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铝合金表面天然氧化膜无法提供良好的耐蚀性能,且直接喷涂有机涂层的结合力差,因此铝合金在应用前通常需要进行表面化学转化处理。铬酸盐转化膜虽具有优良的耐蚀性能,但其有毒性和致癌性迫使研究人员寻求替代它的工艺方案。本文以优化后的铝合金锆基转化处理工艺替代铬酸盐转化膜,锆基转化液中K2Zr F6和NaH2PO4为主要成分,NaF为成膜促进剂,H3PO4为pH调节剂。成膜前,铝合金试样需要进行碱洗和酸洗前处理。本文成功在5083铝合金上制备出了无铬锆基转化膜。锆基转化膜可以显著提高铝合金在侵蚀性溶液中的耐蚀性能和铝基体与有机涂层的附着力,其性能明显优于商用无铬转化膜,与商用铬酸盐转化膜的性能相近。在5083铝合金上制备的锆基转化具有三层膜结构,主要包括合金与膜界面处的内层膜、由结节状颗粒组成且较厚的中间层和在顶部的外层膜,厚度约为1.5μm。锆基转化膜通过结节状颗粒的层层堆垛而成,三层膜的主要组成成分均为非晶态的Na3AlF6、Zr（HPO4）2·H2O、ZrO2和AlPO4。锆基转化膜由于其独特的三层膜结构可以在没有自修复能力的前提下为铝合金提供良好的保护作用。深入研究了不同的前处理工艺对6061铝合金锆基转化膜耐蚀性能的影响。通过改变碱洗时间探究碱洗前处理的作用,明确了碱洗过程的必要性,确定了短时间的碱洗可以有效提升锆基转化膜的耐蚀性能;在不同碱洗时间的基础上,增加一步HNO3酸洗处理,可以显著提升锆基转化膜的耐蚀性能;固定碱洗时间,改变HNO3酸洗液的浓度,结果表明较高浓度有利于形成耐蚀性能良好的锆基转化膜;当在前处理过程引入HF时,大幅度降低了锆基转化膜的耐蚀性能。确定了6061铝合金锆基转化膜相对最佳的前处理工艺为:1 mol/L NaOH碱洗20 s,50 mL/L HNO3酸洗600 s。本文进一步研究了不同的前处理工艺对铝合金表面元素分布、粗糙度和电势分布的影响,结合成膜过程的电化学和化学反应、成膜反应速率和电化学行为变化以及显微形貌演变,建立了完善的前处理作用机理模型。随着碱洗时间的增加铝合金表面逐渐覆盖一层碱蚀产物膜,强化相和基体相之间的高度差逐渐增大,电势差逐渐减小,膜层缺陷逐渐增多,造成耐蚀性能降低;增加了HNO3酸洗处理可有效提升两相间的电势差,并且随着HNO3浓度的增加两相间的电势差和钝化膜厚度逐渐增大,成膜粒子的尺寸也逐渐增大,促进了致密均匀且耐蚀性能优良的锆基转化膜生成;HF酸洗会增大铝合金的表面粗糙度或降低两相间的电势差,容易析出不利于成膜的Cu,且造成成膜反应速率加快,生成的锆基转化膜存在明显的缺陷,降低了耐蚀性能。