多年来,由材料失效带来的安全事故和经济损失给人们和社会带来巨大损失。本文从铝合金阳极氧化基础电解液的优化出发,希望通过阳极氧化膜性能的提高,提高膜层对铝合金的保护,延长铝工件或设备的寿命和安全性,降低事故发生风险。基于传统硫酸（SAA）、硼-硫酸（BSA）阳极氧化电解液体系,引入了苹果酸-硫酸（MSA）电解液体系,通过改变苹果酸添加量来优化电解液体系。结果表明:在最初三种电解液体系下,当MSA中苹果酸添加量为75 g/L时（MSA-75 g/L）,制备得到的样品具有最高的硬度245.16 HV和较低的摩擦系数0.24。电化学测试中同样拥有最低的腐蚀电流密度1.94×10-8A/cm2和腐蚀速率2.00×10-4 mm/a,最高的极化电阻1.35×106Ω·cm-2和阻抗模值1.13×107Ω·cm2。同时,在膜层连续性、耐碱性和铜加速乙酸盐雾腐蚀试验（CASS）中也表现优异。表明MSA-75 g/L为三种电解液体系下的最优电解液参数。以优化后的电解液为基础电解液,加入不同种类和浓度的氧化纳米粒子（TiO2、ZrO2和CeO2）,研究不同氧化纳米粒子对膜层性能的影响。研究发现:纳米粒子的加入未改变样品阳极氧化膜层生长规律,表面形貌和结构未发生明显变化,但是降低了膜层生长过程中的溶解和生成比,并提高了膜层的硬度和厚度。依靠氧化膜的吸附作用纳米粒子仅仅存在于样品膜层表面,未检测到有纳米粒子进入到阳极氧化膜的微孔或膜层中,能谱仪分析可知氧化膜层由Al、O、S元素构成。摩擦试验表明,纳米粒子的加入均可降低膜层的摩擦系数,降低程度为ZrO2>CeO2>TiO2。其中ZrO2粒子添加量为4 g/L时摩擦系数达到最低0.06。电化学测试中三种纳米粒子均可提高膜层的耐蚀性,提升效果CeO2>ZrO2>TiO2。样品CeO2-3 g/L具有最低的腐蚀电流密度4.07×10-10 A/cm2和腐蚀速率4.21×10-6 mm/a,最高的极化电阻6.41×107Ω/cm2和较高的阻抗模值,且在膜层连续性、耐碱性和CASS试验中同样表现优异。总之,当选择合适的添加量时,三种纳米粒子添加剂均可提高阳极氧化膜层的摩擦和腐蚀性能,其中ZrO2对摩擦性能提升较高,CeO2对腐蚀性能提升较高。