本文首先对等离子体氧化机理、钢铁表面腐蚀机理进行了阐述,在此基础上,对钢铁表面等离子体氧化的机理进行了初步研究。初步选定Al2O3作为表面生成膜层的主要材料,为了得到以Al2O3为主的膜层,溶液体系采用以铝酸钠NaAlO2、硅酸钠Na2SiO3和六偏磷酸钠(NaPO3)6为主的混合工作液。其次,对工艺方法进行了探索,分别通过人工钝化后进行等离子体氧化、等离子体电解沉积复合等离子体氧化、钢铁表面直接等离子体氧化等一系列工艺方法的研究,找到适合在钢铁表面等离子体氧化原位生成陶瓷膜的方法,并对以上方法在试验过程中的利弊进行了分析。最后采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射相结构分析仪(XRD)及恒电位仪对膜层的微观形貌、组织结构以及耐腐蚀性能进行分析测试。结果表明:钢铁在铝酸钠、硅酸钠、六偏磷酸钠溶液体系中进行等离子体氧化,能够发生放电并生成氧化膜;通过扫描电镜观察膜层表面发现,表面形成了中心有放电微孔的“火山堆”的形貌,随着加工时间的增加,这种“火山堆”的数量也在增加;用能谱分析仪对表面的物质进行了分析,发现膜层中的主要物质是O、Al、Si和P,但在膜层的XRD衍射图中却没有发现明显的Al、Si、P的衍射峰,只有Fe的衍射峰,通过分析,该膜层是一层非晶态的氧化膜;用恒电位仪对试件进行了极化实验,发现膜层虽然不是晶体结构,但能够很好的提高机体的耐腐蚀性能。