Uno studio sull'effetto sinergico degli ioni cloruro e solfato sulla corrosione del rame utilizzando il rumore elettrochimico in celle asimmetriche

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 14384 (2022) Citare questo articolo

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Il presente studio include un esame sistematico della corrosione del rame inizialmente in ciascuna delle soluzioni di NaCl e Na2SO4 separatamente e poi nella soluzione mista di ioni Cl− e SO42− come ioni aggressivi. I segnali di rumore di corrente elettrochimica (ECN) risultanti da celle asimmetriche (Asy) e simmetriche (Sym) sono stati interpretati utilizzando la trasformata wavelet (WT) insieme a procedure statistiche. I segnali sono stati detrendizzati e la scomposizione di ogni segnale è stata effettuata in 8 cristalli. Quindi la deviazione standard di ciascun cristallo è stata illustrata con i grafici della deviazione standard del segnale parziale (SDPS). Gli elettrodi Asy hanno aumentato il rilevamento della vaiolatura sul rame rispetto a quelli Sym, indicando una maggiore efficienza degli elettrodi Asy. Elettrodi di rame asimmetrici sono stati studiati utilizzando grafici SDPS a diverse temperature (40, 60 e 80 °C). Infine, per comprendere in parte l’effetto degli ioni Cl− e SO42− sulla corrosione del rame, la stabilizzazione dei cationi Cu2+ da parte degli ioni Cl− e SO42− in soluzioni acquose è stata modellata mediante calcoli DFT. I risultati derivati ​​sono in accordo con i dati sperimentali.

La corrosione comprende processi naturali attraverso i quali avviene l'ossidazione elettrochimica dei metalli in diversi composti come ioni e ossidanti1. La resistenza alla corrosione di alcuni materiali viene ridotta anche da numerosi ioni corrosivi2. La corrosione per vaiolatura è un tipo di corrosione localizzata che genera minuscoli fori sulla superficie dei metalli, che possono verificarsi a causa di ioni aggressivi inclusi ioni cloruro, solfato e nitrato e così via3. Diverse industrie utilizzano il rame e le sue leghe poiché hanno ottime caratteristiche meccaniche oltre che termiche. Elettronica, impianti idraulici, cavi di trasmissione e scambiatori di calore sono esempi delle aree in cui vengono utilizzati questi metalli4,5,6. Uno strato di ossido formato sulla superficie del rame in presenza di ossigeno mostra resistenza alla corrosione7,8,9. Tuttavia, alcuni problemi con l'ossido di rame10,11,12 sono le restrizioni nella protezione e la suscettibilità a varie tipologie di corrosione, comprese quella uniforme e la vaiolatura sotto specifiche specie corrosive. Inoltre, la procedura di corrosione del rame è accompagnata da un'attivazione termica in cui la cinetica di dissoluzione del rame aumenta a causa dell'aumento della temperatura e la stabilità dell'ossido di rame dipende dalle variazioni di temperatura13.

Le applicazioni del rumore elettrochimico (EN) nelle industrie, in particolare nella gestione della corrosione remota e nell'esame online del tipo di corrosione, sono un argomento interessante tra ricercatori e studiosi di diversi campi14,15,16,17,18. C'è una notevole distruzione nella corrosione per vaiolatura, che è un evento rapido e improvviso. È anche difficile misurare questi tipi di corrosione. La corrosione genera cariche che provocano potenziali naturali e transitori di corrente, che le misurazioni EN possono riconoscere tali transitori impulsivi, chiamati segnali16,19. L'analisi EN viene effettuata attraverso due approcci principali, comprese le tecniche statistiche e spettrali. Diversi parametri come la deviazione standard, l'asimmetria e la curtosi possono essere calcolati mediante analisi statistiche. Il primo indica le attività elettrochimiche sulla superficie degli elettrodi. Il secondo misura la simmetria rispetto alla media e l'ultimo mostra la distribuzione con picco o piatta. L'approccio statistico richiede pretrattamenti prima di analizzare i dati, a causa della deriva della DC e dello stato non stazionario20,21,22,23,24,25,26,27. In condizioni ideali, l'identificazione del tipo e dell'intensità della corrosione dovrebbe essere eseguita utilizzando procedure di analisi dei dati che non necessitano di condizioni stazionarie o lineari pur mostrando un elevato potenziale di distinzione contemporaneamente nei domini del tempo e della frequenza. A questo proposito, nuove analisi multi-risoluzione di tempo e frequenza, secondo le wavelet, sono buone alternative per affrontare in modo efficiente le sfide esistenti. Le wavelet costituiscono il componente principale della decomposizione dei segnali nella trasformata wavelet (WT), che agiscono in modo simile alle funzioni goniometriche con varie frequenze nella trasformata di Fourier28,29,30,31,32.