表面防护涂层通过使镁合金与腐蚀介质隔绝而达到腐蚀防护的目的。在众多防护技术中,化学转化工艺操作简单、生产成本低廉,因此被普遍应用于工业界。铬酸盐转化工艺较为成熟,但铬酸盐转化膜中含有会对环境造成污染的重金属离子,因此在生产应用中受到极大限制。磷酸盐转化工艺具有环保无毒的优势,被广为研究。磷酸盐化学转化膜是一种沉积型膜层,当成膜离子浓度达到临界过饱和度而沉积,其沉积过程受“金属/溶液”界面反应的控制。从“金属/溶液”的界面反应控制入手,针对当前转化膜领域存在的主要问题进行了研究。研究内容如下所示:1.在“金属/溶液”界面的溶液一侧,改变了以往的溶液设计思路,提出了无铬无裂纹转化膜溶液的设计原则。设计的转化液含有两类溶质,第一类溶质可与镁合金反应,提高“金属/溶液”界面的pH值,从而引发第二类溶质形核。第二类溶质处于过饱和状态,沉积是物理结晶过程,即使生成的膜层将镁合金基体与转化液隔绝也能继续沉积而增厚。通过调节TA/pH控制成膜行为,实质上是通过提高第二类溶质的Jsp使其尽可能接近JC,sp（约1×10-3）。越接近JC,sp,形核密度越大,膜层越厚且致密。在设计转化液时,添加适量络合剂可建立Mn2+缓冲对,扩大TA/pH的调整范围;添加适量氧化剂可提高成膜过程的电化学反应速率,促进镁基体溶解;添加适量催化剂可增加“金属/溶液”界面成膜阳离子浓度,提高沉积速率。化学转化膜沉积的实质是“金属/溶液”界面处溶质达到临界过饱和状态,可通过对过饱和度的计算以及临界过饱和度的测定,来指导转化液的设计,使PCCs的耐蚀性能得到明显提高。2.第二类溶质过饱和度过高会造成转化液有效成分降低,溶液设计存在局限性。在转化初期镁合金的表面状态决定了后期的膜层质量,因此在“金属/溶液”界面上进行预形核前处理,以调控镁合金的表面状态。预形核前处理液需要第二类溶质的过饱和度较高,因此通过适当提高第二类溶质的浓度以及溶液pH的方式进行设计。设计的溶液具备较高过饱和度（Jsp≈1.35×10-3）,会形成MnHPO4·3H2O团簇,需要现用现配。转化生成的晶核与镁合金基体结合紧密,可避免析氢吹离,形成的晶核可以为PCCs提供生长位置。即使在低过饱和的基准磷化液中（Jsp≈2.83×10-6）,MnHPO4·3H2O形核也可迅速长大合并为较致密的膜层,可以避免使用高过饱和的转化液导致有效成分降低的问题。因N-MnPCC致密度较高,其阴阳极效应被明显抑制,所以耐蚀性能得到明显提高。3.镁合金表面电化学性质不均匀会使得形核不均匀,导致膜层生长不均匀而产生缺陷。可在“金属/溶液”界面上通过“形核均匀化”处理,使预形核处理后获得的晶核在镁合金表面均匀分布。采用过饱和度较低（Jsp≈2.83×10-6）的基准磷化液进行预形核前处理,再通过均匀擦拭镁合金表面的方式进行“形核均匀化”处理,AFM观察,镁合金表面晶粒细化、形核密度增大,晶核在α、β两相上均匀分布。继而转化10s,α、β两相上均匀分布有粒径大小约为500nm椭球状晶核,结合EDS结果推测晶核成分为MnHPO4·3H2O。“形核均匀化”处理可降低镁合金的表面能,使膜层倾向于铺展生长,晶核可迅速长大合并最终生成均匀致密的PCCs。在腐蚀过程中R-MnPCC出现了“自修复”现象,因为R-MnPCC均匀致密,阴阳极效应受到抑制,腐蚀产物在缺陷处堆积,阻碍腐蚀介质侵蚀镁合金基体。因而R-MnPCC表现出耐蚀性能暂时提高的“自修复”现象。4.镁合金表面电化学性质不均匀不仅会使形核不均匀,而且在腐蚀过程中会形成腐蚀微电偶,加速膜层剥落。可通过“表面纯净化”处理将金属一侧的金属杂质去除。设计的“表面纯净化”处理液具备如下特征:处理液为碱性,可防止镁合金基体被溶解;添加氧化剂（NO3-）可提高溶液体系的氧化电位,促进金属杂质溶解;添加络合剂（EDTA4-）可降低杂质金属的平衡电位,促进金属杂质溶解的同时还可以防止其再沉积。依据热力学计算的优势区图,可确定处理液的浓度及pH值。经“表面纯净化”处理后,镁合金AZ91-T4中Alx（Mn,Fe）y阴极相被去除,表面电化学性质变得相对均匀,微电偶效应降低,转化过程中SP-MnPCC的形核生长速度明显降低。Alx（Mn,Fe）y相被去除后留下的凹坑被膜层覆盖,生成的膜层相对均匀平整。阴极相的去除,还降低了腐蚀过程中的微电偶腐蚀作用,减缓了腐蚀介质对镁合金的侵蚀速度,为腐蚀产物的形成以及在PCCs缺陷处的堆积提供了时间,延缓了腐蚀的进行,使SP-MnPCC的防护效果明显提高。