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镁合金由于具有优异的性能而被广泛应用于航空、航天和机械等领域。然而,镁合金电化学活性高,耐蚀性差,严重限制了其在工程中的应用。因此,采取相应的表面处理技术来提高镁合金的耐蚀性是非常必要的。微弧氧化是近年来常用的镁合金表面处理技术之一,通过该技术可以在镁合金表面原位生长一层陶瓷膜层,从而提高镁合金的耐蚀性。本文采用AZ31B镁合金为基体,通过大量前期探索实验和正交试验,研究了硅酸钠浓度、氢氧化钠浓度、电流密度、氧化时间、焦磷酸钠浓度对AZ31B镁合金微弧氧化膜层外观、厚度和硬度的影响,并确定了 AZ31B镁合金微弧氧化处理的最佳工艺参数。在优化工艺参数的基础上,通过在微弧氧化电解液中添加Sb2O3微粒,结合SEM、EDS、XRD和XPS等检测分析方法研究了不同Sb2O3浓度对AZ31B镁合金微弧氧化膜层生长过程、形貌结构、膜层成分、膜层性能的影响,并探讨了Sb2O3微弧氧化掺杂机理。正交试验研究表明温度不超过30℃,占空比为20%,频率为100Hz情况下,优化的工艺参数为:Na2SiO3 10.5g/L,NaOH 3g/L,氧化时间60min,电流密度5A/dm2,Na4P2O7 2g/L。在最优工艺的基础上,通过添加0g/L、1g/L、2g/L、3g/L和4g/L的Sb2O3微粒,研究不同Sb2O3微粒浓度对AZ31B镁合金微弧氧化膜层特性的影响。研究结果表明Sb2O3的添加可以显著改变膜层的性能,并提高AZ31B镁合金的耐蚀性。Sb2O3在电场和机械搅拌作用下迁移到阳极试样表面,导致膜层的电阻增加,并使膜层的氧化电压增加从而促进膜层的生长。研究发现在电解液中添加适当浓度的Sb203能显著提高膜层的性能,Sb2O3与熔融物混合或嵌入到放电通道中,改变膜层的形貌结构,进一步提高膜层的性能。但Sb2O3添加量过高会导致试样在微弧氧化过程中出现局部放电,使膜层粗糙多孔,从而对膜层性能造成不利影响。研究表明微弧氧化膜层呈多孔状结构,主要由MgO、Sb2O3和SiO2组成。氧化电压提供了微弧氧化过程中膜层生长的能量,因此氧化电压的变化影响了成膜过程。随着Sb2O3浓度的增加,由于氧化电压先增加后降低,因此膜层的厚度呈现出先增加后降低的趋势。同时膜层的微孔尺寸随电压的变化而先减小后增加,膜层的致密度先增后减。膜层中的硬质相和致密的膜层使膜层的硬度增加,膜层厚度和硬度共同导致了膜层结合力的变化。由于较厚的膜层和致密的结构,cl-难以穿过膜层进行腐蚀,因此膜层耐蚀性增加。总之,随着Sb2O3浓度的增加,膜层的厚度、硬度、结合力、耐蚀性等表现出先增加后降低的变化趋势。