電化學噪聲(2)——真實電化學系統(tǒng)的ASTM評估
1、簡介
上篇文章(EN:電化學噪聲(1))的結論是Bio-Logic恒電位儀的本征電位和電流噪聲比美國材料試驗學會ASTM要求的噪聲測量結果要好,。本文的目的是進一步驗證Bio-Logic的儀器,,將使用Bio-Logic儀器進行實際噪聲測量與ASTM出版物[1]中關于真實電化學系統(tǒng)的結果進行比較??乖胄允窃S多可用于解釋電化學噪聲數據的工具或值之一,寫作Rn,,通常定義為電位的標準偏差除以電流的標準偏差[2]:
2,、ASTM實驗
試驗樣品為AISI1018鋼,溶液為0.1M檸檬酸,。使用的確切條件在ASTM出版物[1]和ASTM G5[3]中有更詳細的描述,。
實驗中使用的腐蝕電解池為Bio-Logic的三電極電解池,其中每個夾持器插入一個AISI 1018磁盤,。工作電極,、輔助電極和偽參比電極使用相同的材料,。當三個電極形成一個等邊三角形時,每個電極平面彼此相等,。每個樣品用240和600粒度的碳化硅紙拋光,,在乙醇中漂洗并在空氣中干燥。環(huán)境溫度保持在25°C,,溶液放在露天,,無需額外攪拌。將電解池置于法拉第籠中,,用VSP-300進行測量,。軟件版本為EC-Labv10.20,選用ZRA技術,,條件如圖1所示,,默認濾波器為50kHz。
圖1:ZRA條件
3,、ASTM比較
圖2為在ASTM出版物中獲得的Rn的演變,。Rn的定義如下[1]:
其中,Erms和Irms分別是256 s期間記錄的電位噪聲和電流噪聲的均方根值,。rms值的定義見附錄,。
圖2:ASTM中AISI1018鋼在0.1M檸檬酸中的電化學噪聲阻抗
圖3為在類似條件下使用VSP-300獲得的結果。通過比較圖2和圖3,,可以得出結論,,使用Bio-Logic的VSP-300進行的噪聲測量得到的結果與ASTM出版物中獲得的結果非常相似,并用作參考,。40小時后,,在我們的案例中Rn達到500Ω,在ASTM出版物中介于1000Ω和2000Ω之間,。這些差異可能是由于實驗裝置(通風,、溫度、產品純度……)的微小差異造成的,。在工作電極上進行質量損失測量,。假設工作電極的密度為7.8gcm-3,總暴露時間為73.4h,,得到腐蝕速率接近1mm/y,,這與ASTM出版物[1]中給出的值相對應。
圖3:用VSP-300獲得的AISI1018鋼在0.1M檸檬酸中的電化學噪聲阻抗
4,、結論
根據實驗結果和美國材料試驗協(xié)會(ASTM)的建議,,Bio-Logic儀器能夠在真實的電化學系統(tǒng)上進行可靠的噪聲測量。
附錄
分布值x的標準偏差為:
其中n是值x的個數,μ(x)是平均值,。
rms值的定義為:
如果n很大且μ(x)=0,,則:rms(x)=σ(x)。
參考文獻
- J. R. Kearns et al., ASTM STP 1277 (1996) 446.
- R. A. Cottis, Corrosion 57, 3 (2001) 265.
- ASTM G5-94 Standard Reference Test Method for Making Potentiostatic and Potentiodynamic Anodic Polarization Measurements.