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1、第22卷第4期中国腐蚀与防护学报Vol22No4 2002年8月JournalofChineseSocietyforCorrosionandProtectionAug200 电化学噪声的分析与应用.电化学噪声的应用1,21111,2张鉴清张昭王建明成少安曹楚南(1浙江大学理学院化学系杭州310027;2金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016)摘要:综述了电化学噪声在金属腐蚀与防护、化学电源、金属电沉积和生物电化学等诸多领域的应用研究现状.重点介绍了电化学噪声
2、在金属腐蚀与防护方面,特别是在金属的局部腐蚀方面的最新研究成果及存在的问题.展望了电化学噪声在工业电化学领域与生物电化学领域的应用前景.关键词:电化学噪声金属腐蚀化学电源电沉积生物电化学中图分类号:O646,TG174.3文献标识码:A文章编号:10054537(2002)04024108211腐蚀类型的EN判断Hladky和Dawson研究了1前言[7]Cu、Al和低碳钢(Fe)在海水中的孔蚀情况,认为电极腐蚀在电化学动力系统的演化过程中,系统的电学状态参量过程是一种动态平
3、衡过程,自腐蚀电位的波动反映了平衡的随时间发生随机的非平衡波动现象(即电化学噪声,简称移动,而电化学噪声谱则反映了平衡移动的速率;腐蚀电极EN),这种波动现象提供了系统丰富的演化信息,包括系统发生孔蚀时,其电位噪声的谱功率密度(SPD)曲线的高频线从量变到质变的信息[1].因此,对系统EN的研究,有助于人性部分的斜率k等于或大于10dB/decade,而SPD曲线上的类了解系统的过去、预测系统的发展趋势和改变系统演化的单频尖峰则是电极裂蚀(缝隙腐蚀)的特征.他们的研究同时[8]途径,从而造福于人类.指出
4、,裂蚀与孔蚀的电位噪声有着明显的区别,即孔蚀是目前,电化学噪声技术已广泛地应用于工业电化学(包连续发生的,而裂蚀具有周期性且在一定的频率下发生;并括金属的腐蚀与防护、化学电源和金属电沉积)和生物电化且,裂蚀优先于孔蚀,一旦裂蚀开始,孔蚀则停止进行.另一[7~13]学等诸多学科领域的研究工作中,并且日益成为相关学科领方面,Uruchurtu和Dawson等学者则指出:电极表面发域的重要研究手段.同时,电化学噪声的基本理论和数据处生腐蚀时,如果其电位噪声的SPD曲线的高频线性段斜率理技术也在其广泛地应用中得到
5、了长足的发展.等于或大于20dB/decade,则电极发生孔蚀现象;小于20本文介绍了电化学噪声技术在工业电化学和生物电化dB/decade甚至小于40dB/decade时,则发生均匀腐蚀.Sear学等诸多领域的应用成果,并且结合作者的最新研究成果和son和Dawson采用最大熵值法(MEM)研究了同种低碳钢电研究中发现的电化学噪声技术应用的不足之处,提出了在电极体系在含有20g/LCaCl2的Ca(OH)2溶液中的电化学噪[4]化学噪声技术的应用研究过程中值得注意的一些问题.同时声,发现电位噪声
6、幅值和标准偏差(SV)与电极腐蚀速率-5展望了电化学噪声技术应用研究的发展前景.(V)之间存在着正比关系,V(mpy)SV!10,并且采用失重法验证了这一关系.他们的研究还指出:电化学噪声起2电化学噪声在腐蚀科学中的应用源于腐蚀电极局部阴阳极反应速率和反应活性点数目的变1968年,Iverson采用两电极体系(腐蚀金属电极和Pt)化或电极表面局部电解质浓度的变化;SPD曲线的高频线性首次观察到了腐蚀电化学体系中腐蚀电极电位随时间的随斜率高于20dB/decade时,电极发生孔蚀,低于40dB/[2~6
7、]decade时,电极发生均匀腐蚀.另外,Flis等采用电化学噪声机波动现象(即电化学噪声,EN),并且认为这种波动现象与电极的腐蚀过程紧密相关,可以通过对EN特征的研究技术并结合交流阻抗技术研究比较了Fe和Fe-C合金表面[14]来探索金属腐蚀过程的规律,探寻有效的防腐涂料和筛选缓钝化膜的耐蚀性能后指出:电化学噪声频域谱曲线的白蚀剂.之后,电化学噪声技术在腐蚀科学及相关科学领域中噪声水平W和1/f闪烁噪声水平越高,则合金的耐蚀性能的应用日益受到人们的普遍关注.越差.他们认为1/f闪烁噪声的典型斜率为1
8、0dB/decade,21金属的局部腐蚀而双电层电容和电荷转移电阻能够分别使之增加20dB/decade,Warburg扩散阻抗又能够使之增加10dB/decade.因收稿日期:20011022;修订日期:20011203此,一般而言,SPD曲线的高频倾斜段的变化快慢可用于区[10,14]基金项目:国家重点基础研究规划基金(G19990650)和国家自然科分不同类型的腐蚀,变化越平缓,则电极越有可能发生学基金(5
