微弧氧化处理技术(Micro-arc oxidation，MAO)是一种利用等离子体增强电化学方法在Mg、Al、Ti等金属表面原位生长陶瓷膜的表面改性技术，生成的陶瓷薄膜具有优异的耐蚀和耐磨性能,较高的硬度和绝缘电阻。MAO过程消耗的能量是不断变化的，合理分配不同生长阶段的电源能量，不仅能制备性能优良的膜层，还能有效降低电能消耗。基于以上研究背景，本课题首先研究恒定单一电流模式，并在此基础上提出阶段递减调节电流模式。选用硅酸钠-磷酸钠复合电解液，在ZK60镁合金表面制备微弧氧化膜层。运用扫描电镜、能谱仪、激光显微镜、X射线衍射仪，以及全浸实验、电化学和摩擦磨损等分析测试方法，研究不同电流控制模式对MAO膜层的微观组织形貌、粗糙度、显微硬度和耐蚀耐磨等性能的影响，并重点深入分析膜层生长机制和成膜机理，实现了对膜层生长结构的突破性研究。在恒定单一电流模式下，研究正向电流对MAO膜层组织和性能的影响。较小电流时(0.6A、0.8A、1.0A、1.2A)，MAO过程较为稳定，高电压作用时间长，膜层综合性能较好；大电流(1.4A、1.6A、1.8A)下，膜层疏松多孔，表面熔融物堆积，耐腐蚀性下降。因此，采用小电流有利于提高膜层质量，同时节能减耗。进而，对恒定单一电流模式下膜层的生长过程，成膜机理和膜层结构展开研究。首先，根据MAO过程电压-时间曲线和微弧放电变化规律，将其生长过程分为五个阶段：(1)阳极氧化阶段，(2)微弧氧化形成阶段，(3)微弧氧化快速生长阶段，(4)微弧氧化局部生长阶段，(5)膜层修复阶段。其中，第一阶段为引弧阶段，而决定膜层厚度的是第二和第三阶段，第四阶段因局部大弧放电导致膜层烧蚀、溶解等缺陷，可利用第五阶段低电压的修复作用对膜层进行修整。其次，同一试样的正反两面经历了“初期同步生长”、“后期异步生长”、“末期趋于一致”的MAO膜层生长过程，显示出MAO工艺具有“膜层生长过程的差异性”和“膜层最终状态的趋同性”的规律。不同生长过程的表面元素和物相存在差异，表明在反应过程中，各元素和物质是不断传输和变化的。最后，膜层疏松层和致密层元素和物相是逐渐变化的，膜层外生长与内生长交替进行。基于上述研究工作基础，系统开展了两阶段、三阶段和四阶段递减调节电流模式的实验研究。结果表明，阶段递减调节电流模式可延长MAO过程的第三阶段高压作用时间，促进膜层的击穿生长，并通过电流的阶梯式平稳过渡，膜层变得均匀、平整；第四阶段的电压比恒流模式时有所上升，第五阶段低电压变化平稳，可对膜层进行有效修复。通过不同阶段调节模式和调节幅度的综合实验研究，优化了阶段递减调节电流模式的控制工艺。结果表明：1.2-0.6A两阶段递减调节电流模式制得的膜层结构致密，膜厚达27.91um，粗糙度最小，仅为3.662um，硬度最大为583HV、摩擦系数最小为0.4456，腐蚀速率仅为0.1559g/m2h，耐腐蚀性最好，此模式显著改善了膜层性能，并有效减小了工作电流，节能减耗显著。最后，通过MAO膜层宏观形貌扫描、显微硬度实验、微米划痕试验、全浸腐蚀和电化学测试、摩擦磨损实验及热重-差热等分析测试手段，对优化的1.2-0.6A两阶段递减调节电流模式下制备的MAO膜层进行多种综合性能表征，并与Mg合金基体作比较。结果表明：优化的MAO膜层显微硬度约为基体的9倍，膜层力学性能良好，耐腐蚀和耐磨损性能较镁基体有显著提高，绝缘性能和热稳定性好。