Sb2S3掺杂对纯钛微弧氧化涂层特性的优化机制及腐蚀防护性能提升研究

研究人员通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学工作站，系统探究了Sb2S3掺杂对纯钛微弧氧化陶瓷膜表面形貌、相组成及耐蚀性的影响。发现适量Sb2S3可提升氧化电压、优化涂层微观形貌，促进Ti4+/OH-传质效率，使涂层自腐蚀速率最低达1.253×10?2 mpy（4g/L添加量），为医用钛植入体表面改性提供新策略。

　　

这项研究揭示了三硫化二锑(Sb₂S₃)在纯钛表面微弧氧化(micro-arc oxidation, MAO)过程中的神奇作用。通过高精度的扫描电子显微镜(SEM)观察发现，这种掺杂剂就像"微观建筑师"，能显著改善陶瓷涂层的表面形貌，使孔洞分布更均匀，粗糙度降低。X射线衍射(XRD)图谱显示，Sb元素以Sb₂O₃形式进入涂层后，与锐钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂等硬质相结合，仿佛给涂层穿上了"纳米铠甲"，硬度得到明显提升。

电化学测试数据更令人振奋：当电解液中Sb₂S₃浓度达到4g/L时，涂层的自腐蚀电流密度骤降，腐蚀速率达到惊人的1.253×10^?2 mpy（密耳每年）。这种"分子级防护"的机制在于Sb元素优化了Ti⁴⁺与羟基(OH^-)的电荷传递效率，就像在涂层内部构建了高效的"离子高速公路"，大幅提升了成膜反应动力学。该发现为开发新一代医用钛合金植入体表面防护技术提供了重要理论依据。