本研究针对铝合金微弧氧化膜表层孔隙率高、硬度低以及工件自身高耐磨、高防护的需求,提出将纳米SiO2颗粒复合于微弧氧化层中,在5A06铝合金表面制备Al2O3/SiO2微弧氧化层的研究思路。围绕这一思路,在硅酸盐体系电解液中加入分散剂对纳米SiO2颗粒进行分散,并采用合适的电参数,最终在5A06铝合金基体表面制得Al2O3/SiO2微弧氧化复合陶瓷层,并对膜层的耐磨性能、防护性能进行了研究。采用721分光光度计、透射电镜、扫描电镜等方法研究了分散剂对纳米SiO2颗粒分散效果及膜层的影响。结果表明:分散剂为SHMP和EDTA2Na时,SiO2在溶液中具有较好的分散性及悬浮稳定性;以EDTA2Na为分散剂制备的膜层致密性较好,最大硬度值可达1352 HV,同时其体积磨损率为1.923×10-4mm3/N·m,具有相对较好的耐磨性能。采用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等方法研究了纳米复合微弧氧化层的结构特征。结果表明:纳米SiO2颗粒的复合使膜层粗糙度降低,致密性大幅提高;同时,SiO2可与Al2O3反应生成莫来石相,集中分布于膜层疏松层;在一定范围内,膜层中SiO2复合量随电解液中SiO2浓度增加而增多,最大复合量在Si02浓度为10 g/L时可达42.6%。通过摩擦磨损试验、盐雾试验、电化学试验等方法研究了纳米SiO2颗粒对微弧氧化层性能的影响。结果表明:纳米复合微弧氧化层的硬度显著提高,硬度最大值达到1777 HV,比普通膜层提高近31.3%;耐摩擦磨损性能优越,摩擦系数显著减小,体积磨损率比普通微弧氧化层降低一个数量级;在超过5000 h中性盐雾试验后,复合膜层宏观表面未见明显腐蚀痕迹,且自腐蚀电流密度比普通膜层降低一个数量级,表现出更好的耐腐蚀性能。探讨了纳米SiO2颗粒对微弧氧化层的影响机理:纳米SiO2颗粒在击穿放电过程中进入放电通道并参与微弧氧化反应,凝固时复合到膜层中,形成Al-O3/SiO2微弧氧化复合膜层。随着SiO2的复合,膜层中莫来石相及α-Al2O3稳定相显著增强,促使膜层硬度提高;膜层表面粗糙度降低,复合膜层与对磨球之间的摩擦切应力减小,膜层耐磨性能大幅提升;膜层致密度大幅提高,对腐蚀介质的抵抗能力增强,膜层耐蚀性显著提高。