微弧氧化技术作为一种材料表面改性技术，能够在铝、镁、钛及其合金表面原位迅速生长出一层致密的陶瓷膜层，该技术已经成为国内外学者的研究热点方向。但常规浸入式微弧氧化工艺存在一定局限性和缺点，如耗能大、处理面积局限性很大和破损膜层的修补问题等。本文针对上述问题，提出了扫描式微弧氧化的方法，研究了修补破损膜层的工艺方法。首先从微弧氧化的基本原理入手，比较了常规浸入式微弧氧化与扫描式微弧氧化在现象上的不同点和共同点。从电压和电流特性角度，将微弧氧化的过程分为了四个阶段，对每个阶段所发生的电化学反应进行了分析。建立了膜层电击穿模型，解释了微弧氧化各阶段膜层生长的特点。研制了扫描式微弧氧化加工装置。该装置主要由脉冲电源、手持式扫描阴极喷枪和工作液循环泵三部分构成。基于对电源参数的要求，设计了基于CPLD脉冲发生器的单向脉冲电源。扫描装置方面，提出管状阴极结构，设计了扫描阴极喷枪的手持式结构，并对溶液供给方式、电极间距离进行了设计。整体上，针对装置的安全保护，进行了绝缘材料的选择。基于所研制的扫描式微弧氧化装置进行了实验研究。针对处理时间、两极间的距离、NaOH电解质浓度、扫描重叠率等参数对扫描式微弧氧化膜层各方面性能的影响进行了研究，并对实验结果进行了分析和总结，揭示了扫描式微弧氧化的工艺规律。最后，利用本文研制的实验装置对破损膜层进行了修补试验，试验结果表明：扫描式微弧氧化工艺完全适于膜层修补。由此提出了，将此工艺应用于大面积微弧氧化膜层处理领域，可以解决常规微弧氧化受工件尺寸约束的问题。