316L不锈钢大气腐蚀的电化学噪声检测:理论模型与应用

夏大海¹，宋扬¹，宋诗哲¹，许立坤²

1. 天津大学材料科学与工程学院天津市材料复合与功能化重点实验室2. 中国船舶重工集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室

摘 要：采用电化学噪声(EN)技术针对大气环境下不同腐蚀状态的316L不锈钢试片进行了EN检测,并研究EN特征参数如电位噪声标准偏差、电流噪声标准偏差、谱噪声电阻和噪声电阻与腐蚀速率之间的关系。实验结果表明,当相对湿度增加时,电流噪声标准偏差及其功率谱密度(PSD)增大,电位噪声标准偏差及其PSD减小,谱噪声电阻值减小。当湿度较高时暴露2 a的316L不锈钢试样由于腐蚀动力学发生变化,出现表征钝化膜破裂修复的暂态峰;而空白试样由于钝化膜较为完整,因此电流噪声波动幅值较小。电化学噪声的Thevenin等效电路的模型分析结果表明,电位噪声、电流噪声以及噪声电阻的主要影响因素是溶液电阻Rs以及工作电极和对电极的阻抗模值(Z_a和Z_c)。谱噪声电阻的影响因素除了R_s、Z_a和Z_c外,还包括工作电极EN的PSD影响。本文建立的EN电化学等效电路模型分析为大气环境下金属材料的EN检测的可靠性奠定基础,未来有望应用于金属装备或构件在其他工业大气环境中的腐蚀检测。

关键词：电化学噪声;腐蚀检测;大气腐蚀;Thevemin电化学等效电路模型;