[发明专利]用于电化学腐蚀监视的方法及设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于监视电化学腐蚀的方法及设备，并且在特定的但是非限制性的实施例中，涉及用于监视工作电极(workingelectrode)的电化学腐蚀的方法及设备。

背景技术

先前已知的是：可以使用诸如线性极化电阻或者电化学阻抗的电化学监视装置来研究金属材料的腐蚀。用于电化学方法的理论基础通常在用于腐蚀材料的Butler-Volmer关系中找到。Butler-Volmer方程将系统的电流响应与被施加的超电位相联系作为腐蚀电流以及阳极和阴极活化系数(activation coefficient)的函数。

先前已经被用于研究整体腐蚀过程的另一种技术是谐波失真分析(HDA)方法，其利用低频率的正弦电压扰动，并且涉及依据由于所述电流响应的非线性而引起的失真对所述电流响应的分析。这种技术还涉及Butler-Volmer方程的扩展，并且利于所述腐蚀电流、阳极和阴极活化系数以及所谓的Stem-Geary常数的分析。

虽然上述方法为整体腐蚀过程的研究发现了广泛的使用，适当领域的技术人员已发现这些技术一般不适合于诸如点腐蚀(pittingcorrosion)的局部化的腐蚀过程的研究。

对于局部化的腐蚀过程，共同地被称为“电化学噪声”(EN)的各种其他方法已被尝试。这些技术本质上涉及在没有被施加的扰动的情况下分析处于自由腐蚀电位的腐蚀界面的响应，所述这些技术被用于评估腐蚀过程中的自发的变化，并且作为腐蚀试样(corroding specimen)的电流和电位波动而被观察。这些电位和电流噪声信号的分析可以在时域中或者在频域中。

在对低频率的阻抗的测量期间或者在使用谐波失真技术时，常规做法是：施加高纯度的正弦波电压扰动并且测量处于基频的电流，并且，在谐波失真的情况下，分析处于所述基频的整数倍的谐波电流含量。由于被施加的电压正弦波是周期函数，如果所述腐蚀过程是静态的(换句话说，当所述过程在测量的周期期间基本上不变化时)，则处于基频的电流响应将与其自身高度相关。在这些条件下，所述电流响应的自相关可以被查询以验证所述测量，并且也起指示器的作用，指示进一步的分析(例如，谐波失真分析)应当被进行以为所述阳极和阴极活化系数评估所述腐蚀过程。另一方面，如果所述腐蚀过程是非静态的，则自相关的程度实质上被减小，并且一般将指示局部化的腐蚀的高的可能性。

然而，作为时间的函数在所述腐蚀过程中发生的自发变化可能影响对被施加的电位扰动的电流响应，所述影响的程度取决于腐蚀电位、腐蚀电流以及活化系数中的自发变化的相对幅度。因此，在系统以及偶生噪声使所要求的响应衰减的情况下，对被施加的扰动的响应的稳定性常常被看作损害因子。因此，先前已知的电化学腐蚀监视系统已被设计为抵制噪声，而不是对其进行分析以便分离所述被施加的扰动的确定性的响应以及任何相关联的噪声分量。

因此，存在对用于连续地监视工作电极的腐蚀的改进的方法及设备的长期的并且迄今为止没有被满足的需求，所述改进的方法及设备为一般腐蚀以及局部化的腐蚀过程两者提供同时的分析，并且提供了用于验证相关联的测量的完整性的可靠装置。

发明内容

监视工作电极的腐蚀的方法被提供，所述方法包括：将低频率、低幅度的正弦电压扰动信号施加于所述工作电极；监视从所述工作电极返回的电流响应；并且分析所述电流响应用于获得与所述被施加的正弦电压扰动信号同相的周期分量并且确定所述信号与其自身的相关程度。

用于监视工作电极的腐蚀的设备也被提供，所述设备包括：用于向所述工作电极提供低频率、低幅度的正弦电压扰动信号的信号发生器；用于监视从所述工作电极返回的电流响应的监视器；以及用于分析所述电流响应用于获得与所述被施加的正弦电压扰动信号同相的以及90°异相的周期分量，并且用于确定所述信号与其自身的相关程度的电流分析器。

附图说明

图1是本发明的第一示例实施例的示意性表示。

图2是本发明的第二示例实施例的示意性表示。

图3是只有少量的电化学噪声的腐蚀电极的电流响应的图解表示，其主要地表示整体腐蚀。

图4是图3所画出的整体腐蚀电流的连续输出的图解表示，其进一步被看作时间的函数。

图5是从图3所画出的整体腐蚀获得的电流相关函数的图解表示。

图6是与显著的电化学噪声相关联的腐蚀电极的电流响应的图解表示。

图7是从图6所画出的示例实施例得到的整体腐蚀参数的连续输出的图解表示。