镁合金微弧氧化膜层颜色一般都是单调的白色或灰色，为进一步开发和利用微弧氧化技术，对镁合金进行了微弧氧化着色膜的研究，本课题利用微弧氧化在ZK60镁合金表面获得不同颜色的着色膜层。研究出了铝磷体系中添加硫酸铜制备灰褐色陶瓷层的电解液配方及相应电源控制参数；在本课题组已研制的铝磷体系中添加高锰酸钾获得黄色陶瓷层，得到了着色盐与相应电参数的最优工艺参数；初步探讨了着色膜的生长机理并对膜层性能进行了表征。结果表明：在铝酸盐-磷酸盐组成的复合体系中添加CuSO4制备微弧氧化灰褐色陶瓷膜，通过单变量实验以膜层的颜色、粗糙度和耐腐蚀性为评定指标，优化出各组分的最佳浓度：即铝酸钠（17.5g/L），磷酸钠（3.5g/L），氢氧化钠（3g/L），硼酸钠（1.5g/L），硫酸铜（2.0g/L），EDTA（3.6g/L），并确定对膜层性能影响明显的组分为铝酸钠、磷酸钠、氢氧化钠和硫酸铜。对单变量的主要影响因素进行正交试验优化，以颜色、粗糙度和耐蚀性为评定标准，采用方差分析法得最佳配方为铝酸钠（17.5g/L）、磷酸钠（3.5g/L）、氢氧化钠（3.5g/L）、硫酸铜（1.2g/L），此时膜层的腐蚀速率较低为0.103g/m³h，膜层的阻抗曲线提高了2个数量级，粗糙度值Sa为0.735μm，硬度为510HV。恒压模式相比恒流模式所得膜层表面颜色均匀，粗糙度较低，故选取恒压模式在最佳配方中进行电参数的优化。研究不同电参数对膜层性能的影响：随着电压的升高膜层的耐蚀性逐渐降低，电压较低时所得膜层的颜色不均，当电压360V所的膜层颜色最好；随着频率和占空比的升高膜层的厚度变化较小；占空比为30%时膜层耐蚀性最好为0.153g/m²h；恒压下反应分为三个阶段，反应的成膜阶段主要集中在反应的第二阶段，第三阶段主要是膜层的修整阶段，随着反应时间的增加膜层的厚度先增后减。物相分析表明膜层的主要物相为尖晶石结构的MgAl₂O₄和CuAl₂O₄、方镁石结构的MgO，灰褐色CuAl₂O₄是陶瓷层着色的根本原因；由恒流时对膜层的生长规律研究可以看出：着色膜形成时先在靠近基体的部位生成白色陶瓷层，随着反应的进行，当反应电压增大达到360V时，铜离子开始进入膜层表面的疏松层反应，在膜层表面生成着色陶瓷层。在本课题组已研制的铝磷体系中添加高锰酸钾获得黄色陶瓷层，添加的高锰酸钾含量较少，对溶液中其余的组分影响很小，故单变量实验仅对电解液配方中的高锰酸钾的含量进行优化。通过单变量实验以膜层的颜色、粗糙度和耐腐蚀性为评定指标，优化出最佳工艺参数：即高锰酸钾含量（0.2g/L）、电流密度（16Adm-2）、占空比（35%）和反应时间（13min）；对单变量结果进行正交试验优化，以颜色、粗糙度和耐蚀性为评定标准，采用方差分析法得最佳工艺参数为高锰酸钾浓度（0.1g/L）、电流密度（16Adm-2）、占空比（35%）和微弧氧化时间（9min），所得膜层的腐蚀速率0.053g/m³h，粗糙度值Sa为0.516μm，硬度为630HV。物相分析表明膜层的主要物相为尖晶石结构的MgAl₂O₄、方镁石结构的MgO，膜层中无着色盐生成的物相；EDS线扫得出膜层含有Mn元素，验证了膜层着色的原因。