随着工业水平的不断发展与提高，合金材料的使用量亦不断增大。然而合金材料的腐蚀问题在工业生产及生态环境中造成了不可估量的损失。为此，国内外学者已经开展了大量关于合金腐蚀机理与防护方面的研究，并取得了一定的进展。

微电极阵列技术是一种介于宏观的经典电化学技术和微区扫描探针技术之间的新型电化学测试方法。它既能获取合金大面积电极的整体平均信息，又能探测合金局部微小区域内的电位、电流分布特征，能更加准确地测试合金局部腐蚀过程中非均一的电化学信息。随着国内外学者的不断研究与开发，现已实现微电极阵列的优化。该技术联合其他电化学测试技术和表面科学技术等方法，不断丰富了合金/腐蚀溶液界面的物理、化学及电化学信息。近几年，大量专家学者采用该微电极阵列技术与其他测试技术相结合的方法研究了常用合金在不同环境和腐蚀状态下的局部腐蚀过程及机理，并取得了重要的研究进展。其中，对异材质金属的电偶腐蚀行为及演变规律的研究取得了重大突破。此外，实时耦合的多电极阵列传感器(CMAS)探针的开发应用，对合金局部腐蚀的在线监/检测起到了举足轻重的作用。

宏观的经典电化学测试技术具有一定的局限性，因其研究对象为合金的大面积整体电极，所测实验数据仅能反映电极的整体统计信息，很难准确表征合金腐蚀界面上的电化学不均一性。为准确表征和深入研究合金材料的局部腐蚀过程及机理，尚需寻求一种具有局部分辨度的新型电化学测试方法。微电极阵列技术因能提供局部不同位置的电位、电流密度的分布和差异等信息，在局部腐蚀研究领域得到了广泛的应用，并取得了很大的研究进展。本文对微电极阵列技、其在研究合金腐蚀环境的影响、研究进展及应用现状进行了详细的阐述，并对其进行了总结和展望。

微生物腐蚀研究

由于海水、土壤等环境中普遍存在微生物，在该环境中服役的合金材料表面易被微生物附着而形成一层微生物膜，从而加速了膜下合金的不均匀腐蚀。刘靖等采用微电极阵列技术研究了硫酸盐还原菌(SRB)生物膜的电化学不均匀性，结果表明，SRB生物膜分布的不均匀性可以由电极表面电位随时间的变化规律来反映，同时SRB的生长繁殖、新陈代谢进一步促进了生物膜的不均匀性和局部腐蚀的快速发展。基于刘靖等的研究思路，王伟等利用开路状态的微电极阵列技术，即一种基于底部而非表面的测试方法，很好地避免了激励信号对生物膜层活性的影响，从而可以准确获取各个微电极上的电化学参数。这种研究思路也拓展了微电极阵列技术在微生物腐蚀方面的研究应用。Dong等利用微电极阵列技术研究了SRB对合金腐蚀机制的影响，研究发现SRB生物膜中含有一定具有导电性的FeS沉积物，致使碳钢表面电位趋于均匀稳定。

考虑到诱发微生物腐蚀的主要原因之一是不均匀分布的微生物膜，因此近年来一些专家学者利用人工生物膜来模拟并研究了含有某些特殊成分的微生物膜对合金局部腐蚀的影响。例如，张霞等利用微电极阵列技术研究了过氧化氢对人工模拟的不锈钢/微生物膜界面的局部腐蚀影响。实验发现，当加入过氧化氢成分后各短接电极的电位均发生正移现象，并且在5 min时电位达到最大值。随时间的延长，还出现了阳极分区现象。然而，若各电极彼此断开，则电位正移现象只出现在局部区域。

缓蚀剂机理研究

随着微电极阵列技术及其测控系统的不断完善，近年来该技术已较好地应用于缓蚀剂对合金的缓蚀机理、无机材料与合金界面局部腐蚀研究中。Naing等用沙子模拟土壤环境，将碳钢埋置在3.5%NaCl溶液湿润的干湿交替土壤环境中，并用自制微电极阵列测控系统研究了重铬酸盐对碳钢的缓蚀机理。董泽华等采用微电极阵列技术研究了缓蚀剂在模拟碳化混凝土中对碳钢局部腐蚀的影响及修复能力，并首次采用局部腐蚀因子的概念，用以定量表征合金的局部腐蚀程度。张国安等采用微电极阵列技术研究了咪唑啉缓蚀剂对覆盖在沉积物下的碳钢油气输送管道的缓蚀效果。结果表明，缓蚀剂对无沉积物覆盖的碳钢电极具有较好的缓蚀效果，对覆盖有沉积物的电极的缓蚀效果较小，但仍具有一定的抑制作用。此后，张国安研究团队又在碳钢弯管内侧放置微电极阵列，并采用电化学方法研究了油溶性咪唑啉缓蚀剂对弯管流动加速腐蚀的缓蚀效果，探讨了缓蚀剂浓度和流体流速对缓蚀作用的影响。蔡光义课题组采用可拆式阵列电极，同时结合电化学阻抗谱和原子力显微镜(AFM)研究高湿含盐环境下铝合金表面侵蚀性及缓蚀性粒子的扩散吸附与相互竞争过程。

不同的海洋环境研究

沿海合金构件的腐蚀行为和规律受所处特殊海洋环境的影响，其中大气/海水界面、海水/海泥界面的腐蚀备受关注。陈亚林等利用微电极阵列技术探讨了在大气/海水环境中水线界面处Q235碳钢的腐蚀动态发展过程。研究发现，该环境下Q235碳钢腐蚀的决定性因素为溶氧量，即形成以水线附近为阴极和水线以下为阳极的氧浓差电池。实验结果还表明，Q235碳钢的主要阴极区处于水线上方，随着反应的进行，合金腐蚀的主要阳极区逐渐从水线下方扩展至水线处，加速了整个合金的腐蚀速率。微电极阵列技术较好地体现了整个水线区的电流分布及其演变信息，对合金在水线区的腐蚀过程研究提供了有力的支撑。张经磊等模拟了海水/海泥跃变区的钢铁电化学腐蚀过程。结果表明，实验初期，海水中试样为主要阳极，海泥中试样为主要阴极。腐蚀一段时间后，处于不同区域的钢样极性发生反转。李晓刚等利用微电极阵列技术探究了海水/海泥界面及其附近区域电化学信息分布的变化规律，并联合电化学阻抗和线性极化技术研究发现，海水/海泥界面区域合金的腐蚀受海泥阻抗、溶解氧浓度和电位差等多种因素控制。

结语及展望

(1)微电极阵列技术能够较准确地获得局部腐蚀电位、电流密度分布等信息，被广泛应用于诸多领域的局部腐蚀机理研究。

相比于常规的电化学测试方法，微电极阵列技术一方面因其扫描速度快、实验数据同步性高、有利于更直观地研究合金表面局部位置腐蚀变化规律等优点而得到广泛应用；另一方面因其是一种基于底部而非表面的新型测试方法，腐蚀测试没有其他的微区电化学测试技术对合金表面平整度的严苛要求，而且它可以以任何给定的图案、比例排列成不同的微电极阵列，因此适用于获取具有复杂表面腐蚀状态的合金界面电化学分布特征。微电极阵列技术现已作为一种新型的微区电化学测试方法，被广泛用于多种合金局部腐蚀的研究。

然而，微电极阵列技术也存在一些不足：微电极阵列的分辨率相对较低，影响了该技术对合金局部腐蚀的表征精度；微电极阵列技术目前仅局限于测试合金局部腐蚀的电位、电流分布，所能获取的电极/溶液界面信息较少，进一步分析合金腐蚀界面的电化学信息受到限制；微电极阵列试样制备工艺比较复杂，容易引起缝隙腐蚀等干扰问题。

(2)微电极阵列技术与其他电化学测量方法相结合，可获得更丰富和多尺度的研究合金局部腐蚀机理的电极/溶液界面信息，将成为合金局部腐蚀的重要研究方法。

近年来，一些专家学者不仅在微电极阵列的制作工艺上不断改进和完善，还通过进一步缩小微电极的截面尺寸及电极间距来提高其测试精度，并尝试改进微电极阵列或与其他研究手段联合开展研究，以丰富其数据类型和电极过程动力学信息。将微电极阵列技术与电化学阻抗技术相结合，可以依靠微电极阵列获取阴极、阳极腐蚀电流的分布特征，再根据电流分布情况检测对应区域的局部阻抗，从而通过电流分布和电化学阻抗的演变来研究合金的腐蚀过程。例如，苏景新等成功采用微电极阵列技术联合电化学阻抗谱技术对Q235碳钢在中性模拟海水中的缝隙腐蚀行为进行研究。

(3)微电极阵列技术与其他表面科学技术耦合的研究方法一方面弥补了单一阵列电极技术获取界面信息少的缺点，另一方面也为研究界面物理和化学过程提供了新思路。

将微电极阵列与SKP(扫描Kelvin探针)技术相结合，可以精确划分出微电极阵列的网状分布和排列，进一步细化微电极阵列的尺寸，提高其测试精度，从而弥补微电极阵列在空间分辨率上的不足。Shi等将微电极阵列技术与拉曼光谱技术联合使用，分别测量钢筋混凝土在3%NaCl溶液中和干湿交替两种不同腐蚀环境下的电位、电流分布和交流阻抗谱图，均取得了较好的测试结果。

(4)开发多电极阵列传感器探针和多通道测控仪器可实现局部腐蚀速率实时监控，提高了微电极阵列测试技术的精确度。

随着耦合多电极阵列和多通道仪器的发展，已经开发出实时耦合的多电极阵列传感器(CMAS)探针，并用于局部腐蚀速率的实时测量和阴极保护系统性能的实时监测，在局部腐蚀在线监/检测中起到了举足轻重的作用。现已成功应用于合金的混凝土腐蚀、缝隙腐蚀、土壤腐蚀、浓氯化物溶液腐蚀和有机涂层质量评估等方面的研究，以及合金在水溶液(模拟海水、冷却水、低导电率饮用水)、油/水混合物、盐沉积物、生物沉积物、H2S系统和高温高压等环境中的定量局部腐蚀监测。

综上所述，微电极阵列技术是一种具有前景的在介微观尺度下研究合金局部腐蚀过程及机理的表征手段。但在应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳和转化膜成膜过程等方面微电极阵列技术尚需耦合其他技术手段进行一些探索性试验，进而拓宽该技术的应用领域。