Mg合金具有密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能好、工艺性能良好等诸多优点,广泛应用于能源、信息电子、航空航天、国防军工等各种高新技术领域。然而在实际应用中,往往需要对Mg合金进行表面处理,以提高其耐蚀。由于Mg和Mg合金的活性高,表面处理的难度极大,因此寻找适合活性金属及其合金特点的表面处理新介质,并开展相关的应用及机理的研究,是Mg合金等活性金属表面科学与技术领域中重要的课题。离子液体是一种新型溶液,是除水和有机溶剂之外的第三大溶剂,在活性金属的表面工程领域中具有独特的应用前景。本文采用线性伏安、开路电位、计时电位、计时电流等电化学检测以及SEM、 XRD、XPS并结合粘度和结合力测试,首先研究了Mg在2：1酸性AICl3-氯化1-甲基-3-乙基咪唑(AICl3-EMIC)离子液体中的阳极行为,首次观察并报道了离子液体中的粘性膜现象,建立了粘性膜形成过程的模型,其次,针对粘性膜产生后Mg与离子液体之间发生的置换反应进行了研究,并进一步开展了Mg表面置换镀A1的研究,探讨了置换反应的机理。再次,本文研究了AZ91D Mg合金在2：1酸性AICl3-EMIC离子液体中的阳极行为,探讨了粘性膜的作用机理。进一步地,本文在对Mg合金进行阳极侵蚀前处理之后,开展了Mg合金表面高结合力A1镀层的电沉积研究,探讨了镀层结合力提高的机理。最后,本文还采用Gaussian软件ab initio计算并结合Raman光谱检测,研究了粘性膜的离子组成与结构,揭示了粘性膜的形成机理。本文的研究结果表明,Mg表面的氧化膜对Mg在AICl3-EMIC离子液体中的阳极行为有着很大的影响。当氧化膜较厚时,Mg在离子液体中不发生溶解；当氧化膜较薄时,在一定的阳极电位(电流)下,氧化膜会发生破坏,随后Mg发生溶解。当阳极电流密度≥ 5 mA/cm2时,在Mg和离子液体的界面会形成乳白色的粘性膜。粘性膜的产生是由于高粘度的溶解产物在Mg和离子液体界面聚集的结果。粘性膜的产生可以在Mg在离子液体中的阳极侵蚀过程中起着“钝化—活化”的作用。在该作用下,Mg基体发生均匀侵蚀,表面的氧化膜被彻底去除。当阳极电流密度≤ 2 mA/cm2时,不形成粘性膜,Mg基体发生局部侵蚀,在其表面形成许多点蚀坑,表面的氧化膜不能被彻底去除。而当Mg表面的氧化膜在阳极侵蚀前处理中粘性膜的作用下,被彻底去除以后,Mg与离子液体之间还会发生置换反应。将去除氧化膜后的Mg放置在AICl3-EMIC离子液体中,在Mg表面可以置换出纳米尺寸的A1晶体。AZ91D Mg合金在AICl3-EMIC离子液体中会发生阳极溶解。当阳极电流密度≥ 10 mA/cm2时,在Mg合金/离子液体界面会产生粘性膜。在粘性膜的“钝化—活化”作用下,不但Mg合金表面的氧化膜可以被彻底去除,而且Mg合金的双相组织发生均匀溶解,同时表面上不存在晶间相Mg17Al12的脱落和附着。在此电流密度下,对AZ91D Mg合金进行阳极侵蚀前处理后,在其表面电沉积出的Al镀层的结合力很高,大于4 MPa。Al镀层的结合力之所以很高,正是因为Mg合金表面的氧化膜被彻底去除,且Mg合金双相组织发生均匀溶解,同时没有晶间相的脱落和附着在表面上。Mg合金表面发生的置换反应在一定程度上也有助于Al镀层结合方的提高。当阳极电流密度≤ 5 mA/cm2时,在Mg合金/离子液体界面不会产生粘性膜,Mg合金表面的氧化膜不能有效去除,Mg合金双相组织发生不均匀侵蚀,形成许多侵蚀坑。随着时间的延长,侵蚀坑越来越深,并伴有晶间Mg17Al12相的脱落。在此电流密度下,对AZ91D Mg合金进行阳极侵蚀前处理后,电沉积得到的Al镀层的结合力很低,仅为0.5-1 MPa。Ab initio计算结果表明,Mg在AlCl3-EMIC离子液体中阳极溶解后的产物为Mg(AlCl4)3-离子,并非MgCl3-和MgCl42-。Mg(AlCl4)3-离子中的三个Al分别处于由四个Cl形成的四面体结构的中心,每个四面体中处于顶点的两个Cl一起构成一个八面体结构,Mg处于八面体的中心。粘性膜的产生是由于Mg溶解后形成的Mg(AlCl4)3-离子在电极和离子液体界面聚集,并与EMI+离子和Al2Cl7-离子相互作用,形成复杂的大型网络结构,使得电极与电解液界面处的离子液体粘度增加的结果。