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随着科技的进步和现代工业的发展,金属材料使用的环境越来越苛刻,人们对金属材料的耐腐蚀、耐磨性、装饰或其他特殊功能提出了更高的要求。金属表面处理技术可以在不改变基材性能的前提下,赋予材料特殊的功能。在金属的表面处理技术中,电沉积和微弧氧化作为简单有效的表面制膜电化学处理技术受到人们的青睐。为了适应现代表面工程对材料性能的需求,电沉积镀层和微弧氧化陶瓷膜层从单一组分向多元化、复合化的方向发展。在众多复合化处理方法中,纳米粒子增强的复合膜层受到人们的广泛关注。传统的电沉积和微弧氧化是在水溶液、有机溶剂、高温熔融盐等体系中进行的。水溶液阴极析氢、颗粒分散性差、环境污染;有机溶剂毒性大;高温熔融盐极限温度高等问题制约了其广泛的工业应用。此外,纳米增强相颗粒在膜层中的含量少和分布的均匀性差严重影响了复合膜层的性能。因此,研究者一直致力于开发和选用稳定分散的非水电解质溶液进而提高复合膜层中纳米粒子增强相的含量以制备性能优异的金属防护涂层。本论文主要选用乙二醇基非水溶液为电解液,氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）和SiC为纳米增强相添加剂,采用电沉积法和微弧氧化法分别对Cu和Mg合金进行表面处理,制备功能性金属复合防护涂层,并系统研究了纳米粒子浓度对复合膜层微观形貌、结构组成、耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。我们的主要研究工作及结论如下:1.乙二醇-氯化胆碱溶剂中脉冲电沉积制备Ni-GO复合镀层及性能研究在乙二醇-氯化胆碱电解液中实现了电化学剥离石墨制备GO,并用于Ni-GO金属复合镀层一步制备的电化学途径,为均匀分散的GO的制备和金属复合镀层的制备提供了新的方法。结果表明,电化学剥离制备的GO在乙二醇-氯化胆碱电解液中能长久稳定分散;GO的存在对Ni的还原具有促进作用,并引起Ni形核机制的改变;与传统直接添加GO相比,在该体系中利用电化学剥离制备的GO在整个复合镀层中均匀分布,随着GO浓度的增加,Ni-GO复合镀层晶粒细化、结晶度增加、耐腐蚀性能和耐磨损性能均增强。当GO的浓度为0.2 g/L时,可以得到综合性能最优的Ni-GO金属复合镀层。2.乙二醇-氟化铵溶剂中微弧氧化制备MgF2-GO复合涂层及性能研究在乙二醇-氟化铵电解液中研究了微弧氧化制备MgF2-GO陶瓷复合涂层的过程。结果表明,GO在乙二醇-氟化铵电解液中能长久稳定分散;电解液中添加自润滑GO后,电解液的电导率提高,MAO过程的起始电压和终止电压增加;随着GO浓度的增加,MgF2-GO复合膜层厚度增加,致密度提高,耐蚀性能先增大后减小,摩擦系数显著减小,但显微硬度和磨损率变化不大。GO具有优异的减摩作用。当GO的浓度为1.0 g/L时,可以得到综合性能最优的MgF2-GO陶瓷复合涂层。3.乙二醇-氟化铵溶剂中微弧氧化制备MgF2-SiC复合涂层及性能研究在乙二醇-氟化铵电解液中研究了微弧氧化制备MgF2-SiC陶瓷复合涂层的过程。结果表明,SiC在乙二醇-氟化铵电解液中能长久稳定分散;电解液中添加惰性硬质SiC后,电解液的电导率降低,MAO过程的起始电压和终止电压降低;随着SiC浓度的增加,MgF2-SiC复合膜层厚度减小,致密度提高,耐蚀性能先增大后减小,摩擦系数减小,磨损率大幅度下降。当SiC的浓度为5.0 g/L时,可以得到综合性能最优的MgF2-SiC陶瓷复合涂层。