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中国腐蚀与防护学报, 2023, 43(4): 828-836 DOI: 10.11902/1005.4537.2022.325

曹楚南科教基金优秀论文专栏

缝隙腐蚀内部微区离子浓度监测的研究进展

白一涵1, 张航1, 朱泽洁,1, 王疆瑛1, 曹发和2

1.中国计量大学材料与化学学院 杭州 310018

2.中山大学材料学院 广州 510006

Research Progress of Monitoring Ion Concentration Variation of Micro-areas in Corrosion Crevice Interior

BAI Yihan1, ZHANG Hang1, ZHU Zejie,1, WANG Jiangying1, CAO Fahe2

1.School of Materials and Chemistry, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China

2.School of Materials Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China

通讯作者: 朱泽洁，E-mail:zejiezhu@cjlu.edu.cn，研究方向为扫描电化学显微镜，电化学传感器，电化学腐蚀

收稿日期: 2022-10-21   修回日期: 2022-11-21  

基金资助: 国家自然科学基金.  52001301
浙江省属高校基本科研业务费.  2022YW45

Corresponding authors: ZHU Zejie, E-mail:zejiezhu@cjlu.edu.cn

Received: 2022-10-21   Revised: 2022-11-21  

Fund supported: National Natural Science Foundation of China.  52001301
Zhejiang Province Fundamental Research Funds for the Central Universities.  2022YW45

作者简介 About authors

白一涵，女，1998年生，硕士生

朱泽洁，中国计量大学，材料与化学学院，讲师，硕士生导师。2019年毕业于浙江大学化学系，获得博士学位，长期从事金属腐蚀表面原位空间电化学/化学成像研究工作，研究主要围绕电位响应型超微电极、次微米超微电极、双管超微电极的制备及其在金属材料局部腐蚀行为研究中的应用展开。获得2018年度浙江省化学会创新奖。发表SCI论文10余篇，授权发明专利2项。主持国家自然科学基金青年基金项目1项、浙江省基础公益研究计划项目1项。2016年获得全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会优秀论文奖。

摘要

缝隙腐蚀早期缝隙内部微区化学组分的变化与缝隙腐蚀的发生发展过程密切相关。本文介绍了缝隙腐蚀的基本原理及其影响因素，综述了近年来缝隙腐蚀过程中缝隙内部微区离子浓度监测的研究进展，包括固态离子选择性电极技术、荧光分子原位监测法、取样分析法以及数值计算模拟的相关工作；同时简要介绍了采用微型电化学传感器结合扫描电化学显微镜 (SECM) 的电位响应模式，对不锈钢缝隙腐蚀早期缝隙内部微区离子浓度原位监测的相关工作，展望了其在金属材料缝隙腐蚀早期腐蚀机理研究中的应用。

关键词： 缝隙腐蚀 ; 微型电化学传感器 ; 扫描电化学显微镜

Abstract

In the early stage of crevice corrosion, the change of micro-chemical environment inside the crevice are closely related to the occurrence and development of crevice corrosion. This work briefly introduced the basic principles and influencing factors of crevice corrosion. Then the research progress in monitoring the ion concentration variation inside the crevice during recent years were summarized, including the in situ chemical imaging of solid-state ion-selective electrodes and fluorescence molecular in situ monitoring method, sampling analysis method and numerical calculation simulation. In addition, research work of micro-electrochemical sensors combined with SECM in the measurement of the ion concentration variation of micro-areas inside the crevice of stainless steel by our group is also introduced. Future applications of this technique in crevice corrosion are highlighted.

Keywords： crevice corrosion ; microelectrochemical sensor ; scanning electrochemical microscopy

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本文引用格式

白一涵, 张航, 朱泽洁, 王疆瑛, 曹发和. 缝隙腐蚀内部微区离子浓度监测的研究进展. 中国腐蚀与防护学报[J], 2023, 43(4): 828-836 DOI:10.11902/1005.4537.2022.325

BAI Yihan, ZHANG Hang, ZHU Zejie, WANG Jiangying, CAO Fahe. Research Progress of Monitoring Ion Concentration Variation of Micro-areas in Corrosion Crevice Interior. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection[J], 2023, 43(4): 828-836 DOI:10.11902/1005.4537.2022.325

缝隙腐蚀作为局部腐蚀形式的一种，是一种典型的界面电化学反应。缝隙腐蚀具有普遍性，几乎所有的金属或合金都容易发生缝隙腐蚀，尤其是具有钝化性质的金属，且无论是在酸性、中性或碱性以及有氧或无氧的环境下，缝隙腐蚀都能够发生[1,2]。一般认为缝隙宽度在0.025~0.1 mm间时，腐蚀介质才能进入缝隙且滞留其中，缝隙腐蚀才能发生，而缝隙内外化学组分的差异是引起缝隙内部闭塞区域电化学行为与外部区域差异的主要原因[3,4]。

在过去的几十年里，研究者们通常采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、电化学噪声等传统的电化学测量方法对缝隙腐蚀的机理进行研究，但这些方法通常都是以宏观大电极作为研究对象，获取的是整个电极的平均腐蚀相关信息，难以实现对缝隙内部微区化学信息的原位监测[5~9]。而缝隙腐蚀的发生发展与缝隙内部微区离子浓度的变化密切相关，因此，如何实现对缝隙腐蚀内部微区离子浓度的监测受到了越来越多研究者的关注。

本文简要介绍了缝隙腐蚀的基本原理及其影响因素，重点阐述缝隙内部微区离子浓度分布与缝隙腐蚀发生发展之间的相互影响机制；综述了近年来缝隙腐蚀过程中缝隙内部微区离子浓度监测技术的研究进展，包括固态离子选择性电极技术、荧光分子原位监测技术、取样分析法以及数值计算模拟的相关工作。同时简要介绍了本课题组采用微型电化学传感器，结合扫描电化学显微镜 (SECM) 的电位响应模式，对不锈钢缝隙腐蚀早期缝隙内部微区离子浓度原位监测的相关工作，最后展望了SECM在金属材料缝隙腐蚀早期腐蚀机理研究中的应用前景。

1 缝隙腐蚀原理及影响因素

1.1 缝隙腐蚀基本原理

缝隙腐蚀是指金属与金属或金属与非金属之间形成狭小的密闭空间，使得缝隙内的介质处于滞留状态，从而使缝隙内的金属腐蚀加速的现象[10]。缝隙腐蚀的发生具有突发性和随机性，其过程包含着许多复杂的离子交换、化学及电化学过程。目前对其机理的解释尚未明确，主要存在临界缝隙溶液和电位降两种理论模型。

1.1.1 临界缝隙溶液理论

缝隙腐蚀机理最早是由Evans[11]提出的氧浓度差理论，其认为缝隙内外形成的氧气浓度差是引起缝隙腐蚀发生的原因。随着缝隙腐蚀的发生，缝隙内部的O2被逐渐消耗，缝隙外部的O2不能及时进入缝隙内部，从而加速了缝内金属的溶解。但是Fontana等[12]认为氧气浓度差并不是引发缝隙腐蚀的唯一原因。并提出了缝隙腐蚀活化溶解理论，之后被总结为临界缝隙溶液理论 (CCS)。该理论主要强调缝隙内部微区化学环境 (O2浓度、Cl-浓度和pH) 的变化是引起缝隙腐蚀发生的主要原因。

在缝隙腐蚀过程中，由于缝隙内部的空间狭窄密闭，缝内外的O2含量不均衡，导致缝隙内金属相当于小阳极、缝隙外为大阴极，缝隙内、外构成了氧浓差电池。缝隙内部金属发生阳极溶解，随着缝内金属阳离子的增多，为了保持电荷平衡，缝隙外的Cl-不断向缝隙内部迁移，如图1所示[13]。缝隙内部金属氯化物的浓度增加，氯化物不断发生水解使得缝隙内介质的酸性增强，进而加剧了缝隙内部金属的溶解。因此，该理论认为缝隙腐蚀的开始是由于氧气浓度的差异造成的。随后会导致缝隙内部Cl-浓度和pH的变化，在这些微区离子浓度变化的共同作用下，逐步形成为闭塞电池，并产生自催化，造成缝隙内金属表面发生活化，并加速缝隙腐蚀过程的发生。如张乘玮等[14]研究表明钛合金在高温、低pH、高Cl-浓度和低氧浓度的条件下，氧浓度差和自催化与酸化作用是导致钛合金发生缝隙腐蚀的主要因素。Li等[15]通过失重法和电化学阻抗谱探究了未解离H+对N80碳钢缝隙腐蚀的影响。结果表明N80碳钢缝隙内的腐蚀速率明显高于缝隙外的腐蚀速率，这主要是由于缝隙内pH的减小和Cl-浓度的增加促进了缝隙内金属的阳极溶解。并证实了在含有醋酸 (HAc) 的溶液中，电偶效应更大，缝隙腐蚀更严重。

图1

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图1   缝隙腐蚀的腐蚀行为示意图[13]

Fig.1   Schematic diagram of the corrosion behavior of crevice corrosion[13]


1.1.2 电位降理论 （IR降）

由于临界缝隙溶液理论对于描述缝隙腐蚀的发生具有一定的局限性，无法解释一些没有孕育期而直接到达缝隙腐蚀发展期的缝隙腐蚀过程。在此基础上Pickering[16]提出了IR降理论，弥补了CCS理论的不足。

IR降指的是缝隙内外之间的电位差，图2为该理论的示意图。I是指缝隙内外离子之间传导的电流，R是指缝隙内介质的电阻。由于缝隙内空间闭塞的限制，使得缝隙内O2消耗速度大于缝隙外O2向缝内的运输速度。当缝隙内的O2消耗殆尽后，缝内的阴极还原反应转移到缝外[17]，使得缝隙内外电解液中的离子和电荷的迁移构成了完整的闭合回路。缝隙内部金属继续发生阳极溶解，闭合回路发生电位降低。影响电位降的因素主要包括O2浓度变化、离子浓度的变化以及溶液的导电性等因素。Shojaei等[18]通过恒电位和恒电流测试探究了在3.5% (质量分数) NaCl溶液中，IR降对316不锈钢缝隙腐蚀的影响。结果表明在缝隙腐蚀出现点蚀后，金属达到活化溶解状态，腐蚀电流增加，IR降也显著增加，缝隙内溶液发生了酸化。表明IR降和缝隙内金属的活化溶解对缝隙腐蚀的扩展有着直接影响。Hu等[19]采用电化学噪声技术研究了13Cr不锈钢在3.5% NaCl溶液中的缝隙腐蚀形成过程。结果表明缝隙腐蚀首先发生在缝隙底部，然后扩散到整个电极表面。这是由于缝隙外部电极与缝隙底部之间的IR降大于缝隙外部电极与缝隙开口之间的IR降，因此缝隙底部比缝隙开口处的腐蚀更严重。

图2

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图2   缝隙腐蚀萌生阶段缝内金属的电位分布示意图[20]

Fig.2   Schematic diagram of proposed potential distribution on the crevice wall in the stage of propagation of crevice corrosion[20]


综上所述，无论哪种理论均认为导致缝隙腐蚀发生的原因都与缝隙内部微区离子浓度变化密切有关。所以，研究缝隙内部微区离子浓度变化，对于缝隙腐蚀的发生发展机理的理解具有重要意义。

1.2 缝隙腐蚀影响因素

缝隙腐蚀的影响因素主要由内在因素和外在因素两方面组成。内在因素主要包括金属的组成和微观组织结构等；外在因素主要包括温度、Cl-浓度、溶液pH、缝隙几何尺寸等。

1.2.1 温度的影响

温度会影响溶液中缝隙内外离子的扩散速度，也会影响溶液的化学环境、腐蚀电位、钝化膜稳定性等方面，进而影响金属的耐腐蚀性能。一般情况下随着温度的升高，金属的腐蚀速率加快。临界缝隙腐蚀温度 (CCT) 越高，材料的耐腐蚀性能越好[21,22]。对于非钝化金属，随着温度的升高，会促进缝隙内外阴阳极反应动力学过程，增强电偶效应，使缝隙腐蚀的发生更严重[23,24]。

1.2.2 Cl-浓度的影响

Cl-主要影响局部腐蚀的开始阶段，由临界缝隙溶液理论可知，只有缝隙内溶液达到临界值时，缝隙腐蚀才会发生[25]。而Cl-浓度增加，加速缝内缓蚀性阴离子的聚集，从而促进缝内金属阳极溶解，降低溶液的pH，进一步加快缝内溶液离子浓度达到临界值，造成缝隙腐蚀的发生。在腐蚀过程中，Cl-附着在缝内金属表面，致使金属表面钝化膜破裂，阻碍钝化膜生长，加速腐蚀进行[26]。

1.2.3 溶液pH的影响

溶液pH的变化影响金属的化学或电化学腐蚀特性。如Han等[27]研究表明溶液pH在1.5~8.5之间时，随着溶液pH的升高，双相不锈钢的腐蚀电位逐渐增大，电流密度逐渐减小。表明随着溶液pH的增加，不锈钢的缝隙腐蚀敏感度也逐渐降低。赵景茂等[28]研究表明Q235钢在pH小于8时，缝隙腐蚀发生的不是很明显。当pH大于9时Q235钢发生了严重的缝隙腐蚀，这主要是由于Q235钢在碱性溶液中发生了钝化。

1.2.4 缝隙几何尺寸的影响

缝隙的几何尺寸一般是指缝隙的宽度、深度或者长宽比。而缝隙的几何尺寸主要是通过影响缝隙内部离子的分布情况或者溶液电阻的大小，进而影响缝隙腐蚀的发生发展过程。一般来说，缝隙宽度越大，越有利于缝隙内外各种化学物质的交换，使得缝内溶液电荷保持相对稳定，Cl-向缝隙内部的迁移速率减慢，诱导时间增加，缝隙内部溶液的电位不容易达到临界值，缝隙腐蚀越不容易发生。而根据IR降理论，缝隙宽度越大，缝隙内溶液电阻R越小，导致IR降越小，缝隙内金属越不容易达到活性溶解状态[29~31]。

1.2.5 缝隙内外面积比的影响

当缝隙腐蚀发生时，缝隙内部金属为阳极，发生金属溶解；缝隙外部金属为阴极，发生氧气还原反应。缝隙内外面积比对缝隙内部的腐蚀电流有着较大影响。一般情况下，缝隙外金属的阴极反应电流密度是恒定的，缝隙内外面积比越大，缝隙内部腐蚀电流越大，缝隙腐蚀发生的越严重[32,33]。

2 缝隙内部微区离子浓度监测的研究进展

2.1 固态离子选择性电极技术

固态离子选择性电极技术，是将一根固态离子选择性微电极插入缝隙内部，直接对缝隙内部溶液的离子浓度 (如pH或Cl-浓度) 实现实时原位在线监测的方法，这种方法能够较方便的监测出闭塞区域内不同阶段的离子浓度信息。如Wolfe等[34]制备出一根直径为100 µm的钯氢化物电极，并成功用于缝隙宽度为700 µm的人造缝隙内部pH梯度的检测。图3是用该微电极系统测得的Fe在0.5 mol/L Na2SO4溶液中缝隙内部的pH分布图。从图中可以看出，pH的影响区域向缝隙开口处偏移。与浸泡105 min相比，浸泡30 min时的pH更小，这是因为在浸泡初期铁的溶解速度更大所致。该实验也证实了金属溶解引起缝隙内部pH变化在距离缝口约1.6 mm处发生。

图3

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图3   Fe在0.5 mol/L Na2SO4 (a=0.7 mm) 溶液中缝隙内部的pH分布图[34]

Fig.3   Profiles of pH for iron inside the crevice in 0.5 mol/L Na2SO4 (a=0.7 mm) solution[34]


Li等[35]利用W/WO3电极分别监测了N80碳钢在有、无醋酸溶液的CO2饱和环境中缝隙内外pH变化情况。如图4所示，可以看出与不含醋酸的溶液相比，含有醋酸溶液的N80碳钢缝隙内外pH差异更大。说明在醋酸存在的情况下，缝隙内外电极之间的强电流效应导致了较高的阴极反应速率，进而致使缝隙内的pH更高。

图4

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图4   N80碳钢在1.65% NaCl CO2饱和溶液中，含与不含600 mg/L HAc缝隙内外的pH随时间演化图[35]

Fig.4   pH versus time inside and outside the seam with and without 600 mg/L HAc in a CO2-saturated solution of 1.65% NaCl[35]


2.2 荧光分子原位监测法

荧光分子原位监测法，是指采用荧光分子染料来实现对金属/溶液界面微区化学物种浓度空间分布监测的方法，实验选用荧光分子的光谱特征一般会对某种特定离子浓度的变化产生响应[36,37]。如Nishimoto等[38]制作了一个可以同时测量pH和Cl-浓度的感光板，并用铽-二吡啶酸复合物和硫酸奎宁[39]作为荧光分子材料，利用荧光分子的发光强度与离子浓度变化之间的关系，原位监测出不锈钢在缝隙腐蚀过程中缝隙内部pH和Cl-浓度分布的变化。

图5为从腐蚀实验开始到1347 s，不锈钢样品表面形貌、pH和Cl-浓度分布的荧光光学显微照片。从图中可以看出，3组照片的亮度均随着时间的推移而逐渐降低，表明随着时间的延长，缝隙内部酸化和Cl-积累都在缓慢的发生。从图中还可以看出，在缝隙腐蚀发生的位置附近pH比较低，但是Cl-浓度比较高，证实了pH和Cl-浓度在缝隙内部的分布是不均匀的。

图5

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图5   感光板上随时间变化的光学和荧光显微照片[38]

Fig.5   Optical micrograph of the crevice specimen collected (a), fluorescence micrograph of pH over time (b) and Cl- concentration over time (c) [38]


随着缝隙腐蚀的发生，缝隙内部pH和Cl-浓度变化与腐蚀电流呈对应关系，如图6所示。通过测定缝隙内部的临界pH和Cl-浓度随时间的变化，证实了缝隙内部离子浓度变化对缝隙腐蚀的发生发展过程有着重要影响。

图6

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图6   高锰奥氏体不锈钢在0.01 mol/L NaCl (pH=3) 溶液中，缝隙腐蚀的总电流、pH和Cl-浓度随时间演化图[38]

Fig.6   Total current, pH and Cl- concentration of high manganese austenitic stainless steel in 0.01 mol/L NaCl solution (pH=3) evolve with time[38]


2.3 取样分析法

取样分析法是指在实验过程中通过注射器将缝隙内部的溶液直接取出，再通过离子色谱法对溶液中化学物种浓度进行分析测试的方法。该方法对于缝隙内部离子浓度的检测具有时效性，可以确定缝隙内部溶液电解质的成分。但是该方法的缺点是缝隙尺寸较小时，取样及数据的测量相对困难，因此会影响测试结果的准确性，且实验过程中将缝隙内部的溶液取出，直接改变了缝隙内部的溶液状态。如Aoyama等[40]为了确定缝隙内部NO3-的还原产物，将缝隙腐蚀发生后缝隙内部的溶液取出，采用离子色谱的方法分析了该溶液中离子的变化。图7为缝隙内部溶液分析的离子色谱图，从图中可以看出，缝隙腐蚀发生后，在缝隙内部的溶液中确实检测到NH4+的存在。这表明316L不锈钢的缝隙内NO3-与H+发生还原反应，产生了NH4+，导致缝隙内溶液pH增加。

图7

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图7   316L型不锈钢在2 mol/L KNO3溶液中缝隙内阳离子色谱图[40]

Fig.7   Cationic chromatograms of 316L stainless steel in 2 mol/L KNO3 solution[40]


2.4 数值计算模拟

数值计算模拟，是指采用多物理场耦合仿真模拟，通过数学模型来模拟缝隙内部溶液的状态，并将影响缝隙腐蚀的因素考虑进去，通过计算得到缝隙内部溶液离子浓度的分布方法，根据模拟计算结果可以预测缝隙腐蚀的发生发展过程。目前有关该方法的研究已有不少报道。

如Chen等[41]通过建立瞬态数学模型探究了阴极保护在缝隙腐蚀过程中的有效性。该模型考虑了管线钢的电位、pH以及氧浓度随时间的变化，计算结果证实了这3种机制的协同作用，能够使得钢得到电化学保护。

Ding等[42]采用改进的多物理场耦合仿真模拟的方法 (假设不锈钢处于活化状态) 研究了304不锈钢在NaCl溶液中的瞬态缝隙腐蚀过程，并计算出不锈钢缝隙内部不同位置处pH随时间的演化过程。计算结果如图8所示，可以发现缝口处pH在前5 h内迅速减小，之后缓慢下降到2.2。缝隙中部pH在前8 h内迅速减小，最后稳定在2左右。对于靠近缝隙底部的位置，pH在10 h后稳定在2.8左右。

图8

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图8   304不锈钢在不同位置坐标处的pH随时间演化曲线[41]

Fig.8   Comparison of the predicted pH profile change over time for 304 stainless steel at various sites: (a) (0,7), (b) (0,4), (c) (0,0.5) using the current model and experiment[41]


刘飞等[43]采用基于键的近场动力学方法，不考虑边界处的连续性，模拟研究了304不锈钢在海水环境中的缝隙腐蚀过程。计算结果表明缝隙内部pH随深度的增加逐渐减小，缝隙底部的pH最小，达到2.1左右。并模拟计算出缝隙内pH随时间的演化过程，如图9所示。从图中可以看出，304不锈钢缝隙内pH随时间的增加而减小，在腐蚀初期，缝隙内pH减小的速度较快；腐蚀后期，pH减小的速度较慢。

图9

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图9   缝隙内溶液pH随时间的演化过程[43]

Fig.9   Evolution of pH value of solution in crevice with time[43]


2.5 扫描电化学显微镜技术

扫描电化学显微镜技术是指采用微米级或次微米级的超微探针，结合SECM的电位响应模式，将探针插入到缝隙内部，进而实现对缝隙内部任意位置微区离子浓度的原位、高空间分辨采集。与离子选择性微电极技术相比，该技术有两个突出的优势：(1) 探针直径更小 (直径一般为25、10或者是1 μm左右)，因此，分辨率大大提高；(2) SECM能将三位移动平台和超微探针结合，因此，在实验过程中能实现对缝隙内部任意位置处离子浓度的原位、高分辨采集[44]。基于此，作者课题组采用直径为1 μm左右的微型电化学传感器，结合SECM的电位响应模式，成功实现对不同缝宽下201不锈钢缝隙腐蚀早期缝隙内部径向不同位置处微区pH和Cl-浓度的原位高分辨监测，明晰了不锈钢缝隙腐蚀早期缝隙内部微区腐蚀行为差异与缝内径向微区离子浓度分布之间的相互影响机制。

2.5.1 缝隙内部径向微区pH的原位高分辨监测

本课题组通过激光拉制仪和阳极电沉积技术成功制备出对pH响应性能良好的直径为1 μm左右的Pt/IrO x -pH超微传感器电极，并成功用于201不锈钢缝隙腐蚀早期缝隙内部径向微区pH的原位高分辨监测。图10为201不锈钢在1 mol/L NaCl溶液 (pH=4.00，缝隙宽度为500 μm) 中，探针距离缝口不同位置处pH随时间的演化图。从图中可以看出，在不同的深度下随着浸泡时间的延长，缝内缝口附近溶液的pH均呈先上升而后下降的趋势。在浸泡前1 h，缝内缝口附近溶液的pH由4.0升至5.0左右。这主要是由于，在浸泡初期，铁的阳极溶解和氧气还原过程在缝隙内外均匀发生，缝隙内部由于氧气的还原，不断产生OH-，进而导致pH逐渐增大。当浸泡至2 h时，缝内pH迅速下降至2.5左右，而后随着浸泡时间的延长，缝内pH缓慢下降，探针距离缝口处越远，pH下降幅度越大，当浸泡至48 h时，探针距离缝口500 μm处pH下降至1.2。这主要是由于随着浸泡时间的延长，缝隙内部氧气消耗殆尽，缝隙外部的氧气不能及时补充，缝隙内部主要发生铁的溶解，有亚铁离子生成，一部分亚铁离子发生水解，导致pH逐渐下降。而在缝口附近，随着探针的不断深入，pH下降幅度越大，证实了pH在缝隙内部的分布是不均匀的。这主要是由于铁的溶解一般在距离缝口一段距离处发生，因此在溶解处Fe2+数量最多，水解产生的质子浓度也最高。

图10

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图10   201不锈钢在1 mol/L NaCl溶液 (pH=4.00，缝隙宽度为500 μm) 中，探针距离缝口不同位置处pH随时间的演化图

Fig.10   Evolution of the pH value of 201 stainless steel in 1 mol/L NaCl solution (pH=4.00, crevice width 500 μm) with time at different positions from the crevice mouth


2.5.2 不同缝宽下缝隙内部微区pH的原位监测

图11为201不锈钢置于1 mol/L NaCl溶液 (pH=4.00) 中，不同缝隙宽度下缝隙底部pH随时间的演化图。从图中可以看出，在不同的缝隙宽度下，201不锈钢缝隙内部pH随时间的演化趋势一致，均随着浸泡时间的延长，缝底溶液的pH呈先上升后下降的趋势，在浸泡1 h左右达到最高值，且缝隙宽度越小，pH降低越明显。表明在浸泡初期，腐蚀阳极和阴极反应在缝隙内外均有发生，缝隙内部由于质子的还原导致微区pH的不断增加，随着浸泡时间的的延长，缝隙内部主要发生铁的阳极溶解，产生的Fe2+水解，导致缝内pH不断降低。缝隙宽度越小，缝隙内部溶液的pH越小，这主要是由于缝隙宽度越小，缝隙外的氧气更不容易扩散至缝内，因此，缝隙内部金属的阳极溶解速度更大，pH降低更大。

图11

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图11   201不锈钢在1 mol/L NaCl溶液 (pH=4.00) 中，不同缝隙宽度下缝隙内底部pH随时间演化图

Fig.11   Evolution of the pH value of 201 stainless steel in 1 mol/L NaCl solution (pH=4.00) at the bottom of the crevice with different crevice widths with time


2.5.3 缝隙内部径向微区氯离子浓度的原位高分辨监测

除质子外，缝内侵蚀性离子 (Cl-) 的聚集，也会破坏金属表面的钝化膜，进一步加速缝内金属的溶解。为此，课题组通过恒电流法成功制备出对Cl-浓度响应性能良好的Ag/AgCl超微传感器电极，并用于缝隙内部不同位置处微区Cl-浓度的原位高分辨监测。图12为201不锈钢在1 mol/L NaCl溶液 (pH=4.00，缝隙宽度为100 μm) 中，缝隙内部不同位置处Cl-浓度随时间的演化图。从图中可以看出，随着浸泡时间的延长，缝隙内部的不同位置处Cl-浓度均呈不断上升的趋势，这主要是由于缝隙内部发生了铁的溶解，产生大量的Fe2+，为维持缝内溶液的电中性，缝隙外部的Cl-不断迁移到缝内，致使缝隙内部Cl-浓度不断增大。而缝内Cl-的聚集，会破坏金属表面的钝化膜，进一步加速缝内金属的溶解。从图中还可以看出，缝隙内部不同位置处Cl--浓度不同，缝口处Cl-浓度明显高于缝隙中部和底部，证实了Cl-浓度在缝隙内部分布是不均匀的。这主要是由于缝口处Fe的溶解速度最大，致使亚铁离子浓度最高，因此，向该处迁移的Cl-数更多。

图12

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图12   201不锈钢在1 mol/L NaCl (pH=4.00) 溶液中，缝隙内部不同位置处Cl-浓度随时间的演化图

Fig.12   Evolution of Cl- concentration of 201 stainless steel in 1 mol/L NaCl (pH=4.00) solution at different positions inside the crevice with time


3 前景与展望

缝隙内部微区空间化学信息的原位、高空间分辨监测对于缝隙腐蚀的发生发展机制的理解至关重要。传统的离子选择性电极技术虽然能实现对缝隙内部微区离子浓度的原位监测，但其存在的主要不足有3点：(1) 离子选择性电极的尺寸一般在100 µm甚至毫米及以上，而缝隙宽度一般在0.025 mm到0.1 mm之间，空间分辨率有待进一步提升；(2) 缺少微区扫描装置，一般只能实现定点检测；(3) 已有的研究一般围绕pH和Cl-浓度的检测，有关O2浓度的相关研究较少。荧光分子原位监测法虽然能实现对缝隙内部微区离子浓度的原位、高空间分辨监测，但主要困难是荧光分子在强酸或强碱的环境下使用寿命较短，因此，较大限制了其在腐蚀领域的应用。取样分析法一般需要在实验过程中将缝隙内部溶液移取出来，这个操作不仅改变了实验环境，且取样过程较为繁琐，不方便操作。数值计算模拟虽然能依据理论模型，精确计算出缝隙内部微区离子浓度分布，但模拟结果一般仅能用作参考，实际浓度分布仍需通过实验验证。

扫描微区探针技术近年来被越来越多的研究者关注。它的突出特点是能将三维移动平台和超微探针结合起来，进而能实现对界面微区形貌或化学信息的原位、高空间分辨采集。其中，SECM因具有多种操作模式和相对较高的空间分辨率，近年来被越来越多的应用于腐蚀领域。但前期的应用主要以电流响应模式为主，有关电位响应模式的应用相对较少。主要原因是电流响应模式只能实现对具有电化学活性物种浓度的检测，对于没有电化学活性的物种 (如pH、Cl-等） 不能响应。而微型电化学传感器结合SECM的电位响应模式，即可实现对金属/溶液界面微区任意离子浓度的检测。因此，SECM在缝隙腐蚀的应用占有很大的优势，尤其是缝隙内部微区离子浓度的原位、高分辨监测研究。但受限于缝隙腐蚀环境的复杂和隐蔽性，目前将其应用于缝隙腐蚀体系的研究相对较少。主要原因有：(1) 传统的商用超微电极尺寸一般为10 µm及以上，对于缝隙腐蚀体系来说，空间分辨率远远不够，所以若想实现对缝隙内部微区离子浓度的高分辨监测，必须采用次微米或纳米级超微电极。(2) 超微电极的尖端一般为楔形，因此，如何实现对缝隙内部不同深度微区离子浓度的原位监测是实验的难点。(3) 除pH、Cl-浓度外，O2浓度分布也会影响缝隙腐蚀的发生发展过程，但目前相关的研究较少。因此，如何做出对O2浓度响应性能良好的次微米超微电极并将其用于缝隙腐蚀机制的研究，可以作为后期研究的方向。

参考文献

Yan L, Song G L, Wang Z M, et al.

Crevice corrosion of steel rebar in chloride-contaminated concrete

[J]. Constr. Build. Mater., 2021, 296: 123587

DOI      URL     [本文引用: 1]

Huang X, Zhou K, Ye Q Z, et al.

Crevice corrosion behaviors of CoCrMo alloy and stainless steel 316L artificial joint materials in physiological saline

[J]. Corros. Sci., 2022, 197: 110075

DOI      URL     [本文引用: 1]

Ilic E, Pardo A, Hauert R, et al.

Silicon corrosion in neutral media: The influence of confined geometries and crevice corrosion in simulated physiological solutions

[J]. J. Electrochem. Soc., 2019, 166: C125

DOI      URL     [本文引用: 1]

Zhu L Y, Cui Z Y, Cui H Z, et al.

The effect of applied stress on the crevice corrosion of 304 stainless steel in 3.5 wt% NaCl solution

[J]. Corros. Sci., 2022, 196: 110039

DOI      URL     [本文引用: 1]

Xu W C, Deng Y, Zhang B B, et al.

Crevice corrosion of U75V high-speed rail steel with varying crevice gap size by in-situ monitoring

[J]. J. Mater. Res. Technol., 2022, 16: 1856

DOI      URL     [本文引用: 1]

Mu J, Li Y Z, Wang X.

Crevice corrosion behavior of X70 steel in NaCl solution with different pH

[J]. Corros. Sci., 2021, 182: 109310

DOI      URL    

Lu L, Li X G.

Corrosion products of reverse crevice corrosion of copper

[J]. Int. J. Miner. Metall. Mater., 2011, 18: 320

DOI      URL    

Zhang T S, Wang J L, Li G F, et al.

Crevice corrosion of X80 carbon steel induced by sulfate reducing bacteria in simulated seawater

[J]. Bioelectrochemistry, 2021, 142: 107933

DOI      URL    

Xu X Y, Liu S M, Liu Y, et al.

Corrosion of stainless steel valves in a reverse osmosis system: Analysis of corrosion products and metal loss

[J]. Eng. Fail. Anal., 2019, 105: 40

DOI      URL     [本文引用: 1]

Ning F Q, Tan J B, Zhang Z Y, et al.

Effects of thiosulfate and dissolved oxygen on crevice corrosion of Alloy 690 in high-temperature chloride solution

[J]. J. Mater. Sci. Technol., 2021, 66: 163

DOI      [本文引用: 1]

The crevice corrosion behavior of Alloy 690 was investigated in high-temperature chloride solution containing different concentrations of thiosulfate (S2O32-) and dissolved oxygen (DO). The S2O32- inhibited corrosion of Alloy 690 through consuming oxygen in aerated chloride solution. In deaerated chloride solution, the S2O32- was reduced to S° and S2- and subsequently incorporated into the oxide films, which promoted the pitting corrosion at locations of both TiN inclusions and matrix inside the crevice during the crevice corrosion as well as influenced the composition and thickness of the oxide films. The effect mechanisms of S2O32- and DO on crevice corrosion in high-temperature chloride solution are discussed.

Evans U R.

The electrochemical character of corrosion

[J]. J. Inst. Met., 1923, 30: 239

[本文引用: 1]

Fontana M G, Greene N D, McDonald D D.

Corrosion engineering

[J]. J. Electrochem. Soc., 1979, 126: 232C

[本文引用: 1]

Li Y Z, Wang X, Zhang G A.

Corrosion behaviour of 13Cr stainless steel under stress and crevice in 3.5 wt. % NaCl solution

[J]. Corros. Sci., 2020, 163: 108290

DOI      URL     [本文引用: 3]

Zhang C W, Fu T L, Chen H Y, et al.

Research progress on crevice corrosion, plasma nitriding and surface nanocrystallization of titanium alloys

[J]. Surf. Technol., 2019, 48(11): 114

[本文引用: 1]

张乘玮, 付天琳, 陈涵悦 等.

钛合金缝隙腐蚀、离子渗氮与表面纳米化的研究进展

[J]. 表面技术, 2019, 48(11): 114

[本文引用: 1]

Li Y Z, Xu N, Guo X P, et al.

The role of acetic acid or H+ in initiating crevice corrosion of N80 carbon steel in CO2-saturated NaCl solution

[J]. Corros. Sci., 2017, 128: 9

DOI      URL     [本文引用: 1]

Pickering H W.

The significance of the local electrode potential within pits, crevices and cracks

[J]. Corros. Sci., 1989, 29: 325

DOI      URL     [本文引用: 1]

Aoyama T, Sugawara Y, Muto I, et al.

In situ monitoring of crevice corrosion morphology of Type 316L stainless steel and repassivation behavior induced by sulfate ions

[J]. Corros. Sci., 2017, 127: 131

DOI      URL     [本文引用: 1]

Shojaei E, Mirjalili M, Moayed M H.

The influence of the crevice induced IR drop on polarization measurement of localized corrosion behavior of 316L stainless steel

[J]. Corros. Sci., 2019, 156: 96

DOI      [本文引用: 1]

This paper evaluates the role of IR drop on initiation of the crevice corrosion of 316 L stainless steel in 3.5% NaCl solution. For this purpose, potentiodynamic and galvanostatic experiments and macroscopic/microscopic observations were implemented at crevice gaps of 30, 60, 120 and 240 inn. According to the results, two distinct stages of crevice corrosion of 316 L stainless steel were observed: crevice initiation and propagation. The crevice corrosion was found to be initiated by scattered pits without any significant IR drop. However, when the current increased due to pitting occurrence, the IR drop increased considerably.

Hu Q, Zhang G A, Qiu Y B, et al.

The crevice corrosion behaviour of stainless steel in sodium chloride solution

[J]. Corros. Sci., 2011, 53: 4065

DOI      URL     [本文引用: 1]

Yang Y Z, Jiang Y M, Li J.

In situ investigation of crevice corrosion on UNS S32101 duplex stainless steel in sodium chloride solution

[J]. Corros. Sci., 2013, 76: 163

DOI      URL     [本文引用: 2]

Ning F Q.

Crevice corrosion behaviors of nickel-based Alloy 690 and 405 stainless steel in high temperature high pressure water

[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2021

[本文引用: 1]

宁方强.

690镍基合金/405不锈钢高温高压水缝隙腐蚀行为研究

[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2021

[本文引用: 1]

Torres C, Johnsen R, Iannuzzi M.

Crevice corrosion of solution annealed 25Cr duplex stainless steels: Effect of W on critical temperatures

[J]. Corros. Sci., 2021, 178: 109053

DOI      URL     [本文引用: 1]

Ming N X, Wang Q S, He C, et al.

Effect of temperature on corrosion behavior of X70 steel in an artificial CO2-containing formation water

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2021, 41: 233

[本文引用: 1]

明男希, 王岐山, 何 川 等.

温度对X70钢在含CO2地层水中腐蚀行为影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41: 233

DOI      [本文引用: 1]

利用高温高压反应釜，采用失重、SEM、XRD、EDS和电化学方法研究了不同温度下X70管线钢在含CO<sub>2</sub>地层水中的腐蚀行为。讨论了X70钢CO<sub>2</sub>腐蚀机理的热力学和动力学机制。结果表明：温度通过影响FeCO<sub>3</sub>过饱和度、晶粒形核率和长大速率，进而影响X70钢腐蚀速率。在温度为30 ℃时，FeCO<sub>3</sub>的过饱和度较小，不能在X70钢表面连续析出，难以形成保护性产物膜，X70钢腐蚀速率较高。温度为60~90 ℃时，FeCO<sub>3</sub>的形核速率大于生长速率，X70钢表面形成致密的FeCO<sub>3</sub>膜，腐蚀速率开始下降。继续升温至120和150 ℃，FeCO<sub>3</sub>的形核速率小于生长速率，X70钢表面不能形成完整的具有保护性的FeCO<sub>3</sub>膜，或膜内应力增大导致膜破裂。FeCO<sub>3</sub>膜与基体金属形成电偶电池，发生局部腐蚀。

Zhang W L, Zhang Z L, Wu Z L, et al.

Effect of temperature on pitting corrosion behavior of 316L stainless steel in oilfield wastewater

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2022, 42: 143

[本文引用: 1]

张文丽, 张振龙, 吴兆亮 等.

温度对316L不锈钢在油田污水中点蚀行为的影响研究

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42: 143

DOI      [本文引用: 1]

通过动电位极化以及SEM分析对316L不锈钢在不同温度油田污水中的腐蚀行为进行了研究，同时利用点缺陷模型 (PDM) 解释了不锈钢的点蚀行为。结果表明，随着温度的升高，点蚀敏感性增加，点蚀电位降低。通过PDM分析了点蚀电位与电势扫描速率平方根在不同温度下的实验结果。PDM结合竞争性吸附理论和在钝化膜/溶液界面处阳离子空位生成机理成功地解释了本文的结果。

Ren A, Li C T, Liu F H, et al.

Effect of Cl- on corrosion behavior of alloy 690 in high temperature and high pressure water solution

[J]. Chin. J. Nonferrous Met., 2012, 22: 1082

[本文引用: 1]

任 爱, 李成涛, 刘飞华 等.

Cl-对690合金在高温高压水中腐蚀行为的影响

[J]. 中国有色金属学报, 2012, 22: 1082

[本文引用: 1]

Ding Q M, Gao Y N, Hou W L, et al.

Influence of Cl– concentration on corrosion behavior of reinforced concrete in soil

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2021, 41: 705

[本文引用: 1]

丁清苗, 高宇宁, 侯文亮 等.

Cl–浓度对钢筋混凝土在土壤中腐蚀行为的影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41: 705

DOI      [本文引用: 1]

针对环境中Cl<sup>-</sup>侵蚀钢筋混凝土构筑物造成混凝土及其内部钢筋结构发生破坏的问题，采用数值模拟的方式研究了Cl<sup>-</sup>对钢筋混凝土腐蚀行为的影响。结果表明，钢筋混凝土在受到Cl<sup>-</sup>侵蚀时，试件靠近侵蚀界面的位置Cl<sup>-</sup>浓度较大；随着实验的进行，试件内部Cl<sup>-</sup>含量不断增加，且钢筋表面Cl<sup>-</sup>浓度差逐渐增大。混凝土试件内部的钢筋腐蚀深度与Cl<sup>-</sup>含量相关，钢筋表面Cl<sup>-</sup>浓度大的位置腐蚀较为严重。此外Cl<sup>-</sup>浓度范围在100~600 mol/m<sup>3</sup>之间时，Cl<sup>-</sup>浓度与钢筋钝化时间T满足四次函数关系，与钢筋表面的电位E之间满足五次函数关系。

Han D, Jiang Y M, Shi C, et al.

Effect of temperature, chloride ion and pH on the crevice corrosion behavior of SAF 2205 duplex stainless steel in chloride solutions

[J]. J. Mater. Sci., 2012, 47: 1018

DOI      URL     [本文引用: 1]

Zhao J M, Zuo Y, Xiong J P, et al.

Effect of pH value on corrosion behavior of low carbon steel in high salt waste water

[J]. Mater. Prot., 2001, 34(7): 8

[本文引用: 1]

赵景茂, 左 禹, 熊金平 等.

pH对低碳钢在高含盐污水中的腐蚀影响

[J]. 材料保护, 2001, 34(7): 8

[本文引用: 1]

Shojaei E, Moayed M H, Mirjalili M, et al.

Proposed stability product criterion for open hemispherical metastable pits formed in the crevices of different aspect ratios (l/d) on 316L stainless steel in 3.5% NaCl solution

[J]. Corros. Sci., 2021, 184: 109389

DOI      URL     [本文引用: 1]

Zhao B J, Fan Y, Li Z Z, et al.

Crevice corrosion behavior of 316L stainless steel paired with four different materials

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2020, 40: 332

赵柏杰, 范 益, 李镇镇 等.

不同类型接触面对316L不锈钢缝隙腐蚀的影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40: 332

DOI     

分别设计了金属-金属、金属-四氟乙烯、金属-橡胶、金属-塑料薄膜4种接触类型，探究不同类型接触面对不锈钢缝隙腐蚀的影响。对316L奥氏体不锈钢的缝隙构型进行FeCl<sub>3</sub>浸泡实验和电化学实验，研究了其对缝隙腐蚀行为的影响，通过激光共聚焦显微镜对缝隙腐蚀后样品的宏观形貌进行了研究。结果表明，金属-金属接触面条件下腐蚀形貌宽度最大，深度最浅，蚀坑横向发展，蚀坑达到一定深度后，腐蚀溶液横向扩散更容易。金属-橡胶接触面下腐蚀形貌宽度最小，深度最大，蚀坑纵向发展，这与橡胶所受应力有关，始终紧贴样品表面，腐蚀溶液不易发生横向扩散。电化学测试表明，不同类型接触面缝隙试样的破钝化电位相对于无缝隙试样均有明显降低。

Kamaraj A, Erning J W.

Susceptibility of 304 stainless steel to crevice corrosion in electrochemically active fluids

[J]. Corrosion, 2020, 76: 424

DOI      URL     [本文引用: 1]

The susceptibility of Type 304 stainless steel (SS) to crevice corrosion upon contacting with electrochemically active fluids was investigated using exposure tests and stepwise potentiostatic polarization. Crevice materials made of 304 SS and polyether ether ketone (PEEK) were focused on in this study. The combined influence of oxidant and chloride concentration on crevice corrosion was examined in detail in the two types of crevice combinations (304 SS-to-PEEK and 304 SS-to-304 SS). The 304 SS specimens were strongly susceptible to crevice corrosion when coupled with 304 SS. Even at a low concentration of 5 mg/L free chlorine and 150 mg/L chloride, which is below nominal dilutions in beverage industries, the examined specimens underwent crevice corrosion in both crevices. The effect of water composition on crevice corrosion was also studied, indicating high susceptibility of 304 SS to crevice corrosion in low pH (pH ≤ 5) solutions. The corroded surface morphology was analyzed using scanning electron microscope, energy dispersive x-ray, and confocal microscope.

Song Y Q, Du C W, Li X G.

Electrochemical corrosion behavior of carbon steel with bulk coating holidays

[J]. J. Univ. Sci. Technol. Beijing Min. Metall. Mater., 2006, 13: 37

[本文引用: 1]

Jakobsen P T, Maahn E.

Temperature and potential dependence of crevice corrosion of AISI 316 stainless steel

[J]. Corros. Sci., 2001, 43: 1693

DOI      URL     [本文引用: 1]

Wolfe R C, Weil K G, Shaw B A, et al.

Measurement of pH gradients in the crevice corrosion of iron using a palladium hydride microelectrode

[J]. J. Electrochem. Soc., 2005, 152: B82

DOI      URL     [本文引用: 3]

Li Y Z, Xu N, Liu G R, et al.

Crevice corrosion of N80 carbon steel in CO2-saturated environment containing acetic acid

[J]. Corros. Sci., 2016, 112: 426

DOI      URL     [本文引用: 3]

Picot A, D'Aléo A, Baldeck P L, et al.

Long-lived two-photon excited luminescence of water-soluble europium complex: Applications in biological imaging using two-photon scanning microscopy

[J]. J. Am. Chem. Soc., 2008, 130: 1532

DOI      PMID      [本文引用: 1]

Lee M H, Park N, Yi C, et al.

Mitochondria-immobilized pH-sensitive off-on fluorescent probe

[J]. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136: 14136

DOI      PMID      [本文引用: 1]

We report here a mitochondria-targetable pH-sensitive probe that allows for a quantitative measurement of mitochondrial pH changes, as well as the real-time monitoring of pH-related physiological effects in live cells. This system consists of a piperazine-linked naphthalimide as a fluorescence off-on signaling unit, a cationic triphenylphosphonium group for mitochondrial targeting, and a reactive benzyl chloride subunit for mitochondrial fixation. It operates well in a mitochondrial environment within whole cells and displays a desirable off-on fluorescence response to mitochondrial acidification. Moreover, this probe allows for the monitoring of impaired mitochondria undergoing mitophagic elimination as the result of nutrient starvation. It thus allows for the monitoring of the organelle-specific dynamics associated with the conversion between physiological and pathological states.

Nishimoto M, Ogawa J, Muto I, et al.

Simultaneous visualization of pH and Cl- distributions inside the crevice of stainless steel

[J]. Corros. Sci., 2016, 106: 298

DOI      URL     [本文引用: 5]

Trout T K, Bellama J M, Faltynek R A, et al.

Effect of pH on the emission properties of aqueous tris (2, 6-dipicolinato) terbium (III) complexes

[J]. Inorg. Chim. Acta, 1989, 155: 13

DOI      URL     [本文引用: 1]

Aoyama T, Sugawara Y, Muto I, et al.

NH 4 + generation: The role of NO 3 - in the crevice corrosion repassivation of Type 316L stainless steel

[J]. J. Electrochem. Soc., 2019, 166: C250

DOI      URL     [本文引用: 3]

Chen X, Gao F J, Wang Y L, et al.

Transient numerical model for crevice corrosion of pipelines under disbonded coating with cathodic protection

[J]. Mater. Des., 2016, 89: 196

DOI      URL     [本文引用: 3]

Ding J W, Wang H T, Han E H.

A multiphysics model for studying transient crevice corrosion of stainless steel

[J]. J. Mater. Sci. Technol., 2021, 60: 186

DOI      [本文引用: 1]

The transient crevice corrosion behavior of 304 stainless steel in NaCl solution has been investigated by a multiphysics coupling model. The model considers local electrochemical reactions, transport of different species, and homogeneous reactions. The moving mesh method is used to obtain the geometrical change of the crevice wall with time due to corrosion. The level set method is employed to quantitatively describe the influence of the precipitation process on electrochemical reactions. The transient crevice corrosion morphology, potential and current distributions, and pH and chloride ion concentration distributions are obtained by simulation. The effect of crevice geometry factors on the corrosion process is also discussed. The simulation results are in good agreement with the experiments, showing that the model has high reliability.

Liu F, Liu Q W, Chen J T, et al.

Application of peridynamic method to analysis of crevice corrosion

[J]. Bull. Sci. Technol., 2020, 36(3): 96

[本文引用: 3]

刘 飞, 刘齐文, 陈景涛 等.

近场动力学方法在缝隙腐蚀问题中的应用

[J]. 科技通报, 2020, 36(3): 96

[本文引用: 3]

Cao F H, Xia Y, Liu W J, et al.

Basic principles and applications of SECM in metal corrosion

[J]. J. Electrochem., 2013, 19: 393

[本文引用: 1]

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