孙晓峰等：7A52铝合金基体不同含量石墨烯复合涂层的制备及电化学噪声特征分析 .965. 表3质量分数0.4%涂层电化学噪声统计分析结果 Table 3 Results of 0.4%content coating time-domain analysis 浸泡时间/d GE/V OA R/0 Ims/A 局部腐蚀指数，L山 5.75×10-3 7.42×10-1 7.74×107 1.042×10-9 7.17×10-2 6.02×10-3 7.36×10-1 8.17×107 1.041×10-9 7.07×10-2 6.91×103 2.05×10-0 7.74×10 1.045×10-9 1.96×10-1 6 5.64×103 8.88×10-1 6.35×107 1.035×10-9 8.57×10-2 6.17×10-3 1.55×10-10 3.98×107 1.056×10-9 1.47×10-1 10 3.36×10-3 8.77×10-1 3.83×107 1.036×10-9 8.46×10-2 蚀进入到稳定阶段.局部噪声指数基本变化不大 6x10 改性石墨烯质量分数 为验证石墨烯添加量对涂层的影响，模拟不同 5×10 ◆ -1.0% 含量的石墨烯涂层腐蚀情况，获得不同含量涂层对 ·-0.4% 4×108 4-0 应的时域统计参数，对分析结果进行横向对比.图 3、图4为石墨烯质量分数为0、0.4%、1%涂层的噪 C3x105 声电阻和电流标准偏差变化趋势，其中T,为涂层在 2×10 ■ NaCl溶液中浸泡时间.从图3中可以看出随着石墨 1×10 烯含量的增加，噪声电阻变大.同含量的石墨烯涂 层噪声电阻随时间减小.对于不同含量石墨烯涂 036912151821242730 层，噪声电阻随时间的变化趋势是一致的，随时间延 Tld 长，耐腐蚀性能降低.但是含量越高，同一时间段噪 图3不同质量分数石墨烯涂层在NaC1溶液中浸泡不同时间的 声电阻呈增大趋势，根据噪声电阻变化规律，初步判 R.值 断质量分数1%石墨烯的耐腐蚀性能最好.从图4 Fig.3 R value of different mass fractions of graphene coatings soaked in NaCl solution for different time 中可以看出，同含量涂层电流噪声偏差值呈增大趋 势，不同含量涂层在同一时间的电流噪声标准偏差 9.5×10-1o 改性石墨烯质量分数 值随石墨烯质量分数的减小也呈增大趋势.根据电 8.5x10-1o ·-1.0% 7.5×101o 。-0.4% 流噪声标准偏差值越大腐蚀程度越大的规律，质量 6.5×10-10 -0 分数1%石墨烯的标准偏差值最小，而且随着浸泡 5.5×101o 时间的延长，虽然电流标准偏差值也在增大，但是增 654.5×10-10 长速率比较慢，说明质量分数1%石墨烯耐腐蚀性 3.5×10-1o 较强[].综合电流标准偏差值和噪声电阻的变化 2.5×10-10 1.5×10-o 趋势，可以认为石墨烯质量分数为1%时，石墨烯复 5.0x101 合涂层的防腐蚀性能最佳 T/d 2.3电化学噪声的频域统计分析 时域分析方法可快速处理相对简单的腐蚀体 图4不同质量分数石墨烯涂层在NaC1溶液中浸泡不同时间的 电流标准偏差值 系，但对于复杂的腐蚀体系，一些噪声信号不易在时 Fig.4 Current standard deviation values of different mass fractions of 域范围内分开.频域分析可以通过时频变换，将噪 graphene coatings soaked in NaCl solution for different time 声信号转化到频域范围内进行分析.时频变换大多 采用傅里叶变换和小波变换，小波变换处理过程繁 式中，T是噪声时域谱中对应的时间，j是虚数单位， 琐，结果复杂，并且由于函数的多样性导致结果的不 x(T)电位或电流的时域函数，T,测量周期，0频率. 确定性，结果可靠性不高.傅里叶变换可以显示噪 本文利用傅里叶变换对噪声信号数据进行处 声信号引起的偏差，结果也相对可靠，但是要求被测 理，将电流随时间变化规律转换成PSD曲线.根据 试体系应该是稳定的系统.傅里叶变换通常将数据 PSD特征参数，如白噪声水平、曲线转择点斜率、曲 转换成PSD曲线，PSD的函数形式为： 线倾斜部分斜率来表征材料腐蚀类型，腐蚀剧烈 程度 s=广(near (3) 图5为浸泡不同时间时，0.4%改性石墨烯涂层孙晓峰等: 7A52 铝合金基体不同含量石墨烯复合涂层的制备及电化学噪声特征分析 表 3 质量分数 0郾 4% 涂层电化学噪声统计分析结果 Table 3 Results of 0郾 4% content coating time鄄domain analysis 浸泡时间/ d 滓E / V 滓I / A Rn / 赘 Irms / A 局部腐蚀指数,LI 1 5郾 75 伊 10 - 3 7郾 42 伊 10 - 11 7郾 74 伊 10 7 1郾 042 伊 10 - 9 7郾 17 伊 10 - 2 2 6郾 02 伊 10 - 3 7郾 36 伊 10 - 11 8郾 17 伊 10 7 1郾 041 伊 10 - 9 7郾 07 伊 10 - 2 4 6郾 91 伊 10 - 3 2郾 05 伊 10 - 10 7郾 74 伊 10 7 1郾 045 伊 10 - 9 1郾 96 伊 10 - 1 6 5郾 64 伊 10 - 3 8郾 88 伊 10 - 11 6郾 35 伊 10 7 1郾 035 伊 10 - 9 8郾 57 伊 10 - 2 8 6郾 17 伊 10 - 3 1郾 55 伊 10 - 10 3郾 98 伊 10 7 1郾 056 伊 10 - 9 1郾 47 伊 10 - 1 10 3郾 36 伊 10 - 3 8郾 77 伊 10 - 11 3郾 83 伊 10 7 1郾 036 伊 10 - 9 8郾 46 伊 10 - 2 蚀进入到稳定阶段. 局部噪声指数基本变化不大. 为验证石墨烯添加量对涂层的影响,模拟不同 含量的石墨烯涂层腐蚀情况,获得不同含量涂层对 应的时域统计参数,对分析结果进行横向对比. 图 3、图 4 为石墨烯质量分数为 0、0郾 4% 、1% 涂层的噪 声电阻和电流标准偏差变化趋势,其中 T1为涂层在 NaCl 溶液中浸泡时间. 从图 3 中可以看出随着石墨 烯含量的增加,噪声电阻变大. 同含量的石墨烯涂 层噪声电阻随时间减小. 对于不同含量石墨烯涂 层,噪声电阻随时间的变化趋势是一致的,随时间延 长,耐腐蚀性能降低. 但是含量越高,同一时间段噪 声电阻呈增大趋势,根据噪声电阻变化规律,初步判 断质量分数 1% 石墨烯的耐腐蚀性能最好. 从图 4 中可以看出,同含量涂层电流噪声偏差值呈增大趋 势,不同含量涂层在同一时间的电流噪声标准偏差 值随石墨烯质量分数的减小也呈增大趋势. 根据电 流噪声标准偏差值越大腐蚀程度越大的规律,质量 分数 1% 石墨烯的标准偏差值最小,而且随着浸泡 时间的延长,虽然电流标准偏差值也在增大,但是增 长速率比较慢,说明质量分数 1% 石墨烯耐腐蚀性 较强[10] . 综合电流标准偏差值和噪声电阻的变化 趋势,可以认为石墨烯质量分数为 1% 时,石墨烯复 合涂层的防腐蚀性能最佳. 2郾 3 电化学噪声的频域统计分析 时域分析方法可快速处理相对简单的腐蚀体 系,但对于复杂的腐蚀体系,一些噪声信号不易在时 域范围内分开. 频域分析可以通过时频变换,将噪 声信号转化到频域范围内进行分析. 时频变换大多 采用傅里叶变换和小波变换,小波变换处理过程繁 琐,结果复杂,并且由于函数的多样性导致结果的不 确定性,结果可靠性不高. 傅里叶变换可以显示噪 声信号引起的偏差,结果也相对可靠,但是要求被测 试体系应该是稳定的系统. 傅里叶变换通常将数据 转换成 PSD 曲线,PSD 的函数形式为: S = lim T2寅肄 1 T2 乙 +肄 0 x(T)e - jwT dT 2 (3) 图 3 不同质量分数石墨烯涂层在 NaCl 溶液中浸泡不同时间的 Rn值 Fig. 3 Rn value of different mass fractions of graphene coatings soaked in NaCl solution for different time 图 4 不同质量分数石墨烯涂层在 NaCl 溶液中浸泡不同时间的 电流标准偏差值 Fig. 4 Current standard deviation values of different mass fractions of graphene coatings soaked in NaCl solution for different time 式中,T 是噪声时域谱中对应的时间,j 是虚数单位, x(T)电位或电流的时域函数,T2测量周期,w 频率. 本文利用傅里叶变换对噪声信号数据进行处 理,将电流随时间变化规律转换成 PSD 曲线. 根据 PSD 特征参数,如白噪声水平、曲线转择点斜率、曲 线倾斜部分斜率来表征材料腐蚀类型,腐蚀剧烈 程度[11] . 图 5 为浸泡不同时间时,0郾 4% 改性石墨烯涂层 ·965·