碳鋼與鋁合金在海水中的電偶序較為接近，其自腐蝕電位(相對于飽和甘汞電極，SCE)分別為-600 mV和-750 mV左右。鋁合金的電位負于鋼，當鋁合金與鋼接觸時會發生電偶腐蝕。電偶腐蝕不僅極大增加鋁合金的腐蝕速率，而且可能改變其腐蝕機理，腐蝕機理也與不同種類的鋼-鋁組合有一定關系。但目前從材料本質上揭示鋼-鋁合金電偶腐蝕機理的研究較少，特別是在車用鋼-鋁合金材料方面。

鋼-鋁合金的電偶腐蝕行為

影響電偶腐蝕的因素主要為幾何因素及環境因素。CUI等研究了多種因素對5050鋁合金-45鋼電偶腐蝕的影響。結果表明：pH在4～7變化時對電偶電流影響不大，pH的影響體現在強酸或強堿性環境中，這體現了鋁合金兩性金屬的特點;拉應力能顯著增加電偶腐蝕效應，并且呈現著正相關關系;鋁合金對Cl-含量具有強敏感性，在不含Cl-的蒸餾水中能在較短時間里發生極性反轉，由于不存在Cl-的侵蝕作用，鋁合金表面易形成完整的氧化膜。在研究溫度對2024鋁合金-低碳鋼電偶腐蝕行為影響時，DONATUS等同樣發現，當溫度大于35 ℃時會發生極性反轉的現象。溫度對極性反轉的影響是由于溫度的升高加快了氧的擴散速率，有利于形成完整的氧化膜。可見鋁合金表面氧化膜的完整性對鋼-鋁電偶腐蝕的極性變化有重要影響。

在實際工程中，由于環境難以可控，幾何因素對電偶腐蝕的影響得到了更多關注。MANSFELD研究了氧擴散速度控制情況下面積變化對電偶腐蝕的影響。在忽略陰、陽極擴散電流密度差異情況下，得出陽極腐蝕電流密度(Jag)與氧的擴散電流密度(JLO2)及陰陽極面積比(Ac/Aa)滿足正比關系，如下式所示：

在材料表面狀態不變，忽略局部腐蝕現象的情況下，陰陽極面積比越大，陽極腐蝕速率越大。PRAYITNO等和姚希等分別采用浸泡試驗和電化學試驗研究了陰陽極面積比、偶間距對鋼-鋁電偶腐蝕的影響，并證實隨著陰陽極面積比的增大和偶間距的減小，腐蝕速率增大的普遍規律。但ARYA等研究發現，雖然電偶腐蝕速率隨著陰陽極面積比增大而增大，但腐蝕電流密度的增長速率卻隨著陰陽極面積比的增大而降低。所以綜合考慮，腐蝕速率存在一個極大值。黃桂橋等的研究證實這一觀點。當偶對的電位差較小時，在陰陽極面積比不大的情況下，陽極的腐蝕速率就能達到極限值;而偶對的電位差較大時，在陰陽極面積比很大的情況下，陽極的腐蝕速率才能達到極限值。影響腐蝕速率的離子擴散距離均受陰陽極面積比和偶接件間距的控制，這兩種影響因素可聯合影響電偶腐蝕。

數值模擬在金屬材料的腐蝕防護尤其是電偶腐蝕預測中發揮著巨大作用。SONG等通過理論推導提出了電偶腐蝕過程中電偶電流和電位分布的一維數學模型。STENTA等也從一維角度提出了電偶腐蝕損傷演化的方法。在中性NaCl電解液中，通過有限元方法模擬得到鋅-鋼和鎂-鋼的腐蝕行為與試驗測試結果具有高度的一致性。近年來，薄液膜下腐蝕問題也受到研究人員的關注。RUIZ-GARCIA等提出了一種薄電解質膜下鋼-鋁電偶腐蝕的數值模型，并用該模型對腐蝕過程中動態變化的腐蝕產物(OH-、Al3+等)含量進行了預測，預測結果與試驗結果獲得較好的一致性。有研究者利用Nernst-Planck線性方程，采用邊界元法模擬研究了液膜厚度及Cl-含量對薄電解質膜下鑄造鋁合金與黃銅電偶腐蝕的影響，結果表明：Cl-含量和液膜厚度的增加均會加劇電偶腐蝕，液膜厚度的影響更大。

鍍層鋼-鋁合金的電偶腐蝕行為

鍍鋅層對鋼基材有著屏蔽和陰極保護雙重作用，能有效延長鋼材的使用壽命。但是鍍鋅鋼與鋁合金偶接后的使用壽命尚不明確。汽車零件的鍍層在實際服役過程中可能發生破損，破損處露出的小面積基體會因為大陰極小陽極效應而加劇鍍層與基體之間的電偶腐蝕，加速鍍層的破壞。

ZHANG等采用邊界元法模擬研究了薄液膜下的電偶腐蝕。結果發現，腐蝕速率與涂層損壞面積密切相關，損傷面積越小，涂層損傷區域的腐蝕速率越大。近年來，車企逐漸使用鍍鋅鎳或涂覆鋅鋁鋼，其與鋁合金偶接后的電偶腐蝕特征及腐蝕機理尚不明確。

機械連接的鋼-鋁合金連接接頭和搭接處是電偶腐蝕最為嚴重的部位。MANDEL等通過動電位極化測試研究了鍍鋅鋼鉚釘與兩種車用鋁合金板材鉚接后的電偶腐蝕行為。結果發現：腐蝕初期鋅層作為陽極保護了碳鋼基體，但隨著鋅層的溶解，極性發生反轉，碳鋼作為陰極，鋁合金作為陽極發生腐蝕;研究樣品的鋁鋼面積比較大，屬于大陽極小陰極，電偶電流較小，鋁表面發生嚴重的晶間腐蝕，大量腐蝕產物富集，這是鋁合金自身溶解導致的。

連接方式對接頭的耐蝕性也有不小的影響。DU等研究了車用鍍鋅鋼與鋁合金兩種接頭(TOX和SPR接頭)的腐蝕特性。由于鍍鋅層的電位更負，鋁合金和受拉應力狀態的鍍鋅層形成大陰極/小陽極狀態并發生嚴重的電偶腐蝕，同時鋁合金上出現點蝕和腐蝕裂紋，且受應力部位的腐蝕更為嚴重。對比發現，TOX接頭的耐腐蝕性能要低于SPR接頭，這與鉚接后板材變形處的應力狀態有關。接頭處多材料偶接組合情況復雜，使研究也變得復雜。PALANI等和HAKANSSON等也進行了類似的試驗。他們發現，隨著腐蝕時間的延長，出現多種腐蝕類型，包括電偶腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕。研究發現，在某些腐蝕體系中縫隙腐蝕比電偶腐蝕和自腐蝕更為嚴重。

電偶腐蝕研究的關鍵技術

腐蝕是一個隨時間動態演化的過程，隨著電偶腐蝕的發展，腐蝕產物積累，合金表面狀態以及溶液環境發生相應變化，從而影響電偶腐蝕速率，也有可能改變腐蝕機理。因此，在電偶腐蝕研究中，需要對兩電極的耦合電位、電偶電流等參數進行實時監測。

近年來，能獲取局部電偶腐蝕信息的微區電化學測量技術在電偶腐蝕機理研究中得到了廣泛的應用，如用于測量電偶腐蝕電流空間分布的掃描振動參比電極(SVET)，測量氣相環境中表面電位分布的掃描Kelvin探針(SKP)，測量局部阻抗分布的局部電化學阻抗(LEIS)等。此外，還有一些掃描微電極也可以獲取局部電偶腐蝕信息，如微離子選擇電極(SIET)，它可原位監測活性離子如H+或侵蝕性離子如Cl-的空間分布情況。

隨著車用高強鋼在汽車行業中的廣泛使用，關于不同的高強鋼-鋁合金機械連接后的電偶腐蝕行為也逐漸成為研究熱點。從材料本質來說，合金化處理后的高強鋼必然存在微觀腐蝕行為的差異。而鋁合金作為兩性金屬，局部的酸化或者堿化都會誘發鋁合金的溶解。這種局部pH的變化會顯著影響微區電偶腐蝕行為。由于顯微組織的尺度較小，微區測量技術對于高強鋼-鋁合金電偶腐蝕機理的研究更為重要。