Un estudio sobre el efecto sinérgico de los iones de cloruro y sulfato en la corrosión del cobre mediante el uso de ruido electroquímico en celdas asimétricas

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 14384 (2022) Citar este artículo

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El estudio actual incluye un examen sistemático de la corrosión del cobre inicialmente en cada una de las soluciones de NaCl y Na2SO4 por separado y luego en la solución de mezcla de iones Cl− y SO42− como iones agresivos. Las señales de ruido de corriente electroquímica (ECN) resultantes de celdas asimétricas (Asy) y simétricas (Sym) se han interpretado utilizando la transformada wavelet (WT) junto con procedimientos estadísticos. Se ha eliminado la tendencia de las señales y se ha llevado a cabo la descomposición de cada señal en 8 cristales. Luego, la desviación estándar de cada cristal se ha ilustrado con los gráficos de desviación estándar de señal parcial (SDPS). Los electrodos Asy aumentaron la detección de picaduras en el cobre en comparación con los Sym, lo que indica una mayor eficiencia de los electrodos Asy. Los electrodos asimétricos de cobre se han estudiado utilizando gráficos SDPS a diferentes temperaturas (40, 60 y 80 °C). Finalmente, para comprender en parte el efecto de los iones Cl− y SO42− en la corrosión del cobre, se ha modelado mediante cálculos DFT la estabilización de los cationes Cu2+ por iones Cl− y SO42− en soluciones acuosas. Los resultados derivados están de acuerdo con los datos experimentales.

La corrosión incluye procesos naturales a través de los cuales se produce la oxidación electroquímica de los metales a diferentes compuestos como iones y oxidantes1. La resistencia a la corrosión de algunos materiales también se ve reducida por varios iones corrosivos2. La corrosión por picaduras es un tipo de corrosión localizada que genera pequeños orificios en la superficie de los metales, lo que puede ocurrir debido a iones agresivos, incluidos los iones de cloruro, sulfato y nitrato, entre otros3. Diferentes industrias utilizan el cobre y sus aleaciones ya que tienen grandes características tanto mecánicas como térmicas. La electrónica, la plomería, los cables de transmisión y los intercambiadores de calor son ejemplos de las áreas en las que se utilizan estos metales4,5,6. Una capa de óxido formada en la superficie del cobre en presencia de oxígeno muestra resistencia a la corrosión7,8,9. Sin embargo, las restricciones en la protección y la susceptibilidad a diversas corrosiones, incluidas las uniformes y las picaduras bajo especies corrosivas específicas, son algunos problemas con el óxido de cobre10,11,12. Además, el proceso de corrosión del cobre se acompaña de una activación térmica en la que la cinética de disolución del cobre aumenta debido al aumento de temperatura, y la estabilidad del óxido de cobre depende de las variaciones de temperatura13.

Las aplicaciones de ruido electroquímico (EN) en las industrias, particularmente en el tratamiento de la corrosión remota, así como el examen en línea del tipo de corrosión, son un tema interesante entre investigadores y académicos de diferentes campos14,15,16,17,18. Hay una destrucción considerable en la corrosión por picaduras, que es un evento rápido y repentino. También es difícil medir estos tipos de corrosión. La corrosión genera carga que provoca transitorios naturales de potencial y corriente, que las mediciones EN pueden reconocer tales transitorios impulsivos, llamados señales16,19. El análisis EN se lleva a cabo a través de dos enfoques principales, incluidas las técnicas estadísticas y espectrales. Varios parámetros, como la desviación estándar, la asimetría y la curtosis, se pueden calcular mediante análisis estadísticos. El primero indica las actividades electroquímicas en la superficie de los electrodos. El segundo mide la simetría con respecto a la media, y el último muestra la distribución en pico o plana. El enfoque estadístico requiere tratamientos previos antes de analizar los datos, debido a la deriva de CC y al estado no estacionario20,21,22,23,24,25,26,27. En condiciones ideales, la identificación del tipo y la intensidad de la corrosión debe realizarse utilizando procedimientos de análisis de datos que no necesiten condiciones estacionarias o lineales y que muestren un alto potencial para distinguir en los dominios de tiempo y frecuencia al mismo tiempo. En este sentido, los novedosos análisis multirresolución de tiempo y frecuencia, según wavelets, son buenas alternativas para hacer frente a los retos existentes de manera eficiente. Las wavelets forman el componente principal de las señales en descomposición en la transformada de wavelet (WT), que actúan de manera similar a las funciones goniométricas con varias frecuencias en la transformada de Fourier28,29,30,31,32.

Los resultados obtenidos del proceso de análisis de ondículas se muestran en el gráfico de la señal parcial (PS) frente al tiempo, la distribución de energía (ED) frente al número de cristales, así como la desviación estándar de la señal parcial (SDPS) frente al cristal. La escala de tiempo y el rango de frecuencia de la corrosión junto con las asociaciones con el número de cristales se muestran en la Tabla 1. En consecuencia, a medida que aumenta el número de cristales, también aumentan la escala de tiempo y el rango de frecuencia de la corrosión. Las curvas WT y SDPS se han informado con frecuencia33,34,35. La información proporcionada por el gráfico SDPS es más valiosa en comparación con la información del gráfico ED, ya que el valor del SDPS está asociado con el número de oscilaciones y la amplitud de las señales, por lo que es una buena opción para el presente estudio35.

Una celda que tenía dos electrodos de trabajo (WE) similares se denominó celda simétrica (Sym), con materiales, tamaños y preparación superficial idénticos, estos WE conectados con un amperímetro de resistencia cero (ZRA) corriente de acoplamiento entre los electrodos36. Evidencias recientes han revelado que las celdas asimétricas (Asy) que tienen WE con tamaños bastante diferentes mejoran la detección de ruido porque se registran los fenómenos en un electrodo27,33,34,37. Estas celdas son capaces de mantener el ancho de tiempo en el gráfico SDPS, aumentando la amplitud del transitorio de corriente EN y evitando el registro de señales excesivas producidas en las celdas Sym.

En el presente estudio, además de las mediciones EN, el comportamiento de corrosión por picadura del cobre puro se explora mediante espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) analizando la resistencia a la corrosión y el método de polarización cuantificando el sobre potencial (η)38,39,40,41,42 ,43. También se ha estudiado el efecto sinérgico de los iones Cl- y SO42- para corroer el metal de cobre. Como consecuencia, los experimentos se han realizado inicialmente en las soluciones de NaCl y Na2SO4 por separado y luego en la solución de mezcla de iones Cl− y SO42− (a 60 °C). Hasta donde sabemos, el presente trabajo es el primer informe sobre el estudio de la corrosión por picaduras del cobre mediante señales ECN utilizando electrodos de cobre Asy. La investigación actual tuvo como objetivo mostrar que este tipo de configuración que usa cobre podría ser una alternativa prometedora para procesar señales ECN. El análisis de los resultados de las celdas Asy fue seguido por su comparación con las celdas Sym a través de los enfoques estadístico y WT. Además, también se realizan cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para simular el proceso de estabilización de los cationes Cu2+ en medios acuosos. Estos cálculos revelan en parte cómo los iones Cl− y SO42− facilitan el proceso de corrosión del cobre metálico.

Se llevó a cabo la preparación de tres tamaños diferentes de especímenes de cobre (tipo varilla), incluidos los simétricos en tamaño grande (314–314 mm2) y pequeño (3,14–3,14 mm2), y la celda asimétrica (3,14–314 mm2) denominada Sym-L, Sym-S y Asy, respectivamente. Se realizó la soldadura de los electrodos a un cable de cobre, después de lo cual se cubrieron completamente con resina de manera que una superficie, con el área especificada, quedó expuesta a la solución como la superficie WE.

Se usaron papeles de carburo de silicio (en un rango de 400#–2000#) para desgastar WE, después de lo cual se usó agua destilada para la limpieza. Se aplicó acetona para desengrasar antes de cada corrida. Los bordes de la muestra se recubrieron con esmalte de uñas para evitar la corrosión por grietas.

Las celdas experimentales incluían primero solución de Na2SO4 0,6 M, luego solución de NaCl 0,6 M a 60 °C y finalmente solución de NaCl 0,3 M + solución de Na2SO4 0,3 M a varias temperaturas de 40, 60 y 80 °C. El pH de todas las soluciones se ajustó a 6 utilizando un medidor de pH mediante la adición gota a gota de HCl 1 M o NaOH 1 M. Las sales requeridas fueron proporcionadas por Merck Company. No se realizaron purificaciones adicionales en los reactivos.

Se colocaron dos electrodos de cobre cara a cara en la solución con un espacio de 1 cm para formar la celda electroquímica. Se utilizó un potenciostato Autolab 302 N para monitorear las señales ECN, EIS y mediciones de polarización. Las grabaciones de las señales de ECN se realizaron después de dos horas de exposición de WE en la solución durante un intervalo de 900 s. La aplicación de ondículas ortogonales de Daubechies de cuarto orden (db4) ayudó a realizar la técnica de ondículas y se utilizó la frecuencia de 4 Hz para la frecuencia de muestreo de los datos ECN. El cálculo de los parámetros estadísticos se lleva a cabo siguiendo el procedimiento de eliminación de tendencia wavelet. Se utilizó un sistema de tres electrodos que incluye electrodo Ag/AgCl, placas de platino y cobre como electrodo de referencia, contraelectrodo y electrodo de trabajo, respectivamente, para realizar las pruebas EIS y de polarización. Las medidas de EIS se llevaron a cabo a potencial de circuito abierto en el rango de frecuencia 100–1 × 10–5 kHz, aplicando una perturbación sinusoidal de 10 mV. Se consideró la tasa de exploración de polarización de 1 mV/s para el trazado de la curva de polarización, preparada a través de cambios automáticos en el potencial del electrodo en un rango de potencial de circuito abierto hacia el potencial negativo (alrededor de -0,6 V). El software Matlab se utilizó para realizar el procesamiento de datos de ECN y los softwares Nova se utilizaron para analizar EIS y curvas de polarización. Se consideró un número de 3 repeticiones para los experimentos.

Las geometrías de todas las moléculas en la reacción se optimizaron mediante el método B3LYP-DFT empleando el conjunto de bases 6–311++G (2d, p)39. Los efectos de las moléculas de solvente de agua restantes se tienen en cuenta implícitamente y se supone que ocurren en un medio con una constante dieléctrica de 78 (la del agua). Se empleó un modelo continuo polarizable continuo (CPCM) para calcular las energías de las moléculas que aparecían en las reacciones40. Los cálculos de DFT fueron ejecutados por el programa Gaussian 09.

La figura 1 muestra el circuito equivalente de celdas de corrosión para medir ECN, en el que i1 e i2 son las fuentes de ruido de corriente originadas por un fenómeno localizado, por ejemplo, evaluación y separación de burbujas y corrosión en un lugar determinado. Estos no son accesibles directamente para medir, pero la corriente que fluye entre dos electrodos (ΔI) es medible. La representación de la acción dinámica de las celdas de corrosión es el propósito del circuito equivalente. En consecuencia, se utiliza para todas las celdas, incluidos dos WE. Utilizando la ley de Ohm en el circuito equivalente, se puede escribir, en el dominio de la frecuencia41:

donde Z1, Z2 y Rs son la impedancia de los electrodos 1, 2 y la resistencia de la solución, respectivamente. En muchos casos, especialmente en soluciones acuosas, las R pueden ignorarse. En tales casos, la Ec. (1) se convierte en la siguiente ecuación41:

El circuito equivalente de celda de corrosión para medir EN.

Estas ecuaciones muestran que la corriente originada por la corrosión de un electrodo se divide entre los dos WE. Con respecto a los eventos de corrosión que ocurren solo en el electrodo 1 (i2 = 0) y generan una corriente (i1). Por lo tanto, es claro a partir de la Ec. (2), para electrodos idénticos al mismo potencial (Z1 = Z2), solo la mitad de i1 fluye hacia el otro mientras que puede ser registrado por el ZRA.

Por el contrario, si Z2 < < Z1, aproximadamente la totalidad de la transferencia de corriente al otro electrodo y medida por ZRA. Z2 < < Z1 sucede cuando el área del electrodo 1 es mucho más pequeña que el electrodo 2. La impedancia es inversamente proporcional al área27.

Los electrodos de cobre Sym y Asy se examinaron en cada una de las soluciones de NaCl 0,6 M y Na2SO4 0,6 M por separado a 60 °C. No se registraron señales ECN que indiquen corrosión por picaduras en la solución que consta de iones Cl- o SO42- (Fig. 2). Porque no se ha producido ninguna corrosión por picaduras. Figura 3, las micrografías ópticas revelan claramente la superficie de cobre en varias soluciones.

Señales ECN de electrodos de cobre (a) Sym y (b) Asy en soluciones de NaCl 0,6 M y Na2SO4 0,6 M a 60 °C.

Micrografías ópticas de cobre (a) antes y (b–d) después de la inmersión en soluciones de NaCl 0,6 M, Na2SO4 0,6 M y NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M a 60 °C.

Las señales se registraron utilizando electrodos de cobre Sym y Asy en la solución de mezcla de NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M para la aparición de picaduras a 60 °C (pH 6). El procedimiento WT se utilizó para eliminar la tendencia de los transitorios de ruido de corriente electroquímica en bruto (Fig. 4) sin cambios en los datos prácticos, cuyos resultados se representan en la Fig. 5.

Las señales ECN originales de los electrodos Sym y Asy en una solución de NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M a 60 °C.

Las señales ECN representadas en la Fig. 4. Después de la eliminación de la tendencia.

La Tabla 2 indica los parámetros estadísticos, valores más altos de desviación estándar observados para las señales de Sym-L en comparación con los electrodos Sym-S (SD es una función tanto del número como de la amplitud de las señales)33. El mayor número (no la amplitud) de señales registradas por los electrodos Sym-L puede explicar las diferencias SD debido a la menor curtosis en comparación con las señales registradas por los electrodos Sym-S como se muestra en la Fig. 5. En otras palabras, el mayor número de señales lleva a los valores más bajos de curtosis20. Se destaca que el uso de electrodos Asy tiene como objetivo evitar la superposición de señales y mejorar la detección de ruido a través del aumento de amplitud33. Por lo tanto, los electrodos Sym-S son candidatos adecuados para ser comparados con los de Asy. Como se puede ver en la Tabla 2, hay una SD considerablemente mayor para las señales de Asy en comparación con los electrodos Sym, posiblemente debido a la mayor amplitud de la señal de ruido en los electrodos de Asy, debido a su mayor curtosis y, en consecuencia, a menos ruidos. La Tabla 2 y la Fig. 5 muestran que los electrodos Asy tienen una asimetría de señal de corriente alta debido a la unidireccionalidad de las señales, como resultado de las reacciones anódicas y catódicas que ocurren en los electrodos pequeños y grandes, respectivamente. Considerando que el espacio del electrodo pequeño es insuficiente para la reducción, el movimiento de los electrones producidos por las reacciones anódicas tiene lugar hacia el electrodo más grande, que es el lugar de las reacciones de reducción catódica33.

La figura 4 muestra la descomposición de cada conjunto de 3600 puntos de datos de señales ECN que se realizan con el uso de WT, mientras que los diagramas SDPS de los transitorios se representan en la figura 6. La posición máxima del pico en los gráficos SDPS se puede usar para la detección. de cada transitorio predominante35.

Gráficos SDPS de señales ECN de configuración Sym y Asy representadas en la Fig. 5.

La ubicación del pico máximo de la gráfica SDPS en las células Asy es el cristal d7 que no se puede observar en el caso de Sym-L y Sym-S (Fig. 6). Las señales parciales y originales se compararon para asegurarse de la precisión del cristal d7 (transitorios con una escala de tiempo de 16 a 32 s, como se muestra en la Tabla 1). De acuerdo con la Fig. 7b, se encuentran varios picos para la señal parcial del cristal d7 en los electrodos Asy en varios momentos (como 400 y 500 s). Según las micrografías ópticas de la Fig. 3, estas señales pueden conducir a picaduras estables en la superficie del cobre. La Figura 7a muestra las señales originales cuya escala de tiempo está en un rango de 16 a 32 s para cada pico, asignado al cristal d7, sin superposiciones. Por lo tanto, debe confiar en la ubicación del pico máximo observable de los electrodos Asy, lo que significa que no es necesario comparar las señales parcial y original, mientras que dicha comparación es necesaria para los electrodos Sym37.

(a) La señal parcial d7, (b) parte de la señal original Asy ilustrada en la Fig. 5.

Dada la eficiencia de los gráficos SDPS de los electrodos Asy, se consideran temperaturas de 40 y 80 °C para examinar los impactos de la temperatura en la corrosión del cobre mediante gráficos SDPS, como se puede ver en la Fig. 8. El desarrollo del pozo conduce al flujo de una cantidad de electricidad carga (Q) en el circuito, cuya estimación se realiza mediante la siguiente relación44:

Gráficos SDPS de señales ECN de electrodos Asy en solución de NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M a 40, 60 y 80 °C.

Donde, SDPSmax y τ max representan los valores de SDPS en el cristal pico máximo (dmax) y el ancho de tiempo promedio del cristal dmax, respectivamente. La Tabla 3 resume los valores de los parámetros tomados de la Fig. 8 y la Tabla 1. Se representan cantidades más altas de Q a 80 °C en comparación con las otras temperaturas, lo que genera más corrosión que las otras. Además, las señales grandes a 80 °C en comparación con las pequeñas a 40 °C demostraron esta afirmación (Fig. 9).

Las señales ECN originales de los electrodos Asy en una solución de NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M a (a) 40 °C y (b) 80 °C.

Siguiendo los resultados de la sección anterior, se realizan mediciones de polarización y EIS para evaluar el comportamiento de corrosión por picaduras del cobre metálico en presencia de iones de cloruro y sulfato. La mayoría de las teorías asociadas con las picaduras de cobre consideraban que el cloruro explicaba los ataques de picaduras y excluía la contribución directa de los iones de sulfato38,45,46. De acuerdo con el apartado anterior y otras investigaciones, en presencia tanto de iones de sulfato como de cloruro, como medio agresivo, la germinación en hoyos se asocia principalmente a la presencia de ambas especies45,46. Las mediciones EIS normales realizadas en soluciones de NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M, NaCl 0,6 M y Na2SO4 0,6 M a 60 °C se pueden observar en la Fig. 10. La suma de la resistencia de transferencia de carga y una resistencia óhmica se refleja en la región de bajas frecuencias en el diagrama de Nyquist. La cola a altas frecuencias se asigna a una resistencia óhmica que se muestra usando la flecha como RΩpit del diagrama de Nyquist en la Fig. 10a. Esta resistencia óhmica se verificó agregando soluciones que contenían electrodos de cobre sin picaduras en la misma geometría que las picaduras artificiales con electrolito de soporte para cambiar el punto indicado como RΩpit38. De acuerdo con la Fig. 10b, el semicírculo en el diagrama de Nyquist se ajustó a un circuito de Randles para obtener los valores de transferencia de carga y resistencia óhmica del hoyo. Las parcelas de mejor ajuste y el circuito de Randles como se muestra en la Fig. 10b.

(a) Las parcelas EIS de cobre (3,14 mm2) en diferentes soluciones a 60 °C. (b) El ajuste aceptable de los datos experimentales y el circuito de Randles.

Con referencia a la Tabla 4, las resistencias de transferencia de carga y óhmica en la solución de NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M fueron menores que las obtenidas a partir de soluciones que tenían cloruro o sulfato. Aunque existen diferentes opiniones sobre el mecanismo de corrosión del cobre en solución de cloruro, generalmente se acepta que se forma una película de sal insoluble CuCl; sin embargo, este tipo de película de sal no se puede formar en la solución de sulfato, como resultado, la corrosión por picadura aumenta en la solución de mezcla de iones Cl− y SO42−45,46.

Además, la evaluación del espesor de la capa pasiva de óxido es posible mediante el uso de diagramas de Bode (películas de óxido más gruesas reflejadas por mayores pendientes e intersecciones con el eje y)37. Está claro en la Fig. 11 que la capa de óxido es menos gruesa en el cobre cuando se usa NaCl 0,3 M + Na2SO4 0,3 M en comparación con las otras soluciones. En consecuencia, la capa de óxido tenía una resistencia suficientemente baja para atacar los iones de la superficie de cobre de la solución que contenía tanto cloruro como sulfato y existe un efecto sinérgico de los iones de cloruro y sulfato sobre la corrosión por picaduras del cobre.

Los diagramas de Bode de cobre (3,14 mm2) en diferentes soluciones a 60 °C.

Los diagramas de polarización para la corrosión del cobre en diferentes medios se representan en la Fig. 12. Los valores de sobrepotencial (η), que son una medida de la velocidad de reacción de reducción en el electrodo de superficie, se calculan utilizando la siguiente ecuación42:

donde Eappl y Eeq representan los valores de potencial aplicado (para obtener corriente constante) y potencial de equilibrio, respectivamente. En otras palabras, el sobrepotencial es el potencial de la celda en relación con su valor de equilibrio. Aquí, se obtienen valores de sobrepotencial considerablemente menores para la solución que contiene cloruro + sulfato (η1) en comparación con las soluciones de Na2SO4 (η2) y NaCl (η3) en la Tabla 5. Esto muestra que hay una tasa suficientemente alta de reducción de oxígeno ( posteriormente una alta tasa de reacción anódica) en la capa menos gruesa de óxido de cobre en la solución de mezcla para la aparición de picaduras. La mayor negatividad del potencial de corrosión que conduce a la corrosión por picaduras resulta de la tasa de reacción catódica más alta en esta situación43.

Los diagramas de polarización del cobre (3,14 mm2) en diferentes soluciones a 60 °C.

Como se mencionó anteriormente, los iones Cl− y SO42− facilitan el proceso de corrosión del metal de cobre puro. Una vez que todos los parámetros son iguales en los experimentos, los efectos de Cl− y SO42− en el proceso de corrosión del metal Cu podrían atribuirse a la estabilización de los cationes Cu2+ por los iones Cl− y SO42− en las soluciones acuosas. Aquí se modelan las reacciones de los iones Cl− y SO42− con los cationes Cu2+ en medios acuosos. Además, se intenta dar cuenta adecuadamente de los efectos de las moléculas de agua en los procesos de estabilización. Las interacciones de las moléculas de H2O con los iones del sistema podrían dividirse en interacciones explícitas e interacciones implícitas47,48,49. Para dar cuenta de las interacciones explícitas de las moléculas de H2O con los iones, el catión Cu2+ se considera como un complejo con seis moléculas de agua coordinadas y los iones Cl− y SO42− como aniones, hidratados con tres y cuatro moléculas de agua, respectivamente. A continuación, se supuso que la estabilización de los cationes Cu2+ por los iones Cl− y SO42− ocurría de acuerdo con los siguientes procesos:

Las estructuras de las especies involucradas en las reacciones R1, R2 y R3 se representan en la Fig. 13. Las energías de reacción calculadas para R1, R2 y R3 son − 347,1 kJ/mol, − 351,5 kJ/mol y − 373,5 kJ/mol, respectivamente. Estas energías calculadas están de acuerdo con la tendencia observada para los efectos de los aniones Cl- y SO42- en la aceleración de la corrosión del cobre metálico. La reacción del catión Cu2+ con los aniones SO42− (la reacción R2) conduce a un complejo más estable que el de los aniones Cl− (la reacción R1). Una mezcla de aniones Cl− y SO42− estabiliza los cationes Cu2+ más que los aniones Cl− o SO42− individuales (reacción R3). Los presentes cálculos DFT proporcionan una explicación de los efectos sinérgicos de los aniones Cl− o SO42− en el aumento de la velocidad de corrosión del cobre metálico.

Las estructuras de las especies involucradas en las reacciones R1, R2 y R3.

En el presente estudio, se investigó el comportamiento de corrosión del cobre puro mediante el uso de métodos ECN, EIS y de polarización en la solución que consiste en Cl− y SO42− como iones agresivos. Un objetivo clave de este documento ha sido revelar los beneficios del uso de electrodos Asy en mediciones de ruido electroquímico para la corrosión por picaduras de cobre. Las conclusiones se pueden extraer de la siguiente manera:

El área de superficie de los electrodos de la configuración Asy (3–300 mm2) demostró una mejora apreciable en la detección de la corrosión por picaduras.

La justificación normal para usar la configuración Asy es permitir el estudio de lo que sucede en uno de los dos electrodos. Que aquí los parámetros estadísticos de la configuración de Asy indicaron que los datos registrados están relacionados con el electrodo pequeño. Sin embargo, el electrodo grande es el sustrato que consume los electrones producidos.

Los gráficos SDPS de la configuración de cobre Asy son más eficientes que los de Sym porque la ubicación máxima aparente de la señal que surge de los electrodos Asy es real y no hay ningún requisito para comparar las señales parciales y originales, mientras que dicha comparación es necesaria para los electrodos Sym. .

Los gráficos SDPS ilustraron que la corrosión aumentó en el cobre con el aumento de la temperatura.

Debido a mayores cantidades de Q a 80 °C en comparación con las otras temperaturas.

La técnica ECN examinó la corrosión por picaduras en la solución de la mezcla porque no se puede formar una película de sal (CuCl) en la solución de sulfato, como resultado, la corrosión por picaduras aumenta debido a los efectos sinérgicos de los iones de cloruro y sulfato y no mostró señales relacionadas con la corrosión por picaduras. en cada una de las soluciones de NaCl y Na2SO4.

Los diagramas de Nyquist y Bode indicaron que la corrosión aumentó en presencia de iones de Cl− y SO42−, en los que la resistencia de la capa de óxido era lo suficientemente baja como para que los iones llegaran a la superficie de cobre. Era consistente con el resultado obtenido de ECN así como micrografías ópticas.

El método de polarización es un método eficiente para detectar la corrosión midiendo la tasa de reacción catódica. La velocidad de reacción catódica más alta en presencia de ambos iones conduce a la corrosión por picadura que resulta de la mayor negatividad del potencial de corrosión.

Los cálculos de DFT proporcionaron una explicación para la estabilización de los cationes Cu2+ por el efecto sinérgico de los iones Cl− o SO42− en soluciones acuosas. Los resultados calculados fueron consistentes con los datos experimentales.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Departamento de Química, Universidad Shahid Bahonar de Kerman, Kerman, 76175, Irán

Ghazal Sadat Sajadi, Vahid Saheb y Seyed Mohammad Ali Hosseini

Departamento de Química, Rama Kerman, Universidad Islámica Azad, Kerman, Irán

Mehdi Shahidi-Zandi

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Todos los autores concibieron los experimentos, Gh.S. Sajadi realizó el experimento, fabricó los dispositivos, analizó los datos y los resultados con el apoyo del Dr. SMA Hosseini y el Dr. V. Saheb y todos los autores escribieron el texto del manuscrito.

Correspondencia a Seyed Mohammad Ali Hosseini.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Sajadi, GS, Saheb, V., Shahidi-Zandi, M. et al. Un estudio sobre el efecto sinérgico de los iones de cloruro y sulfato en la corrosión del cobre mediante el uso de ruido electroquímico en celdas asimétricas. Informe científico 12, 14384 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-18317-2

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Recibido: 04 Abril 2022

Aceptado: 09 agosto 2022

Publicado: 23 agosto 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-18317-2

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