利用電化學(xué)噪聲技術(shù)監(jiān)測(cè)緩蝕劑的緩蝕性能
電化學(xué)噪聲（EN）是電化學(xué)動(dòng)力系統(tǒng)演化過(guò)程中電極電位或外加電流密度的隨機(jī)非平衡波動(dòng)。電位學(xué)噪聲技術(shù)是一種原位、無(wú)損的金屬腐蝕探測(cè)技術(shù)，其在測(cè)量過(guò)程中無(wú)需對(duì)被測(cè)電極施加可能改變腐蝕過(guò)程的外界擾動(dòng)，無(wú)需預(yù)先建立被測(cè)體系的電極過(guò)程模型，通過(guò)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(lái)，國(guó)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(dòng)力學(xué)行為，評(píng)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(cè)電化學(xué)系統(tǒng)腐蝕速度和過(guò)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(cè)手段收到取得了快速的發(fā)展。電化學(xué)噪聲測(cè)試方法相對(duì)于其他傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)或檢測(cè)技術(shù)具有許多顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，電化學(xué)噪聲測(cè)試過(guò)程中不需要像其他電化學(xué)測(cè)試方法那樣對(duì)電極體系施加擾動(dòng)，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(shí)、可信；其次，電化學(xué)噪聲技術(shù)不像交流阻抗測(cè)試，其無(wú)須滿足阻納的三個(gè)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(cè)體系的電極過(guò)程模型；最后，檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單，且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。必須指出的是，由于電化學(xué)噪聲測(cè)試過(guò)程中沒(méi)有施加電化學(xué)擾動(dòng)，因此通過(guò)電化學(xué)噪聲測(cè)試無(wú)法得到電極反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)等信息。
Nagiub等利用EIS和EN技術(shù)評(píng)價(jià)了苯并三氮唑、葡萄糖酸鈉、多磷酸鈉3種緩蝕劑對(duì)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(duì)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(jì)法和小波變換的方法對(duì)EN數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。其研究結(jié)果不僅對(duì)腐蝕體系的腐蝕行為進(jìn)行了表征，同時(shí)驗(yàn)證了EN數(shù)據(jù)處理的新方法。電化學(xué)噪聲有時(shí)域分析和頻域分析兩種分析方法。在初期對(duì)電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，主要采用的是頻譜變換的方法，傳統(tǒng)上使用的時(shí)頻轉(zhuǎn)換技術(shù)為傅立葉變換，但是傅立葉變換僅對(duì)穩(wěn)態(tài)信號(hào)有效，盡管采用加窗等方法對(duì)傅立葉變換進(jìn)行改進(jìn)，但是對(duì)于電化學(xué)噪聲這種非穩(wěn)態(tài)信號(hào)采用傅立葉變換依然會(huì)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(lái)的一種信號(hào)處理手段，它在保留傅立葉變換優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，徹底克服了傅立葉變換的不足，不僅可以用來(lái)處理穩(wěn)態(tài)信號(hào)，而且非常適合處理電化學(xué)噪聲這樣的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)，小波變換代表了電化學(xué)噪聲時(shí)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(zhǎng)度的暫態(tài)變量——小波。具有不同幅度、時(shí)間長(zhǎng)度、位置的小波組合起來(lái)就得到了被研究的信號(hào)。與傅立葉變換不同，小波變換可以用來(lái)分析非穩(wěn)態(tài)信號(hào)。由于電化學(xué)噪聲信號(hào)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(cè)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(shí)踐上尚有許多問(wèn)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(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
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2013年8月27日
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