1.簡介
  掃描電化學(xué)顯微鏡（SECM）在腐蝕應(yīng)用領(lǐng)域的重要性受到越來越多科研和商業(yè)部門的重視,。SECM的高分辨率和定量分析能力為評估材料表面耐蝕性提供了一個(gè)新的方法。目前,，該技術(shù)應(yīng)用過程中經(jīng)常受樣品表面的較大形貌特征變化的影響，只能在有限的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒高度掃描,。
  SECM結(jié)合非觸式微區(qū)形貌測試系統(tǒng)（OSP）,，用戶可以先做一個(gè)表面形貌測試，然后在SECM掃描過程中控制探針的位置,。不用高度追蹤,，電流測量會(huì)受形貌和電化學(xué)活性的影響，獲得的響應(yīng)是兩者的總和,。用高度追蹤,，可以有效避免形貌的影響，測量樣品電化學(xué)活性,。
  2.方法
  解除表面形貌的影響需要OSP和SECM面掃描定位,，使掃描區(qū)域一致，探針高度變化與樣品表面特征一致,。這就需要通過一個(gè)在兩種技術(shù)中都可見的參照物來定位,。
  在下面的例子中，從一個(gè)服役多年的大眾越野車底盤提取一個(gè)焊接件的一小部分,，檢測焊接區(qū)域內(nèi)或周邊的可能的優(yōu)先腐蝕區(qū),。

  如圖1所示,，樣品A左邊有一個(gè)平的區(qū)域，通過磨,、銼或者黏附一個(gè)定位標(biāo)記,。這個(gè)區(qū)域用來定位OSP和SECM技術(shù)。樣品上感興趣的區(qū)域遮掩起來,，或者用一層丙烯酸涂料封上（樣品B）,。一旦覆蓋層去除，暴露出來的區(qū)域?qū)l(fā)生腐蝕,。后用刀在樣品左側(cè)平坦區(qū)域的丙烯酸涂料上劃一個(gè)十字（樣品C）,。這個(gè)細(xì)凹痕將成為SECM探針和OSP傳感器都能檢測到的形貌位置。

  3.結(jié)果
  1.1OSP測量
  連接到M470（或M370）的OSP傳感器頭,，可以檢測漫散射激光,，從而測定十字特征位置的形貌。在X和Y軸分別重復(fù)進(jìn)行OSP線掃描,，每次掃描后通過螺釘調(diào)整樣品水平,。經(jīng)過多次掃描，樣品十字區(qū)域調(diào)至水平,，足夠進(jìn)行SECM實(shí)驗(yàn),。調(diào)平后樣品的OSP線掃描結(jié)果如圖3所示。OSP面掃描區(qū)域?yàn)?.25mm2,，步長10?m,，結(jié)果如圖4所示。

  十字中心找到后,，OSP探針移動(dòng)到中心位置,，基準(zhǔn)設(shè)為0。移動(dòng)探針離開基準(zhǔn)位置到樣品上任何感興趣的區(qū)域,，探針的移動(dòng)距離被記錄下來,。本實(shí)驗(yàn)中為（0，4200）?m,。再進(jìn)行一次OSP面掃描,，這次的形貌用來解除后續(xù)SECM實(shí)驗(yàn)中形貌的影響。圖5為焊縫周圍的形貌,。

  1.1SECM定位
  OSP掃描完成后,，把SECM探針定位到十字中心，移動(dòng)到極為接近表面,。電解池中加入3.5% NaCl溶液,，連接Pt輔助電極，Ag/AgCl參比電極（分別是CE和RE）。
  由于探針非常接近表面,，探針一定發(fā)生反應(yīng),。本實(shí)驗(yàn)中，選擇相對Ag/AgCl參比電極-0.7V,，這個(gè)電位降低了溶液中的自氧化,。用這個(gè)方法，我們可以獲得十字區(qū)域的圖像,。當(dāng)探針極為接近丙烯酸時(shí),，發(fā)生負(fù)反饋，電流下降,。當(dāng)探針掃過十字區(qū)域,，一點(diǎn)兒溶液與探針發(fā)生更多的氧化，電流升高,。
  選擇美國的電流慣例,，氧化電流為負(fù)，還原電流為正,。
  與之前OSP頭的操作一樣,，SECM探針移到十字中心位置，基準(zhǔn)設(shè)為0,。然后把探針移動(dòng)到(x, y) = (4200, 0)位置,，再進(jìn)行一次逼近曲線，為后續(xù)的面掃描做準(zhǔn)備,。后續(xù)的面掃描需要高度追蹤數(shù)據(jù)來解除焊縫形貌的影響,。圖6為SECM面掃描的結(jié)果。

  3.3解除形貌影響的SECM測量
  做了兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn),。
  首先,，樣品施加一個(gè)電位，比測量的開路電位稍微偏正約100mV（圖7）,。確保系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過程中沒有鈍化，有助于暴露那些容易發(fā)生腐蝕的區(qū)域,。

  其次,，移除樣品偏置，樣品發(fā)生自然腐蝕（圖8）,。
  兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中,，探針電位為+0.6V vs Ag/AgCl, 所以圖7和圖8為Fe(II)氧化為Fe(III)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為3.5h,。

  圖7和圖8都可以看到焊縫區(qū)域有較高的負(fù)電流,，表明焊縫區(qū)域的樣品表面比其他區(qū)域更導(dǎo)電。
  結(jié)論
  在腐蝕樣品表面演示了不受形貌影響的SECM測試新方法。M470（或M370）的這個(gè)特征允許用戶測試那些用標(biāo)準(zhǔn)恒高SECM技術(shù)無法測量的樣品,。
  OSP與SECM技術(shù)結(jié)合,，測量了毫米形貌變化的腐蝕焊接樣品，并保持探針和樣品極為接近,。測試了加電位和不加電位的樣品,，表明定義區(qū)域焊縫更容易發(fā)生腐蝕。Fe(II)的氧化引起的電流在+5pA到-114pA之間變化,。