在众多金属材料中,铝及铝合金材料具有密度小、机械强度高、导电导热性优良等优点,在航空、航天、国防、交通运输、建筑建材以及高压输电等众多领域得到了广泛的应用。随着铝材料在海洋开发事业中的发展,海洋环境中使用的金属铝材数量日益增加。海水由于盐度高并含有高浓度侵蚀性C1-离子等特点,对金属造成的腐蚀危害非常大。因此,作为常用结构材料的铝及铝合金在海洋环境中的腐蚀及保护已成为近年来国内外腐蚀科学与工程技术领域的研究热点。传统电化学实验技术(如极化曲线和电化学阻抗谱等)可以提供金属表面整体、平均的腐蚀电化学信息。但传统电化学方法不能满足对局部腐蚀实施实时、原位研究的要求,因此近年来电化学扫描探针技术应运而生。作为电化学扫描探针技术之一,扫描电化学显微镜(SECM)是一种具有高空间分辨率的现场电化学新技术,可以在微米、亚微米或纳米尺度上原位研究金属局部腐蚀的发生、发展机理,探讨金属表面钝化膜的生长、破坏机制,以及表征金属表面微区电化学活性等。本论文以高纯铝和工业纯铝为研究材料,以海洋环境中的主要成份NaCl和Na2SO4为腐蚀介质,利用腐蚀电位-时间曲线(Ecorr～t)、动电位极化曲线(Tafel图)和电化学阻抗谱(EIS)等腐蚀电化学实验手段,研究铝电极的腐蚀电位变化特征、腐蚀电流大小及变化规律、电荷传递电阻(Rct)高低以及腐蚀速率快慢等腐蚀特性。在此基础上,利用扫描电化学显微镜(SECM)特有的电流反馈模式(feedback mode)和产生/收集模式(generation/collection mode),在氯化钠溶液中以KI和K4Fe(CN)6作为氧化还原中介体,采用面扫描(area scan)、逼近曲线(approach curves)等实验方法并辅以循环伏安扫描技术(CV),研究金属铝腐蚀产物的浓度分布和表面电化学活性以及局部腐蚀特征及腐蚀机理。本论文的主要工作如下：1、模拟海洋腐蚀环境中铝材料腐蚀电化学特征的研究在不同浓度NaCl和Na2SO4溶液中,对高纯铝和工业纯铝材料进行Ecorr～t图、EIS及Tafel曲线测试,探讨金属材质、腐蚀介质组成、浓度、浸泡时间以及侵蚀离子特征等因素对材料腐蚀电位、阴阳极过程腐蚀电流以及腐蚀速度等腐蚀电化学特性的影响规律。根据实验测得的EIS图谱,分析提出了合理的电化学等效电路,拟合结果与测量数据比较吻合；同时,通过电荷传递电阻(Rct)等表征腐蚀电化学过程的动力学参数,进一步推断影响腐蚀速度及腐蚀机理的材料-化学协同作用机制。2、铝在NaCl溶液中腐蚀特性的原位SECM研究(1) SECM测量实验参数的确定首先,确定Pt探针扫描时所施加的适当电位。在含有5mM K4Fe(CN)6或者KI(氧化还原中介体)的0.1M NaCl溶液中,测量探针的CV曲线,根据极限扩散电流区域所对应的电位范围,确定了逼近曲线测量时探针所施加的极化电位。然后,利用基体Al电极的动电位极化曲线所表明的活性溶解以及钝化等电位区间,确定对基体施加适当的极化电位,以对应基体发生特定的反应过程。(2)高纯铝在0.1M NaCl溶液中表面腐蚀过程及机理的SECM电流反馈及产生/收集模式研究通过SECM电流反馈模式,利用逼近曲线研究探针-基底间距变化对Pt探针电流的影响,探讨基底电极的表面电化学活性。在开路电位下,采用反馈模式对高纯铝电极进行面扫描测试,得到高纯铝电极表面微区电化学活性。通过改变铝基体在NaCl溶液中的浸泡时间,获取相应的SECM面扫描图像,分析铝的腐蚀类型及腐蚀机理。根据高纯铝在0.1M NaCl+5m M K4Fe(CN)6溶液中不同电位下的反应差异,利用反馈模式与基体产生/探针收集模式相结合,对基底施加不同极化电位进行SECM面扫描测试,分析基底在不同极化状态(活化、钝化或点蚀)下的表面腐蚀过程及机理。(3)材质影响铝腐蚀过程中表面电化学活性及拓扑形貌差异的SECM研究开路电位下对高纯铝和工业铝在0.1M NaCl溶液(含5mM KI中介体)中进行SECM面扫描测试,通过电流反馈模式表征基体表面拓扑形貌,观察表面腐蚀特性,比较两种铝材料的表面电化学活性差异,探讨金属材质对腐蚀行为的影响。通过不同浸泡时间时高纯铝和工业铝材料在中性腐蚀介质中的面扫描图像,直观地表明了铝在NaCl溶液中的局部腐蚀特征,为深入理解金属表面局部腐蚀的发生、发展过程提供理论和实验依据。