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  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  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（R_⁰sn）

 

    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  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  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  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