本文选用CeCl3·7H2O/30 wt.% H2O2成膜体系,在镁合金表面制备了铈转化膜,在此基础上添加硅烷偶联剂对其进行改进,得到了致密平整,润湿性能、附着性能和耐蚀性能优良的铈/硅烷复合转化膜。确定了铈转化膜和铈/硅烷复合转化膜的优化工艺。利用SEM、EDS、XPS、AFM等分析测试手段及电化学分析方法系统地研究了铈转化膜和铈/硅烷复合转化膜的生长模式、微观形貌、组织成分以及抗腐蚀性能。深入探讨了铈转化膜的成膜机理以及硅烷对转化膜表面性能和电化学性能的改善机制。通过常温腐蚀浸泡实验,结合电化学测试技术,深入研究了硅烷添加前后转化膜在0.05 M NaCl溶液中的腐蚀行为及腐蚀机理。采用浸泡法在AZ31镁合金表面制备铈转化膜。通过正交实验进行参数优化,确定铈转化膜的优化工艺为CeCl3-7H2O浓度0.1 mol·L-1,30wt.% H2O2浓度5ml-·L-1,处理时间5 min,处理温度为室温。铈转化膜的生长经历了形核孕育、迅速成膜、稳态生长三个阶段。膜层微观形貌呈现“球形”颗粒-“蜂窝状”结构-“菜花状”结构的变化过程。膜层主要由Mg、Ce、O等元素组成,膜层成分随成膜时间的变化而变化,处理5 min膜层达到生长平衡。膜层主要成分为镁/铈氧化物/氢氧化物,并以Ce(IV)1化合物占主导。处理5 min,铈转化膜具有最优的抗蚀性能。铈转化膜成膜机理认为,铈转化膜的形成是镁溶解和铈沉积共同作用的结果,OH-的生成是铈氧化物/氢氧化物颗粒沉积的必要条件。鉴于硅烷偶联剂特有的结构,本文将BTESPT硅烷引入传统CeCl3·7H2O/30 wt.% H2O2转化体系中,采用一步浸泡法,在镁合金表面构建了由无机物与有机物相结合的新型铈/硅烷复合转化膜体系。利用硅烷缩聚提供的Si-O-Si网状结构控制颗粒沉积；同时利用硅醇与镁羟基形成的Si-O-Mg键,促进膜层/基体的界面融合。确定铈/硅烷复合转化膜的优化工艺是在铈转化膜优化配方基础上,添加体积浓度为25 ml·L-1的BTESPT硅烷。硅烷的加入使铈/硅烷复合转化膜的成膜速率降低。处理5min,膜层平整,颗粒分布均匀。膜层主要由Mg、Ce、O、Si等元素组成。随着处理时间延长,Mg和Si元素相对含量减小,Ce元素相对含量增加。成膜5 min,膜层的疏水性能最佳,且具有最优的抗蚀性能。XPS溅射测试表明,铈/硅烷复合转化膜中硅烷主要以Si-O-Si、Si-O-Mg和Si-O-Ce等化学键的形式存在。膜层由外向内,Mg和Si元素相对含量升高,Ce元素相对含量减少,外部膜层Ce(Ⅳ)的相对含量高于内部膜层。与铈转化膜相比,铈/硅烷复合转化膜的表面性能和电化学性能均发生较大改善。硅烷添加后,铈化合物沉积速率减慢,有效控制了粗大结晶的产生;Si-O-Si网状结构为铈化合物颗粒的沉积提供了骨架,颗粒沉积变得有序；膜层除了镁/铈氧化物/氢氧化物外,出现了Si-O-Si、Si-O-Mg、Si-O-Ce等化学键；膜层呈现均匀的胞状起伏,且粗糙度升高;膜层表面接触角由52.5°增至112.9°；膜层/基体的界面结合力大幅升高；膜层的腐蚀电位从-1.48V增至-1.352V；腐蚀电流密度从6.966E-6A·cm-2降到1.476E-6A·cm-2;膜层阻抗从1271 Q.cm2增至1690Ω·cm2。硅烷对转化膜的改善机制认为,硅烷充分水解生成的硅醇与镁合金表面羟基缩合,生成Si-O-Mg键。硅醇彼此缩合,固化成Si-O-Si网状骨架,覆盖在镁合金表面。铈一方面以化合物颗粒的形式分布在骨架结构中,起到“封孔效应”;一方面与硅醇生成Si-O-Ce键,多余的铈氧化物/氧化物颗粒则沉积在Si-O-Si膜层表面。总之,硅烷的添加增大了膜层的物理阻隔作用,减慢了电解质对基体的腐蚀速率,提高了膜层的抗腐蚀性能。膜层腐蚀行为的研究表明,长时间静态腐蚀浸泡,铈/硅烷复合转化膜的腐蚀速率低于铈转化膜。电化学研究表明,随着浸泡时间延长,腐蚀电位和膜层阻抗先增大后减小,腐蚀电流密度先减小后增大。铈转化膜在浸泡4h时发生转折；铈/硅烷复合转化膜在浸渍24 h发生转折。膜层腐蚀均经历Cl-吸附、轻度腐蚀、少量腐蚀产物与膜层协同保护、严重破坏四个阶段。由于铈／硅烷复合转化膜中Si-O-Si网状结构的存在,加上铈氧化物／氢氧化物颗粒的“封孔效应”,膜层致密度升高,物理阻隔效果增强,由此抵抗腐蚀的时间与铈转化膜相比有所增长。