纯铝在中性NaCl溶液中的腐蚀研究

摘要

本论文研究了纯铝在中性NaCl溶液中的腐蚀,全分为两部分: 第一部分用电化学阻抗谱(electrochemicalimpedancespectroscopy,ElS)技术结合扫描隧道显微镜(STM)，扫描电镜(SEM)等现代测试手段对纯铝在中性氯化钠溶液中的腐蚀机理进行了研究。 ElS研究结果表明：在腐蚀反应进行的初试阶段，在低频率域(10mHz)得到的极化电阻(Rp)和双电层电容(Cdl)同时增加，符合纯铝腐蚀初期氧化膜生成过程的特征。随着时间的延续，电极电位与Rp分别达到最大值说明：在表面氧化膜不断生长的过程中，侵蚀性卤素离子已经开始进攻纯铝的表面并逐渐通过扩散达到其基体。同时，在整个的腐蚀过程中，该体系表现出两个时间常数，高频区域的时间常数代表包括氧化膜和反应产物在内的保护层，低频区域的时间常数代表腐蚀过程中的扩散以及腐蚀反应中的快速过程。大量的实验结果证明ElS特征与金属样品在腐蚀过程中表现的形貌特征有良好的对应关系，同时验证了点腐蚀的自加速过程以及腐蚀过程中局部阳极周围的区域在反应中得到了适当的保护。 第二部分通过运用快速傅立叶(FFT)、小波分析(Wavelet)等非线性数据处理方法并结合SEM等测试手段研究了纯铝在中性NaCl溶液中的电化学噪声(electrochemicalnoise，EN)信号。FFT的分析结果表明：一方面电化学噪声频域曲线PSD(功率密度谱)的三个特征参数(W，fc，k)不能单独正确的描述材料表面孔蚀的强度和趋势。另一方面，在基于因次分析法的基本原理和对材料腐蚀过程影响因素的分析发现：从电化学噪声频域曲线PSD的特征参数导出了能正确表征材料表面孔蚀强度和趋势的两个参数SE和SG，其中SE与孔蚀的强度有比较好的规律性。而SG在现阶段工作中只能确定其数值范围在5-20之间，其规律性在进一步研究之中。 对EN信号的小波分析结果表明：不同阶段的能量分布可以与腐蚀形貌进行良好的对应关系。对于非稳态腐蚀点的产生，可以利用D等级系列中较小等级的能量加以对应。同样，中间等级和较高等级分别对应于腐蚀点的生长和再钝化过程。与此同时，纯铝腐蚀样品在3.0wt％的NaCl溶液中的腐蚀形貌与EDP(能量分布谱)特征有较好的对应关系。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：插图和列表清单表、主要符号表

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1前言

1.2铝及铝合金的腐蚀性能研究现状

1.3大气腐蚀及其影响因素

1.4电化学阻抗技术介绍

1.5电化学噪声技术介绍

1.6本论文的选题与思路

第二章纯铝腐蚀过程中的电化学阻抗特征

2.1实验方法

2.2纯铝腐蚀初期的STM研究

2.3关于EIS条件下本测试体系的电流分布的讨论

2.4结果与分析

2.5本章小结：

第三章 纯铝的电化学噪声的特征与傅立叶（FFT）分析研究

3.1实验方法及材料制备

3.2纯铝的电化学噪声整体分析

3.3电化学噪声的快速傅立叶变换分析

3.4本章小结

第四章电化学噪声的小波分析

4.1小波分析介绍(Wavelet Transformation)

4.2离散小波变化(Discrete Wavelet Transformation)

4.3实验方法

4.4结果与讨论

4.5本章小结

第五章总结论

参考文献

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致谢

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