利用電化學(xué)噪聲技術(shù)監(jiān)測緩蝕劑的緩蝕性能
電化學(xué)噪聲（EN）是電化學(xué)動力系統(tǒng)演化過程中電極電位或外加電流密度的隨機(jī)非平衡波動。電位學(xué)噪聲技術(shù)是一種原位、無損的金屬腐蝕探測技術(shù)，其在測量過程中無需對被測電極施加可能改變腐蝕過程的外界擾動，無需預(yù)先建立被測體系的電極過程模型，通過數(shù)據(jù)處理即可得到腐蝕速率與機(jī)理方面的信息。近年來，國內(nèi)外諸多學(xué)者在利用EN技術(shù)研究金屬材料的局部腐蝕熱力學(xué)與動力學(xué)行為，評估材料耐蝕性以及緩蝕劑、表面涂鍍層的防護(hù)性能，監(jiān)測電化學(xué)系統(tǒng)腐蝕速度和過程等方面進(jìn)行了探索。目前電化學(xué)噪聲作為一種新興的腐蝕研究、監(jiān)測手段收到取得了快速的發(fā)展。電化學(xué)噪聲測試方法相對于其他傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測或檢測技術(shù)具有許多顯著的優(yōu)勢。首先，電化學(xué)噪聲測試過程中不需要像其他電化學(xué)測試方法那樣對電極體系施加擾動，如極化曲線、交流阻抗等，因此電化學(xué)噪聲得出的結(jié)論更為真實、可信；其次，電化學(xué)噪聲技術(shù)不像交流阻抗測試，其無須滿足阻納的三個基本條件；第三，電化學(xué)噪聲技術(shù)不需要預(yù)先建立被測體系的電極過程模型；最后，檢測設(shè)備簡單，且可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測。必須指出的是，由于電化學(xué)噪聲測試過程中沒有施加電化學(xué)擾動，因此通過電化學(xué)噪聲測試無法得到電極反應(yīng)過程的動力學(xué)參數(shù)等信息。
Nagiub等利用EIS和EN技術(shù)評價了苯并三氮唑、葡萄糖酸鈉、多磷酸鈉3種緩蝕劑對C26000黃銅在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的NaCl溶液以及人工海水中的緩蝕性能，并以去除直流分量后的電位和電流噪聲數(shù)據(jù)的功率譜密度（PSD）探討了苯并三氮唑的添加對噪聲功率密度譜斜率數(shù)值的影響。Aballe等利用EN技術(shù)研究了鋁合金AA5083在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液中，以及添加500 mg/LCeCl3后的腐蝕行為，并分別采用統(tǒng)計法和小波變換的方法對EN數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。其研究結(jié)果不僅對腐蝕體系的腐蝕行為進(jìn)行了表征，同時驗證了EN數(shù)據(jù)處理的新方法。電化學(xué)噪聲有時域分析和頻域分析兩種分析方法。在初期對電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時，主要采用的是頻譜變換的方法，傳統(tǒng)上使用的時頻轉(zhuǎn)換技術(shù)為傅立葉變換，但是傅立葉變換僅對穩(wěn)態(tài)信號有效，盡管采用加窗等方法對傅立葉變換進(jìn)行改進(jìn)，但是對于電化學(xué)噪聲這種非穩(wěn)態(tài)信號采用傅立葉變換依然會導(dǎo)致信息的缺損。小波變換技術(shù)是在傅立葉變換之后迅速發(fā)展起來的一種信號處理手段，它在保留傅立葉變換優(yōu)點的基礎(chǔ)上，徹底克服了傅立葉變換的不足，不僅可以用來處理穩(wěn)態(tài)信號，而且非常適合處理電化學(xué)噪聲這樣的非穩(wěn)態(tài)信號，小波變換代表了電化學(xué)噪聲時頻轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展方向。小波分析可以看成是傅立葉變換的進(jìn)化或變種，它把傅立葉變換中用到的連續(xù)正弦波替代成具有有限長度的暫態(tài)變量——小波。具有不同幅度、時間長度、位置的小波組合起來就得到了被研究的信號。與傅立葉變換不同，小波變換可以用來分析非穩(wěn)態(tài)信號。由于電化學(xué)噪聲信號具有隨機(jī)非穩(wěn)定性的特征，所以利用小波變換研究電化學(xué)噪聲得到了普遍的關(guān)注。
EN測試方法的不足之處在于數(shù)據(jù)分析比較復(fù)雜，處理方法仍存在欠缺。迄今為止，其產(chǎn)生機(jī)理仍不完全清楚，在理論和實踐上尚有許多問題需要解決。因此尋求更先進(jìn)的數(shù)據(jù)解析方法已成為當(dāng)前電化學(xué)噪聲技術(shù)應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題。
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2013年8月27日
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