磷化是一种常见的表面处理方法，由于磷化膜具有良好的耐蚀、耐磨、润滑等性能，被广泛应用于各个领域。基于环保、节能的要求，近年来，研究者在室温、低温磷化和磷化促进剂等方面开展了大量的研究工作，并取得了一些可喜的成果。但对于如齿轮、活塞环、阀门等很多运动承载件的磷化，因为对耐磨性有更高的要求，所以普通的磷化处理已经不能满足需求。因此，环保、低能耗、耐磨磷化的研制也是一个崭新的课题。 采用纳米材料作为复合涂层是近年来研究较多的课题，但作为在磷化中的应用国内外报道甚少。本课题组前人已进行了将120nmAl2O3加入到磷化液中，从而改善了磷化膜耐磨性的研究。本论文是在前人研究的基础上，通过在磷化液中加入100nm的纳米Al2O3作进一步的相关研究。首先进行了前期探索性试验，确定所用基础磷化液配方、磷化时间、合适的单分散剂等，优选出了具有良好分散性能的复合分散剂；其次，研究了100nm Al2O3的不同添加量对磷化膜Al2O3复合量、硬度、微观形貌、磨损等性能的影响；最后通过正交试验优化出最佳配方及工艺条件；同时对形成复合磷化膜的反应规律作了初步的探索。 前期的探索性实验，确定了耐蚀性较好的中温基础磷化液配方，优选出聚乙二醇20000和三乙醇胺组成的复合分散剂；磷化液中纳米Al2O3添加量为10g/L时，磷化膜硬度达到最大值HV167MPa，摩擦系数最低；最后通过正交实验优化出的最优条件为：纳米Al2O3 6.0 z/t，振荡时间15 min，磷化时间12-15 min，酸比10，pH值2.22，最佳配方条件下得到的磷化膜颜色为浅灰色、结晶均匀、致密、连续，膜中有Al2O3的存在，Al元素分布较均匀。 通过透射电镜、扫描电镜、电子探针等测试分析发现，加入的Al2O3在磷化液中分散状态良好，在磷化膜中分布基本均匀；通过显微硬度仪、粗糙度仪和多功能测试仪测试分析发现，加入适量的纳米Al2O3能提高磷化膜的硬度，降低其粗糙度，减小其摩擦系数，从而提高其耐磨性、润滑性，增强其抗磨性。