本文采用微弧氧化-水热处理法在TC4钛合金表面制备富含钙、磷元素，具有生物相容性的氧化膜。研究了微弧氧化时间、电参数以及水热处理时间、温度、pH值等对氧化膜厚度、粗糙度、表面微观形貌、钙磷元素百分含量、钙磷比、相组成及氧化膜与基体结合力的影响，并对氧化膜组织结构与膜层性能的关系进行初步研究。采用模拟体液浸泡实验对氧化膜进行体外生物相容性评价。结果表明：微弧氧化膜靠近基体的部分比较致密，离基体较远的部分相对疏松，此结构使氧化膜既具有较好的生物活性易于生物细胞附着又可使氧化膜与基体结合紧密。氧化膜主要由锐钛矿相、金红石相、板钛矿相二氧化钛及非晶的钙磷化合物组成。微弧氧化膜厚度、粗糙度、钙磷元素百分含量、钙磷比随氧化时间、脉冲电流密度和占空比的增加而增大，随脉冲频率的升高而减小。氧化膜与基体的结合力随氧化时间、脉冲电流密度和占空比的增加呈先增加后减小的趋势，随脉冲频率的升高而减小。经水热处理后微弧氧化膜厚度、粗糙度变化不大，表面有羟基磷灰石晶体生成。随水热处理时间和温度的增加，氧化膜的钙磷元素百分含量和钙磷比降低，表面生成的羟基磷灰石的钙磷元素百分含量和钙磷比升高，钙磷比接近1.67。水热介质pH值升高，氧化膜表面生成的羟基磷灰石钙磷元素百分含量和钙磷比均呈先增大后减小的趋势，羟基磷灰石晶体的择优生长取向受到抑制，长径比变小，晶型稳定，羟基磷灰石晶体均匀且尺寸适中。TC4钛合金基体经过微弧氧化和水热处理后，浸润性能提高。经微弧氧化处理后接触角由29.55°变为14.58°，再经水热处理接触角变为0°。氧化膜的润湿性能直接影响其生物活性，润湿性能越好生物活性越高。经过5周体外模拟体液浸泡实验后微弧氧化组和水热处理组的钛合金表面均有磷灰石生成，TC4钛合金基体表面没有观察到磷灰石，水热处理组生成磷灰石早于微弧氧化组，生成磷灰石的总量也多于微弧氧化组。微弧氧化-水热处理法制备的氧化膜性能受微弧氧化和水热处理工艺参数的影响，氧化膜的组织结构与性能密切相关，氧化膜具有生物活性和生物相容性。氧化时间为12min、脉冲电流密度为7A/dm2、占空比为50%、脉冲频率为500Hz时所制备出的氧化膜其氧化膜与基体结合力为30N左右。经过水热处理4h、水热温度160℃、pH=12表面生成的羟基磷灰石晶体均匀细致，氧化膜与基体结合力为12N左右。体外模拟体液浸泡实验结果表明微弧氧化-水热处理法制备出的氧化膜层生物相容性和生物活性均优于微弧氧化法制备的膜层。所研究的微弧氧化-水热处理法制备的氧化膜与基体结合强度高，生物相容性好，适用于钛合金植入体表面活化处理。