陣列電極技術介于微區電化學技術和傳統電化學測試方法之間，它是一種由常規電化學方法與微探針技術相結合而成的技術手段。區別于傳統電極(工作面積100 mm2以上)，陣列電極表面的每根金屬電極的工作面積僅為0.785 mm2，因此該電極也被定義為陣列微電極。陣列微電極技術由于具有檢測速率快，數據精準度高，區域分辨率高等優點，已經成為揭示金屬材料及涂層局部腐蝕行為的重要技術方法。

由于此類電極的制備工藝復雜，對金屬基材質量要求嚴苛，成品率低的原因，在很大程度上限制了陣列微電極技術在更廣泛領域的應用。本文分別制備Q235，45和T9碳鋼的單一成分陣列微電極和同時含有這三種碳鋼且按照4:3:3的面積比進行梯度排布的陣列微電極。基于陣列微電極技術，輔以常規電化學方法，微區電化學技術，微觀形貌表征以及理論計算等多種技術相結合的方式研究碳鋼在不同環境條件中的腐蝕特征和規律，期望進一步拓展該技術在不同腐蝕條件下對金屬材料的檢測與應用范圍。

主要內容如下:

1、利用單一成分和梯度成分的碳鋼陣列微電極研究了Q235，45以及T9碳鋼在25℃于3.5wt.%NaCl溶液中的局部腐蝕行為。結果發現:三種碳鋼的局部腐蝕強度為:45Q235T9;在成分梯度分布的陣列微電極中的T9碳鋼表面的平均陽極電流比T9單一成分陣列微電極表面的平均電流高出1個數量級，并且成分梯度陣列微電極中的T9碳鋼表面被腐蝕的尤為嚴重。微觀SEM圖譜佐證了該實驗現象。研究表明陣列微電極技術能夠對三種碳鋼在室溫條件下于3.5wt.%NaCl溶液的腐蝕行為規律及其特征進行準確表征。

2、利用單一成分的陣列微電極對Q235，45以及T9碳鋼材料的縫隙腐蝕行為進行研究。半覆蓋縫隙結構下，三種碳鋼對縫隙腐蝕的敏感性強弱順序為:Q23545T9，全覆蓋縫隙結構下，三種碳鋼對縫隙腐蝕的敏感性強弱順序為:T945Q235。SEM圖譜佐證了該實驗結果。陣列微電極技術能夠表征和揭示三種碳鋼于3.5wt.%NaCl溶液中的縫隙腐蝕規律并且進一步豐富縫隙腐蝕理論。

3、采用成分梯度分布的碳鋼陣列微電極研究三種碳鋼在不同溫度下的3.5wt.%NaCl溶液體系中的腐蝕行為。結果表明:溫度為60℃條件下的測試初期，T9碳鋼表面為主要陽極電流區，45碳鋼和Q235碳鋼表面則為陰極電流區。8小時后，45碳鋼所在位置成為新的主要陽極電流區，T9碳鋼表面轉變為陰極電流區。當溫度升高至80℃，陽極電流區不斷變化轉移的速率更快，總體規律為:T9，45，Q235碳鋼所在電極中的位置依次交替成為主要陽極電流區，其中T9碳鋼表面是被腐蝕最嚴重的區域。宏觀腐蝕形貌圖和SEM圖譜均能印證該實驗現象。研究表明陣列微電極可以較為準確的記錄碳鋼在3.5wt.%NaCl溶液體系下的“極性反轉”現象。

4、在Q235碳鋼陣列微電極表面制備4種硅烷膜，基于陣列微電極技術以研究Q235碳鋼在不同膜層保護下的腐蝕行為。陣列微電極技術，交流阻抗以及動電位極化曲線對試樣初期測試的結果表明，4種硅烷膜表面的平均電流分別為:1.66×10-6A，6.02×10-7A，2.48×10-7A，2.31×10-6A;電荷轉移電阻分別為:1980Ω，2130Ω，4768Ω，1732Ω;自腐蝕電位分別為:-0.442 V，-0.386 V，-0.217 V，-0.474V;腐蝕電流密度分別為:2.36×10-6A·cm-2，8.77×10-7 A·cm-2，1.74×10-7 A·cm-2，5.67×10-6 A·cm-2;由此可見陣列微電極技術與交流阻抗和極化曲線的測試結果相一致，能夠準確篩選出耐蝕性能最優的第3種硅烷膜，同時，微觀形貌圖譜也能很好地佐證陣列微電極技術及其他電化學方法的測試結果。

5、基于陣列微電極技術和雙電極電偶原理，分別構造不同氯離子濃度的薄液膜測試體系，對Q235碳鋼和H62黃銅電偶對在該環境下進行測試，發現該電偶對在3.5wt.%NaCl薄液膜體系中，Q235碳鋼的平均電流密度達到最大，為3.17×10-5 A·cm-2;受H62黃銅影響的電偶腐蝕效應γ=14.74;利用Comsol軟件中的Corrosion Master模塊預測了Q235碳鋼-H62黃銅電偶對在該濃度薄液膜條件下發生最嚴重的腐蝕，其最大腐蝕電流值可達3.62×10-5A，理論計算與實驗結果的規律一致。利用Materials Studio軟件中的Amorphous Cell模塊構建不同NaCl濃度的液膜模型，介電常數的虛部隨液膜中Cl-濃度的增大而增大，意味著液膜傳遞和轉移電荷的能力逐漸增強，對金屬腐蝕的程度更嚴重。因此，理論計算所提供的模擬分析與陣列微電極測試結果是基本一致的。