镁是人体必需的元素,且镁及镁合金由于密度小、比强度高、弹性横模量低以及良好的生物相容性和抗菌性,作为新型可降解金属材料,在修复和替代受损组织方面具有明显的优势。镁合金作为可降解材料虽能避免二次手术,但在生物体内降解速度过快。通过微弧氧化技术在镁合金表面原位生长陶瓷膜并通过改变电解液组成和电参数,不仅能有效提高镁合金的耐蚀性和生物相容性,而且可引入对人体有益的微量元素。由于有机含磷电解质植酸和植酸钠可有效提高镁合金的耐蚀性能,本文采用植酸钠作为基本电解质,并分别添加含钙、锆和铁的电解质,制备含钙、锆、铁的微弧氧化涂层。本论文主要开展了以下三方面的工作:第一,在含6 g/L氢氧化钠和4 g/L磷酸二氢钙的基本溶液中分别加入0,2,4,6 g/L植酸钠,在AZ31B镁合金表面制备微弧氧化涂层,研究植酸钠浓度对微弧氧化涂层表面形貌,耐蚀性,生物相容性等性能的影响,探讨了有机电解质植酸钠在微弧氧化过程中的变化规律以及钙离子进入微弧氧化涂层的机制。实验结果表明:植酸钠可以提高微弧氧化涂层的均匀性、厚度、耐蚀性以及涂层中的钙磷含量。在含6 g/L氢氧化钠、4 g/L磷酸二氢钙和4 g/L植酸钠的电解液中制备的微弧氧化涂层具有优异的耐腐蚀性、良好的体外生物活性和生物相容性。植酸钠通过强大的螯合作用提高微弧氧化涂层中钙离子的含量。在微弧氧化过程中,由于火花放电,植酸钠分解为无机磷酸根和低级肌醇磷酸酯。第二,在含氟化氢铵、植酸钠和氟锆酸钾的电解液中,通过微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备抗菌涂层。通过四因素三水平正交实验研究工艺参数对涂层耐蚀性的影响以及氟和锆进入微弧氧化涂层的机制。结果表明:含氟和锆的微弧氧化涂层可有效提高镁合金的耐蚀性,工艺参数通过改变氧化膜的厚度从而影响氧化膜的耐蚀性。磷、氟和锆彼此竞争参与涂层形成。氟和锆通过扩散进入微弧氧化涂层。含氟和锆的微弧氧化膜具有一定的抗菌性,且锆对氧化膜抗菌性的影响程度大于氟。第三,在含20 g/L氟化氢、30 g/L磷酸、35 g/L硼酸、8 g/L植酸和胺盐的基本溶液中分别用一步法和两步法制备含铁微弧氧化涂层。使用SEM、EDS、XRD、XPS和浸泡实验检测涂层的表面形貌、结构和耐蚀性能。结果表明:随着铁盐浓度的增加,微弧氧化膜中铁含量相应增加,氧化膜的微孔越来越均匀,数量也越来越多,孔径逐渐变小。氧化膜中铁的含量最高为4.85 wt.%。氧化膜主要由Mg、MgF₂、FeF₃和Fe₂O₃组成,且含铁微弧氧化膜可提高镁合金的耐蚀性。