANI對(duì)1Ci13在1mol/L和5molL硫酸中的防腐蝕效應(yīng)。結(jié)果表明，很小面積的PANI陰極即可以居持1Ci.13不銹鋼穩(wěn)定鈍化較長(zhǎng)時(shí)間。PANI對(duì)1Ci.13不銹鋼具有的這種陽(yáng)極保護(hù)作用（伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)）保護(hù)效率很高且有安全性，具有潛在應(yīng)用前景。
1Ci13不銹鋼；伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)；聚苯胺；H2S4；電化學(xué)保護(hù)0前言金屬腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失，為此人們采取各種手段以期減緩金屬的腐蝕，陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)就是其中之一。20世紀(jì)50年代初就有人首先提出了利用鈍化理論來(lái)保護(hù)強(qiáng)腐蝕酸性介質(zhì)中的金屬的可能性|1，到20世紀(jì)60年代逐漸形成了陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)。陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)能降低金屬的腐蝕速度，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于能對(duì)強(qiáng)腐蝕性酸性介質(zhì)中的金屬進(jìn)行有效的保護(hù)，且僅需要施加很小的外加電流。但陽(yáng)極保護(hù)保護(hù)技術(shù)還未能被廣泛使用，原因在于它需要安裝并維護(hù)復(fù)雜且昂貴的外加電源，所需成本比較大。另外它存在過保護(hù)或欠保護(hù)的隱患，一旦失控，將加速金屬腐蝕，產(chǎn)生難以估計(jì)的嚴(yán)重后果。
本研究提出了一種新的陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)即聚苯胺（PANI）的伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)。它無(wú)需外加電源，只通過一個(gè)具有較正電位的陰極屏向被保護(hù)金屬陽(yáng)極提供鈍化電流，使金屬處于鈍化電位區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極保護(hù)。自制了獨(dú)立的PANI粉末壓片電極，并通過其與1Cr13不銹鋼的耦合作用研究了伐尼陽(yáng)極保護(hù)效應(yīng)。
聚苯胺的合成采用化學(xué)氧化法聚合制備PANI溶液體系為高氯酸。在0°c溫度下，將苯胺與高氯酸混合，不斷攪拌，慢慢滴加過硫酸銨溶液，氧化聚合6h反應(yīng)結(jié)束后依次分別用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌反應(yīng)產(chǎn)物并抽濾，至濾液基本無(wú)色，然后將產(chǎn)物在真空干燥箱中恒溫（60°C）約24h即得到PANI粉末。
單獨(dú)的聚苯胺電極的制備把合成的PANI碾細(xì)，與50%的聚四氟乙烯（PTFE）溶液按一定比例混合并攪拌均勻，然后在搟膜機(jī)上搟膜，膜厚60m左右，再根據(jù)要求把不同面積的膜片用壓片機(jī)在6MPa壓力下緊壓在100目的鈦網(wǎng)上，得到不同面積的PANI電極（見）。膜片與金屬網(wǎng)之間的附著力較好，在5molLH2S4中浸泡2a都不會(huì)鼓泡或剝離。
鈦網(wǎng)聚苯胺+四氟乙烯L3聚苯胺、1Cr13不銹鋼電極的電化學(xué)行為首先測(cè)量了聚苯胺電極在1mol/L和5molLH2S4溶液中的開路電位，待其電位穩(wěn)定后從開路電位開始測(cè)量其陰極極化曲線；測(cè)量1C r13電極在1 mol/L山S4溶液中的陽(yáng)極極化曲線，確定致鈍電位、致鈍電流和維鈍電流。
耦合電位和混合電流測(cè)量將PANI電極分別在1molL和5mol/L的H2S4溶液中與1Cr13不銹鋼耦合見測(cè)量?jī)呻姌O短路后相對(duì)于飽和甘汞電極（SCE）的電位即為混合電位，測(cè)量?jī)呻姌O間的短路電流即為耦合電流，測(cè)量均采用ZF-3型恒電位儀。本文電位除特別說(shuō)明外，均相對(duì)于SCE 1Cr13不鎊鋼試樣工作面積為6cm2，用1~6號(hào)金相砂紙逐級(jí)打磨至鏡面，并用丙酮脫脂，干燥。
用失重法測(cè)量不銹鋼在PANI伽伐尼保護(hù)以及自腐蝕狀態(tài)下的腐蝕速度，并計(jì)算陽(yáng)極保護(hù)效率。
伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)效應(yīng)的可行性分析電位極化曲線，以研究聚苯胺電極所能產(chǎn)生的致鈍電流密度、維鈍電流密度。
結(jié)果與討論H2SO4溶液中的電化學(xué)行為聚苯胺電極制成后，分別將其浸泡在1mol/L和5mol/L的H2SO4溶液中，并測(cè)量其開路電位。
可知大約浸泡5d后其電位趨于穩(wěn)定，在1mol/L和5mol/LH2SO4溶液中的穩(wěn)定電位均為0 35VPANI的摻雜程度和開路電位與溶液中的H+濃度具有緊密關(guān)系：溶液的酸度越大，摻雜程度越高，開路電位也越正|231.而在1mol/LH2SO4溶液中聚苯胺已經(jīng)達(dá)到飽和摻雜，其摻雜程度不再隨溶液酸度的增大而提高，因此在1 molLH2SO4溶液中的穩(wěn)定電位相同。是聚苯胺電極在1molL和5mol/LH2SO4溶液中的陰極極化曲線，由圖可知，聚苯胺電極的陰極還原峰電流隨溶液酸度的提高而增大，峰電位正移。這是因?yàn)樵陉帢O極化時(shí)，聚苯胺不僅發(fā)生脫雜還原反應(yīng)同時(shí)也發(fā)生摻雜反應(yīng)，隨著溶液酸度的提高，聚苯胺的摻雜速度變快，所能提供的陰極電流也就增大。峰電位正移可能是由于酸度提高，由摻雜反應(yīng)引起的聚苯胺電極附近H+的濃度極化變小而引起的。
不銹鋼在硫酸體系中具有良好鈍性。比較中兩曲線可知：隨著溶液酸度的提高，1Cr13不銹鋼的致鈍電位正移、致鈍電流密度增大，致鈍電位由-036V正移到0V致鈍電流密度由0040當(dāng)PANI粉末電極在介質(zhì)中浸泡3~5d其開路電位穩(wěn)定后，將其以不同的面積比與1Cr13不銹鋼耦合。PAN I電極與1Cr13不銹鋼的耦合具有類似于異金屬的電偶效應(yīng)：PANI電位較正，為陰極；1Cr13電位較負(fù)，為陽(yáng)極。為PAN的混合電位和耦合電流隨時(shí)間的變化曲線。
面積比耦合時(shí)，PANI電極能維持1Cr13不銹鋼穩(wěn)定鈍化至少1個(gè)月；其混合電位有所下降，但隨耦合時(shí)間的延長(zhǎng)，下降速度減慢并趨于穩(wěn)定，約為0.1V；而耦合電流密度迅速下降，最后穩(wěn)定在13，UA/cm2.當(dāng)PANI與1C1.13不銹鋼以1：1面積比耦合時(shí)，混合電位和耦合電流密度變化趨勢(shì)基本一致，但混合電位下降速度更慢并穩(wěn)定于02V而耦合電流密度穩(wěn)定于7A/m2左右。耦合斷開后1Cr13電極表面依然保持光亮，處于“鈍化”狀態(tài)，幾乎沒有發(fā)生腐蝕。
由于PANI電極具有較大的電荷容量和較正的開路電位，因而能提供較大的鈍化電流，促使1Cr13發(fā)生鈍化，并在其表面形成致密鈍化膜。PANI與1Cr13之間的面積比越大，其混合電位越正，耦合電流密度越小，伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)的效率就越高。它們之間的耦合具有類似于異金屬的電偶效應(yīng)：PANI為陰極，1Cr13為陽(yáng)極。PANI被1C1不銹鋼極化而還原，同時(shí)又能摻雜介質(zhì)中的H+而被氧化，進(jìn)而再還原，如此反復(fù)。當(dāng)PANI還原過程占主導(dǎo)地位時(shí)，則導(dǎo)致混合電位的降低；隨著耦合時(shí)間的推移，還原和氧化速度基本達(dá)到平衡時(shí)，則混合電位趨于穩(wěn)定。而電流的迅速下降則主要是由于PANI電極把1Cr13極化到很正的電位，導(dǎo)致兩者之間的電勢(shì)差較小。
由b可觀察到，隨著介質(zhì)酸度的增大，混合電位下降的速度更快；當(dāng)PANI與1Cr13不銹鋼面積比為1：2時(shí)，最終導(dǎo)致1Cr13活化，這主要是因?yàn)殡SH+濃度的增加，鈍化膜的化學(xué)溶解速度增大，當(dāng)其修補(bǔ)速度小于溶解速度時(shí)，1Cr13就被活化；但當(dāng)PANi電極與1Cr13的面積比增大到1：1時(shí)，即使在5mol/LH2S4介質(zhì)中，PANI電極也能對(duì)1Cr13不銹鋼進(jìn)行伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)。
伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)的保護(hù)效率腐蝕速度可以通過失重法來(lái)測(cè)定t為試驗(yàn)周期（h）W為試樣失重（g）W.為試樣腐蝕前的質(zhì)量（g）W，為試樣腐蝕后的質(zhì)量。
定義伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)效率n為：度，為實(shí)施保護(hù)時(shí)試樣的腐蝕速度。1Cr13不銹鋼電極在5mol/LH2S4溶液中有無(wú)聚苯胺伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)時(shí)的腐蝕速度及伽伐尼保護(hù)效率數(shù)據(jù)（其中W為失重的3次測(cè)量平均值，A=6X1.-4 m2）見表1表1在5mol/LH2S4溶液中1Cr13的腐蝕速率及伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)效率然泡驗(yàn)合驗(yàn)自浸試耦試當(dāng)1Cr13不銹鋼浸入5molLH2S4溶液時(shí)，色變成藍(lán)綠色。而與PANi電極耦合后的1Cr13不迅速產(chǎn)生大量氫氣泡，表面嚴(yán)重腐蝕，溶液也由無(wú)銹鋼表面仍然光亮如鏡，基本沒有腐蝕發(fā)生。通過計(jì)算聚苯胺伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)效率達(dá)到99. 9%.由此可見，PANI對(duì)酸性介質(zhì)中不銹鋼的伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)效應(yīng)是一種行之有效的防腐蝕方法。
聚苯胺伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)可行性及安全性分析PANI原料廉價(jià)易得、合成簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性高且兼有可逆氧化還原等特性，因而極具應(yīng)用前景1451.當(dāng)PANI電極與1Ci13不銹鋼耦合時(shí)，由于PANI電極的電位為0 35V而1Cr13不銹鋼的電位在-Q 50V左右，耦合瞬間相當(dāng)于PANI被-Q50V極化a是PANI粉末電極在1 50V恒電位極化的電流-時(shí)間曲線，由圖可知，其初始電流密度為0018A/cm2，而且極化20min后仍然有微安級(jí)電流，說(shuō)明在與不銹鋼耦合初期PANI可提供較大的致鈍電流使得1Cr13不銹鋼快速鈍化，這與在實(shí)際的耦合試驗(yàn)中觀察到的結(jié)果一致。而當(dāng)耦合穩(wěn)定時(shí)，聚苯胺不銹鋼偶對(duì)混合電位穩(wěn)定在010~020V因此測(cè)量了1molLH2SO4中PANI粉末電極在0的恒電位極化曲線以確定其能提供的維鈍電流密度，結(jié)果見h由圖可知，PANI粉末電極在0.10V極化6h后其電流密度約為180MA/cm2，并且隨極化時(shí)間延長(zhǎng)電流密度變化不大，這進(jìn)一步說(shuō)明PANI粉末電極在與不銹鋼電極耦合時(shí)能提供較大的維鈍電流，而這一電流來(lái)源于自身的部分還原，且PANI作為反應(yīng)性陰極，還原后被溶液中的H+摻雜又轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)，進(jìn)而再還原，如此循環(huán)往復(fù)，從而長(zhǎng)期地維持1Cr13不銹鋼的鈍化狀態(tài)。
PANI粉末電極不同電位下的恒電位極化曲線相對(duì)于一般的陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)聚苯胺伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)不需要昂貴的外加電源，只需要一個(gè)PANI陰極屏向陽(yáng)極提供鈍化電流，而PANI合成容易且原料廉價(jià)，因而更加經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，聚苯胺伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)又是安全的。PANI的開路電位雖然比較正，但是還達(dá)不到過保護(hù)所需要的電位，因此不會(huì)出現(xiàn)過保護(hù)現(xiàn)象；由可以知道，只要面積足夠，PANI電極對(duì)不銹鋼的伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)效應(yīng)將一直存在，由于混合電位很容易監(jiān)控，因而可以在不銹鋼活化之前采用更換電極的方法來(lái)繼續(xù)維持伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)效應(yīng)；即使PANI的面積不夠，使得不銹鋼活化，但此時(shí)兩者的電偶效應(yīng)決定了PANI將被極化至不導(dǎo)電的還原態(tài)PANI成為絕緣體|61，故不會(huì)起到加速腐蝕的作用。PANI與不銹鋼耦合的這一特點(diǎn)，類似于一個(gè)“智能截止閥”，當(dāng)其能促進(jìn)鈍化時(shí)，耦合導(dǎo)通，起到伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)作用；而當(dāng)其不足以建立鈍化時(shí)，PANI被還原成絕緣體，相當(dāng)于耦合斷路。聚苯胺的這種“智能截止閥”性質(zhì)保證了其伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)的安全性。
作為陰極的PANI電極與1Cr13不銹鋼耦合時(shí)，足夠大的PANI電極能提供較正的電位和較大的鈍化電流密度促使并維持1Cr13不銹鋼穩(wěn)定鈍化很長(zhǎng)時(shí)間；聚苯胺伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)是一種有效的防腐蝕技術(shù)其保護(hù)效率可達(dá)到999%；與一般的陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)相比，由于PANI的“智能截止閥”功能，聚苯胺伽伐尼陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)更安全，具有潛在的應(yīng)用前景。
