金属表面电化学不均一性对金属腐蚀电极行为的影响是至关重要的,有时甚至可起到决定性的作用。传统电化学方法,包括稳态法、暂态法及电化学阻抗技术等均是以整个电极为研究对象,以电信号(电势、电流或电荷)为激励和检测手段,通过解释而获得有关电极过程间接、统计和面积平均的研究信息。这显然难以深入研究许多复杂的局部电化学腐蚀体系。
微区腐蚀电化学方法主要包括:①扫描微参比电极或扫描振动电极,主要用于测量腐蚀过程表面电势分布;②扫描双微参比电极,可用于测量腐蚀过程表面腐蚀电流密度分布;③扫描微参比电极和微对电极,测量腐蚀过程表面电化学交流阻抗分布;④扫描微电解池(内含微参比电极、微对电极及流动的电解液),测量电极表面微区腐蚀电化学行为;⑤扫描电化学显微镜(SECM)是通过测量溶液中电化学活性物种分别在扫描微电极表面氧化或还原及扫描微电极对应研究电极微区位置还原或氧化所产生的电化学电流分布,从而研究电极表面电化学活性的分布;⑥扫描开尔文(Kelvin)探针技术,可用于研究不同的腐蚀电化学体系的表面电势分布。此外,还可以通过扫描离子选择性微电极,测量界面腐蚀相关物种浓度分布,研究界面微环境对局部腐蚀的影响。微区腐蚀电化学的空间分辨率与扫描微探针的几何尺度及探针尖端与样品电极表面的距离密切相关。
阵列电极技术也是一种高通量的微区腐蚀电化学方法,阵列电极可分为阵列研究电极和阵列参比电极两种。阵列研究电极是由多支微小电极相互绝缘按阵列密集排布,模拟单一研究电极,通过分别测量阵列微电极的电化学行为,获得具有空间分辨度的电化学信息。阵列参比电极是由多支微参比电极以阵列密集排布,并通过测量所有阵列参比电极的信号,获得具有空间分辨度的研究电极表面电势。阵列电极技术主要用于实验室开展各种腐蚀的微区电化学研究,也可用于工业腐蚀的检测和监测,以提高检测的灵敏度和可靠性。