TC4合金的低发射率和高吸收率高严重地影响了其作为结构材料在航天航空等领域的应用。为提高钛合金材料的热控性能，本文在氟锆酸钾-磷酸盐电解液体系中，采用微弧氧化方法在TC4合金表面制备出高发射低吸收的热控陶瓷膜层，并通过SEM、XRD、EDS、厚度仪、粗糙度测试仪对膜层进行组成结构表征，通过红外发射率和半球辐射率对膜层的热控性能进行研究。并利用光学发射谱对微弧氧化过程中的火花放电击穿现象进行了初步的分析。在强酸性锆酸盐体系下，钛合金TC4微弧氧化后表面形成均匀的白色陶瓷膜层。膜层分为内外两层：内层致密，外层疏松多孔为白色。反应时间较短时，膜层较薄，由TiO2和(TiZr)O2等晶相物质组成；随着反应时间的延长，膜层厚度增大，膜层的主要晶相为KZr2(PO4)3和K5Zr(PO4)3等磷酸锆盐。根据热控性能，优化膜层制备工艺：氟锆酸钾浓度6.0g/L、亚磷酸钠浓度0.5g/L、磷酸2.0mL/L，电流密度大于12A/dm2，频率50Hz，占空比25~45%，处理时间大于20min。在此工艺条件下膜层的发射率大于0.960，吸收率小于0.320。热震40次后，微弧氧化膜层的发射率有所降低，吸收率略有增大。在弱酸性和弱碱性锆酸盐体系下所制备的膜层组成结构与强酸性体系相似。在弱酸性体系下，电流密度越大，膜层发射率越大，吸收率越小；反之亦然。随着占空比的增大，发射率先减小后增大，吸收率呈现相同的变化；处理时间延长，膜层的吸收率减小，发射率变化较小。膜层的发射率基本在0.885~0.910之间，吸收率基本在0.335~0.400之间。在弱碱性锆酸盐体系，电流密度增大，膜层发射率基本不变，而吸收率减小；处理时间延长，吸收率减小，发射率增大。在弱碱性体系，膜层的发射率基本在0.960附近，吸收率基本在0.285~0.400之间。两体系下膜层热震40次后膜层发射率和吸收率变化不大。对微弧氧化过程中的火花进行采集和分析，火花放电元素主要为金属离子钠、钾和钛以及氢离子等，为微弧氧化提供能量，但在膜层中的含量较少。溶液中阴离子或基团在表面沉积形成陶瓷膜层。