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电化学噪声测试

     通过电化学噪声技术(EN)检测B10合金在海水中不同条件下的腐蚀行为,并利用多项式拟合消除法对其数据进行消除直流漂移处理,结合噪声电阻(Rn)和谱噪声电阻(R0sn)等方法分析数据,研究B10合金的腐蚀行为。

    2.2.3.1 浸泡条件下的电化学噪声分析

 

    (1)电化学噪声图分析

 

    图2.6为B10合金在静态海水中浸泡过程的噪声图。从图中看出,将浸泡过程分四阶段分析。

 

    第一阶段从浸泡开始到1000s结束,如图2.6(a)。电位噪声和电流噪声呈小幅度波动,基本同向变化,即一个正向电位噪声偏移对应着一个负向电流噪声偏移;一个负向电位噪声偏移对应着一个正向电流噪声偏移。也有少量地异向变化,说明浸泡开始主要发生均匀腐蚀,但伴随着点蚀的进行。随后电位和电流噪声强度缓慢增大。

 

    第二阶段从浸泡 1000秒到9500s结束,如图2.6(b)。 电位噪声和电流噪声基本异向变化,说明从此阶段开始主要发生点蚀。电位和电流噪声振幅突然加大,这是由于海水中O2促进阴极反应,使阴极还原电流增大,促进了腐蚀。并随着浸泡时间的延长,电位噪声和电流噪声振幅缓慢减小。

 

    第三阶段从浸泡9500s到20500s结束,如图2.6(c)。电位噪声和电流噪声振幅明显地减小,这是由于材料表面附近的O2含量减少,需要靠周边的氧的扩散来满足反应需要,电极反应速率降低,再加上之前表面产生的腐蚀产物的覆盖,使得电位噪声和电流噪声的波动幅度逐渐减小。随后,电流噪声振幅缓慢地减小,主要由于材料表面的O2含量逐渐减少所致。

图2.5.JPG

 

    图2.5  B10合金在流速为6m/s条件下冲刷腐蚀的阻抗谱图

    (a)0° (b)30° (c)45° (d)60° (e)90°

 

图2.6.JPG

 

    图2.6  B10合金浸泡时的噪声图,(a)0~500s  (b)1000s~1500s  (c)9500s~10000s  (d)20500s~21000s

 

第四阶段从浸泡20500s到浸泡结束,如图2.6(d)。此阶段的电位噪声和电流噪声振幅都很小,而且振幅维持不变。这表明材料表面形成的腐蚀产物膜,阻止了腐蚀的进行。

 

    (2)噪声电阻(Rn)和谱噪声电阻(R0sn

 

    噪声电阻Rn是目前电化学噪声的时域分析中应用很普遍的噪声指标。噪声电阻Rn非常类似于线性极化法所得到的极化电阻Rp,而且两者相关性很好,且均反比于腐蚀电流密度, 因此噪声电阻Rn反比于瞬时腐蚀速率。图2.7为B10合金在浸泡过程的噪声电阻和谱噪声电阻变化趋势。从图2.7(a)看出,噪声电阻和谱噪声电阻呈上下波动变化,变化总趋势是随着浸泡时间的延长而缓慢增大。为了观察噪声电阻和谱噪声电阻的变化趋势,本文将其数据分相同时间段(即为每一小时为一时间段)进行分析,每一时间段取其时间阶段中所有数据的平均值为一点,然后分析每个时间段的数据随时间的变化趋势,如图2.7(b)所示。从图中可清楚看出噪声电阻和谱噪声电阻变化趋势一致,均随着时间呈增大趋势,而且随着时间的延长,增大趋势逐渐减缓;噪声电阻值比谱噪声电阻基本略小。

 

图2.7.JPG

 

    图2.7  浸泡时的噪声电阻和谱噪声电阻,(a)原始数据   (b)平均值

 

    2.2.3.2 在洁净海水中冲刷腐蚀过程的电化学噪声分析

 

    (1)电化学噪声图分析

 

    图2.8为B10合金在洁净海水中冲刷腐蚀过程的噪声图。第一阶段为冲刷开始到2500s结束,如图2.8(a)、(b)、(c)。在冲刷刚开始,电位噪声强度迅速降低,这可能是由于流动海水的流动性,促进了腐蚀,使腐蚀电位降低;随之电位噪声和电流噪声波动幅度加大,基本呈同向变化,如图2.8(b)、(c),这是由于海水的流动性,加快了反应物质的传输速度,促进了腐蚀反应;并随着冲刷时间的延长,电位噪声和电流噪声波动幅度逐渐减缓,这是材料表面逐渐形成腐蚀产物膜,阻止了腐蚀反应的进行。第二阶段为冲刷2500s到冲刷结束,如图2.8(d)。电位噪声和电流噪声维持小幅度波动,这时材料表面形成一层具有保护性的腐蚀产物膜,腐蚀产物膜的形成与溶解过程达到了动态平衡状态,使电位噪声和电流噪声在小幅度周期性波动。

 

图2.8.JPG

 

    图2.8  B10合金在洁净海水中冲刷腐蚀过程的的噪声图

    (a)0~500s  (b)5000s~1000s  (c)1000s~1500s  (d)2500s~3000s

 

    (2)噪声电阻(Rn)和谱噪声电阻(R0sn)

 

    图2.9为B10合金在无沙条件下冲刷腐蚀过程的噪声电阻和谱噪声电阻变化趋势。从图2.9(a)中看出,噪声电阻和谱噪声电阻开始比较大,随之迅速减小,这和图2.8(a)代表的信息一致;随后,噪声电阻和谱噪声电阻呈上下波动变化,变化总趋势是随着浸泡时间的延长而缓慢增大。在图2.9(b)更明显观察到上述变化,而且谱噪声电阻变化总趋势是增大的,谱噪声电阻基本上要比噪声电阻大些。

 

图2.9.JPG

    图2.9  洁净海水中冲刷腐蚀过程的噪声电阻和谱噪声电阻

    (a)原始数据  (b)平均值