비대칭 셀의 전기화학적 노이즈를 이용한 구리 부식에 대한 염화물 및 황산염 이온의 시너지 효과에 관한 연구

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14384(2022) 이 기사 인용

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현재 연구에는 처음에는 NaCl 및 Na2SO4 용액 각각에서 구리 부식을 체계적으로 조사한 다음 공격적인 이온으로 Cl- 및 SO42- 이온의 혼합 용액에서 구리 부식을 체계적으로 조사하는 것이 포함됩니다. 비대칭(Asy) 셀과 대칭(Sym) 셀로 인해 발생하는 전기화학적 전류 잡음(ECN) 신호는 통계 절차와 함께 웨이블릿 변환(WT)을 사용하여 해석되었습니다. 신호의 추세가 제거되었으며 모든 신호의 분해가 8개의 결정으로 수행되었습니다. 그런 다음 모든 결정의 표준 편차가 부분 신호(SDPS) 플롯의 표준 편차로 설명되었습니다. Asy 전극은 Sym 전극에 비해 구리의 공식 검출을 증가시켜 Asy 전극의 효율이 더 높음을 나타냅니다. 비대칭 구리 전극은 다양한 온도(40, 60 및 80°C)에서 SDPS 플롯을 사용하여 연구되었습니다. 마지막으로, 구리 부식에 대한 Cl- 및 SO42- 이온의 영향을 부분적으로 이해하기 위해 수용액에서 Cl- 및 SO42- 이온에 의한 Cu2+ 양이온의 안정화가 DFT 계산을 통해 모델링되었습니다. 도출된 결과는 실험 데이터와 일치합니다.

부식에는 금속의 전기화학적 산화가 이온 및 산화제와 같은 다양한 화합물로 발생하는 자연 과정이 포함됩니다1. 일부 재료의 내식성은 여러 부식성 이온에 의해 감소됩니다2. 공식 부식은 금속 표면에 작은 구멍을 생성하는 국부 부식의 일종으로, 염화물, 황산염, 질산염 이온 등을 포함한 공격적인 이온으로 인해 발생할 수 있습니다3. 다양한 산업 분야에서는 구리와 그 합금이 뛰어난 기계적 특성과 열적 특성을 갖고 있기 때문에 이를 사용합니다. 전자 제품, 배관, 송전선 및 열 교환기는 이러한 금속이 사용되는 분야의 예입니다4,5,6. 산소가 있는 상태에서 구리 표면에 형성된 산화물 층은 부식에 대한 저항성을 나타냅니다7,8,9. 그럼에도 불구하고, 특정 부식성 종에 따른 균일성 및 공식을 포함하여 다양한 부식에 대한 보호 및 취약성에 대한 제한은 산화구리의 일부 문제입니다10,11,12. 게다가, 구리 부식 과정에는 온도 상승으로 인해 구리 용해 역학이 증가하는 열 활성화가 수반되며, 구리 산화물 안정성은 온도 변화에 따라 달라집니다.

산업에서의 전기화학적 소음(EN) 적용, 특히 원격 부식 처리 및 부식 유형의 온라인 검사는 다양한 분야의 연구자 및 학자들 사이에서 흥미로운 주제입니다14,15,16,17,18. 빠르고 갑작스럽게 발생하는 공식 부식에는 상당한 파괴가 발생합니다. 이러한 유형의 부식을 측정하는 것도 어렵습니다. 부식은 자연적인 전위 및 전류 과도 현상을 유발하는 전하 생성이며, EN 측정에서는 신호라고 불리는 이러한 충동적인 과도 현상을 인식할 수 있습니다. EN 분석은 통계 및 스펙트럼 기술을 포함한 두 가지 주요 접근 방식을 통해 수행됩니다. 표준편차, 왜도, 첨도와 같은 여러 매개변수는 통계 분석을 통해 계산할 수 있습니다. 첫 번째는 전극 표면의 전기화학적 활동을 나타냅니다. 두 번째 것은 평균에 대한 대칭성을 측정하고, 마지막 것은 정점 또는 평평한 분포를 보여줍니다. 통계적 접근 방식은 DC 드리프트 및 비정상 상태로 인해 데이터를 분석하기 전에 전처리가 필요합니다. 이상적인 조건에서는 시간 영역과 주파수 영역을 동시에 구별할 수 있는 높은 잠재력을 보여주면서 고정 또는 선형 조건이 필요하지 않은 데이터 분석 절차를 사용하여 부식의 유형과 강도를 식별해야 합니다. 이와 관련하여 웨이블릿에 따른 새로운 다중 해상도 시간 및 주파수 분석은 기존 과제를 효율적으로 처리하기 위한 좋은 대안입니다. 웨이블릿은 웨이블릿 변환(WT)에서 신호 분해의 주요 구성 요소를 형성하며, 이는 푸리에 변환에서 다양한 주파수를 사용하는 각도 함수와 유사하게 작동합니다28,29,30,31,32.